一种含不凝性气体的精馏排放气回收工艺及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工及石化技术领域，具体涉及一种含不凝性气体的精馏排放气回收 工艺及装置。
【背景技术】
[0002] 精馏是工业上应用最广的混合物分离操作，广泛用于石油、化工等行业。在对多个 组分进行分离操作时，往往需要用多个塔精馏，另外对于要分离的气体，在常压下多是超临 界气体，必须加压才能进行精馏分离，因此第一个塔一般是用来分离不凝性气体组分，不凝 性气体主要以空气为主。
[0003] 图1为典型的工业上除不凝性气体精馏流程，物料S-IN为进口气体，经压缩、冷 却至液相后进入不凝性气体精馏塔(精馏塔)，塔顶排出不凝性气体，塔底S-LQD物料去后续 精馏塔进行产品精馏。由于后续产品纯度要求比较高，因此精馏塔塔要求基本除去不凝性 气体。常见的轻组分物料例如乙烯、偏氟乙烯等在后续精馏塔分离出来。表1为一些气体 的沸点，由表1可以看出要完全分离出空气，塔顶温度必须要非常低，而国内许多企业都不 具备深冷装置，即使有深冷装置，对于含少量不凝性气体的物料使用深冷精馏，也显得不经 济。另一种方法是排出不凝性气体的同时，也排出大量的轻组分产品气体，从而降低塔顶排 放温度，目前有许多公司正是采用该方法分离不凝性气体。
[0004] 因此，本领域迫切需要提供一种对含不凝性气体的精馏排放气回收的工艺，减少 产品气的排放。
[0005] 表1各组分20bar时的沸点。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种含不凝性气体的精 馏排放气回收工艺及装置。
[0007] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收工艺，其特征在于含不凝性气体的精 馏排放气经压缩、冷却、精馏，轻组份产品从塔底流出，含不凝性气体的混合气经自冷后再 气液分离，不凝性气体直接排放，液相经节流后获得冷量来降低精馏塔塔顶排放气温度，换 热后的液相经气化后，回压缩机入口，精馏后轻组份产品及其他重组分产品从塔底进入后 续精馏塔。
[0008] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收工艺，其特征在于包括如下步骤： 1) 含不凝性气体的精馏排放气从进气口进入储罐，经压缩机压缩、塔前冷却器冷却后， 进入精馏塔精馏； 2) 步骤1)中精馏塔塔底物为轻组份产品及其他重组分产品，进入后续精馏塔；精馏塔 塔顶物为含轻组份的不凝性气体混合气，进入自冷换热器中换热后再进入分离罐进行气液 分离； 3) 步骤2)中分离罐分离出来的气体主要为不凝性气体，直接从分离罐顶部排放；液相 为含不凝性气体的轻组份，从分离罐底部流出，经节流阀降温降压后返回自冷换热器当冷 源，给精馏塔顶部排放气降温，然后进入气化器完全气化，经中间储罐后，与进口气一起混 合后进入压缩机入口。经该回收工艺改造后，能降低分离罐顶部不凝性气体中的轻组份排 放量，提高轻组份的回收率，不凝性气体（空气）最终排放量中含量约为50%~95%，本发明 的轻组份包括乙烯、丙烯、偏氟乙烯等，轻组分产品气指的是沸点低于不凝性气体，而高于 其他需要分离的产品的气体，即沸点关系为：不凝性气体〈轻组分产品气〈其他需要分离的 产品气体。
[0009] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收工艺，其特征在于含不凝性气体的精 馏排放气中，常压时轻组分产品气沸点与不凝性气体沸点相差至少50°c。
[0010] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收工艺，其特征在于分离罐的分离温度 为-25°C ~_150°C，优选温度为 _40°C ~_65°C。
[0011] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收工艺，其特征在于分离罐底部出口与 自冷换热器连接，液相经节流后作为冷源用，升温后的液相经气化后，与进口气一起混合后 进入压缩机入口，经该回收工艺改造后，能降低分离罐顶部不凝性气体中的轻组份排放量， 提高轻组份的回收率。
[0012] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收工艺，其特征在于步骤2)中精馏塔塔 顶馏出量为6~70kg/h，优选为9-13 kg/h，其质量回流比为30~95，优选为40~60。
[0013] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收装置，包括依次连接的储罐、压缩机、 冷却器及精馏塔，其特征在于还包括自冷换热器和分离罐，精馏塔塔顶与自冷换热器连接， 自冷换热器连接分离罐，分离罐顶部设有放空管，分离罐底部通过节流阀依次连接自冷换 热器、气化器和中间储罐，中间储罐出口连接储罐，形成循环。
[0014] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收装置，其特征在于分离罐顶部连接膨 胀机一端，膨胀机另一端连接自冷换热器、气化器和中间储罐，中间储罐出口连接储罐，形 成循环，膨胀机的使用适用于不凝性气体含量较高（>1%)时用，且如果不凝性气体排放量 大，膨胀机的台数可以增加，经膨胀机膨胀降温后与分离罐液相节流后的物流一起进入自 冷流换热器来降低精馏塔塔顶出口物流的温度。
[0015] 所述的一种含不凝性气体的精馏排放气回收装置，其特征在于自冷换热器为自冷 多股流换热器，在膨胀机使用时选用自冷多股流换热器。
[0016] 通过采用上述技术，本发明的有益效果如下： 1)本发明通过对精馏组分、流程的分析，提出了利用高压排放尾气节流膨胀获得冷量， 从而降低排放气的温度，减少轻组分产品气的排放，不但提高了产品利用率，降低排放污 染，而且其整个过程不需要外界冷源，其成本低，经济效益好； 2) 本发明通过在现有不凝性气体精馏塔塔顶后增加一套自冷系统，增加节流阀，将液 相的排放液节流，获得冷量，使产品气降温；增加分离罐，实现气液分离，气相为高含量不凝 性气体的尾气，去排放，液相则去节流降温；增加自冷换热器，实现原排放气的降温，从而提 高最终排放气中不凝性气体的含量； 3) 本发明针对不凝性气体含量过高的情况，对该装置进一步的改进，增加了膨胀机，将 不凝性气体排放气的冷量进行回收，进一步降低了成本； 4) 通过采用本发明的装置，利用本发明的工艺，其最终不凝性气体（空气）最终排放量 中含量最高可达95% ;相比原排放工艺，轻组分产品气最高可回收98%左右。
【附图说明】
[0017] 图1为现有技术的回收装置结构示意图； 图2为本发明的回收装置结构示意图； 图3为本发明另一实施例结构示意图。
[0018] 图中：1_储罐，2-多组压缩机，3-塔前冷却器，4-精馏塔，5-自冷换热器，6-分离 器，7-节流阀，8-气化器，9-中间储罐，10-进气口，11-膨胀机。
【具体实施方式】
[0019] 以下结合说明书附图及实施例对本发明作进一步的描述： 如图2所示，本发明的含不凝性气体的精馏排放气回收装置，包括依次连接的储罐1、 压缩机2、冷却器3、精馏塔4、自冷换热器5和分离罐6,储罐1上设置用于流入含不凝性气 体的精馏排放气的进气口 10,精馏塔4塔顶与自冷换热器5连接，自冷换热器5连接分离罐 6,分离罐6顶部设有放空管，分离罐6底部通过节流阀7依次连接自冷换热器5、气化器8 和中间储罐9,中间储罐9出口连接储罐1，形成循环，将分离罐6罐底出来的含少量不凝性 气体的轻组份作为冷源返回自冷换热器5中用，其自身温度升温，再经气化器8气化，经中 间储罐9后进入进气口 10,与进料气一起进入储罐1，重复回收。
[0020] 如图3所示，由于不凝性气体中还含有少量的轻组份，当分离罐6顶部出口的不凝 性气体含量高时，本发明将不凝性气体与膨胀机11连接，经膨胀机11膨胀后作为冷源返回 自冷换热器5,换热后经气化器8、中间储罐9后与进料气一起进入储罐1，重复回收，提高轻 组份的回收率和利用率，且降低环境污染。
[0021] 本发明为了降低成本，当分离罐6顶部的气体直接排放时，自冷换热器5直接选用 自冷单股换热器，如分离罐6顶部的气体继续作进冷源返回时，自冷换热器5选用自冷多股 流换热器。
[0022] 如图所示，本发明分离罐6 口的温度为_25°C ~_150°C，分离效果好的优选温度 为-80°C左右，分离罐6底部轻组份经节流阀降温后其温度为-50°C ~_60°C，再经自冷换热 器5换热后其温度降温-15~-25°C，再经气化器8气化。
[0023] 本发明适用于分离的轻组分产品和不凝性气体的温度关系如下：轻组分产品气指 的是沸点高于不凝性气体，而低于其他需要分离的产品的气体，即沸点关系为：不凝性气体 〈轻组分产品气〈其他需要分离的气体，为了实现分离，轻组分产品和不凝性气体的温度差 应多50°C ;本发明待处理回收的含不凝性气