加氢处理过程塔顶气中CSUB3/SUB、CSUB4/SUB烃的回收方法.pdf

本发明属于烃类加氢处理过程C₃、C₄烃的回收，主要涉及烃类加氢处理过程稳定塔塔顶气中C₃、C₄烃的回收。
    众所周知，烃类加氢处理过程是在催化剂和氢气存在条件下烃原料的加氢转化过程，该过程的主导反应是耗氢的放热反应，总体上讲，烃类加氢过程是耗氢的放热过程。这里所说的烃类加氢处理过程，其原料烃可以是来自石油或煤或油母页岩的烃类，所述烃类的馏分范围从汽油、煤油、柴油、蜡油直到渣油，而且多数情况下上述原料都含硫。上述加氢处理过程包括通常所说的加氢裂化、加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱金属等过程，其中加氢裂化是一种重要的加氢处理过程，它以汽油、煤油、柴油、蜡油及渣油为原料，广泛用于生产液化石油气、催化重整原料、优质中间馏分油、裂解乙烯原料、白油生产原料和润滑油等，是一种利用蜡油或渣油获取优质中间馏分油的方法，广为应用。本发明主要是基于加氢裂化过程而言的，然而这并不是限定本发明的应用领域，本发明还可以广泛地应用于上述的其它加氢处理过程如加氢脱硫过程。

    众所周知，蜡油加氢裂化是生产优质航煤和低凝点柴油的良好手段，在加氢裂化反应部分，自装置外来的蜡油和补充氢在反应器内与含镍（Ni）组分的具有加氢功能的催化剂接触，在压力为7.5～20.0MPa的反应条件下，完成加氢反应，反应流出物自反应器流出。其它一些烃类加氢处理过程的反应压力较低些，一般为1.4～7.5MPa。通常，含有H₂S、NH₃、H₂O、H₂、C⁺₅烃和常规气体烃（C₁、C₂、C₃、C₄烃）的所述加氢裂化反应流出物经冷凝、冷却后进入一个通常称之为高压分离器的气液分离器，在此，加氢裂化反应流出物分离为高压分离器气体、高压分离器烃液及高压分离器酸性水物流，所述高压分离器气体作为循环气返回到加氢裂化反应器循环使用，所述酸性水物流去酸性水处理装置。加氢裂化的烃类转化产物都进入了高压分离器烃液中，同时高压分离器烃液还溶解了一些补充氢带来的H₂，这是由于所述高压分离器通常在30～65℃的温度和5.0～18.0MPa的压力条件下操作的结果。通常高压分离器烃液经过能量回收透平或降压阀降压后形成一个气、液相混相物流，所述混相物流进入一个通常称之为低压分离器的气液分离器以解吸出一部分溶解在高压分离器烃液中的H₂、CH₄和C₂H₆，在压力为0.5～2.7MPa、温度为30～65℃的操作条件下，分离为主要由H₂、CH₄、C₂H₆组成的低压分离器气体和主要由C⁺₃烃组成的低压分离器烃液。通常所述低压分离器气体含有H₂S，故需经脱H₂S处理装置脱H₂S后才能去燃料气管网作燃料或去制氢装置作原料。含有加氢裂化过程所产生的大部分C₃、C₄烃的低压分离器烃液与所述反应流出物或本装置的高温产品物流换热升温后进入一个通常称之为稳定塔或脱丁烷塔或脱戊烷塔或脱硫化氢塔的分馏塔，在压力为0.5～1.9MPa的操作条件下，分离为一个稳定塔塔顶气体、一个稳定塔塔顶轻烃物流和一个稳定塔塔底重烃物流，该塔的作用是限制塔底重烃物流中C^-₄烃的含量。流出稳定塔塔顶的组分经冷凝、冷却后进入气液分离器以提供两个塔顶产品。所述稳定塔塔顶气体主要由H₂和C^-₄烃组成，并通常经脱H₂S处理后作燃料，所述稳定塔塔顶轻烃物流主要由C₃、C₄烃组成并且通常直接或经脱乙烷塔脱掉C^-₂烃后进行脱H₂S处理并最终进行分馏以得到丙烷馏分和丁烷馏分，所述稳定塔塔底重烃物流主要由C⁺₅烃组成并且通常进入一个由一个或多个分馏塔组成的分馏部分以将其分割为窄馏品油品如石脑油、煤油、柴油和蜡油等。所述稳定塔，根据低压分离器烃液组成和稳定塔操作条件，有时按全回流操作，此时无塔顶轻烃物流。在前述条件下，稳定塔塔顶气中C⁺₃烃（主要是C₃、C₄烃）含量达40～90%（重量），塔顶气流量一般为装置原料量的0.7～7.0%（重量）或更高，这造成了两方面的影响：一方面降低了C₃、C₄烃液体回收率;另一方面造成自加氢处理过程排出的烃类气体中C₃烃的含量较高，而含有大量C⁺₃烃的气体在脱H₂S过程中会加剧胺类脱硫溶剂的发泡倾向，影响脱硫过程的稳定生产，并可造成酸性气（H₂S气体）中含有较多的烃类，最终影响硫磺回收装置产品质量如造成硫磺发黑。对于加工硫含量较高的蜡油或渣油的加氢裂化过程，上述情况更为严重。而本发明的目的正在于设法回收所述稳定塔塔顶气中的C₃、C₄烃，以避免上述问题。

    关于现有烃类气体中C₃、C₄烃的回收方法，一般是溶剂吸收法，它是在一个由吸收塔和解吸塔等设备组成的独立、完整的吸收解吸系统中完成回收目的。美国专利USP4673488公开了一种不同于所述烃类加氢处理过程的烃转化过程，其主要目的在于从产生氢气的烃转化过程如烃类催化重整过程的反应流出物中回收氢气、轻烃和重烃。在专利USP4673488中，部分冷凝的含有H₂、C^-₄烃和C⁺₅烃的产氢的烃转化过程的反应流出物进入第一气液分离器并分离为第一含氢气体和第一烃液，一部分第一含氢气体经压缩后作为循环氢气去反应器循环使用，另一部分第一含氢气体作为平衡氢气先后经压缩机增压和冷却器降温后与经泵增压后的第一烃液接触为混合物，以吸收气体中的轻烃，所述混合物进入第二气液分离器中并分离为第二含氢气体和第二烃液，第二气液分离器的操作压力较第一气液分离器的操作压力高。离开最后一台气液分离器的含氢气体排出装置作为耗氢的烃类转化过程如烃类加氢脱硫过程的原料氢或作为工厂系统的燃料气。第二烃液进入稳定塔并分离为塔顶气体、塔顶轻烃物流和塔底重烃物流，所述稳定塔塔顶轻烃物流进入脱乙烷塔并分离为塔顶气和一个塔底物流，将至少一部分稳定塔塔顶气和脱乙烷塔塔顶气直接返回到平衡氢气压缩机氢气入口管线中或返回到压缩、冷却过的平衡氢气的管线中，然后进入第二气液分离器完成与烃液的接触以回收其中的轻烃和H₂。美国专利USP4673488特别适用于催化重整过程以提高H₂和C₃、C₄回收率，此时，所述第一气液分离器在压力为0.35～1.0MPa、温度为15～60℃条件下操作，最后一台气液分离器在压力为4.7～5.5MPa、温度为15～60℃条件下操作。

    本发明的目的在于提出一种从耗氢的烃类加氢处理过程稳定塔塔顶气中回收C₃、C₄烃的方法。

    本发明烃类加氢处理过程稳定塔塔顶气中C₃、C₄烃的回收方法的主要技术特征是：含有H₂、H₂S、C^-₄烃和C⁺₅烃的烃类加氢处理过程的高压分离器烃液降压后与循环气混合为混合物，所述混合物进入低压分离器，在压力为0.5～2.7MPa的操作条件下分离为低压分离器气体和低压分离器烃液，所述低压分离器气体出装置，低压分离器烃液进入操作压力为1.0～2.3MPa稳定塔中并分离为主要由C⁺₅烃组成的稳定塔塔底重烃物流、主要由C₃、C₄烃组成的稳定塔塔顶轻烃物流和含C₃、C₄烃的稳定塔塔顶气，至少一部分稳定塔塔顶气作为循环气与降压后的高压分离器烃液混合后返回所述低压分离器，循环气中的C₃、C₄烃被低压分离器烃液吸收并最终在稳定塔中进入稳定塔塔顶轻烃物流中而被回收。

    附图是本发明的流程示意图。

    烃被吸收。

    低压分离器5的操作条件为：温度为30～65℃;压力为0.5～2.7MPa，最好为1.3～2.4MPa。

    如附图所示，低压分离器烃液经管4进入换热器12中，与管13中流动的本加氢处理过程的反应流出物或高温产品物流换热以回收热量。升温后的低压分离器烃液离开12经管4进入稳定塔6中部。含C₃、C₄烃的蒸汽流出物经管7、冷凝冷却器8、管9后，气、液混合物进入塔顶回流罐10中进行气流分离，主要由C₃、C₄烃组成的塔顶烃液自10底部经管14离开回流罐10，一部分经管15、泵17、管18作为塔顶回流返回塔6顶部，一部分作为塔顶轻烃物流经管16离开回流罐去脱乙烷塔或液化气分馏塔。主要由C⁺₅烃组成的塔底油经管19离开稳定塔底部，一部分经管20、泵21、管22、重沸炉23、管24返回塔底部，一部分作为塔底重烃物流经管25去分馏部分以分馏为窄馏分油品如石脑油、煤油、柴油和蜡油等。含有大量C₃、C₄烃的塔顶气经管11自10顶部离开回流罐。稳定塔的操作方式，可以是设置塔底重沸器或塔底重沸炉，也可以是用水蒸汽汽提。图中示出的是设置重沸炉的情况。

    稳定塔6为板式塔或填料塔，理论板数为8～50块，进料板位于塔中部。稳定塔的操作条件为：塔顶压力为1.0～2.3MPa，最好是1.3～1.8MPa;塔顶温度为55～95℃，塔底温度为200～330℃，塔顶回流温度为35～45℃;塔顶回流比（回流量与塔顶馏出物总量之重量比）为1～15。

    如附图所示，将至少一部分稳定塔塔顶气作为循环气与降压后的高压分离器烃液混合接触为混合物后返回低压分离器中以回收塔顶气中的C₃、C₄烃，图中示出的是全部塔顶气作为循环气的情况。

    对于附图需说明的一点是，根据低压分离器操作压力和稳定塔操作压力的具体情况，需要在管线11上设置压缩机（图中未表示出）以将塔顶气增压后作为循环气返回低压分离器5和或在管线4上在低压分离器烃液换热升温之前设置泵（图中未表示出）以将低压分离器烃液送至稳定塔6中，关于这一点，本技术领域的熟练技术人员很容易判断并做出决定。

    本发明的一个重要特点是，对于所述的加氢处理过程，只需将稳定塔塔顶气返回到低压分离器进料中即可实现本发明的目的。

    因此本发明具有流程简单的特点，并可利用现有加氢处理装置加以改造后即可实现本发明的目的。

    本发明利用低压分离器烃液重量流量较稳定塔塔顶气重量流量大的多和具有较强溶解C⁺₃烃的能力的特点，将塔顶气循环至低压分离器中，循环气中的C⁺₃，烃被低压分离器烃液吸收并最终在稳定塔中进入塔顶轻烃物流中。因此，本发明的优点在于，它可提高加氢处理过程高压分离器烃液中C₃、C₄烃的液体回收率。本发明特点适合于加氢裂化过程稳定塔塔顶气中C₃、C₄烃的回收。

    本发明的优点还在于，它在提高C₃、C₄烃回收率的同时，降低了加氢处理装置排出的去脱H₂S装置的烃类气体中的C⁺₃烃的含量。在脱H₂S过程中，C⁺₃烃含量过高的烃类气体会加剧胺类脱硫的溶剂的发泡倾向，影响稳定生产，并造成酸性气（H₂S）产品中含有较多的烃类，最终影响硫磺回收装置产品质量如生成黑硫磺，对于加工硫含量较高的蜡油或渣油的加氢裂化过程，上述情况更为严重。采用本发明的加氢处理过程的烃类气体在使用胺类溶剂的脱硫化氢过程中不会发生上述问题。

    实施例：

    在处理能力为80×10⁴吨/年减压蜡油的加氢裂化装置上，按照本发明方法回收高压分离器烃液中C₃、C₄烃，其操作条件和结果见附表。表中同时列出了装置未设稳定塔塔顶气中C₃、C₄烃回收设施时稳定塔的操作条件和C₃、C₄烃的回收结果，用以比较。

    从表中数据可以看出，本发明高压分离器烃液中C₃、C₄烃回收率达62～89%（重），与未设稳定塔塔顶气中C₃、C₄烃回收设施相比，C₃、C₄烃液体产品回收率可提高1.27～2.67%（重，对装置原料油）。

    序号    1    2

    是否回收塔顶气中C₃、C₄烃 用本发明回收 不回收 用本发明回收 不回收

    主要操作条件

    高压分离器烃液：

    流率    公斤/小时    163156    163156    162397    162397

    C₃、C₄烃含量 重% 3.52 3.52 3.36 3.36

    H₂S含量 重% 0.027 0.027 1.59 1.59

    低压分离器：

    温度    ℃    51    49    51    49

    压力    MPa    2.20    2.20    2.05    2.05

    稳定塔：

    理论板数    块    32    32    32    32

    塔顶压力    MPa    1.65    1.65    1.65    1.65

    进料板位置    板数    19    19    19    19

    塔顶温度    ℃    80    82    59    63

    塔底温度    ℃    289    289    289    289

    回流罐温度    ℃    40    40    40    40

    回流比    5.2    5.86    1.90    2.17

    出装置气体：

    类别    低分气    低分气与塔顶    低分气    低分气与塔顶

    气之混合气    气之混合气

    流率    公斤/小时    2280    3572    6171    9291

    C₃、C₄烃含量 重% 27 53 34 51

    稳定塔塔顶气流率 Mm³/h 2000 1591 7832 3990

    循环气流率 Mm³/h 2000 7832

    高压分离器烃液中C₃、C₄烃回收率

    重%装置C₃、C₄烃液体产品收率 89.2 67.0 62.0 13.1

    %（重，对装置原料油）    5.12    3.85    3.38    0.71