CN114762792A - 一种脱甲烷系统尾气的回收系统及回收方法、含轻质气体的低碳烃的处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脱甲烷系统尾气的回收系统及回收方法、含轻质气体的低碳烃的处理系统，含轻质气体的低碳烃经脱甲烷系统处理后得到脱甲烷系统尾气，将脱甲烷系统尾气送至一个非深冷尾气吸收塔。在非深冷尾气吸收塔中，用比脱甲烷系统所用吸收剂更重的吸收剂对脱甲烷系统尾气进行吸收。与现有技术相比，本发明显著降低了脱甲烷系统尾气中的吸收剂损失、投资更低、经济性更好，在非深冷条件下运行，没有安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于轻烃分离技术领域，涉及一种脱甲烷系统尾气的回收系统及回收方法、、含轻质气体的低碳烃的处理系统。
背景技术
从发明专利CN101353286A和CN101445419A等中提出了采用油吸收方式分离含轻质气体低碳烃的非深冷方法后，目前在MTO烯烃分离领域中，采用吸收剂吸收MTO反应产物中的碳二以及更重组分，实现碳一与碳二的分离过程(脱甲烷过程)已经成为业内共识。随着MTO烯烃分离技术的日益成熟，MTO厂家对提高装置经济性提出了更高的要求，希望降低脱甲烷系统顶尾气中吸收剂的损失。
如CN104884413B提供了一种从甲醇制烯烃反应产物回收乙烯的方法，所述脱甲烷系统塔顶设置两个换热器，第一个换热器出口温度高于-40℃，第二个换热器出口温度低于-40℃，第二个换热器的冷剂来自甲烷和乙烷的混合物。MTO厂家通常希望将乙烷做蒸汽裂解原料生产高附加值的乙烯产品，而乙烷与甲烷混合以后，难以分离，只能做廉价的燃料气。
CN104211554B提供了一种从MTO/DTO产品气中回收乙烯的系统及方法，包含了尾气回收单元，尾气回收单元包括脱甲烷系统尾气冷却器、尾气冷却分离罐和尾气冷凝器。尾气回收单元所使用的冷剂来自脱甲烷系统塔顶和/或其回流罐的碳一、碳二混合物。碳一碳二液相节流后实现-100℃以下的低温。
CN101747128B提供了一种甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离方法，在脱甲烷系统顶部设置膨胀机，温度过冷到-90～-120℃，出膨胀机的物流进行分离，气相送出界区，液相返回系统。
CN105418350B提供了一种脱甲烷系统尾气回收系统及尾气回收方法，所述系统包括组合吸收塔、冷箱、膨胀机和第一、第二汽液分离罐。组合吸收塔的下半段是吸收塔段，上半段是深冷洗涤塔段。深冷温度范围为-85～-108℃。
CN105461504B提供了一种脱甲烷系统尾气回收方法，所述系统包括组合吸收塔、尾气膨胀机汽液分离罐。组合吸收塔的下半段是吸收塔段，上半段是深冷精馏塔段。深冷温度范围为-85～-108℃。
以上这些方法都在深冷温度下操作，设备材质要求高，尤其是采用膨胀机。以 60万吨/年MTO装置为例，其尾气回收装置的设备投资将超过一千万元。尤其重要的是，在深冷温度下存在安全隐患：在深冷条件下，温度越低，氮氧化物越容易与不饱和烯烃形成极不稳定的胶质树脂，胶质树脂在受热或受冲击的情况下，即使是ppb级也容易失控而爆炸。
因此，需要提供一种经济性更好、安全更高的脱甲烷系统尾气回收技术。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种脱甲烷系统尾气的回收系统及回收方法、含轻质气体的低碳烃的处理系统，可以显著降低脱甲烷系统尾气中的吸收剂损失，经济性更好，更加安全可靠。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的目的之一在于提供了一种脱甲烷系统尾气的回收系统，包括用于接收脱甲烷系统的尾气的非深冷尾气吸收塔，且该非深冷尾气吸收塔中所采用的吸收剂的分子量大于脱甲烷系统中所用的吸收剂的分子量。
进一步的，所述的非深冷尾气吸收塔的操作温度高于-60℃。
更进一步的，所述的非深冷尾气吸收塔的操作温度高于-41℃。
进一步的，所述的非深冷尾气吸收塔还设有对塔顶气相进行冷凝回流的塔顶冷凝装置。
更进一步的，所述的塔顶冷凝装置包括相互连接的冷凝器、回流罐与回流泵。
更进一步的，所述的塔顶冷凝装置为安装在非深冷尾气吸收塔塔顶内部的内置冷凝器。
进一步的，所述的非深冷尾气吸收塔中的吸收剂从其塔顶送入。
本发明的目的之二在于提供了一种脱甲烷系统尾气的回收方法，其采用如上所述的回收系统进行回收处理，具体为：将脱甲烷系统的尾气部分或全部送至所述非深冷尾气吸收塔，再采用非深冷尾气吸收塔中的吸收剂对脱甲烷系统的尾气进行吸收，即完成。
进一步的，非深冷尾气吸收塔的塔釜液送至脱丙烷塔；非深冷尾气吸收塔的塔顶气相经塔顶冷凝装置冷凝后，得到的气相经回收冷量后送出界区，得到的液相返回非深冷尾气吸收塔。
本发明的目的之三在于提供了一种含轻质气体的低碳烃的处理系统，其包括用于接收处理含轻质气体的低碳烃的脱甲烷系统，以及连接所述脱甲烷系统的尾气排放管道的如上所述的回收系统。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明在非深冷尾气吸收塔中，用比脱甲烷系统所用吸收剂分子量更重的吸收剂对脱甲烷系统尾气进行吸收，显著降低了脱甲烷系统尾气中原吸收剂的损失，提高装置的经济性；
2)在深冷条件下，尤其是低于-90℃以后，温度越低，氮氧化物越容易与不饱和烯烃形成极不稳定的胶质树脂，胶质树脂在受热或受冲击的情况下，即使是ppb 级也容易失控而爆炸。本发明在非深冷的高于-60℃的温度下操作，避免了氮氧化物与不饱和烯烃形成不稳定的胶质树脂，没有安全隐患；
3)本发明在非深冷温度下操作，设备材质要求低。在深冷温度下操作，需要采用不锈钢，而本发明所用的设备，采用低温低碳钢即可。以60万吨/年MTO装置为例，其尾气回收装置的设备投资超过一千万元；本发明的设备投资约百万元，远低于采用膨胀机的深冷方法；
4)本发明适用于新建或改造装置，对于改造装置来说，本发明对原流程的影响很小，仅需增加本发明所需的设备，而不需要改造原流程，停产施工时间短。
附图说明
图1为实施例1的尾气回收系统的工艺流程图；
图2为实施例2的尾气回收系统的工艺流程图；
图3为实施例3的尾气回收系统的工艺流程图；
图中标记说明：
1-脱甲烷系统，2-非深冷尾气吸收塔，3-冷凝器，4-回流罐，5-回流泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力都是指相对压力。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
下面先对本发明的尾气回收系统进行解释说明：
一种脱甲烷系统1尾气的回收系统，参见图1至图3所示，包括用于接收脱甲烷系统1的尾气的非深冷尾气吸收塔2，且该非深冷尾气吸收塔2中所采用的吸收剂的分子量大于脱甲烷系统1中所用的吸收剂的分子量。
在一些具体的实施方式中，所述的非深冷尾气吸收塔2的操作温度高于-60℃。更进一步的，所述的非深冷尾气吸收塔2的操作温度高于-41℃。
在一些具体的实施方式中，参见图1至图3所示，所述的非深冷尾气吸收塔2 还设有对塔顶气相进行冷凝回流的塔顶冷凝装置。
更进一步的，所述的塔顶冷凝装置包括相互连接的冷凝器3、回流罐4与回流泵5。
更进一步的，所述的塔顶冷凝装置为安装在非深冷尾气吸收塔2塔顶内部的内置式的冷凝器3。
在一些具体的实施方式中，所述的非深冷尾气吸收塔2中的吸收剂从其塔顶送入。
下面继续对本发明的尾气回收方法进行解释说明：
在一些实施方式中，可以采用如上述的回收系统来实施脱甲烷系统1尾气的回收，具体为：将脱甲烷系统1的尾气部分或全部送至所述非深冷尾气吸收塔2，再采用非深冷尾气吸收塔2中的吸收剂对脱甲烷系统1的尾气进行吸收，即完成。
具体的，非深冷尾气吸收塔2的塔釜液送至脱丙烷塔；非深冷尾气吸收塔的塔顶气相经塔顶冷凝装置冷凝后，得到的气相经回收冷量后送出界区，得到的液相返回非深冷尾气吸收塔。而非深冷尾气吸收塔2的吸收剂则从其塔顶或内置的冷凝器 3顶部送入。
下面接着对本发明的尾气回收系统在含轻质气体的低碳烃的处理中的应用做进一步的说明。
在一些实施方式中，一种含轻质气体的低碳烃的处理系统，其包括用于接收处理含轻质气体的低碳烃的脱甲烷系统1，以及连接所述脱甲烷系统1的尾气排放管道的如上所述的回收系统。
通过以下实施例可以更好地理解本发明，提出以下实施例是为了用来示例性说明，而不应当理解为限制本发明。
实施例1：
如图1所示，脱甲烷系统1用碳三做吸收剂，将脱甲烷系统1的气相送入非深冷尾气吸收塔2底部，比碳三更重的吸收剂混合碳四送至非深冷尾气吸收塔2顶部，非深冷尾气吸收塔2塔顶设冷凝器3、回流罐4和回流泵5，回流罐4的罐顶气相经回收冷量后送出界区。非深冷尾气吸收塔2釜液送至脱丙烷塔。非深冷尾气吸收塔操作温度-37℃。本实施例在非深冷的高于-60℃的温度下操作，避免了氮氧化物与不饱和烯烃形成不稳定的胶质树脂，没有安全隐患。
表1实施例1非深冷尾气吸收系统的综合效益
从表1可见，用混合碳四做吸收剂，可从全部脱甲烷系统1尾气(4t/h)中回收碳三815kg/h，尾气中碳三回收率达到了98％，碳三完全得到了回收。本实施例可以实现与深冷膨胀方法一样的碳三回收效果。以碳三3800元/吨计算，本实施例可以带来3098元/小时收益。而增加的操作费用为323元/小时，综合效益为2775 元/小时，年综合效益为2220万元。
深冷膨胀方法的深冷温度低于-85℃，设备材质要求高，流程复杂，尤其采用了膨胀机这样价格较高的动设备，固定投资将超过一千万元。而本实施例非深冷尾气吸收塔2塔径小，固定投资不到200万元，很快就能收回投资。
此外，本实施例非深冷尾气吸收系统的设备尺寸小，占地小，增加的公用工程负荷不大，不需要改造原流程，停产施工时间短，对改造项目也适用。
实施例2
如图2所示，脱甲烷系统1用碳三做吸收剂，将脱甲烷系统1的气相送入非深冷尾气吸收塔2底部，比碳三更重的吸收剂C4+送至非深冷尾气吸收塔2顶部， C4+为混合碳四以及比碳四更重的烃类，非深冷尾气吸收塔2塔顶设内置式的冷凝器3，冷凝器3顶部的气相经回收冷量后送出界区。非深冷尾气吸收塔2釜液送至脱丙烷塔。非深冷尾气吸收塔操作温度-38℃。本实施例在非深冷的高于-60℃的温度下操作，避免了氮氧化物与不饱和烯烃形成不稳定的胶质树脂，没有安全隐患。
表2实施例2非深冷尾气吸收系统的综合效益
从表2可见，用C4+做吸收剂，可从全部脱甲烷系统1尾气(6.6t/h)中回收碳三1152kg/h，尾气中碳三回收率达到了99％，碳三完全得到了回收。本实施例可以实现与深冷膨胀方法一样的碳三回收效果。以碳三3800元/吨计算，可以带来 4376元/小时收益，而增加的操作费用为336元/小时，综合效益为4041元/小时，年综合效益为3232万元。
深冷膨胀方法的深冷温度低于-85℃，设备材质要求高，流程复杂，尤其采用了膨胀机这样价格较高的动设备，固定投资将超过一千万元。而本实施例非深冷尾气吸收塔2塔径小，固定投资不到200万元，很快就能收回投资。
此外，本实施例非深冷尾气吸收系统的设备尺寸小，占地小，增加的公用工程负荷不大，不需要改造原流程，停产施工时间短，对改造项目也适用。
实施例3
如图3所示，脱甲烷系统1用碳三做吸收剂，将脱甲烷系统1塔顶的气相一部分返回MTO反应区做吹扫气，一部分送入非深冷尾气吸收塔2底部。非深冷尾气吸收塔2塔顶设内置式冷凝器3，比碳三更重的吸收剂C5+送至非深冷尾气吸收塔 2冷凝器3顶部，C5+为混合碳五以及比碳五更重的烃类，冷凝器3顶部的气相经回收冷量后送出界区。非深冷尾气吸收塔2釜液送至脱丙烷塔。非深冷尾气吸收塔操作温度-40℃。本实施例在非深冷的高于-60℃的温度下操作，避免了氮氧化物与不饱和烯烃形成不稳定的胶质树脂，没有安全隐患。
表3实施例3非深冷尾气吸收系统的综合效益
| 脱甲烷系统尾气中的碳三含量 | mol％ | 4.8 |
| 非深冷尾气吸收塔尾气中的碳三含量 | mol％ | 0.14 |
| C5+吸收剂用量 | t/h | 1.7 |
| 非深冷尾气吸收塔的碳三回收率 | ％ | 97 |
| 回收的碳三量 | kg/h | 350 |
| 非深冷尾气吸收系统所带来的电耗增加 | kWh | 81 |
| 非深冷尾气吸收系统所带来的循环水耗增加 | t/h | 218 |
| 操作费用增加 | 元/h | 98 |
| 回收碳三带来的效益 | 元/h | 1330 |
| 综合效益 | 元/h | 1232 |
| 年度综合效益 | 万元/年 | 986 |
| 非深冷尾气吸收塔直径 | m | 0.5 |
| 非深冷尾气吸收系统材质 | 低温碳钢 | |
| 非深冷尾气吸收系统固定投资 | 万元 | 30-100 |
从表3可见，用C5+做吸收剂，可从部分脱甲烷系统1尾气(2.4t/h)中回收碳三350kg/h，尾气中碳三回收率达到了97％，碳三完全得到了回收。本实施例可以实现与深冷膨胀方法一样的碳三回收效果。以碳三3800元/吨计算，可以带来 1330元/小时收益，而增加的操作费用为98元/小时，综合效益为1232元/小时，年综合效益为986万元。
深冷膨胀方法的深冷温度低于-85℃，设备材质要求高，流程复杂，尤其采用了膨胀机这样价格较高的动设备，固定投资将超过一千万元。而本实施例非深冷尾气吸收塔2塔径小，固定投资不到100万元，很快就能收回投资。
此外，本实施例非深冷尾气吸收系统的设备尺寸小，占地小，增加的公用工程负荷不大，不需要改造原流程，停产施工时间短，对改造项目也适用。
综上所述，本发明能够显著降低了脱甲烷系统尾气中吸收剂的损失，设备材质要求低，投资更低，经济性好，在非深冷条件下运行，没有安全隐患，适用于新建和改造项目。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种脱甲烷系统尾气的回收系统，其特征在于，包括用于接收脱甲烷系统的尾气的非深冷尾气吸收塔，且该非深冷尾气吸收塔中所采用的吸收剂的分子量大于脱甲烷系统中所用的吸收剂的分子量。
2.根据权利要求1所述的一种脱甲烷系统尾气的回收系统，其特征在于，所述的非深冷尾气吸收塔的操作温度高于-60℃。
3.根据权利要求2所述的一种脱甲烷系统尾气的回收系统，其特征在于，所述的非深冷尾气吸收塔的操作温度高于-41℃。
4.根据权利要求1所述的一种脱甲烷系统尾气的回收系统，其特征在于，所述的非深冷尾气吸收塔还设有对塔顶气相进行冷凝回流的塔顶冷凝装置。
5.根据权利要求4所述的一种脱甲烷系统尾气的回收系统，其特征在于，所述的塔顶冷凝装置包括相互连接的冷凝器、回流罐与回流泵。
6.根据权利要求4所述的一种脱甲烷系统尾气的回收系统，其特征在于，所述的塔顶冷凝装置为安装在非深冷尾气吸收塔塔顶内部的内置冷凝器。
7.根据权利要求1所述的一种脱甲烷系统尾气的回收系统，其特征在于，所述的非深冷尾气吸收塔中的吸收剂从其塔顶送入。
8.一种脱甲烷系统尾气的回收方法，其采用如权利要求1-7任一所述的回收系统进行回收处理，其特征在于，将脱甲烷系统的尾气部分或全部送至所述非深冷尾气吸收塔，再采用非深冷尾气吸收塔中的吸收剂对脱甲烷系统的尾气进行吸收，即完成。
9.根据权利要求8所述的一种脱甲烷系统尾气的回收方法，其特征在于，非深冷尾气吸收塔的塔釜液送至脱丙烷塔；非深冷尾气吸收塔的塔顶气相经冷凝后，所得气相经回收冷量后送出界区，所得液相则返回非深冷尾气吸收塔。
10.一种含轻质气体的低碳烃的处理系统，其包括用于接收处理含轻质气体的低碳烃的脱甲烷系统，以及连接所述脱甲烷系统的尾气排放管道的如权利要求1-7任一所述的回收系统。
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| CN202110046864.7A CN114762792A (zh) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | 一种脱甲烷系统尾气的回收系统及回收方法、含轻质气体的低碳烃的处理系统 |
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- 2021-01-14 CN CN202110046864.7A patent/CN114762792A/zh active Pending
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| CN103249700A (zh) * | 2010-11-23 | 2013-08-14 | 鲁姆斯科技公司 | 催化裂化过程的甲烷吸收和去除 |
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