CN1660722A - 富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及裂解气的分离方法，特别涉及一种在石油化工产业中用于富含丙烯和丙烷催化裂解气的分离方法。解决了现有工艺存在的工艺复杂、能耗较高等缺陷。富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离方法是，催化裂解气进入裂解气压缩机，经压缩机压缩到10－14atm时，进入碱洗单元进行碱洗，脱除酸性气体，然后进入干燥单元干燥，其特征是：在干燥单元后增设C₃预分塔，控制塔顶冷凝温度不低于－40℃，塔顶馏分为氢气、甲烷、乙烯、乙烷和丙烯轻组分，塔底馏分为丙烯、丙烷、碳四及碳四以上重组分。碳三组成的分配比可根据催化裂解气组成任意分割。因此，本发明为富含丙烯、丙烷的催化裂解气，提供了一种节能、投资低，设计和操作灵活的新工艺流程。

Description

富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离方法

                     技术领域

本发明涉及裂解气的分离方法，特别涉及一种在石油化工产业中用于富含碳三组成(包括丙烯和丙烷等)的催化裂解气的分离方法。

                     背景技术

石油化工产业链中，基本有机原料乙烯、丙烯的生产，主要采用管式裂解炉热裂解气、液相原料，如：乙烷、丙烷及轻烃，以及一部分常压柴油或加氢柴油，并将裂解得到的组分予以分离。分离通常采用压缩深冷精馏的方法，也有使用油吸收和变压吸附的方法，但极大部分的工业装置是采用压缩深冷精馏的流程，其工艺特点为：裂解炉出口的裂解气通过冷却分离一部分液相组分，并回收一部分热量后，用压缩机加压到一定压力，通常为38atm左右，然后干燥，冷却，深冷，逐步用精馏的方法分离出乙烯、丙烯产品，用碱洗和加氢的方法去除杂质，同时可根据要求分离出各组副产品如氢气、甲烷、乙烷、丙烷以及碳四及碳四以上混合馏份。用催化裂化工艺(如FCC、DCC工艺)加工重质油得到的催化裂解气通常含有丙烯和少量乙烯，其中的丙烯通常用加压精馏的方法作为副产品予以回收。

最近几年由于催化裂解的技术发展，以及丙烯产品价格的提高，以催化裂解工艺生产乙烯、丙烯产品为目的的技术扩大了在工业上的应用，并且装置生产规模日益扩大。催化裂解气的组成不同于管式裂解炉的气体组成，其轻组成如氢气、甲烷、乙烯、乙烷较少，而丙烯、丙烷等相对较重的组成较多，并且由于催化裂解工艺的特点，催化裂解气与管式裂解炉得到的裂解气所含杂质不同，并且在连续生产过程中由于催化剂或接触剂的活性变化造成催化裂解气的组成略有变化；催化裂解气通常含有N₂、NO_x、CO₂等杂质，而热裂解得到的裂解气通常不含这些杂质，为了去除这些杂质，需增加微量杂质加氢反应包。

随着管式裂解工艺所需的原料日趋短缺并且价格上涨以及丙烯价格的上扬，以催化裂化工艺(FCC)为基础的催化裂解工艺得到发展，新发展的工艺如DCC、HCC、CPP、SHMP等，其裂解气中含有较多的碳三(主要为丙烯和丙烷)，也有一定量的乙烯和乙烷。根据原料组成特性、催化剂(接触剂)的不同、反应温度、反应压力、油水比等工艺参数的选择，可以得到不同的产品分布，但两烯(丙烯和乙烯)的收率都较FCC为高。

现有分离流程介绍如下：

采用常规精馏方法，以分离丙烯为目的，其特点为中压、中冷。尾气一般被称作催化干气，用作燃料，或作化工原料以利用其中的乙烯。该工艺在工业上较多应用，一般在炼油厂以气分装置设置，以分离得到丙烯。

为了进一步得到裂解气中的乙烯馏份，也可对催化干气进一步分离，由于催化干气乙烯浓度较低，杂质较多，氢气和甲烷及乙烷对乙烯的比例较高，因此采用深冷分离流程投资和操作费用会很高。也有采用油收吸和变压吸附的方法进行分离，但一般只用于较小规模的装置，其主要缺点为油吸收流程综合能耗较高，变压吸附流程单元过多，操作复杂。

另外，如果催化裂解气的组成分布和管式裂解炉的接近，也有建议采用一般乙烯装置常用的深冷分离流程。

中国专利申请00113109.5介绍了一种“从含有烃类的混合气中分离回收乙烯、乙烷、丙烯和氢气的方法”，该发明采用酸洗、吸附、深冷分离得到乙烯、乙烷、丙烯等馏分，同样存在工艺较为复杂的缺陷。

中国专利申请01132960.2介绍了“一种改进的轻烃深冷分离方法”，它是将压缩和冷却的轻烃原料气经气液分离罐分离后，气相组分进入组分分配装置，使全部的碳三、大部分碳二和少量的甲烷转入组分分配装置底部液相，该发明方法降低了冷箱和脱甲烷塔的负荷，降低了能耗，但由于进入组分分配装置的只有气相部分，使得组分的分离过程不能一次完成，脱除甲烷也需两个塔完成，工艺较为复杂。

                     发明内容

本发明的目的是提供一种适用于富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离方法，需要解决的技术问题是：简化富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离工艺，降低能耗和设备投资，提高原料的适应性。

本发明的技术方案是：富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离方法，催化裂解气进入裂解气压缩机，经三段压缩到10-14atm时，进入碱洗单元进行碱洗，脱除酸性气体，然后进入干燥单元干燥，在干燥单元后增设C₃预分塔，采用模糊切割分离方法，C₃预分塔的压力由上下游压力而定(一般为10～20atm)，同时控制塔顶冷凝温度不低于-40℃(可以用丙烯冷剂作为冷媒)，C₃预分塔塔顶馏分为氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯等轻组分，塔底馏分为丙烯、丙烷、碳四及碳四以上重组分；C₃预分塔的塔顶馏分经微量杂质加氢反应包加氢反应除去杂质后，进一步压缩，加压到36-40atm，经压缩后的轻馏分进入冷箱，进行深冷分离，分离出氢气和低压甲烷，经过冷箱分离的馏分进入脱甲烷塔，脱甲烷塔的塔顶馏分为高压甲烷，脱甲烷塔的塔底馏分进入脱乙烷塔，脱乙烷塔的塔顶馏分进入乙烯精馏塔，脱乙烷塔的塔底馏分进入丙烯精馏塔，乙烯精馏塔的塔顶馏分为聚合级乙烯，乙烯精馏塔的塔底馏分为乙烷。C₃预分塔的塔底馏分进入脱丙烷塔，脱丙烷塔塔顶馏分进入丙烯精馏塔，脱丙烷塔的塔底馏分为C₄及C₄以上的重组分，丙烯精馏塔的塔顶馏分为聚合级丙烯，丙烯精馏塔的塔底馏分为丙烷。

C₃预分塔模糊切割的原则是使裂解气中的丙烯在C₃预分塔的塔顶和塔底进行分配切割，分离要求为塔顶轻组成为氢气、甲烷、乙烯、乙烷和丙烯，塔底重组成为丙烯、丙烷、碳四和碳四以上组成，丙烯的分配可根据裂解气组成任意调节，调节目标为C₃预分塔塔顶不含丙烷，冷剂能位低以及丙烯、丙烷尽可能从塔底送出。丙烯沸点比丙烷低，控制C₃预分塔塔顶采出量，即控制C₃预分塔塔顶温度，则塔顶就不会含丙烷；如果C₃预分塔塔顶采出量多，即C₃预分塔塔顶温度高，则丙烷也会有部分从塔顶采出，还有一部分丙烷从塔底采出。由此可知，通过控制C₃预分塔塔顶温度，可控制丙烯在C₃预分塔塔顶塔底的分配，进而可控制塔顶不含丙烷。

当C₃预分塔的塔顶馏分不带丙烷，这样脱乙烷塔的塔釜馏分可以进入丙烯精馏塔的塔顶作回流，有效降低丙烯精馏塔的负荷、也降低了丙烯精馏塔的回流比，可大幅度节能和节省设备投资。

本发明的有益效果是：本技术方案和现有技术相对照，因为使用了中压的操作条件，采用模糊切割的分离技术，使碳三组成在塔顶和塔底进行分配，这样，可以在中压的条件下分离出大部分碳三及更重馏分，节省了大量的压缩功，同时因为塔顶保留了一部分碳三，使塔顶冷凝器所需的冷冻等级下降，同时使该塔的操作弹性较大。由于塔顶轻馏分已除去了大部分的碳三和更重馏分，所以进行继续加压的流量大幅度降低，使后二级压缩功大幅度降低，也使深冷分离的负荷大幅降低。在轻馏分中保持一部分碳三组成，也使进一步深冷的各级冷冻负荷比较均匀，有利于工程实施。另外催化裂解气通常含有各种微量杂质，一般在分离过程中随轻馏分走，在加氢反应器处理过程中，可只处理本发明流程中的轻馏分，节省了加氢反应器的投资及处理的能耗。

                     附图说明

附图为本发明工艺流程框图

                   具体实施方式

实施例1：参照附图，本发明使用在上海石化股份公司结合一号乙烯装置及SHMP催化裂解新工艺的富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离。SHMP催化裂解气进入裂解气压缩机C-201系统，催化裂解气被1、2、3段压缩机压缩到12atm时，进入碱洗单元进行碱洗，碱洗单元为碱洗塔T-201，脱除酸性气体，然后进入干燥单元干燥，干燥单元为干燥器入口罐V-204，在干燥单元后增设C₃预分塔(T-1201)，C₃预分塔为一般蒸馏塔，塔釜温度43℃，塔顶温度为-26℃，塔釜操作压力10.5atm，塔顶操作压力为11.1atm，塔顶馏分为氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯等轻组分，塔底馏分为丙烯、丙烷、碳四及碳四以上重组分  C₃预分塔的塔顶馏分经微量杂质加氢反应包加氢反应除去杂质后，进入工艺气压缩机压缩，加氢反应包入口温度60-90℃，出口温度最大为135℃，压力为9-30atm，经工艺气压缩机压缩到37.4atm，压缩后的馏分进入冷箱进行深冷分离，冷箱中安装有五个板翘式换热器，分离出氢气和低压甲烷，经过冷箱分离的馏分进入脱甲烷塔V-301，塔釜温度5.2℃，塔顶温度-86.4℃，塔釜操作压力32.1atm，塔顶操作压力为31.6atm，脱甲烷塔的塔顶馏分为高压甲烷，脱甲烷塔的塔底馏分进入脱乙烷塔T-302，塔釜温度64.6℃，塔顶温度-10.9℃，塔釜操作压力28.7atm，塔顶操作压力为27.4atm，脱乙烷塔的塔顶馏分进入乙烯精馏塔T-303，塔釜温度-6.8℃，塔顶温度-28.9℃，塔釜操作压力21.1atm，塔顶操作压力为19.5atm，脱乙烷塔的塔底馏分进入丙烯精馏塔T-304，乙烯精馏塔的塔顶馏分为聚合级乙烯，乙烯精馏塔的塔底馏分为乙烷。C₃预分塔的塔底馏分进入脱丙烷塔，塔釜温度70.7℃，塔顶温度12.6℃，塔釜操作压力9.2atm，塔顶操作压力为8.4atm，脱丙烷塔塔顶馏分进入丙烯精馏塔，脱丙烷塔的塔底馏分为C₄及C₅的重组分，丙烯精馏塔塔釜温度55.1℃，塔顶温度46.2℃，塔釜操作压力19.6atm，塔顶操作压力为21.2atm，丙烯精馏塔的塔顶馏分为化学级丙烯，丙烯精馏塔的塔底馏分为丙烷。

实施例2，催化裂解气被1、2、3段压缩机压缩到13atm，C₃预分塔塔顶温度-32℃，塔釜操作压力12.3atm，塔顶操作压力为12.8atm，经4、5段压缩，加压到38.5atm，其余与实施例1相同。

本发明还可应用于乙烯装置的扩能改造上，随着丙烯产品价格的节节上升，现有乙烯装置可通过采用催化热裂解、丙烷回炼和烯烃转换等技术提高丙烯收率，增加丙烯产品。采用本发明的C₃预分塔，使增加的丙烯、丙烷馏分从C₃预分塔塔底出来，这样，现有乙烯装置的“三机”和冷箱、脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙烯精馏塔和脱丁烷塔就不需要改造，使改造成本降到最低，达到最大的经济效益。

Claims (2)

1、富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离方法，催化裂解气进入裂解气压缩机，经三段压缩到10-14atm时，进入碱洗单元进行碱洗，脱除酸性气体，然后进入干燥单元干燥，其特征是：在干燥单元后增设C₃预分塔，采用模糊切割分离方法，控制塔顶冷凝温度不低于-40℃，制冷剂为丙烯冷剂，塔顶馏分为氢气、甲烷、乙烯、乙烷和丙烯轻组分，塔底馏分为丙烯、丙烷、碳四及碳四以上重组分。

2、根据权利要求1所述的富含丙烯、丙烷催化裂解气的分离方法，其特征是：还包括以下步骤，C₃预分塔的塔顶馏分，经微量杂质加氢反应包加氢反应除去杂质后进行压缩，加压到36-40atm，经压缩后馏分进入冷箱，进行深冷分离，分离出氢气和低压甲烷，经过冷箱分离的馏分进入脱甲烷塔，脱甲烷塔的塔顶馏分为高压甲烷，脱甲烷塔的塔底馏分进入脱乙烷塔，脱乙烷塔的塔顶馏分进入乙烯精馏塔，脱乙烷塔的塔底馏分进入丙烯精馏塔，乙烯精馏塔的塔顶馏分为聚合级乙烯，乙烯精馏塔的塔底馏分为乙烷；C₃预分塔的塔底馏分进入脱丙烷塔，脱丙烷塔塔顶馏分进入丙烯精馏塔，脱丙烷塔的塔底馏分为C₄及C₄以上的重组分，丙烯精馏塔的塔顶馏分为聚合级丙烯，丙烯精馏塔的塔底馏分为丙烷。