專利名稱：一種回收費托合成尾氣中液化氣組分的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種回收費托合成尾氣中液化氣組分的方法，具體地說，是通過低溫吸收、高 溫解析的方法，回收費托合成尾氣中液化氣組分的低溫油洗分離技術。
背景技術：
中國是一個多煤缺油的國家，如果能將煤以高效潔凈的工藝方法大規(guī)模地轉化為液體燃料，將會有效地緩解油品供應的緊張狀況，促進經濟持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。煤制油技術可分為煤間接液化技術和煤直接液化技術。煤間接液化技術是指煤炭先經氣化生產含H2和CO的煤基合成氣，煤基合成氣再經變換和凈化等工藝步驟獲得合適的H2/C0比例的合成氣，然后合成氣進入費托合成反應器中在催化劑的作用下進行費托合成反應，生成氣態(tài)烴、液態(tài)烴、合成蠟等粗產品，液態(tài)烴和合成蠟經加氫處理后可以生產出柴油、汽油、石腦油和精制蠟等產品；這里所述的費托合成反應通常是指合成氣(CO和H2的混合氣)在一定的溫度和壓力下經催化反應轉化為烴類化合物的反應。在國家科技部863計劃、中國科學院知識創(chuàng)新工程項目及伊泰集團和潞安集團等多家企業(yè)支持下，由中科合成油技術有限公司歷經多年的自主技術開發(fā)，獲得了以費托合成高溫漿態(tài)床工藝與高溫漿態(tài)床鐵基催化劑為技術核心的成套的煤炭間接液化工程技術(見中國發(fā)明專利ZL200410012189. 2 ；ZL200410012191. X ;及專利公開CN101396647A)，該技術經過中試和16萬噸/年煤間接液化合成油工業(yè)化示范的驗證，已具備了進入百萬噸級大型工業(yè)化項目建設的技術條件。煤間接液化的費托合成反應過程中會產生大量的費托合成尾氣，主要由H2、CO、低碳烴(C6以下烴)、C02、N2等組成，傳統上費托合成尾氣通常作為燃料，用來供熱或發(fā)電，但隨著國際原油價格的上漲，這種做法變得十分不經濟，降低了資源的使用價值，若能從費托合成尾氣中分離出氫氣、液化氣、低碳烯烴等產品，將可大大提高費托合成尾氣的經濟價值，同時提高整個合成油工廠的綜合能量利用效率，增加合成油廠的經濟效益和產品種類。Dry公開了一種費托合成尾氣處理的工藝流程(Mark E Dry, TheFischer-Tropsch process-commercial aspects, Catalysis Today,1990,6 (3)183-206)，采用低溫深冷分離的方法將費托合成尾氣分別分離出CO2、甲烷、乙烯、丙烯、C3-C5混合烴，然后甲烷經O2與水蒸氣部分氧化轉化為合成氣重新循環(huán)回反應原料氣中，乙烯用于制聚乙烯，丙烯用于制聚丙烯,C3-C5烴經齊聚反應制汽油、柴油和LPG等產品。該工藝流程復雜，能耗大，但形成的產品種類較多。CN 101173190A簡略地給出了一種三塔工藝的低溫油洗處理費托合成油經過加氫精制后獲得的含油氣，首先含油氣進入吸收塔和吸收劑逆流接觸，塔底富吸收劑進入解析塔，解析后的富吸收劑進入穩(wěn)定塔，塔頂產品是液化氣，塔底產品是石腦油，該技術副產的液化氣LPG產品中C5以上組分含量較高，對原料油氣只作了粗略的分離。中科合成油技術有限公司開發(fā)的費托合成尾氣處理工藝流程中，費托合成尾氣經脫碳單元得到的凈化氣，含有一定量的液化氣組分，該脫碳單元凈化氣經過膜分離單元還可獲得富含氫氣的滲透氣，該富含氫氣的滲透氣經升壓后到變壓吸附單元制取氫氣，而膜分離非滲透氣也含有大量的液化氣組分，若將脫碳單元凈化氣或膜分離單元非滲透氣或任何含有液化氣組分的費托合成尾氣分離將會得到高價值的液化氣產品。本發(fā)明提出了一種從費托合成尾氣中回收液化氣組分的方法，采用費托合成過程生產的輕質油或油品加工單元的石腦油為吸收劑，通過低溫吸收、高溫解析等步驟回收液化氣，來增加間接液化煤基合成油技術的產品種類和產品附加值，提高煤制油過程的經濟效益
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了增加間接液化煤基合成油技術的產品種類和產品附加值，提供一種通過低溫吸收、高溫解析回收液化氣的方法。本發(fā)明提供了一種通過低溫吸收、高溫解析回收費托合成膜分離尾氣中液化氣的方法，該方法選用吸收、解析、穩(wěn)定、再生四塔流程，保障了干氣產品的純度和液化氣的產量。該方法包括以下步驟(I)油氣分離器費托合成尾氣、解析塔頂氣和自吸收塔底來的富吸收劑在油氣分離器中進行油、氣、水的三相分離，油相經升溫后去解析塔，氣相經冷卻后去吸收塔；(2)吸收從再生塔來的經冷卻到一定溫度的吸收劑從吸收塔頂入，從油氣分離器來的氣體經冷卻到一定溫度進入吸收塔底部，在吸收塔進行低溫吸收，未被吸收劑吸收的氣體作為產品干氣從塔頂出，富吸收劑從塔底返回油氣分離器，釋放部分C2-組分后，去解析塔；(3)解析從吸收塔來的富吸收劑在油氣分離器中進行油、氣、水分離，油相經升溫后進入解析塔，在解析塔進行高溫解析，解析氣經冷卻后返回油氣分離器，解析塔底液經減壓后去穩(wěn)定塔；(4)穩(wěn)定解析塔底液在穩(wěn)定塔中，在更低的壓力下，解析得到液化氣產品，塔底液經減壓后去再生塔；(5)再生從穩(wěn)定塔來的塔底液入再生塔，抽出一部分C5 C6組分去其他單元，再生塔底液可部分去其他單元，部分作為吸收劑去吸收塔循環(huán)使用，也可全部作為吸收劑循環(huán)使用。具體地，在本發(fā)明的上述工藝流程中所述費托合成尾氣是脫碳單元的凈化氣、膜分離單元的非滲透氣或其它任何含有液化氣組分的費托合成單元尾氣。步驟(I)中油氣分離器可以設置一個分離器或分離溫度不同的多個分離器；在該油氣分離器之前或之后設置有換熱設備，用以使油氣分離器分離出的氣體在進入吸收塔之前將溫度降低至吸收所需溫度。所述油氣分離器的操作溫度為-40 60°C,優(yōu)選-25 40 °C ;壓力為I. O 6. OMPa,優(yōu)選2. 5 4. 5MPa ;該油氣分離器油相經換熱后去解析塔的溫度為20 120°C，優(yōu)選；65 85°C。所述油氣分離器低溫部分可加入防凍劑，防止低溫部分因水的結冰導致堵塞使系統無法長周期操作，所述防凍劑可以是乙醇、乙二醇、丙三醇等的水溶液。所述吸收塔理論板數為5 40，優(yōu)選10 20 ;塔頂溫度為_40 20°C，優(yōu)選_10 (TC ;塔底溫度為-40 30°C，優(yōu)選-10 10°C ;操作壓力為I. O 6. OMPa ;優(yōu)選2. 5 4. 5MPa。吸收劑進入吸收塔的溫度為-40 20°C，優(yōu)選-30 -10°C。所述吸收劑為費托合成輕質油或石腦油，具體的，該輕質油或石腦油組分為C5 Cltl烴,包括任意比例的燒烴和烯烴、正構烴和異構烴。所述解析塔理論板數為5 40，優(yōu)選10 20 ;塔頂溫度為40 200°C，優(yōu)選80 1200C ;塔底溫度為70 300°C，優(yōu)選180 220°C ;操作壓力為I. O 6. OMPa，優(yōu)選2. 5
4. 5MPa。 所述穩(wěn)定塔理論板數為5 40，優(yōu)選20 30 ;塔頂溫度為20 180°C，優(yōu)選60 900C ;塔底溫度為80 300°C，優(yōu)選180 230°C ;操作壓力為O. 5 3. OMPa，優(yōu)選I. O 2. OMPa ;回流比為2 20，優(yōu)選2 5。所述再生塔理論板數為3 35，優(yōu)選10 20 ;塔頂溫度為40 200°C，優(yōu)選100 1400C ;塔底溫度為80 300°C，優(yōu)選140 180°C ;操作壓力為O. 2 I. 5MPa，優(yōu)選O. 5 1. OMPa0為了保證吸收劑的吸收效果，本發(fā)明還設置了吸收劑補充方案，補充的吸收劑可以為來自加氫精制單元的石腦油，也可以為費托合成單元的輕質油，具體的，該輕質油或石腦油組分為C5 Cltl烴，包括任意比例的烷烴和烯烴、正構烴和異構烴。補充的吸收劑可以去吸收塔或再生塔，也可以去其它裝置。補充吸收劑可以與原吸收劑相同，也可以或不同。吸收劑與費托合成尾氣的摩爾比可在O. 05 5范圍內，優(yōu)選O. 1-1。如果需要，可以控制油氣分離和吸收部分在較高的壓力下進行，優(yōu)選4.0 6. OMPa，這樣可進一步提高液化氣的產量。綜上所述，本發(fā)明具有如下特點(I)該單元采用中科合成油技術有限公司開發(fā)的低溫油洗技術，該技術借鑒煉廠催化裂化和加氫裂化吸收穩(wěn)定的經驗，根據費托合成尾氣的具體情況，提出在低溫條件下利用吸收穩(wěn)定原理使費托合成尾氣、費托合成輕質油分離成為干氣、液化氣、油洗石腦油；(2)吸收塔和解析塔分別設置，從而實現了低溫吸收和高溫解析；(3)采用低溫部分加入防凍劑的方法，防止低溫部分因水的結冰導致系統無法長周期操作；(4)設置了吸收劑再生塔，主要目的是脫除吸收劑中部分C5 C6組分；(5)吸收劑選用費托合成輕質油或石腦油(具體的為C5 Cltl烴，包括任意比例的烷烴和烯烴、正構烴和異構烴)，同時考慮補充吸收劑的措施；(6)用液氨或丙烯冷卻吸收塔進料，實現吸收塔在低溫進行操作，保證了較高的液化氣回收率。


附圖I為本發(fā)明回收費托合成尾氣中液化氣組分的流程示意圖，附圖2為實施例
1、2的流程示意圖，其中I-油氣分離器；1-1_油氣分離器一 ；1-2_油氣分離器二 ；1-3_油氣分離器三；2-吸收塔；3_解析塔；4_穩(wěn)定塔；5_再生塔；101_膜分離尾氣；102_吸收劑；103_補充吸收劑;104-干氣;105-液化氣;106-排出吸收劑；107-循環(huán)吸收劑；108-廢水a ; 109-防凍劑；110-廢水b ; 111-排出防凍劑
具體實施例方式下面結合附圖I進一步解釋本發(fā)明的方法。a)原料預處理部分低溫油洗單元在較低溫度下利用吸收解析原理回收費托合成尾氣中的液化氣組分。費托合成單元尾氣與來自合成單元輕質油一起進入油氣分離器，解析塔頂氣體經冷卻后與吸收塔底的富吸收劑也進入油氣分離器。在油氣分離器中進行氣、水、油三相分離，油相經升溫后作為解析塔進料，氣體經冷卻后去吸收塔。為了防止出現水的 結冰，氣體在冷卻前被注入防凍劑乙二醇溶液。b)吸收穩(wěn)定再生部分再生塔底部的貧吸收劑一部分與再生塔頂部抽出的C5 C6組分一起去其他單元，剩余的經降溫后作為循環(huán)吸收劑進入吸收塔頂部，油氣分離器出來的氣體進入吸收塔底部。吸收塔主要作用是吸收低溫油洗單元進料中的C3+的組分(含C3組分)，塔頂氣體為油洗干氣，塔底的富吸收油去油氣分離器。從油氣分離器分離出的液相去解析塔。解析塔主要作用是脫除富吸收油中的C2-組分(含C2組分)，塔頂氣體去油氣分離器，塔底為脫乙烷油，脫乙烷油送至穩(wěn)定塔，穩(wěn)定塔也稱為脫丁烷塔。穩(wěn)定塔塔頂產品為液化氣產品，穩(wěn)定塔底油去再生塔，再生塔也稱為脫戊烷塔,從再生塔頂部抽出C5 C6餾分，再生塔塔底的貧吸收劑可以部分經過冷卻后作為吸收劑，部分作為其它裝置原料，也可全部作為吸收劑經冷卻后循環(huán)使用。根據具體情況，必要時可以補充吸收劑，補充吸收劑為費托合成輕質油或加氫精制單元的石腦油，具體的，該輕質油或石腦油組分為C5 Cltl烴，包括任意比例的烷烴和烯烴、正構烴和異構烴。下面以實施例的方式進一步解釋本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于這些實施例。實施例I按照圖2所示的流程，費托合成尾氣(本實施例中具體的為膜分離單元的非滲透氣)流股101與來自合成單元輕質油流股102 —起進入油氣分離器一，解析塔頂氣體經冷卻后與吸收塔底的富吸收劑也進入油氣分離器一，在35°C、2. 8MPa的操作條件下進行氣、油、水三相分離，油相經升溫后作為解析塔進料，氣體經換熱降溫后去油氣分離器二，在15°C、2. 75MPa的操作條件下進行進一步的氣、油、水三相分離，得到的油相返回油氣分離器一，氣體冷卻到_30°C后去油氣分離器三，在_20°C、2. 7MPa的操作條件下進行低溫下的氣、油、水三相分離，得到的油相返回油氣分離器二，氣體去吸收塔。為了防止出現水的結冰，氣體在冷卻前被注入防凍劑乙二醇溶液109。從再生塔底部來的貧吸收劑冷卻到_30°C后(流股107)進入吸收塔，吸收塔的操作壓力為2. 65MPa，從吸收塔塔頂得到的氣體流股104為油洗干氣，塔底的富吸收劑去油氣分離器一；從油氣分離器一來的液體經升溫后進入解析塔，解析塔主要作用是脫除富吸收油中的C2_組分(含C2組分)，解析塔操作壓力為2. 85MPa、塔頂溫度為99°C、塔底溫度為207°C，解析塔頂氣體去油氣分離器一，解析塔底液為脫乙烷油，脫乙烷油送至穩(wěn)定塔；穩(wěn)定塔操作壓力為I. 5MPa、塔頂溫度為60°C、塔底溫度為213°C，穩(wěn)定塔頂產品為液化氣產品105，穩(wěn)定塔底油去再生塔；再生塔操作壓力為O. 5MPa、塔頂溫度為100°C、塔底溫度為160°C，從再生塔頂部抽出部分C5 C6餾分，再生塔塔釜底的貧吸收劑一部分經過冷卻后作為吸收劑去吸收塔，其余和再生塔塔頂C5 C6餾分混合后一起去加氫精制單元。本實施例中吸收劑與原料氣摩爾比為O. 6，無補充吸收劑。原料和產品數據見表I :表I實施例I物流數據單位kg/h
權利要求
1.一種回收費托合成尾氣中液化氣組分的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)油氣分離費托合成尾氣、解析塔塔頂氣和自吸收塔塔底來的富吸收劑在油氣分離器中進行油、氣、水的三相分離，油相經升溫后去解析塔，氣相經冷卻后去吸收塔； (2)吸收從再生塔來的經冷卻到一定溫度的吸收劑從吸收塔塔頂進入，來自油氣分離器的氣體經冷卻到一定溫度后進入吸收塔底部，在吸收塔氣液逆流接觸進行低溫吸收，未吸收的氣體作為產品干氣從塔頂出，富吸收劑從塔底返回油氣分離器，釋放部分QT組分后去解析塔； (3)解析從吸收塔來的富吸收劑在油氣分離器中進行油、氣、水分離，油相經升溫后進入解析塔，在解析塔進行高溫解析，解析氣經冷卻后返回油氣分離器，解析塔底液經減壓后去穩(wěn)定塔； (4)穩(wěn)定解析塔底液在穩(wěn)定塔中，在更低的壓力下，解析得到液化氣產品，塔底液經減壓后去再生塔； (5)再生從穩(wěn)定塔來的塔底液入再生塔，抽出一部分C5 C6組分去其他單元，再生塔底液可部分去其他單元，部分作為吸收劑去吸收塔循環(huán)使用，也可全部作為吸收劑循環(huán)使用。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述費托合成尾氣是脫碳單元的凈化氣、膜分離單元的非滲透氣或其它任何含有液化氣組分的費托合成單元尾氣。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(I)中油氣分離器可以設置一個分離器或分離溫度不同的多個分離器；在該油氣分離器之前或之后設置有換熱設備，用以使油氣分離器分離出的氣體在進入吸收塔之前將溫度降低至吸收所需溫度；所述步驟(I)的油氣分離過程，可采用防凍劑來避免當操作溫度較低時可能導致的結冰堵塞現象。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(I)中分離溫度為-40 60°C，壓力為I. O 6. OMPa，優(yōu)選所述步驟(I)中分離溫度為-25 40°C ;壓力為2. 5 4. 5MPa ；所述步驟(I)中油相去解析塔的溫度為20 120°C，優(yōu)選所述步驟(I)中油相去解析塔的溫度為65 85°C ;所述步驟(2)中吸收劑進入吸收塔的溫度為-40 20°C，優(yōu)選所述步驟(2)中吸收劑進入吸收塔的溫度為-30 -10°C ;所述步驟(2)中吸收塔的理論板數為5 40，塔頂溫度為-40 20°C，塔底溫度為-40 30°C，操作壓力為I. O 6. OMPa，優(yōu)選所述步驟(2)中吸收塔的理論板數為10 20，塔頂溫度為-10 0°C，塔底溫度為-10 10°C，操作壓力為2. 5 4. 5MPa ;所述步驟(3)中解析塔的理論板數為5 40，塔頂溫度為40 200°C，塔底溫度為70 300°C，操作壓力為I. O 6. OMPa,優(yōu)選所述步驟(3)中解析塔的理論板數為10-20，塔頂溫度為80 120°C，塔底溫度為180 220°C，操作壓力為2.5 4. 5MPa ;所述步驟(4)中穩(wěn)定塔的理論板數為5 40，塔頂溫度為20 180°C，塔底溫度為80 300°C，操作壓力為O. 5 3. OMPa,回流比為2 20，優(yōu)選所述步驟(4)中穩(wěn)定塔的理論板數為20 30，塔頂溫度為60 90°C，塔底溫度為180 230°C，操作壓力為I. O 2. OMPa,回流比為2 5 ;所述步驟(5)中再生塔的理論板數為3 35，塔頂溫度為40 200°C，塔底溫度為80 300°C，操作壓力為O. 2 I. 5MPa，優(yōu)選所述步驟(5)中再生塔的理論板數為優(yōu)選10 20，塔頂溫度為100 140°C，塔底溫度為140 180°C，操作壓力為 O. 5 I. OMPa ；
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述吸收劑與費托合成尾氣的摩爾比值為O.05 5。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述吸收劑與費托合成尾氣的摩爾比值為O. I I。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述吸收劑為費托合成輕質油或石腦油，該輕質油或石腦油組分為C5 Cltl烴，包括任意比例的烷烴和烯烴、正構烴和異構烴。
8.如權利要求1-7中任一權利要求所述的方法，其特征在于向吸收塔、再生塔或其他裝置注入補充吸收劑。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于補充的吸收劑和原吸收劑相同或不同。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于補充吸收劑為費托合成輕質油或石腦油，該輕質油或石腦油組分為C5 Cltl烴，包括任意比例的烷烴和烯烴、正構烴和異構烴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收費托合成尾氣中液化氣組分的方法，主要在較低溫度下利用吸收、解析原理回收費托合成尾氣中液化氣組分；采用的工藝主要包括油氣分離、吸收、解析、穩(wěn)定、再生等；具體工藝為費托合成尾氣、解析塔塔頂氣和吸收塔塔底富吸收劑在油氣分離器中進行氣、油、水三相分離，氣相進入吸收塔，在吸收塔的低溫狀態(tài)下，C2-(含C2組分)組分作為產品干氣從吸收塔頂出，吸收了原料氣中的C3+(含C3組分)組分的富吸收劑從吸收塔塔底出，富吸收劑經油氣分離器，除去部分C2-組分后經升溫進入解析塔，解析塔主要作用是脫除富吸收劑中的其余C2-組分，解析塔塔頂氣體去油氣分離器，解析塔塔底液去穩(wěn)定塔，從穩(wěn)定塔塔頂回收液化氣組分，穩(wěn)定塔塔底液經再生塔除去一部分C5～C6組分后，穩(wěn)定塔塔底液作為吸收劑經冷卻后返回吸收塔循環(huán)利用。
文檔編號C10G5/04GK102618317SQ20111003492
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權日2011年1月27日
發(fā)明者張立, 李永旺, 白亮, 董立華, 郝栩 申請人:中科合成油工程有限公司, 中科合成油技術有限公司