专利名称：一种回收费托合成尾气中液化气组分的方法
技术领域：
本发明涉及一种回收费托合成尾气中液化气组分的方法，具体地说，是通过低温吸收、高 温解析的方法，回收费托合成尾气中液化气组分的低温油洗分离技术。
背景技术：
中国是一个多煤缺油的国家，如果能将煤以高效洁净的工艺方法大规模地转化为液体燃料，将会有效地缓解油品供应的紧张状况，促进经济持续稳定地发展。煤制油技术可分为煤间接液化技术和煤直接液化技术。煤间接液化技术是指煤炭先经气化生产含H2和CO的煤基合成气，煤基合成气再经变换和净化等工艺步骤获得合适的H2/C0比例的合成气，然后合成气进入费托合成反应器中在催化剂的作用下进行费托合成反应，生成气态烃、液态烃、合成蜡等粗产品，液态烃和合成蜡经加氢处理后可以生产出柴油、汽油、石脑油和精制蜡等产品；这里所述的费托合成反应通常是指合成气(CO和H2的混合气)在一定的温度和压力下经催化反应转化为烃类化合物的反应。在国家科技部863计划、中国科学院知识创新工程项目及伊泰集团和潞安集团等多家企业支持下，由中科合成油技术有限公司历经多年的自主技术开发，获得了以费托合成高温浆态床工艺与高温浆态床铁基催化剂为技术核心的成套的煤炭间接液化工程技术(见中国发明专利ZL200410012189. 2 ；ZL200410012191. X ;及专利公开CN101396647A)，该技术经过中试和16万吨/年煤间接液化合成油工业化示范的验证，已具备了进入百万吨级大型工业化项目建设的技术条件。煤间接液化的费托合成反应过程中会产生大量的费托合成尾气，主要由H2、CO、低碳烃(C6以下烃)、C02、N2等组成，传统上费托合成尾气通常作为燃料，用来供热或发电，但随着国际原油价格的上涨，这种做法变得十分不经济，降低了资源的使用价值，若能从费托合成尾气中分离出氢气、液化气、低碳烯烃等产品，将可大大提高费托合成尾气的经济价值，同时提高整个合成油工厂的综合能量利用效率，增加合成油厂的经济效益和产品种类。Dry公开了一种费托合成尾气处理的工艺流程(Mark E Dry, TheFischer-Tropsch process-commercial aspects, Catalysis Today,1990,6 (3)183-206)，采用低温深冷分离的方法将费托合成尾气分别分离出CO2、甲烷、乙烯、丙烯、C3-C5混合烃，然后甲烷经O2与水蒸气部分氧化转化为合成气重新循环回反应原料气中，乙烯用于制聚乙烯，丙烯用于制聚丙烯,C3-C5烃经齐聚反应制汽油、柴油和LPG等产品。该工艺流程复杂，能耗大，但形成的产品种类较多。CN 101173190A简略地给出了一种三塔工艺的低温油洗处理费托合成油经过加氢精制后获得的含油气，首先含油气进入吸收塔和吸收剂逆流接触，塔底富吸收剂进入解析塔，解析后的富吸收剂进入稳定塔，塔顶产品是液化气，塔底产品是石脑油，该技术副产的液化气LPG产品中C5以上组分含量较高，对原料油气只作了粗略的分离。中科合成油技术有限公司开发的费托合成尾气处理工艺流程中，费托合成尾气经脱碳单元得到的净化气，含有一定量的液化气组分，该脱碳单元净化气经过膜分离单元还可获得富含氢气的渗透气，该富含氢气的渗透气经升压后到变压吸附单元制取氢气，而膜分离非渗透气也含有大量的液化气组分，若将脱碳单元净化气或膜分离单元非渗透气或任何含有液化气组分的费托合成尾气分离将会得到高价值的液化气产品。本发明提出了一种从费托合成尾气中回收液化气组分的方法，采用费托合成过程生产的轻质油或油品加工单元的石脑油为吸收剂，通过低温吸收、高温解析等步骤回收液化气，来增加间接液化煤基合成油技术的产品种类和产品附加值，提高煤制油过程的经济效益
发明内容
本发明的目的是为了增加间接液化煤基合成油技术的产品种类和产品附加值，提供一种通过低温吸收、高温解析回收液化气的方法。本发明提供了一种通过低温吸收、高温解析回收费托合成膜分离尾气中液化气的方法，该方法选用吸收、解析、稳定、再生四塔流程，保障了干气产品的纯度和液化气的产量。该方法包括以下步骤(I)油气分离器费托合成尾气、解析塔顶气和自吸收塔底来的富吸收剂在油气分离器中进行油、气、水的三相分离，油相经升温后去解析塔，气相经冷却后去吸收塔；(2)吸收从再生塔来的经冷却到一定温度的吸收剂从吸收塔顶入，从油气分离器来的气体经冷却到一定温度进入吸收塔底部，在吸收塔进行低温吸收，未被吸收剂吸收的气体作为产品干气从塔顶出，富吸收剂从塔底返回油气分离器，释放部分C2-组分后，去解析塔；(3)解析从吸收塔来的富吸收剂在油气分离器中进行油、气、水分离，油相经升温后进入解析塔，在解析塔进行高温解析，解析气经冷却后返回油气分离器，解析塔底液经减压后去稳定塔；(4)稳定解析塔底液在稳定塔中，在更低的压力下，解析得到液化气产品，塔底液经减压后去再生塔；(5)再生从稳定塔来的塔底液入再生塔，抽出一部分C5 C6组分去其他单元，再生塔底液可部分去其他单元，部分作为吸收剂去吸收塔循环使用，也可全部作为吸收剂循环使用。具体地，在本发明的上述工艺流程中所述费托合成尾气是脱碳单元的净化气、膜分离单元的非渗透气或其它任何含有液化气组分的费托合成单元尾气。步骤(I)中油气分离器可以设置一个分离器或分离温度不同的多个分离器；在该油气分离器之前或之后设置有换热设备，用以使油气分离器分离出的气体在进入吸收塔之前将温度降低至吸收所需温度。所述油气分离器的操作温度为-40 60°C,优选-25 40 °C ;压力为I. O 6. OMPa,优选2. 5 4. 5MPa ;该油气分离器油相经换热后去解析塔的温度为20 120°C，优选；65 85°C。所述油气分离器低温部分可加入防冻剂，防止低温部分因水的结冰导致堵塞使系统无法长周期操作，所述防冻剂可以是乙醇、乙二醇、丙三醇等的水溶液。所述吸收塔理论板数为5 40，优选10 20 ;塔顶温度为_40 20°C，优选_10 (TC ;塔底温度为-40 30°C，优选-10 10°C ;操作压力为I. O 6. OMPa ;优选2. 5 4. 5MPa。吸收剂进入吸收塔的温度为-40 20°C，优选-30 -10°C。所述吸收剂为费托合成轻质油或石脑油，具体的，该轻质油或石脑油组分为C5 Cltl烃,包括任意比例的烧烃和烯烃、正构烃和异构烃。所述解析塔理论板数为5 40，优选10 20 ;塔顶温度为40 200°C，优选80 1200C ;塔底温度为70 300°C，优选180 220°C ;操作压力为I. O 6. OMPa，优选2. 5
4. 5MPa。 所述稳定塔理论板数为5 40，优选20 30 ;塔顶温度为20 180°C，优选60 900C ;塔底温度为80 300°C，优选180 230°C ;操作压力为O. 5 3. OMPa，优选I. O 2. OMPa ;回流比为2 20，优选2 5。所述再生塔理论板数为3 35，优选10 20 ;塔顶温度为40 200°C，优选100 1400C ;塔底温度为80 300°C，优选140 180°C ;操作压力为O. 2 I. 5MPa，优选O. 5 1. OMPa0为了保证吸收剂的吸收效果，本发明还设置了吸收剂补充方案，补充的吸收剂可以为来自加氢精制单元的石脑油，也可以为费托合成单元的轻质油，具体的，该轻质油或石脑油组分为C5 Cltl烃，包括任意比例的烷烃和烯烃、正构烃和异构烃。补充的吸收剂可以去吸收塔或再生塔，也可以去其它装置。补充吸收剂可以与原吸收剂相同，也可以或不同。吸收剂与费托合成尾气的摩尔比可在O. 05 5范围内，优选O. 1-1。如果需要，可以控制油气分离和吸收部分在较高的压力下进行，优选4.0 6. OMPa，这样可进一步提高液化气的产量。综上所述，本发明具有如下特点(I)该单元采用中科合成油技术有限公司开发的低温油洗技术，该技术借鉴炼厂催化裂化和加氢裂化吸收稳定的经验，根据费托合成尾气的具体情况，提出在低温条件下利用吸收稳定原理使费托合成尾气、费托合成轻质油分离成为干气、液化气、油洗石脑油；(2)吸收塔和解析塔分别设置，从而实现了低温吸收和高温解析；(3)采用低温部分加入防冻剂的方法，防止低温部分因水的结冰导致系统无法长周期操作；(4)设置了吸收剂再生塔，主要目的是脱除吸收剂中部分C5 C6组分；(5)吸收剂选用费托合成轻质油或石脑油(具体的为C5 Cltl烃，包括任意比例的烷烃和烯烃、正构烃和异构烃)，同时考虑补充吸收剂的措施；(6)用液氨或丙烯冷却吸收塔进料，实现吸收塔在低温进行操作，保证了较高的液化气回收率。
附图I为本发明回收费托合成尾气中液化气组分的流程示意图，附图2为实施例
1、2的流程示意图，其中I-油气分离器；1-1_油气分离器一 ；1-2_油气分离器二 ；1-3_油气分离器三；2-吸收塔；3_解析塔；4_稳定塔；5_再生塔；101_膜分离尾气；102_吸收剂；103_补充吸收剂;104-干气;105-液化气;106-排出吸收剂；107-循环吸收剂；108-废水a ; 109-防冻剂；110-废水b ; 111-排出防冻剂
具体实施例方式下面结合附图I进一步解释本发明的方法。a)原料预处理部分低温油洗单元在较低温度下利用吸收解析原理回收费托合成尾气中的液化气组分。费托合成单元尾气与来自合成单元轻质油一起进入油气分离器，解析塔顶气体经冷却后与吸收塔底的富吸收剂也进入油气分离器。在油气分离器中进行气、水、油三相分离，油相经升温后作为解析塔进料，气体经冷却后去吸收塔。为了防止出现水的 结冰，气体在冷却前被注入防冻剂乙二醇溶液。b)吸收稳定再生部分再生塔底部的贫吸收剂一部分与再生塔顶部抽出的C5 C6组分一起去其他单元，剩余的经降温后作为循环吸收剂进入吸收塔顶部，油气分离器出来的气体进入吸收塔底部。吸收塔主要作用是吸收低温油洗单元进料中的C3+的组分(含C3组分)，塔顶气体为油洗干气，塔底的富吸收油去油气分离器。从油气分离器分离出的液相去解析塔。解析塔主要作用是脱除富吸收油中的C2-组分(含C2组分)，塔顶气体去油气分离器，塔底为脱乙烷油，脱乙烷油送至稳定塔，稳定塔也称为脱丁烷塔。稳定塔塔顶产品为液化气产品，稳定塔底油去再生塔，再生塔也称为脱戊烷塔,从再生塔顶部抽出C5 C6馏分，再生塔塔底的贫吸收剂可以部分经过冷却后作为吸收剂，部分作为其它装置原料，也可全部作为吸收剂经冷却后循环使用。根据具体情况，必要时可以补充吸收剂，补充吸收剂为费托合成轻质油或加氢精制单元的石脑油，具体的，该轻质油或石脑油组分为C5 Cltl烃，包括任意比例的烷烃和烯烃、正构烃和异构烃。下面以实施例的方式进一步解释本发明，但是本发明不局限于这些实施例。实施例I按照图2所示的流程，费托合成尾气(本实施例中具体的为膜分离单元的非渗透气)流股101与来自合成单元轻质油流股102 —起进入油气分离器一，解析塔顶气体经冷却后与吸收塔底的富吸收剂也进入油气分离器一，在35°C、2. 8MPa的操作条件下进行气、油、水三相分离，油相经升温后作为解析塔进料，气体经换热降温后去油气分离器二，在15°C、2. 75MPa的操作条件下进行进一步的气、油、水三相分离，得到的油相返回油气分离器一，气体冷却到_30°C后去油气分离器三，在_20°C、2. 7MPa的操作条件下进行低温下的气、油、水三相分离，得到的油相返回油气分离器二，气体去吸收塔。为了防止出现水的结冰，气体在冷却前被注入防冻剂乙二醇溶液109。从再生塔底部来的贫吸收剂冷却到_30°C后(流股107)进入吸收塔，吸收塔的操作压力为2. 65MPa，从吸收塔塔顶得到的气体流股104为油洗干气，塔底的富吸收剂去油气分离器一；从油气分离器一来的液体经升温后进入解析塔，解析塔主要作用是脱除富吸收油中的C2_组分(含C2组分)，解析塔操作压力为2. 85MPa、塔顶温度为99°C、塔底温度为207°C，解析塔顶气体去油气分离器一，解析塔底液为脱乙烷油，脱乙烷油送至稳定塔；稳定塔操作压力为I. 5MPa、塔顶温度为60°C、塔底温度为213°C，稳定塔顶产品为液化气产品105，稳定塔底油去再生塔；再生塔操作压力为O. 5MPa、塔顶温度为100°C、塔底温度为160°C，从再生塔顶部抽出部分C5 C6馏分，再生塔塔釜底的贫吸收剂一部分经过冷却后作为吸收剂去吸收塔，其余和再生塔塔顶C5 C6馏分混合后一起去加氢精制单元。本实施例中吸收剂与原料气摩尔比为O. 6，无补充吸收剂。原料和产品数据见表I :表I实施例I物流数据单位kg/h
权利要求
1.一种回收费托合成尾气中液化气组分的方法，其特征在于该方法包括以下步骤 (1)油气分离费托合成尾气、解析塔塔顶气和自吸收塔塔底来的富吸收剂在油气分离器中进行油、气、水的三相分离，油相经升温后去解析塔，气相经冷却后去吸收塔； (2)吸收从再生塔来的经冷却到一定温度的吸收剂从吸收塔塔顶进入，来自油气分离器的气体经冷却到一定温度后进入吸收塔底部，在吸收塔气液逆流接触进行低温吸收，未吸收的气体作为产品干气从塔顶出，富吸收剂从塔底返回油气分离器，释放部分QT组分后去解析塔； (3)解析从吸收塔来的富吸收剂在油气分离器中进行油、气、水分离，油相经升温后进入解析塔，在解析塔进行高温解析，解析气经冷却后返回油气分离器，解析塔底液经减压后去稳定塔； (4)稳定解析塔底液在稳定塔中，在更低的压力下，解析得到液化气产品，塔底液经减压后去再生塔； (5)再生从稳定塔来的塔底液入再生塔，抽出一部分C5 C6组分去其他单元，再生塔底液可部分去其他单元，部分作为吸收剂去吸收塔循环使用，也可全部作为吸收剂循环使用。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于所述费托合成尾气是脱碳单元的净化气、膜分离单元的非渗透气或其它任何含有液化气组分的费托合成单元尾气。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于所述步骤(I)中油气分离器可以设置一个分离器或分离温度不同的多个分离器；在该油气分离器之前或之后设置有换热设备，用以使油气分离器分离出的气体在进入吸收塔之前将温度降低至吸收所需温度；所述步骤(I)的油气分离过程，可采用防冻剂来避免当操作温度较低时可能导致的结冰堵塞现象。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于所述步骤(I)中分离温度为-40 60°C，压力为I. O 6. OMPa，优选所述步骤(I)中分离温度为-25 40°C ;压力为2. 5 4. 5MPa ；所述步骤(I)中油相去解析塔的温度为20 120°C，优选所述步骤(I)中油相去解析塔的温度为65 85°C ;所述步骤(2)中吸收剂进入吸收塔的温度为-40 20°C，优选所述步骤(2)中吸收剂进入吸收塔的温度为-30 -10°C ;所述步骤(2)中吸收塔的理论板数为5 40，塔顶温度为-40 20°C，塔底温度为-40 30°C，操作压力为I. O 6. OMPa，优选所述步骤(2)中吸收塔的理论板数为10 20，塔顶温度为-10 0°C，塔底温度为-10 10°C，操作压力为2. 5 4. 5MPa ;所述步骤(3)中解析塔的理论板数为5 40，塔顶温度为40 200°C，塔底温度为70 300°C，操作压力为I. O 6. OMPa,优选所述步骤(3)中解析塔的理论板数为10-20，塔顶温度为80 120°C，塔底温度为180 220°C，操作压力为2.5 4. 5MPa ;所述步骤(4)中稳定塔的理论板数为5 40，塔顶温度为20 180°C，塔底温度为80 300°C，操作压力为O. 5 3. OMPa,回流比为2 20，优选所述步骤(4)中稳定塔的理论板数为20 30，塔顶温度为60 90°C，塔底温度为180 230°C，操作压力为I. O 2. OMPa,回流比为2 5 ;所述步骤(5)中再生塔的理论板数为3 35，塔顶温度为40 200°C，塔底温度为80 300°C，操作压力为O. 2 I. 5MPa，优选所述步骤(5)中再生塔的理论板数为优选10 20，塔顶温度为100 140°C，塔底温度为140 180°C，操作压力为 O. 5 I. OMPa ；
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于所述吸收剂与费托合成尾气的摩尔比值为O.05 5。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述吸收剂与费托合成尾气的摩尔比值为O. I I。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于所述吸收剂为费托合成轻质油或石脑油，该轻质油或石脑油组分为C5 Cltl烃，包括任意比例的烷烃和烯烃、正构烃和异构烃。
8.如权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其特征在于向吸收塔、再生塔或其他装置注入补充吸收剂。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于补充的吸收剂和原吸收剂相同或不同。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于补充吸收剂为费托合成轻质油或石脑油，该轻质油或石脑油组分为C5 Cltl烃，包括任意比例的烷烃和烯烃、正构烃和异构烃。
全文摘要
本发明涉及一种回收费托合成尾气中液化气组分的方法，主要在较低温度下利用吸收、解析原理回收费托合成尾气中液化气组分；采用的工艺主要包括油气分离、吸收、解析、稳定、再生等；具体工艺为费托合成尾气、解析塔塔顶气和吸收塔塔底富吸收剂在油气分离器中进行气、油、水三相分离，气相进入吸收塔，在吸收塔的低温状态下，C2-(含C2组分)组分作为产品干气从吸收塔顶出，吸收了原料气中的C3+(含C3组分)组分的富吸收剂从吸收塔塔底出，富吸收剂经油气分离器，除去部分C2-组分后经升温进入解析塔，解析塔主要作用是脱除富吸收剂中的其余C2-组分，解析塔塔顶气体去油气分离器，解析塔塔底液去稳定塔，从稳定塔塔顶回收液化气组分，稳定塔塔底液经再生塔除去一部分C5～C6组分后，稳定塔塔底液作为吸收剂经冷却后返回吸收塔循环利用。
文档编号C10G5/04GK102618317SQ20111003492
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者张立, 李永旺, 白亮, 董立华, 郝栩 申请人:中科合成油工程有限公司, 中科合成油技术有限公司