CN112920830B - 一种回收炼厂干气中c2馏分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种利用隔壁塔回收炼厂干气中碳二馏分的方法，工艺简单，流程短，能耗低。由于吸收塔使用了隔壁塔，利用单塔实现了炼厂干气中碳二馏分(主要是乙烯和乙烷)的回收。炼厂干气经过压缩冷却后自吸收塔塔中部进入，吸收剂自吸收塔塔顶进入，与炼厂干气逆流接触，吸收碳二及以上馏分；碳二馏分自吸收塔的塔中馏出，净化后送往乙烯装置，实现乙烷、乙烯分离回收。C3以及C3以上的低碳烯烃与吸收剂一起自塔釜馏出，塔顶气进入燃料气系统或其他利用装置。
Description
技术领域
本发明涉及炼厂干气处理领域，更具体是涉及一种回收炼厂干气中C2馏分的方法。
技术背景
炼厂干气主要来源于原油的二次加工过程，如催化裂化，加氢裂化、催化重整、焦化等。目前我国大部分炼厂干气C2馏分利用不充分，还有一些高价值的C2馏分或被烧掉或被低质化利用，如延迟焦化干气和催化裂化产物中的C2馏分大部分作为燃料烧掉等，造成极大的资源浪费和环境污染。
从炼厂干气中回收C2馏分的方法主要有深冷分离、中冷油吸收法、浅冷油吸收法、络合分离法、变压吸附法等，各种方法都有自己的特点。深冷分离法工艺成熟，乙烯回收率高，但投资大，用于稀乙烯回收能耗较高；络合分离法，乙烯回收率较高，但是对原料中的杂质要求严格，预处理费用较高，需要特殊的络合吸收剂；变压吸附法操作简单，能耗较低，但是产品纯度较低，乙烯回收率较低。
油吸收法主要利用吸收剂对气体中各组分的溶解度不同来分离气体混合物，先利用吸收剂吸收C2以及C2以上的重组分，分离出甲烷、氢气和氧气等不凝气体，再采用精馏法分离吸收剂中的各组分。该方法具有规模小、适应性强、投资费用低等特点。
CN 104557385 B和CN 104557386 B提出了一种炼厂混合干气回收系统及回收方法。系统包括：不饱和干气回收装置、饱和干气回收装置和再吸收塔；炼厂干气分饱和干气和不饱和干气分别用吸收-解吸方法回收处理，从解析塔塔顶得到饱和C2提浓气产品和不饱和C2提浓气产品，分别送往乙烯装置裂解炉和碱洗塔。本方法回收率高，能耗低，对乙烯装置运行基本无影响。
CN 104557384 B公开了一种炼厂混合干气回收系统及回收方法。所述系统包括：压缩机、换热器、吸收塔、再吸收塔、解吸塔、净化装置、粗分塔；压缩机连接换热器后连接吸收塔，吸收塔顶连接再吸收塔；吸收塔釜连接解吸塔，解吸塔顶连接净化装置后连接粗分塔，解吸塔釜连接吸收塔上部。通过吸收剂来回收干气中的碳二组分，吸收塔顶气夹带少量吸收剂送往再吸收塔，吸收塔釜液送往解吸塔，解吸塔塔釜贫溶剂通过换热返回吸收塔，塔顶气相进入粗分塔，粗分塔塔顶采出富乙烯气，送往乙烯装置脱甲烷塔，粗分塔塔釜采出富乙烷气，送往乙烯装置裂解炉。吸收剂为含有正丁烷、异丁烷的碳四馏分，含有饱和碳三和碳四的饱和液化气，或者含有正戊烷、异戊烷的碳五馏分；所述再吸收剂为汽油，或者重石脑油、芳烃抽余油。
CN 104557387 B公开了一种炼厂混合干气回收系统及回收方法。系统包括：吸收塔、解吸塔、粗分塔、净化装置、汽油吸收塔和汽油解吸塔；压缩机连接换热器后连接吸收塔，吸收塔顶部连接汽油吸收塔，吸收塔底部连接解吸塔；通过一套吸收-解吸来回收干气中的碳二组分，解吸塔塔顶气相进入粗分塔，通过另一套吸收-解吸来回收夹带的吸收剂。粗分塔塔顶采出富乙烯气，送往乙烯装置脱甲烷塔，粗分塔塔釜采出富乙烷气，送往乙烯装置裂解炉。
CN 1640992提出了一种回收C2及更重烃类的低压低温工艺。该工艺采用低压技术，回收温-100℃度条件下避免了硝酸树脂的生成，可保持较高的烯烃收率，同时避免了潜在的危险。属于深冷分离，投资大，能耗高。
US 6308532提出了一种从炼厂干气中回收乙烯和丙烯的工艺，该工艺从吸收塔塔釡抽出C3、C4、C5、C6液相，并将部分液相循环至塔顶，保持塔顶不低于-95℃，同时，在侧线抽出丙烯和乙烯产品。该工艺属深冷分离，投资大，能耗高。
CN 101063048A公开了一种采用中冷油吸收分离炼厂催化裂化干气的方法，该工艺由压缩、脱除酸性气体、干燥、净化、吸收、解吸、冷量回收和粗分等，具有吸收剂成本低等优点，但是该工艺吸收温度低，能耗高，吸收剂循环量大，流程复杂，使得该工艺的应用受限。
CN 101812322A公开了吸收温度为5-15℃，并采用膨胀机和冷箱回收冷量的吸收-分离催化裂化干气方法，该方法提高了乙烯和乙烷收率，但是流程复杂，投资大，能耗高。
CN101759516A公开了一种油吸收法分离炼厂催化干气的方法，该工艺由压缩，吸收，解吸，再吸收等步骤组成，采用碳五烃作为吸收剂，回收催化干气中的碳二碳三馏分。CN101759518A采用的工艺与CN101759516A不同之处是采用碳四烃为吸收剂。
此外，CN105647583A公开一种新型吸收稳定工艺及系统，其吸收稳定系统中的稳定塔为分壁蒸馏塔，具体为具有中间隔板的分壁塔，分壁塔侧线轻汽油馏程为40～100℃。CN107298988A公开一种炼化吸收稳定工艺及系统，所述吸收稳定系统包括气液平衡罐、富气压缩机、富气平衡罐、吸收塔、解吸-稳定分壁塔、再吸收塔、再生罐、解吸气平衡罐和真空泵；其中解吸-稳定分壁塔为上隔壁式分壁塔，所述解吸-稳定分壁塔中部沿纵向设置一块隔板，将解吸-稳定分壁塔的内部分为解吸区、稳定区和提馏区，所述隔板从分壁塔塔顶部直接延伸下来，但不与分壁塔底部接触。以上两篇专利，设计的领域均为催化裂化装置吸收稳定系统，处理原料为汽油，采用隔壁精馏塔可以实现液化气、轻汽油和重汽油的清晰切割。
一般炼厂干气中含有大量的高价值的C2馏分等，如何流程短、能耗低、投资少将炼厂干气中的C2馏分回收，实现高价值的利用，是本发明重点解决的问题。
C2馏分一般是乙烯和乙烷，乙烯是聚合单体的主要原料，价值高，回收后，既降低了环境污染，也提升了原料价值，乙烷是乙烯裂解的优质原料，回收后可进入乙烯装置乙烷炉，体现了炼化一体化的优势。
目前从炼厂干气回收C2馏分的方法是浅冷油吸收，中冷油吸收等流程，该流程一般是3塔或4塔流程，能耗高，投资大。
发明内容
为了解决炼厂干气中C2馏分高值化利用，短流程、低能耗有效的回收炼厂中乙烯及乙烷，实现炼化一体化总体优化，本发明提供一种低能耗、流程短、投资低的利用隔壁塔回收炼厂干气中C2馏分的方法。
本发明提供了一种炼厂干气中C2馏分的回收方法，包括：
步骤(1)：炼厂干气经过压缩、冷却后进入隔壁塔；
步骤(2)：吸收剂从隔壁塔塔顶进入，与炼厂干气逆流接触，吸收C2馏分以及C2以上馏分形成混合馏分，隔壁塔对混合馏分进行分离，得到塔顶气相馏分、塔中C2馏分和塔釡C3及以上馏分；
且步骤1)中将干气压缩至2.0-6.0MPa；将压缩后的干气冷却至-5-35℃。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，所述压缩的压力为2.5-5.0MPa，所述冷却的温度为0-25℃。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，塔顶气相馏分为氢气、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和甲烷。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，将得到的塔中C2馏分经净化后，送至乙烯装置利用，所述净化方式为脱酸性气体处理和/或脱氧处理。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，所述隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比为1:9-9:1。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，所述隔壁塔的理论板数为30-90；操作压力为2-6.0MPa；塔顶温度为0-45℃。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，所述理论板数为40-80；操作压力2.0-5.0MPa；塔顶温度为5-25℃。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，所述吸收剂为C3、C4、C5馏分中的一种或几种的混合物。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，，所述塔釡C3及以上馏分全部或部分循环回隔壁塔作为吸收剂利用。
本发明提供的回收炼厂干气中C2馏分的方法，其中，优选的是，所述C3馏分为丙烯和/或丙烷；所述C4馏分为正丁烷、异丁烷、正丁烯和异丁烯中的一种或几种；所述C5馏分为正戊烷、异戊烷和戊烯中的一种或几种。
根据本发明一些实施例，本发明还可以概括如下：
一种回收炼厂干气中C2馏分的方法，包括：
1)炼厂干气经过压缩冷却后进入吸收塔；
2)吸收剂从吸收塔塔顶进入，与炼厂干气逆流接触，吸收C2馏分以及C2以上馏分，吸收塔塔中分离出C2馏分(主要是乙烯和乙烷)供其他装置利用。
3)吸收塔塔釡组分部分作为吸收剂循化回吸收塔利用，部分出装置，也可全部回流作为吸收剂，也可全部出装置。
其中，吸收塔为隔壁塔，塔顶设有冷凝器，塔釡设置再沸器。
本发明中，吸收塔塔顶气相馏出组分进入炼厂燃料气系统或作为其他用途，吸收塔塔顶设有冷凝器，以保证塔顶气相中C2组分(乙烯和乙烷)含量降到规定值以下，冷凝器冷量可以采用炼厂余热溴化锂制冷；塔釡设有再沸器，以保证塔釜馏出组分中C2组分含量降到规定值以下。再沸器的热量可以采用炼厂余热。
现有技术中隔壁塔(Diving wall Column)通常是用做分馏塔，在本领域中少有使用，如上所述，个别被用于解吸塔之后作为稳定塔，或将两者功能合并，成为解吸-稳定隔壁塔。本发明人意外发现隔壁塔可实现氢气、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和甲烷与C2馏分、C3及以上馏分的分离。
本发明步骤1)中最好将含有低碳烯烃的炼厂干气压缩至2.0-6.0MPa，更优选是干气压缩至2.5-5.0MPa。
在压缩步骤中，炼厂干气一般逐级升压，将压力升高到2.0～6.0MPa，对压缩的级数没有特别限制，优选2段或3段压缩；
本发明步骤1)中最好将得到的压缩后的干气冷却至-5-35℃，更优选是干气冷却至0-25℃。
在冷却步骤中，制冷可采用溴化锂制冷系统提供，但不仅限于该系统。
本发明中吸收塔塔釡馏出组分一般主要是C3以及C3以上馏分。
本发明中，吸收塔为隔壁塔，所述吸收塔或称隔壁塔，选取的理论板数为30-90，操作压力为2.0-6.0MPa，塔顶温度为0-45℃。更优选的条件是：理论板数为40-80，操作压力为2.0-5.0MPa，塔顶温度为5-30℃。
推荐的隔壁塔结构可以是：两个冷凝器一个再沸器，即隔壁在顶部；还可以是一个冷凝器一个再沸器，即隔壁在中间。
本发明中吸收塔或称隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比范围最好是1:9至9:1。
本发明的吸收塔塔釡组分部分作为吸收剂循环回吸收塔利用，部分出装置，也可全部回流作为吸收剂，也可全部出装置。推荐部分作为吸收剂循环回吸收塔，部分出装置。
本发明中作为吸收塔的塔顶气的氢气、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和甲烷进入燃料气系统或其他装置利用。
本发明中吸收剂为本技术领域常用的吸收剂，本发明并不特别限制，可以主要由炼厂C3、C4和/或C5馏分组成，但不仅限于这些馏分，优选炼厂C3和C4馏分。如可以是丙烯、丙烷、正丁烷、异丁烷、1-丁烯，异丁烯，2-丁烯等(包括醚后C4等)和正戊烷等。在本发明的方法中，所述吸收剂用量没有特别的要求，可以根据具体应用实际确定。C3馏分可以为丙烯或丙烷纯组分或二者混合物；C4馏分可以为正丁烷、异丁烷、正丁烯，异丁烯纯组分或混合物；C5馏分可以为正戊烷、异戊烷，戊烯纯组分或混合物；吸收剂可以是以上C3、C4、C5馏分的一种或几种的混合物。
当炼厂干气为不饱和干气时，优选对吸收塔馏出的C2馏分进行净化处理，即塔中馏出的C2馏分经过净化系统，脱除酸性气体和氧后进入乙烯装置碱洗塔，实现乙烯乙烷的分离利用。
在净化步骤中，进行脱酸性气体、脱氧、托砷和脱汞等处理，对脱氧、脱砷和脱汞(不限于以上净化内容)等步骤无具体要求，可根据具体情况确定净化剂，净化后的物流送至乙烯装置碱洗塔，实现利用乙烯装置主流程回收炼厂低碳烯烃的目的。
本发明提出了一种利用隔壁塔回收炼厂C2馏分的方法，工艺简单，流程短，能耗低。由于吸收塔使用了隔壁塔，利用单塔实现了炼厂干气中C2馏分(主要是乙烯和乙烷)的回收。来自炼厂干气自吸收塔塔底进入，吸收剂自吸收塔塔顶进入，自塔中馏出，C3以及C3以上的低碳烯烃与吸收剂一起自塔釜馏出；自吸收塔塔中馏出的组分即C2馏分，炼厂干气以及吸收剂适应性强。
附图说明
图1是本发明的一种利用隔壁塔回收炼厂干气中C2馏分的方法示意图。
图中：
1-炼厂干气；2-压缩机；3-换热器；4-吸收塔；5-净化系统；6-吸收塔顶馏出气相组分；7-新鲜吸收剂；8-吸收塔塔釜馏出组分；9-吸收塔塔釜馏出组分循环作为吸收剂；10-吸收塔塔中馏出组分(C2馏分)；11-净化后C2馏分去乙烯装置；12-混合后吸收剂；13-吸收塔塔釜馏出组分(C3及以上馏分)；
图2是上图1中吸收塔的几种可能形式，但是不限于这几种形式。
附图标记说明：
A形式：两个冷凝器一个再沸器；
B形式：一个冷凝器一个再沸器；
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明
如图1所示，一种利用隔壁塔回收炼厂干气中C2馏分的方法，包括压缩机、换热器、吸收塔；含有低碳烯烃的炼厂干气1经过压缩机2增压和换热器3，从吸收塔4下部进入吸收塔，吸收剂12从上部进入吸收塔4，吸收塔塔顶气6出装置，吸收塔塔釜馏出组分13，其中部分馏出组分9与新鲜吸收剂7混合后循环回吸收塔作为吸收剂，部分组分8出装置，从吸收塔塔中馏出组分10，经净化装置5净化后的组分11即为净化后的C2馏分，可以为乙烯装置或其他装置利用，实现利用隔壁塔回收炼厂干气中C2馏分。吸收塔塔顶设有冷凝器，塔釡设置再沸器。
炼厂干气主要是含有低碳烯烃的炼厂气。主要包括催化裂化气、焦化干气、重整干气、加氢裂化气等，但不限于以上干气，典型炼厂不饱和与饱和干气组成如表1所示。
表1炼厂低碳烯烃组成
包括以下步骤：
1)炼厂干气经压缩至3-6MPa后冷却至0-25℃。
2)压缩干气吸收塔下部进入吸收塔，与从上部进入得吸收剂逆流接触，塔顶气出装置，塔釡组分部分作为吸收剂循化回吸收塔利用，部分出装置，并补充少量新鲜吸收剂，塔中馏出的C2馏分进入乙烯装置碱洗塔，实现乙烯乙烷的分离利用。
3)当干气为不饱和干气时，塔中馏出的C2馏分需先经过净化系统，脱除酸性气体和氧后再进入乙烯装置利用。
实施例1
炼厂干气经压缩至6MPa后冷却至0℃，不饱和干气，吸收塔采用图2的A结构，塔板数70，吸收塔即隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比2:8条件下，采用正丁烷为吸收剂，所得的炼厂C2馏分的产品组成见表2。
表2吸收后炼厂C2馏分产品组成
本实施例中，炼厂C2的回收率为95.8％。
实施例2
炼厂干气经压缩至4MPa后冷却至20℃，不饱和干气，吸收塔采用图2的A结构，塔板数75，吸收塔即隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比5:5条件下，采用正丁烯为吸收剂，所得的炼厂C2馏分的产品组成见表3。
表3吸收后炼厂C2馏分产品组成
| 组分名称 | 组分含量(mole％) |
| 氢气 | 0.0000 |
| 氮气 | 0.0005 |
| 氧气 | 0.0003 |
| 一氧化碳 | 0.0001 |
| 二氧化碳 | 0.0001 |
| 硫化氢 | 0.0000 |
| 甲烷 | 0.0362 |
| 乙烯 | 0.4768 |
| 乙烷 | 0.4487 |
| 丙烯 | 0.0005 |
| 丙烷 | 0.0009 |
| 1-丁烯 | 0.0096 |
| 正丁烷 | 0.0163 |
| 正戊烷 | 0.0000 |
本实施例中，炼厂C2的回收率为95.4％。
实施例3
炼厂干气经压缩至5MPa后冷却至10℃，不饱和干气，吸收塔采用图2B结构，塔板数50，吸收塔即隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比8:2条件下，采用吸收剂为正丁烯：正丁烷＝1:1，所得的炼厂C2馏分的产品组成见表4。
表4吸收后炼厂C2馏分产品组成
| 组分名称 | 组分含量(mole％) |
| 氢气 | 0.0000 |
| 氮气 | 0.0005 |
| 氧气 | 0.0003 |
| 一氧化碳 | 0.0001 |
| 二氧化碳 | 0.0001 |
| 硫化氢 | 0.0000 |
| 甲烷 | 0.0362 |
| 乙烯 | 0.4890 |
| 乙烷 | 0.4465 |
| 丙烯 | 0.0006 |
| 丙烷 | 0.0008 |
| 1-丁烯 | 0.0156 |
| 正丁烷 | 0.0103 |
| 正戊烷 | 0.0000 |
本实施例中，炼厂C2的回收率为95.6％。
实施例4
炼厂干气经压缩至5MPa后冷却至15℃，不饱和干气，吸收塔采用图2的B结构，塔板数60，吸收塔即隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比5:5条件下，采用吸收剂为正丁烷：正丁稀＝2:8，所得的炼厂C2馏分的产品组成见表5。
表5吸收后炼厂C2馏分产品组成
| 组分名称 | 组分含量(mole％) |
| 氢气 | 0.0000 |
| 氮气 | 0.0005 |
| 氧气 | 0.0003 |
| 一氧化碳 | 0.0001 |
| 二氧化碳 | 0.0001 |
| 硫化氢 | 0.0000 |
| 甲烷 | 0.0362 |
| 乙烯 | 0.4988 |
| 乙烷 | 0.4367 |
| 丙烯 | 0.0005 |
| 丙烷 | 0.0009 |
| 1-丁烯 | 0.0136 |
| 正丁烷 | 0.0123 |
| 正戊烷 | 0.0000 |
本实施例中，炼厂低碳烯烃的回收率为95.5％。
实施例5
炼厂干气经压缩至4MPa后冷却至15℃，饱和干气，吸收塔采用图2的B结构，塔板数80，吸收塔即隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比5:5条件下，采用吸收剂为正丁烷：正丁稀＝3:7，所得的炼厂C2馏分的产品组成见表6。
表6吸收后炼厂C2馏分产品组成
| 组分名称 | 组分含量(mole％) |
| 氢气 | 0 |
| 氮气 | 0 |
| 氧气 | 0 |
| 一氧化碳 | 0 |
| 二氧化碳 | 0 |
| 硫化氢 | 0.0001 |
| 甲烷 | 0.0386 |
| 乙烯 | 0.0126 |
| 乙烷 | 0.7082 |
| 丙烯 | 0.0001 |
| 丙烷 | 0.2302 |
| 1-丁烯 | |
| 正丁烷 | 0.0102 |
| 正戊烷 | 0 |
本实施例中，炼厂低碳烯烃的回收率为96.3％。
Claims (8)
1.一种炼厂干气中C2馏分的回收方法，其特征在于，包括：
步骤(1)：炼厂干气经过压缩、冷却后进入隔壁塔；
步骤(2)：吸收剂从隔壁塔塔顶进入，与炼厂干气逆流接触，吸收C2馏分以及C2以上馏分形成混合馏分，隔壁塔对混合馏分进行分离，得到塔顶气相馏分、塔中C2馏分和塔釡C3及以上馏分；
且步骤1)中将干气压缩至2.0-6.0MPa；将压缩后的干气冷却至-5-35℃；
所述隔壁塔的进料侧和产品采出侧面积比为1:9-9:1；
所述隔壁塔的理论板数为30-90；操作压力为2-6.0MPa；塔顶温度为0-45℃。
2.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2馏分的回收方法，其特征在于，所述压缩的压力为2.5-5.0MPa，所述冷却的温度为0-25℃。
3.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2馏分的回收方法，其特征在于：塔顶气相馏分为氢气、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和甲烷。
4.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2馏分的回收方法，其特征在于：将得到的塔中C2馏分经净化后，送至乙烯装置利用，所述净化方式为脱酸性气体处理和/或脱氧处理。
5.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2馏分的回收方法，其特征在于：所述理论板数为40-80；操作压力2.0-5.0MPa；塔顶温度为5-25℃。
6.根据权利要求1所述的炼厂干气中C2馏分的回收方法，其特征在于，所述吸收剂为C3、C4、C5馏分中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的炼厂干气中C2馏分的回收方法，其特征在于，所述塔釡C3及以上馏分全部或部分循环回隔壁塔作为吸收剂利用。
8.根据权利要求6所述的炼厂干气中C2馏分的回收方法，其特征在于，所述C3馏分为丙烯和/或丙烷；所述C4馏分为正丁烷、异丁烷、正丁烯和异丁烯中的一种或几种；所述C5馏分为正戊烷、异戊烷和戊烯中的一种或几种。
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