一种回收脱碳费托合成尾气中的低碳烃的工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本专利属于煤制油的尾气处理领域，具体的涉及一种回收脱碳费托合成尾气中的低碳烃的工艺。
【背景技术】
[0002]以煤或者天然气为原料间接合成油品，通常采用费托合成(Fischer-Tropschsynthesis)工艺。在费托反应中，112和CO在催化剂作用下还原解离过程产生水[CCHH2= (—CH 2—)+H2O],水又与CO在特别是铁基等催化剂表面进行变换反应(C0+H20 - C02+H2)生成大量C02。对于不同的费托合成工艺，由于其气体组成、催化剂、操作条件等不同，变换反应程度有不同。为了提高油品产率，反应后出塔的尾气需要循环使用，首先把出合成塔物料中的液体产品分离出来，再将尾气中的0)2脱除。脱除CO2后的尾气分为两部分，一部分由循环压缩机送回合成塔，提高油品产率，一部分尾气进入本发明提到的低碳烃回收装置，回收其中的低碳烃。
[0003]低碳烃回收的方法主要有物理吸收法和深冷分离法。目前应用较多的为深冷分离法。但是深冷分离法大多数依靠大量的外部冷源，需要外部冷量较大，投资较高，操作较为复杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种能耗较低、换热器效率高、操作稳定的费托尾气制取低碳烃的方法，比现有公开的技术能耗更低。该工艺包括原料气预脱水、深冷分离等工艺步骤，可以获得以C3-C5为主的低碳烃类混合物。与现有技术相比，本发明采用透平膨胀制冷方法，有效的降低了外供冷量需求，并提高了烃类产品的收率，可以获得较好的经济效益。采用的技术方案如下:
[0005]一种回收脱碳费托合成尾气中的低碳烃的工艺，工艺步骤为:
[0006]步骤1:原料气通过原料气冷却器I与富氢气、富烃凝液换热冷却；
[0007]步骤2:步骤I冷却后的原料气进入原料气分离器，将原料气中的液相部分冷凝分离；
[0008]步骤3:步骤2的原料气，气相部分进入分子筛，将气相中的0)2和H 20深度脱除，然后送入激冷器，之后进入原料气冷却器II与富氢气、富烃凝液换热冷却后进入深冷分离罐I，液相部分，经过换热后进入烃类稳定罐；
[0009]步骤4:经过步骤3所述深冷分离罐I，气相部分通过原料气冷却器III与富氢气换热冷却后进入深冷分离罐II;
[0010]步骤5:经过步骤4所述深冷分离罐II，气相部分经过增压透平膨胀机，透平膨胀后进入深冷分离塔塔顶，液相部分进入深冷分离塔下部，深冷分离塔内闪蒸出的富烃类物质被进入深冷分离塔内的气相部分激冷后冷凝回流到塔底送入烃类稳定罐；
[0011]步骤6:烃类稳定罐内闪蒸出的气体作为燃料气被送出界区，罐底为稳定态低碳烃产品被送出界区。
[0012]所述深冷分离塔来的富氢气、富烃凝液依次通过步骤4所述原料气冷却器III，步骤3所述原料气冷却器II，步骤2所述原料气冷却器I，富氢气送入增压透平膨胀机，加压后送往下游装置。
[0013]步骤2所述的液相部分经原料气冷却器I换热后进入凝液分离罐，闪蒸出的气体作为燃料气被送出界区，罐底的液体作为废水被送出界区。
[0014]步骤3所述液相部分经过原料气冷却器I换热后进入烃类稳定罐，所述激冷器为丙烯激冷器。
[0015]步骤4所述液相部分依次通过原料气冷却器I1、原料气冷却器I换热后进入烃类稳定罐。
[0016]步骤5所述的塔底物质通过低碳烃泵送入烃类稳定罐。
[0017]步骤I所述原料气压力为2.5MPaG，温度为40-46°C。
[0018]步骤6所述低碳烃产品压力为1.9MPaG，温度为23_29°C。
[0019]经脱碳后的费托合成尾气中的CO2仍然存在，CO2的存在会影响后续的操作，步骤3中采用分子筛深度脱除0)2和脱水干燥的净化工艺，使深冷分离操作更加安全、可靠。
[0020]本发明利用原料气本身的压力和富烃类组成性质，采用增压透平膨胀机制冷，有效的降低了外供冷量需求。步骤5中所述增压透平膨胀机出口最低温位的物流直接进入深冷分离塔塔顶部，使塔顶馏分与温位最低的冷源直接接触，不采用间壁换热增加换热器的形式，减少了设备投资，有效的利用了最低冷源的温位，使深冷分离塔的操作温度更低，从而进一步提高了低碳烃的回收率。在采用增压透平膨胀机制冷的同时，将富烃类闪蒸气透平膨胀产生的功作用于产生的富氢气，对其进行加压，送入后部工序，不用额外消耗蒸汽或电能，有利于节能。
[0021]从费托尾气脱碳装置来的原料气含烃类物质较多，高达35%左右，原料气的主要组成(mol% )为 -H2O:0.36%, H2:35.69%, CO:20.72%, CO2:0.66%, N2:5.46%, Ar:1.90%, CH4:27.98%, C2:2.69%, C3:2.38%, C4:l.13%, C5+:l.03%。
[0022]本发明的低碳烃产品中C3回收率大于75%，得到的低碳烃产品主要为C3和C4的混合物，并含有少量的C2和C5+，主要组分的mol%含量为:C2:8.2278%, C3:53.2238%,C4:25.3721%, C5+:9.8087%。
[0023]本发明所述工艺得到的富氢气产品主要为H2、C0和014的混合气，其中各主要组成的mol %组成为:H2大约占38 %，CO大约占22 %，CH 4大约占30 %。
[0024]本发明的有益效果是:深冷工艺技术采用增压透平膨胀机制冷加冷剂辅助制冷的混合制冷工艺，增压透平膨胀机制冷量大，有效的降低了外供冷量需求；在制冷的同时将富烃类闪蒸气透平膨胀产生的功作用于产生的富氢气，不用额外消耗蒸汽或电能，有利于节能；增压透平膨胀机出口最低温位的物流直接进入深冷分离塔塔顶部，使塔顶馏分与温位最低的冷源直接接触，即采用了工艺物质直接换热的方式，更有效了利用了最低温位的冷源，减少了外供冷源的低温位需求；使最低温位的物流直接进入深冷分离塔，有效了降低了深冷分离塔的操作温位，提高了低碳烃的回收率；采用工艺物质直接换热的方式，省去了增加低温换热器设备的投资，降低了企业建设成本，具有较高的经济效益。
【附图说明】
[0025]图1为回收脱碳费托合成尾气中的低碳烃的工艺流程图。
[0026]图例说明:1、原料气冷却器1，2、原料气分离器，3、分子筛，4、丙烯激冷器，5、原料气冷却器11，6、深冷分离罐1，7、原料气冷却器111，8、深冷分离罐11，9、增压透平膨胀机，10、深冷分离塔，11、低碳烃泵，12、烃类稳定罐，13、凝液分离罐
[0027]A、原料气，B、燃料气，C、低碳烃产品，D、废水，E、加压后的富氢气
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明的【具体实施方式】作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
[0029]实施例1
[0030]一种回收脱碳费托合成尾气中的低碳烃的工艺，工艺步骤为:
[0031]步骤1:原料气A通过原料气冷却器Il与富氢气、富烃凝液换热冷却；
[0032]步骤2:步骤I冷却后的原料气A进入原料气分离器2，将原料气A中的液相部分冷凝分尚;
[0033]步骤3:步骤2的原料气A，气相部分进入分子筛3，将气相中的0)2和H 20深度脱除，然后送入丙烯激冷器4，之后进入原料气冷却器115与富氢气、富烃凝液换热冷却后进入深冷分离罐16，液相部分，经过换热后进入烃类稳定罐12 ;
[0034]步骤4:经过步骤3所述深冷分离罐16，气相部分通过原料气冷却器III7与富氢气换热冷却后进入深冷分离罐118 ；
[0035]步骤5:经过步骤4所述深冷分离罐118，气相部分经过增压透平膨胀机9，透平膨胀后进入深冷分离塔10塔顶，液相部分进入深冷分离塔10下部，深冷分离塔10内闪蒸出的富烃类物质被进入深冷分离塔10内的气相部分激冷后冷凝回流到塔底送入烃类稳定罐12 ；
[0036]步骤6:烃类稳定罐12内闪蒸出的气体作为燃料气B被送出界区，罐底为稳定态低碳烃产品C被送出界区。
[0037]所述深冷分离塔10来的富氢气、富烃凝液依次通过步骤4所述原料气冷却器1117，步骤3所述原料气冷却器115，步骤2所述原料气冷却器II，富氢气送入增压透平膨胀机9，加压后送往下游装置。
[0038]步骤2所述的液相部分经原料气冷却器11换热后进入凝液分离罐13，闪蒸出的气体作为燃料气B被送出界区，罐底的液体作为废水D被送出界区。
[0039]步骤3所述液相部分经过原料气冷却器Il换热后进入烃类稳定罐12。
[0040]步骤4所述液相部分依次通过原料气冷却器115、原料气冷却器Il换热后进入烃类稳定