專利名稱:從催化裂化干氣中分離回收乙烯的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及從混合氣體中分離回收所需的其中組分氣體的方法,特別是從催化裂化干氣中分離回收乙烯的方法及其裝置。
我國煉油廠的原油加工能力約2億噸/年,催化裂化(簡稱FCC)裝置的加工量超過0.6億噸/年,原油二次加工裝置多,煉廠氣資源十分豐富。FCC干氣的典型組成為H236%,N216%,CH419%,C2H414%,C2H611%及其它烴類。其中乙烯的利用價(jià)值很大,目前國內(nèi)外已開發(fā)了吸附法分離回收乙烯技術(shù),雖取得一定效果,但該方法需對干氣進(jìn)行預(yù)處理,操作較為復(fù)雜,能耗較高。
本發(fā)明的目的是提出一種從催化裂化干氣中分離回收乙烯的新方法及采用該方法的裝置,以使操作更為簡便,并提高乙烯等氣體的回收利用率。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是采用FCC干氣和水接觸形成水合物的技術(shù)分離干氣中的乙烯。由于氫、甲烷、氮?dú)獾壬伤衔锏膲毫^高,乙烯和乙烷將優(yōu)先形成水合物,經(jīng)氣-固(液)分離,得到乙烯水合物,再分解水合物而得到富集的乙烯。從催化裂化(FCC)干氣中分離回收乙烯的本發(fā)明方法的主要技術(shù)特征是先將FCC干氣與水和含水合物晶種的溶液充分混合;然后使上述混合物在壓力為0~15Mpa,溫度為-20℃~15℃的條件下進(jìn)行水合反應(yīng),生成含乙烯組分的水合物,并將其與未生成水合物的氣體相分離;再將含有乙烯組分水合物的溶液在減壓或(和)加熱狀態(tài)下逐級分餾,釋放出水合物溶液中的乙烯成分使其與水合物中的其它組分相分離,并將所釋放的乙烯回收。
本方法進(jìn)行水合反應(yīng)的優(yōu)選壓力和溫度范圍為壓力為2~6Mpa,溫度為0℃~10℃。使含有乙烯組分水合物的溶液分餾釋放出乙烯的優(yōu)選壓力和溫度范圍為壓力為0.6~2Mpa,溫度為4℃~10℃。
采用上述新方法而專門設(shè)計(jì)的從催化裂化(FCC)干氣中分離回收乙烯的裝置,其結(jié)構(gòu)包括氣液混合器、水合反應(yīng)器、乙烯精餾塔和下一級水合物分離器,氣-液反應(yīng)器具有FCC干氣輸入口、水輸入口和含水合物晶種的溶液輸入口,其輸出口連接到水合反應(yīng)器的物料輸入口,水合反應(yīng)器的上部有氣體釋放回收口,而其下部有水合物溶液輸出口連接到乙烯精餾塔的物料輸入口,乙烯精餾塔的上部具有乙烯釋放回收口,而其下部的液體物料出口則連接到下一級水合物分離器的物料輸入口,下一級水合物分離器的上部具有分離氣體釋放口,下部具有殘液輸出口,并有一分支出口將部分含水合物的液體回輸?shù)綒?液混合器的含水合物晶種的溶液輸入口。
所說的氣-液混合器提供氣體和水充分接觸的空間,可以采用現(xiàn)有的任何氣液接觸方式和設(shè)備,如并流式或逆流式;連續(xù)式或間歇式;鼓泡式或攪拌式等。水合反應(yīng)器為能實(shí)現(xiàn)氣體和水進(jìn)行水合反應(yīng)生成水合物并具有氣體(未水合的氣體)和液固分離結(jié)構(gòu)的任何現(xiàn)有反應(yīng)器,如平推流反應(yīng)器;全混釜;間歇攪拌式反應(yīng)器;鼓泡式反應(yīng)器;篩板塔反應(yīng)器;填料塔反應(yīng)器等,反應(yīng)器應(yīng)能調(diào)節(jié)控制壓力和溫度,其操作控制范圍為壓力為0~15Mpa;溫度為-20℃~15℃。水合物分離器,包括乙烯精餾塔也為一種水合物分離器,為能完成水合物部分或全部化解為氣體和水并實(shí)現(xiàn)氣液分離的設(shè)備,設(shè)備中可調(diào)節(jié)控制壓力和溫度,調(diào)節(jié)范圍為壓力在0.2~10Mpa之間,溫度在-10℃~15℃之間,通過控制分離器中的壓力溫度條件,可控制水合物按要求部分分解,在乙烯精餾塔只部分分解水合物放出乙烯;而在下一級水合物分離器則分解放出乙烷、丙烷、丁烷等。一般水合物分離器包括預(yù)熱器和分離器,采用頂部出氣,底部出液形式。
采用本發(fā)明方法,不僅能分離FCC干氣中的乙烯,而且能分離得到C3以上烴類、乙烷、富氫氣體等,回收率高,利用全面。同時(shí)實(shí)現(xiàn)本方法的裝置結(jié)構(gòu)簡單,能耗低,操作方便。
圖1為本發(fā)明工藝(結(jié)合裝置)的示意圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明實(shí)施例一本例是對煉廠干氣的處理。FCC干氣的組分(體積)為36%H2,16%N2,19CH4,14%C2H4,11%C2H6,余為其它烴類,該氣體1和水8以及來自水合物分離器12的含水合物晶種的溶液2分別從各自的輸入口通入氣-液混合器10充分混合,混合物經(jīng)3進(jìn)入水合反應(yīng)器11,進(jìn)行水合反應(yīng)的條件是壓力為5MPa,溫度為0.5℃,經(jīng)反應(yīng),其中乙烯,乙烷及C3以上烴類與水生成水合物,而H2,CH4等未生成水合物的富氫氣體4(其組成大概為23%N2,50%H2和27%CH4)則由反應(yīng)器的頂部逸出,收集而得富氫氣體產(chǎn)品,同時(shí)有一部分氣體14再回流入反應(yīng)器繼續(xù)參與水合反應(yīng);含有乙烯等的水合物溶液5進(jìn)入乙烯精餾塔13,在溫度為5℃,壓力為1.2Mpa的條件下部分水合物熔化,釋放乙烯含量在56%以上(余為乙烷)的富乙烯氣體6;其余部分未分解的水合物9進(jìn)入下一級水合物分離器12內(nèi)繼續(xù)分解,并有部分含水合物的溶液作為晶種2回流到氣-液混合器10。
實(shí)施例二本實(shí)施例為對石油化工廠火炬氣乙烯的回收。本例裂解裝置火炬氣組成為17.7%H2,3%N2,42.1%CH4, 19%C2H6,7%C2H6,8.8%C3H6,余為C4,C5等。工藝流程如實(shí)施例一,氣-液反應(yīng)器11的溫度、壓力分別控制在3℃和4Mpa,由反應(yīng)器排出的富氫氣體4組成為5%N2,28%H2和67%CH4。乙烯精餾塔13的溫度控制在6℃,壓力控制在1Mpa,在乙烯精餾塔分解釋放的富乙烯氣體6成分為65%~81%C2H4,19%~35%C2H6,其余部分未分解的乙烷水合物和C3以上烴類的水合物進(jìn)入下一級水合物分離器12繼續(xù)化解,條件為溫度8℃,壓力0.6Mpa,這里得到的氣相產(chǎn)品7大致組成為10%左右的C2H6,80%左右的C3H6和10左右的C4,C5烴類。
實(shí)施例三本例為對石化廠裂解尾氣乙烯的回收。本例處理的裂解尾氣組成為3%H2,22%CH4,26%C2H4,14%C2H6,16%C3H6,8%C3H8,8%C4H10等。工藝流程如實(shí)施例一。在本例中,水合物反應(yīng)器11的操作條件為溫度為2℃,壓力為2Mpa,得到的富氫氣體成分為12%H2,88%CH4,乙烯精餾塔13的控制的溫度為5℃,壓力為1.5Mpa,部分分解水合物得富乙烯氣體6成分為80%左右的C2H4和20%左右的C2H6;下一級水合物分離器12的操作條件為溫度8℃,壓力0.6Mpa。在此得到組成為22%C2H6,39%C3H6,20%C3H8,20%C4H10的氣體7,該氣體可進(jìn)一步分離得到有用的丙烯產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種從催化裂化(FCC)干氣中分離回收乙烯的方法,其特征在于先將FCC干氣與水和含水合物晶種的溶液充分混合;然后使上述混合物在壓力為0~10Mpa,溫度為-20℃~15℃的條件下進(jìn)行水合反應(yīng),生成含乙烯組分的水合物,并將其與未生成水合物的氣體相分離;再將含有乙烯組分水合物的溶液在減壓或(和)加熱狀態(tài)下逐級分餾,釋放出水合物溶液中的乙烯成分使其與水合物中的其它組分相分離,并將所釋放的乙烯回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從催化裂化(FCC)干氣中分離回收乙烯的方法,其特征在于進(jìn)行水合反應(yīng)的壓力和溫度范圍壓力為2~6Mpa,溫度為0℃~10℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從催化裂化(FCC)干氣中分離回收乙烯的方法,其特征在于使含有乙烯組分水合物的溶液分餾釋放出乙烯的壓力和溫度范圍壓力為0.6~2Mpa,溫度為4℃~10℃。
4.一種采用權(quán)利要求1的方法從催化裂化(FCC)干氣中分離回收乙烯的裝置,其特征在于包括氣-液混合器(10)、水合反應(yīng)器(11)、乙烯精餾塔(13)和下一級水合物分離器(12),氣-液反應(yīng)器(10)具有FCC干氣輸入口、水輸入口和含水合物晶種的溶液輸入口,其輸出口連接到水合反應(yīng)器(11)的物料輸入口,水合反應(yīng)器(11)的上部有氣體釋放回收口,而其下部有水合物溶液輸出口連接到乙烯精餾塔(13)的物料輸入口,乙烯精餾塔(13)的上部具有乙烯釋放回收口,而其下部的液體物料出口則連接到下一級水合物分離器(12)的物料輸入口,下一級水合物分離器(12)的上部具有分離氣體釋放口,下部具有殘液輸出口,并有一分支出口將部分含水合物的液體回輸?shù)綒?液混合器(10)的含水合物晶種的溶液輸入口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種從催化裂化干氣中分離回收乙烯的方法及其裝置,其特點(diǎn)是使FCC干氣與水進(jìn)行水合反應(yīng),生成含乙烯組分的水合物,再將含有乙烯組分水合物的溶液在減壓或(和)加熱狀態(tài)下逐級分餾,釋放出水合物溶液中的乙烯成分使其與水合物中的其它組分相分離,并將所釋放的乙烯回收。本發(fā)明不僅能分離FCC干氣中的乙烯,而且能分離得到C
文檔編號C07C7/04GK1301684SQ9912468
公開日2001年7月4日 申請日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月30日
發(fā)明者樊栓獅, 郭開華 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所