專利名稱：富含丙烯、丙烷催化裂解氣的分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裂解氣的分離方法，特別涉及一種在石油化工產(chǎn)業(yè)中用于富含碳三組成(包括丙烯和丙烷等)的催化裂解氣的分離方法。
背景技術(shù)：
石油化工產(chǎn)業(yè)鏈中，基本有機(jī)原料乙烯、丙烯的生產(chǎn)，主要采用管式裂解爐熱裂解氣、液相原料，如乙烷、丙烷及輕烴，以及一部分常壓柴油或加氫柴油，并將裂解得到的組分予以分離。分離通常采用壓縮深冷精餾的方法，也有使用油吸收和變壓吸附的方法，但極大部分的工業(yè)裝置是采用壓縮深冷精餾的流程，其工藝特點(diǎn)為裂解爐出口的裂解氣通過冷卻分離一部分液相組分，并回收一部分熱量后，用壓縮機(jī)加壓到一定壓力，通常為38atm左右，然后干燥，冷卻，深冷，逐步用精餾的方法分離出乙烯、丙烯產(chǎn)品，用堿洗和加氫的方法去除雜質(zhì)，同時(shí)可根據(jù)要求分離出各組副產(chǎn)品如氫氣、甲烷、乙烷、丙烷以及碳四及碳四以上混合餾份。用催化裂化工藝(如FCC、DCC工藝)加工重質(zhì)油得到的催化裂解氣通常含有丙烯和少量乙烯，其中的丙烯通常用加壓精餾的方法作為副產(chǎn)品予以回收。
最近幾年由于催化裂解的技術(shù)發(fā)展，以及丙烯產(chǎn)品價(jià)格的提高，以催化裂解工藝生產(chǎn)乙烯、丙烯產(chǎn)品為目的的技術(shù)擴(kuò)大了在工業(yè)上的應(yīng)用，并且裝置生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大。催化裂解氣的組成不同于管式裂解爐的氣體組成，其輕組成如氫氣、甲烷、乙烯、乙烷較少，而丙烯、丙烷等相對(duì)較重的組成較多，并且由于催化裂解工藝的特點(diǎn)，催化裂解氣與管式裂解爐得到的裂解氣所含雜質(zhì)不同，并且在連續(xù)生產(chǎn)過程中由于催化劑或接觸劑的活性變化造成催化裂解氣的組成略有變化；催化裂解氣通常含有N2、NOx、CO2等雜質(zhì)，而熱裂解得到的裂解氣通常不含這些雜質(zhì)，為了去除這些雜質(zhì)，需增加微量雜質(zhì)加氫反應(yīng)包。
隨著管式裂解工藝所需的原料日趨短缺并且價(jià)格上漲以及丙烯價(jià)格的上揚(yáng)，以催化裂化工藝(FCC)為基礎(chǔ)的催化裂解工藝得到發(fā)展，新發(fā)展的工藝如DCC、HCC、CPP、SHMP等，其裂解氣中含有較多的碳三(主要為丙烯和丙烷)，也有一定量的乙烯和乙烷。根據(jù)原料組成特性、催化劑(接觸劑)的不同、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、油水比等工藝參數(shù)的選擇，可以得到不同的產(chǎn)品分布，但兩烯(丙烯和乙烯)的收率都較FCC為高。
現(xiàn)有分離流程介紹如下采用常規(guī)精餾方法，以分離丙烯為目的，其特點(diǎn)為中壓、中冷。尾氣一般被稱作催化干氣，用作燃料，或作化工原料以利用其中的乙烯。該工藝在工業(yè)上較多應(yīng)用，一般在煉油廠以氣分裝置設(shè)置，以分離得到丙烯。
為了進(jìn)一步得到裂解氣中的乙烯餾份，也可對(duì)催化干氣進(jìn)一步分離，由于催化干氣乙烯濃度較低，雜質(zhì)較多，氫氣和甲烷及乙烷對(duì)乙烯的比例較高，因此采用深冷分離流程投資和操作費(fèi)用會(huì)很高。也有采用油收吸和變壓吸附的方法進(jìn)行分離，但一般只用于較小規(guī)模的裝置，其主要缺點(diǎn)為油吸收流程綜合能耗較高，變壓吸附流程單元過多，操作復(fù)雜。
另外，如果催化裂解氣的組成分布和管式裂解爐的接近，也有建議采用一般乙烯裝置常用的深冷分離流程。
中國(guó)專利申請(qǐng)00113109.5介紹了一種“從含有烴類的混合氣中分離回收乙烯、乙烷、丙烯和氫氣的方法”，該發(fā)明采用酸洗、吸附、深冷分離得到乙烯、乙烷、丙烯等餾分，同樣存在工藝較為復(fù)雜的缺陷。
中國(guó)專利申請(qǐng)01132960.2介紹了“一種改進(jìn)的輕烴深冷分離方法”，它是將壓縮和冷卻的輕烴原料氣經(jīng)氣液分離罐分離后，氣相組分進(jìn)入組分分配裝置，使全部的碳三、大部分碳二和少量的甲烷轉(zhuǎn)入組分分配裝置底部液相，該發(fā)明方法降低了冷箱和脫甲烷塔的負(fù)荷，降低了能耗，但由于進(jìn)入組分分配裝置的只有氣相部分，使得組分的分離過程不能一次完成，脫除甲烷也需兩個(gè)塔完成，工藝較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于富含丙烯、丙烷催化裂解氣的分離方法，需要解決的技術(shù)問題是簡(jiǎn)化富含丙烯、丙烷催化裂解氣的分離工藝，降低能耗和設(shè)備投資，提高原料的適應(yīng)性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是富含丙烯、丙烷催化裂解氣的分離方法，催化裂解氣進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)，經(jīng)三段壓縮到10-14atm時(shí)，進(jìn)入堿洗單元進(jìn)行堿洗，脫除酸性氣體，然后進(jìn)入干燥單元干燥，在干燥單元后增設(shè)C3預(yù)分塔，采用模糊切割分離方法，C3預(yù)分塔的壓力由上下游壓力而定(一般為10～20atm)，同時(shí)控制塔頂冷凝溫度不低于-40℃(可以用丙烯冷劑作為冷媒)，C3預(yù)分塔塔頂餾分為氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯等輕組分，塔底餾分為丙烯、丙烷、碳四及碳四以上重組分；C3預(yù)分塔的塔頂餾分經(jīng)微量雜質(zhì)加氫反應(yīng)包加氫反應(yīng)除去雜質(zhì)后，進(jìn)一步壓縮，加壓到36-40atm，經(jīng)壓縮后的輕餾分進(jìn)入冷箱，進(jìn)行深冷分離，分離出氫氣和低壓甲烷，經(jīng)過冷箱分離的餾分進(jìn)入脫甲烷塔，脫甲烷塔的塔頂餾分為高壓甲烷，脫甲烷塔的塔底餾分進(jìn)入脫乙烷塔，脫乙烷塔的塔頂餾分進(jìn)入乙烯精餾塔，脫乙烷塔的塔底餾分進(jìn)入丙烯精餾塔，乙烯精餾塔的塔頂餾分為聚合級(jí)乙烯，乙烯精餾塔的塔底餾分為乙烷。C3預(yù)分塔的塔底餾分進(jìn)入脫丙烷塔，脫丙烷塔塔頂餾分進(jìn)入丙烯精餾塔，脫丙烷塔的塔底餾分為C4及C4以上的重組分，丙烯精餾塔的塔頂餾分為聚合級(jí)丙烯，丙烯精餾塔的塔底餾分為丙烷。
C3預(yù)分塔模糊切割的原則是使裂解氣中的丙烯在C3預(yù)分塔的塔頂和塔底進(jìn)行分配切割，分離要求為塔頂輕組成為氫氣、甲烷、乙烯、乙烷和丙烯，塔底重組成為丙烯、丙烷、碳四和碳四以上組成，丙烯的分配可根據(jù)裂解氣組成任意調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)目標(biāo)為C3預(yù)分塔塔頂不含丙烷，冷劑能位低以及丙烯、丙烷盡可能從塔底送出。丙烯沸點(diǎn)比丙烷低，控制C3預(yù)分塔塔頂采出量，即控制C3預(yù)分塔塔頂溫度，則塔頂就不會(huì)含丙烷；如果C3預(yù)分塔塔頂采出量多，即C3預(yù)分塔塔頂溫度高，則丙烷也會(huì)有部分從塔頂采出，還有一部分丙烷從塔底采出。由此可知，通過控制C3預(yù)分塔塔頂溫度，可控制丙烯在C3預(yù)分塔塔頂塔底的分配，進(jìn)而可控制塔頂不含丙烷。
當(dāng)C3預(yù)分塔的塔頂餾分不帶丙烷，這樣脫乙烷塔的塔釜餾分可以進(jìn)入丙烯精餾塔的塔頂作回流，有效降低丙烯精餾塔的負(fù)荷、也降低了丙烯精餾塔的回流比，可大幅度節(jié)能和節(jié)省設(shè)備投資。
本發(fā)明的有益效果是本技術(shù)方案和現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)照，因?yàn)槭褂昧酥袎旱牟僮鳁l件，采用模糊切割的分離技術(shù)，使碳三組成在塔頂和塔底進(jìn)行分配，這樣，可以在中壓的條件下分離出大部分碳三及更重餾分，節(jié)省了大量的壓縮功，同時(shí)因?yàn)樗敱Ａ袅艘徊糠痔既?，使塔頂冷凝器所需的冷凍等?jí)下降，同時(shí)使該塔的操作彈性較大。由于塔頂輕餾分已除去了大部分的碳三和更重餾分，所以進(jìn)行繼續(xù)加壓的流量大幅度降低，使后二級(jí)壓縮功大幅度降低，也使深冷分離的負(fù)荷大幅降低。在輕餾分中保持一部分碳三組成，也使進(jìn)一步深冷的各級(jí)冷凍負(fù)荷比較均勻，有利于工程實(shí)施。另外催化裂解氣通常含有各種微量雜質(zhì)，一般在分離過程中隨輕餾分走，在加氫反應(yīng)器處理過程中，可只處理本發(fā)明流程中的輕餾分，節(jié)省了加氫反應(yīng)器的投資及處理的能耗。


附圖為本發(fā)明工藝流程框圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參照附圖，本發(fā)明使用在上海石化股份公司結(jié)合一號(hào)乙烯裝置及SHMP催化裂解新工藝的富含丙烯、丙烷催化裂解氣的分離。SHMP催化裂解氣進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)C-201系統(tǒng)，催化裂解氣被1、2、3段壓縮機(jī)壓縮到12atm時(shí)，進(jìn)入堿洗單元進(jìn)行堿洗，堿洗單元為堿洗塔T-201，脫除酸性氣體，然后進(jìn)入干燥單元干燥，干燥單元為干燥器入口罐V-204，在干燥單元后增設(shè)C3預(yù)分塔(T-1201)，C3預(yù)分塔為一般蒸餾塔，塔釜溫度43℃，塔頂溫度為-26℃，塔釜操作壓力10.5atm，塔頂操作壓力為11.1atm，塔頂餾分為氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯等輕組分，塔底餾分為丙烯、丙烷、碳四及碳四以上重組分 C3預(yù)分塔的塔頂餾分經(jīng)微量雜質(zhì)加氫反應(yīng)包加氫反應(yīng)除去雜質(zhì)后，進(jìn)入工藝氣壓縮機(jī)壓縮，加氫反應(yīng)包入口溫度60-90℃，出口溫度最大為135℃，壓力為9-30atm，經(jīng)工藝氣壓縮機(jī)壓縮到37.4atm，壓縮后的餾分進(jìn)入冷箱進(jìn)行深冷分離，冷箱中安裝有五個(gè)板翹式換熱器，分離出氫氣和低壓甲烷，經(jīng)過冷箱分離的餾分進(jìn)入脫甲烷塔V-301，塔釜溫度5.2℃，塔頂溫度-86.4℃，塔釜操作壓力32.1atm，塔頂操作壓力為31.6atm，脫甲烷塔的塔頂餾分為高壓甲烷，脫甲烷塔的塔底餾分進(jìn)入脫乙烷塔T-302，塔釜溫度64.6℃，塔頂溫度-10.9℃，塔釜操作壓力28.7atm，塔頂操作壓力為27.4atm，脫乙烷塔的塔頂餾分進(jìn)入乙烯精餾塔T-303，塔釜溫度-6.8℃，塔頂溫度-28.9℃，塔釜操作壓力21.1atm，塔頂操作壓力為19.5atm，脫乙烷塔的塔底餾分進(jìn)入丙烯精餾塔T-304，乙烯精餾塔的塔頂餾分為聚合級(jí)乙烯，乙烯精餾塔的塔底餾分為乙烷。C3預(yù)分塔的塔底餾分進(jìn)入脫丙烷塔，塔釜溫度70.7℃，塔頂溫度12.6℃，塔釜操作壓力9.2atm，塔頂操作壓力為8.4atm，脫丙烷塔塔頂餾分進(jìn)入丙烯精餾塔，脫丙烷塔的塔底餾分為C4及C5的重組分，丙烯精餾塔塔釜溫度55.1℃，塔頂溫度46.2℃，塔釜操作壓力19.6atm，塔頂操作壓力為21.2atm，丙烯精餾塔的塔頂餾分為化學(xué)級(jí)丙烯，丙烯精餾塔的塔底餾分為丙烷。
實(shí)施例2，催化裂解氣被1、2、3段壓縮機(jī)壓縮到13atm，C3預(yù)分塔塔頂溫度-32℃，塔釜操作壓力12.3atm，塔頂操作壓力為12.8atm，經(jīng)4、5段壓縮，加壓到38.5atm，其余與實(shí)施例1相同。
本發(fā)明還可應(yīng)用于乙烯裝置的擴(kuò)能改造上，隨著丙烯產(chǎn)品價(jià)格的節(jié)節(jié)上升，現(xiàn)有乙烯裝置可通過采用催化熱裂解、丙烷回?zé)捄拖N轉(zhuǎn)換等技術(shù)提高丙烯收率，增加丙烯產(chǎn)品。采用本發(fā)明的C3預(yù)分塔，使增加的丙烯、丙烷餾分從C3預(yù)分塔塔底出來，這樣，現(xiàn)有乙烯裝置的“三機(jī)”和冷箱、脫甲烷塔、脫乙烷塔、乙烯精餾塔和脫丁烷塔就不需要改造，使改造成本降到最低，達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.富含丙烯、丙烷催化裂解氣的分離方法，催化裂解氣進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)，經(jīng)三段壓縮到10-14atm時(shí)，進(jìn)入堿洗單元進(jìn)行堿洗，脫除酸性氣體，然后進(jìn)入干燥單元干燥，其特征是在干燥單元后增設(shè)C3預(yù)分塔，采用模糊切割分離方法，控制塔頂冷凝溫度不低于-40℃，制冷劑為丙烯冷劑，塔頂餾分為氫氣、甲烷、乙烯、乙烷和丙烯輕組分，塔底餾分為丙烯、丙烷、碳四及碳四以上重組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含丙烯、丙烷催化裂解氣的分離方法，其特征是還包括以下步驟，C3預(yù)分塔的塔頂餾分，經(jīng)微量雜質(zhì)加氫反應(yīng)包加氫反應(yīng)除去雜質(zhì)后進(jìn)行壓縮，加壓到36-40atm，經(jīng)壓縮后餾分進(jìn)入冷箱，進(jìn)行深冷分離，分離出氫氣和低壓甲烷，經(jīng)過冷箱分離的餾分進(jìn)入脫甲烷塔，脫甲烷塔的塔頂餾分為高壓甲烷，脫甲烷塔的塔底餾分進(jìn)入脫乙烷塔，脫乙烷塔的塔頂餾分進(jìn)入乙烯精餾塔，脫乙烷塔的塔底餾分進(jìn)入丙烯精餾塔，乙烯精餾塔的塔頂餾分為聚合級(jí)乙烯，乙烯精餾塔的塔底餾分為乙烷；C3預(yù)分塔的塔底餾分進(jìn)入脫丙烷塔，脫丙烷塔塔頂餾分進(jìn)入丙烯精餾塔，脫丙烷塔的塔底餾分為C4及C4以上的重組分，丙烯精餾塔的塔頂餾分為聚合級(jí)丙烯，丙烯精餾塔的塔底餾分為丙烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及裂解氣的分離方法，特別涉及一種在石油化工產(chǎn)業(yè)中用于富含丙烯和丙烷催化裂解氣的分離方法。解決了現(xiàn)有工藝存在的工藝復(fù)雜、能耗較高等缺陷。富含丙烯、丙烷催化裂解氣的分離方法是，催化裂解氣進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到10－14atm時(shí)，進(jìn)入堿洗單元進(jìn)行堿洗，脫除酸性氣體，然后進(jìn)入干燥單元干燥，其特征是在干燥單元后增設(shè)C
文檔編號(hào)C07C9/00GK1660722SQ20041009343
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者華峰, 陳明輝, 張紅 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司