CN1325943A - 从碱洗塔排出的废碱中去除烃 - Google Patents

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Abstract

在一种用于从饱和烃裂化装置的碱洗塔排出的废碱中去除烃的方法中,上述废碱在至少一个汽提塔(20)内与可吸收烃的汽提气体逆向流动地相接触,所述的汽提处理在一种具有多个级联塔盘(21)的盘式塔(20)内进行。

Description

从碱洗塔排出的废碱中去除烃
本发明涉及从饱和烃裂化装置的碱洗塔排出的废碱中去除烃的方法和设备。
饱和烃裂化可产生重要的石油产品例如烯烃。所用的烃例如液化石油气、石脑油、气油、原油或重油因其原材料不同而含有一定量的硫。这些原材料在热裂化过程中，硫会形成硫化氢。另外，裂化气中含有二氧化碳。上述两种气体都不应进入最终产品，它们会妨碍裂化气的进一步加工。因此，在通常的两级吸附处理中，要通过NaOH水溶液将上述两种酸性气体从裂化气中去除。这项作业是在裂化气与NaOH水溶液逆向流动相接触的碱洗塔中进行的。从碱洗塔中排出的废碱中含有高浓度的长链烃例如可燃的气体。通过降低压力并同时用一种可吸收烃的汽提气体进行汽提处理可从上述的废碱中去除烃。这项作业是在上述汽提气体与上述废碱互相接触的汽提塔中进行的。
为了保证汽提气体与废碱之间的高的质量传递，现有技术的汽提塔内设置了任意的填充件例如普尔圈(Pull ring)、拉希格圈(Raschigring)等。
这类汽提塔的缺点是，经过大约7～14天后其汽提功能下降。其原因是汽提塔被不溶性的有机副产组分所堵塞，只能通过复杂的清理工序将这些物质清除之。
本发明的目的是提供用于从饱和烃热裂化装置的净化裂化气的碱洗塔排出的废碱中去除烃的方法和设备，该方法和设备可以经济而可靠地工作，尤其是可克服现有技术中存在的缺点。
我们已发现通过如下方法可达到上述目的，该方法就是从饱和烃裂化装置的碱洗塔排出的废碱中去除烃的方法，在该方法中，废碱至少在一个塔内与可吸收烃的汽提气体呈逆向流动相接触，其中，上述的汽提处理在一种具有级联塔盘的盘式塔内进行。
本发明还提供一种从饱和烃裂化装置的碱洗塔排出的废碱中去除烃的设备，该设备至少具有一个上述的废碱与可吸收烃的汽提气体呈逆向流动相接触的汽提塔，其特征在于，上述的汽提塔是一种具有级联塔盘的盘式塔。
适用于本发明目的的合适的汽提气体是甲烷、氢或氮或它们的混合物。使用的汽提气体最好是含甲烷的而且最好是在裂化装置内部流动的可燃气体。在裂化气的精馏中可获得含甲烷的可燃气体馏分，这种馏分可用作本发明的汽提气体。
本发明的汽提方法能够从废碱中去除长链烃例如C5+烃和芳香族化合物例如苯。
对废碱进行汽提处理的温度优选地为15～55℃，更优选地为25～45℃，特别优选地是30～40℃，汽提塔内的压力优选地为0.5～2bar，更优选地为1～2bar，特别优选地为1.2～1.8bar。
在本发明的方法中，优选地，汽提塔工作时的液体流过量比现有技术的填充塔的高30％～60％、更优选地是高40％～60％、最优选地是高约50％。
上述的汽提塔是一种具有级联塔盘的盘式塔。用于本发明的级联塔盘是多个在塔内呈级联式排列的塔盘，塔内最好设置带有曲面的级联排列的塔盘，该塔盘的曲率最好遍及塔盘的整个直径。上述级联塔盘可具有盘子形状，或者是球面弓形的形状，从上面看去时，塔盘是呈凸形的曲面。当级联塔盘具有盘子形状时，其曲率半径可沿塔盘直径变化。当塔盘具有球面弓形的形状时，其曲率半径沿塔盘直径保持恒定。上述的级联塔盘最好具有封闭的表面，就是说在塔盘内或塔盘上没有透孔、阀或泡罩。
除了上述的级联塔盘外，汽提塔优选地还具有可导引废碱流至塔盘上的漏斗形液体分配器。最好采用具有向下缩小的锥体的液体分配器，所述锥体的锥面相对于塔的轴线的倾斜角优选地为40～80°，更优选地为50～70°，特别优选地为55～65°。
上述级联塔盘优选地相对于汽提塔的横截面对中地设置在塔的中央区，液体分配器则位于塔内的外缘区，按照本发明，塔的内径为DK，塔盘直径为DB，直径比DK/Da的值优选地为1.40～1.70，更优选地是1.40～1.70，特别优选地是1.50～1.60。液体分配器的外径DFa大致相当于塔的内径DK。液体分配器或者说上述锥体最好具有边缘密封件，该密封件的形状和安装方式要使得上述废碱不会在液体分配器与汽提塔的内壁之间流过。
上述的级联塔盘优选地通过多个斜杆支承在液体分配器上因而就固定在汽提塔上，而液体分配器优选地又通过多个可使它轴向固定的支杆固定在塔内的规定位置上。
本发明有许多优点。在本发明的方法和设备中，主要是在汽提处理过程中形成的存在于废碱中的固态有机物与废碱一起从汽提塔排出，这些固态有机物不会沉积在塔内的塔盘上，因此，不会发生像使用填充塔的现有技术的方法和设备中所观察到的堵塞汽提塔的情况，这就可使汽提处理继续进行下去而没有任何问题。并可避免复杂的清理工序所造成的频繁的停工。因此，可以十分经济地实施本发明的从饱和烃裂化装置的酸性气体洗涤塔中排出的废碱中去除烃的方法。
下面借助于附图说明本发明的其他的优点、特征和可能的用途，附图中：
图1示出饱和烃热裂化处理装置的一部分，也就是通过碱洗去除裂化气中的酸性气体的装置的一部分；
图2示出图1的汽提塔20的局部纵剖视图；和
图3示出沿图2的A～A线的汽提塔20的横剖视图。
图1示出饱和烃热裂化(热解)装置的一部分，图中简单示出通过碱洗并进行废碱净化的方法去除酸性气体的情况。
热裂化的主要产物是低烯烃物质例如乙烯、丙烯和丁二烯。所用原料为甲烷、液化石油气、石脑油或气油。石脑油的裂化主要在中温(约900℃)下有蒸汽出现的情况下进行(蒸汽裂化)。是将石脑油/蒸汽混合物通入例如火焰外部加热的管式炉内使饱和烃裂化。
然后，将裂化得到的裂化气进行综合加工并分馏成各类馏分。
在裂化气中的裂化产物从热力学上说是不稳定的，它们要在进行裂化的温度范围内分解成氢和碳，为了避免不希望有的进一步分解，可将裂化气快速冷却(淬冷)，这种淬冷是在供入水作为冷却剂的热交换器中进行的。这就产生高压蒸汽。然后，直接将油喷入裂化气流和洗涤油中进一步降低裂化气的温度以去除最重的烃。然后，在几个阶段对上述裂化气进行压缩。
上述裂化气含有低浓度的二氧化碳和硫化氢。这些物质不应进入最终产品内，它也会干扰裂化气的进一步加工。上述两种物质在第一压缩阶段(未示出)通过用NaOH水溶液洗涤(洗涤酸性气体)而除去，仅留下约3ppm的浓度。这是一种吸附过程。
通过管道1将预先加压到约20～35bar(最好是约25～30bar)的裂化气送入进行碱洗的吸附塔2内，并通过管道3将新鲜的碱送入吸附塔2内。上述的碱和裂化气是按相反方向送入的，就是说：裂化气从底部向上流过吸附塔，而碱则沿与裂化气相反的方向从上部向下流过吸附塔2，碱洗是在塔2的中部4和下部5内在约20～40℃的温度下进行的。在吸附塔2的上部6内用通过管道7在塔的顶部供入的干净水在50～70℃的温度下洗涤已除去酸性气体的裂化气。在吸附塔2的各部分4、5和6内都设有塔盘，以利于液态碱与裂化气之间的质量传递。
净化的裂化气通过管8从塔2的上部排出，用过的洗涤水则通过管道9排出塔2外。碱在塔的中部4和下部5内以及循环管道10和11内循环流动。来自碱洗塔的废碱通过管道15从塔的底部排出。
裂化气经过碱洗去除酸性气体后，将其进一步压缩、冷却和干燥。然后，通过致冷过程中的精馏将裂化气分馏成各种馏分(均未示出)。
上述的废碱首先被导入分离罐(分相器)16内，在罐16内将废碱在塔2内碱洗时所容纳的气油分离出来，并通过管道17将上述气油作为较高的物相排出。
来自碱洗塔的废碱从分离罐16排出后，其中仍含有高浓度的烃尤其是长链烃(C5+)，并可能含有芳香族化合物例如苯，上述物质是在碱洗时积累在废碱内的，它们必须从废碱中清除出去。
去除废碱中的烃在汽提塔20内进行。在塔20内废碱的压力降到约0.5～2bar(最好是1.5bar)然后在约30～40℃的温度下通过汽提气体进行汽提处理。可用含甲烷的可燃气体作为汽提气体。
通过管道18将废碱从上端供入汽提塔20内。废碱从上部向下流过汽提塔20，而通过管道50在塔20的下端供入的汽提气体则沿与废碱相反的流向即从底部向上流过汽提塔20。
用作汽提气体的含甲烷的可燃气体是裂化装置的内部气流。在图1中用从裂化气流8延伸至管道50的虚线表明装置内部的气流连接情况。
在汽提塔20中进行汽提过程中，含甲烷的气体从废碱中吸收烃，并通过管道51在塔20上端排出。从管道51流出的富含来自废碱的烃的汽提气体与来自C1/C2精馏塔的含甲烷的可燃气体馏分一起用作热裂化的供料。
在汽提过程中，废碱在循环管道52内循环流动，并在塔20的下端排出，再通过循环管道52返回到塔20的上端。
汽提过程是连续进行的，通过管道18将废碱连续地供入塔20，并通过管道53将已除去烃的废碱排出，以进行下一步的加工。
为了保证在汽提塔20内的汽提气体(气相)与废碱(液相)之间良好的质量传递，汽提塔20具有多个塔的内部零件。
上述的要通过汽提法从废碱中去除的烃在废碱中可能以单体或聚合物的形式存在。用含甲烷的可燃气体进行汽提处理可降低单体或聚合物在废碱中的溶解度，使它们的一部分呈固态沉淀下来。另外，单体相聚合也成为会沉淀为固体的多聚体。
因此，作为汽提塔的内部零件，除了别的以外，还具有塔盘21，该塔盘21的形状及其在塔20中的排列要使得从废碱沉淀的固体物质不会沉积，并使塔盘21的功能不会削弱。上述的固体物质不沉积在塔20内，而是与废碱一起排出汽提塔20之外。
图2示出上述塔盘21的可能的实施例。该图是图1的汽提塔20的局部纵剖视图。塔盘21是曲面形的，具有转动对称性。塔盘21的曲面延伸过塔盘21的整个直径，具有曲面盘的形状。塔盘21在塔20内以一个在另一个上方的方式直立排列，也就是呈级联式排列。塔盘的表面是封闭的，也就是说塔盘内或塔盘上没有透孔、阀或泡罩。塔盘21是用耐腐蚀金属薄板制成的、其厚度约1～5mm(最好为2～4mm)。塔盘具有沿废碱流动方向的凸面和沿汽提气体流动方向的凹面。汽提塔的内径为DK，塔盘的内径为DB。直径比DK/DB的值约为1.5～1.6，所有塔盘21沿塔的轴线23同轴排列。在本实施例中，塔盘21呈球面弓形状，其曲率半径r沿塔盘直径DB都是恒定的。塔盘21也可以是盘状(未示出)的，就是说，其曲率半径可沿其直径DB变化。塔盘21具有整体结构，其球面弓形的中心点位于塔的轴线23上。
此外，汽提塔20具有将液态废碱导引到塔内塔盘21上的液体分配器24，该分配器24沿垂直方向置于各塔盘21之间，也就是说，每对塔盘之间都设置一个液体分配器24。
液体分配器24是漏斗状的锥体25，其内径为DFi，外径为DFa。该外径DFa稍小于汽提塔内径DK，分配器内径DFi小于或等于塔盘21的直径DB，比值DFi/DB约为0.85～0.9。锥体25向下缩小，锥体面与塔的轴线23之间夹角α约为55～60°，塔盘21和锥体25可用同一种材料制成。
各液体分配器24或锥体25的外缘分别具有边缘密封件26，所以在液体分配器24与汽提塔20的内壁之间不会有废碱流过。在本实施例中，边缘密封件26由圆环27和薄带28(均为薄金属板)组成。圆环27与锥体25通过例如焊接法牢固地连接在一起，环27位于锥体25的外缘并与塔的轴线23相平行。圆环27也可以与锥体25做成一整体。圆环27的外部与弯成圆环的薄带28在上部沿塔20内壁的方向相配合，以形成密封件。
汽提塔20内的塔盘21通过斜杆29支承在液体分配器24上。在本实施例中，塔盘21在塔内分别由4根沿圆周均匀分布的斜杆29支承。斜杆29用金属板条制成，采用例如焊接法将斜杆29与塔盘21和锥体25牢固地连接在一起。斜杆29从塔盘21的下表面延伸至锥体25的上表面。
液体分配器24又通过支柱30安装在塔20内。为此，锥体25具有可让支柱30穿过的孔。采用例如焊接法，将锥体25沿轴线永久地固定在上述的孔处。在本实施例中，液体分配器24和与之相连接的塔盘21由4根沿圆周均匀分布的支柱30在塔20内保持定位。
这样，许多由塔盘21和液体分配器24组成的上述组件便可通过支柱30在塔20内按照一个装在另一个上方的方式排列起来。上述的支柱30本身则通过位于塔20与支柱30之间的合适的紧固件(未示出)定位固定在塔20内。
图3示出沿图2汽提塔20的A-A线的横剖视图。在图2和图3中，相应的部件用相同的标号注明。在这方面，参看上面所述的细节。图3的横剖视图实质上以平面图示出塔盘21和带有锥体25的液体分配器24。由塔盘21和液体分配器24组成的组件沿其圆周固定在4根支柱30上。至于各种直径比值，可参考上述的数值。
汽提塔20工作时，废碱以液帘的形式从塔盘21流下，离开塔盘21后，便向下冲击到位于每个塔盘下方的漏斗形液体分配器24(实际上是锥体25的表面)上，由于锥体向塔的内部呈漏斗形倾斜，故可导引废碱沿塔的轴线23的方向流动，当废碱到达液体分配器24或者说锥体25的内径DFi区时，便离开液体分配器向下浇到下一个塔盘21上。边缘密封件26可防止废碱在塔的内壁与分配器24之间流过。
比较实例
在一种具有废碱环路和普通的任意填充物的连续工作式汽提塔内处理一种含有1％～4％的TOC(总的有机碳)的废碱。供入塔内的废碱流量为2200kg/h，采用含甲烷的可燃气体作为汽提处理的气体。汽提处理在温度约36℃、压力约1.5bar的条件下进行。通过塔的液体通过量(即循环流量)为5300kg/h，汽提供料流量为160kg/h。经过汽提处理后的废碱中含有的TOC量为200～300mg/l。必须每隔7～14天清理一次，以防通道堵塞。
本发明实例
在与上述比较实例中相同的条件(废碱供料速率、汽提气体通入速率、汽提气体种类、压力、温度、汽提塔的尺寸)下，在本发明的具有如图2和3所示的内部部件的汽提塔内对含有初始TOC量为1％～4％的废碱进行汽提处理。通过汽提塔的液体通过量比上述比较实例提高8000kg/h。经过汽提处理后废碱中的TOC含量为200～300mg/L。汽提塔运行5个多月未出现问题。汽提塔还不必清理。
上述实例表明，本发明的用于从饱和烃热裂化装置排出的废碱中去除烃的汽提方法和汽提设备比现有技术的相应方法和设备优越得多。在汽提过程中形成并从废碱中沉淀出来的有机固体物质不会沉积在汽提塔内的零件上，而是与废碱一起排出塔外，并可随后与废碱分离之。汽提塔不发生堵塞情况。不必要清理汽提塔，或至少在比具有任意填充物的普通汽提塔长得多的时间间隔后才需要清理塔内。经过汽提处理后废碱中的TOC量与普通汽提塔相比没有显著变化。只是必须使本发明的汽提塔内的循环废碱流动速度稍稍提高一些。但是，由于提高液流速度而必需的稍高的能源消耗与由于避免了清理汽提塔要花的较长的停工时间而带来的巨大经济效益相比，简直是微不足道的。

Claims (12)

1．一种从饱和烃裂化装置的碱洗塔排出的废碱中去除烃的方法，在该方法中，上述的废碱至少在一个汽提塔(20)内与逆向流动的可吸收烃的汽提气体相接触，其中，汽提处理是在一种具有级联塔盘(21)的盘式塔(20)内进行的。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于，上述废碱流遍汽提塔(20)内的所有带有曲面的级联塔盘(21)。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于，所用的上述汽提气体是含甲烷的可燃气体。
4．根据权利要求1～3中任一项的方法，其特征在于，从上述废碱中去除长链烃例如C5+烃和芳香族化合物例如苯。
5．一种用于从饱和烃裂化装置的碱洗塔排出的废碱中去除烃的设备，该设备具有至少一个汽提塔(20)，在该塔内废碱与逆向流动的可吸收烃的汽提气体相接触，其特征在于，上述的塔是一种具有级联塔盘(21)的盘式塔(20)。
6．根据权利要求5的设备，其特征在于，上述的塔(20)具有带曲面的级联塔盘(21)。
7．根据权利要求5的设备，其特征在于，上述的级联塔盘(21)具有封闭的表面。
8．根据权利要求5的设备，其特征在于，上述的级联塔盘(21)具有曲面盘的形状。
9．根据权利要求5的设备，其特征在于，上述的级联塔盘(21)具有球面弓形的形状。
10．根据权利要求5的设备，其特征在于，上述汽提塔(20)的内径为DK，级联塔盘(21)的内径为DB，直径之比DK/DB的值约为1.25～1.85。
11．根据权利要求5～10中任一项的设备，其特征在于，上述汽提塔(20)还具有可将废碱导引至级联塔盘(21)上的漏斗形液体分配器(24)。
12．根据权利要求11的设备，其特征在于，上述的级联塔盘(21)通过多个斜杆(29)支承在上述的液体分配器(24)上。
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