用于LPG回收的方法与流程

本发明涉及一种从炼油过程的分馏工段，特别是从加氢裂化装置的分馏工段回收液化石油气(lpg)的方法。

背景技术：

通常将lpg看作主要是，即至少98vol％由丙烷和丁烷组成的混合物，其可以从公知的炼油过程例如加氢裂化中回收。lpg是一种用于工业和家庭用途的有价值的气体，尤其是在亚洲，其需求正在稳步增长。

常规地，通过使汽提塔塔顶产物流经过海绵吸收器(lpg吸收器)、脱丁烷塔、脱乙烷塔、胺吸收器和水洗，在加氢裂化装置的分馏段回收lpg，导致90-95％的lpg回收率和具有约35wppm或更少的硫化氢(h2s)含量的lpg产品。

然而，更严格的环境法规要求lpg产品中硫化氢(h2s)的含量更低，这意味着对用于去除富含lpg的流中的h2s的胺吸收器，或甚至处理整个进料气体的胺吸收器的容量要求更高。

us2015/0053590a1公开了一种通过将两个不同的进料点引入到海绵吸收器中来改善海绵吸收效率的方法，所述两个不同的进料点各自来自两个单独的汽提器，即冷和热的汽提器。因此，与通常一个汽提器相比，需要两个汽提器。通过在单独的胺吸收器中处理整个进料气体或通过在胺吸收器中处理lpg产物流来除去硫化氢。

期望尽可能减少在lpg回收中所需的设备量，并尽可能减少能源消耗，同时仍保持较高的lpg回收率和所需的lpg产品规格，尤其在h2s含量方面。

因此，本发明的一个目的是提供一种方法和设备，其具有至少90-95％的lpg回收率且lpg产品中硫化氢(h2s)的含量不大于10wppm，例如9或5wppm或更低。

本发明的另一个目的是提供一种与现有技术相比具有减小的用地面积(plotarea)，同时仍然保持至少90-95％的lpg回收率和在lpg产品中不大于10wppmh2s的方法和设备。

本发明的还一个目的是提供一种用于lpg回收的方法和设备，其比现有技术的方法更简单和更灵活，从而更便宜。

这些和其他的目的通过本发明来解决。

发明概述

在第一方面，本发明是一种从炼油过程的分馏工段回收lpg的方法，其包括以下步骤：

(a)将包含汽提塔塔顶产物的进料流通过海绵吸收器(lpg吸收器)，从海绵吸收器的顶部工段分离出尾气流并且从海绵吸收器的底部工段分离出轻质油流(富含lpg的流)；

(b)将所述轻质油流分馏成(i)包含小于20％的丁烷或丙烷的c3-汽提物流形式的塔顶蒸汽，且无需冷凝和无需将冷凝的塔顶蒸汽再循环到该分馏步骤中；(ii)lpg产品流；和(iii)稳定的石脑油流。

已经发现，与现有技术工艺相比，如上定义的本发明能够降低投资成本和操作成本，同时提供更好的性能、简单性、灵活性并符合lpg产品要求。

如本文所用，术语“汽提塔塔顶产物”是指从汽提塔顶鼓上排出的蒸汽和液体产物，包括水、氢气、如n2和co的气体、如硫化氢(h2s)和二氧化碳(co2)的酸性气体，以及烃，如甲烷、c2化合物、c3化合物、c4化合物和c5+化合物。

如本文所用，术语“lpg”是指主要包含丙烷(c3h8)和丁烷(c4h10)的混合物形式的液化石油气，即至少95vol％为丙烷和丁烷且c2-化合物不超过2vol％，c5+化合物不超过3vol％，其中c2-化合物是具有2个或更少碳原子的烷烃或烯烃，并且c5+化合物是具有5个或更多个碳原子的烷烃或烯烃。其他成分如硫化氢(h2s)可以低得多的量存在于lpg中，例如，h2s低于50wppm，通常低于40wppm。h2s的量可根据所需规格而显著变化，并可远低于40wppm，例如10wppm或甚至更低，例如9或5wppm或1wppm。

如本文所用，术语“稳定的石脑油”与通常称为“轻质稳定的石脑油”或“轻质石脑油”或简称“石脑油”可互换使用。其是在30℃和180℃之间，通常低于90℃下沸腾的馏分，主要包含具有5-12个碳原子，通常具有5-6个碳原子的化合物，即该化合物的至少95vol％具有5-6碳原子，并且c4-化合物不超过1vol％，并且其中c4-化合物是具有4个或更少碳原子的烷烃或烯烃。

如本文所用，术语“lpg回收”是指lpg产物流中的lpg相对于汽提塔顶部产物流中的lpg含量的重量百分比。

如本文所用，术语“c3汽提物流”是指从用于分馏的脱乙烷塔中排出的塔顶蒸汽，其c3+化合物如丙烷和丁烷含量低。合适地，“c3汽提物流”含有水、氢气、甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、h2s以及少量丙烷和丁烷，即至多20mol％、例如1-20mol％，例如1-10mol％的丙烷和丁烷。

在上述或下述任一实施方案的具体实施方案中，该方法还包括将步骤(b)的至少一部分c3汽提物流与汽提塔塔顶产物混合以形成步骤(a)的所述进料流，即包含汽提塔塔顶产物的进料流。因此，包含汽提塔塔顶产物的进料流可以包含：汽提塔塔顶产物、与c3汽提物流形式的塔顶蒸汽混合的汽提塔塔顶产物、与任何其它流混合的汽提塔塔顶产物。

已经发现，通过将来自炼油工艺的分馏工段(例如加氢裂化)的汽提塔塔顶产物流和c3汽提物流形式的分馏步骤(b)的塔顶蒸汽的混合物进料到海绵吸收器中，不仅可以除去乙烷(c2h6)，而且可以从lpg产品中将h2s降低至10wppm或更低，例如5wppm或更低。合适地，将步骤(b)的全部c3汽提物流与步骤(a)的汽提塔塔顶产物流混合。在这种混合中使用的c3汽提物流比例越高，lpg的回收率越高。因此，通过使整个c3汽提物流被混合，可在该过程中获得高的lpg回收率和高的h2s除去率。

在与上述或下述实施方案中的任一个有关的又一个具体实施方案中，该方法还包括将步骤(b)的一部分稳定的石脑油流与步骤(a)的尾气流混合。虽然稳定的石脑油可以如现有技术所教导的那样直接添加到海绵吸收器的顶部工段，但是已经发现，通过将稳定的石脑油与来自海绵吸收器的尾气混合，然后冷凝气体形成随后在海绵吸收器中使用的海绵油，同时分离酸性尾气流和冷凝水流，可以获得在海绵吸收器中的更好吸收。冷凝水可以与来自海绵吸收塔塔底的水混合而形成酸性水流。

该方法的灵活性使得能够根据所期望的lpg回收率来调整所使用的稳定的石脑油的量。所使用的稳定的石脑油量越高，lpg回收率越高。例如，以更高的再沸器负荷为代价，通过增加海绵吸收器中使用的稳定的石脑油的量，lpg回收率可以升高至甚至比已经令人满意的90-95％还高，例如提高到96-97％。

在与上述或下述实施方案中的任一个有关的又一个实施方案中，步骤(b)包括以下子步骤：

(b1)在脱乙烷塔中分馏轻质油流，并从脱乙烷塔的顶部工段分离所述c3汽提物流形式的塔顶蒸汽；

(b2)在脱丁烷塔中分馏来自脱乙烷塔底部工段的流，从脱丁烷塔顶部工段分离所述lpg产物流，以及从脱丁烷塔底部工段分离所述稳定的石脑油流。

优选地，来自脱乙烷塔的底部工段的流，即脱乙烷塔底部产物具有低的h2s含量，例如2wppm或更低。

从脱乙烷塔的顶部工段分离所述c3汽提物流形式的塔顶蒸汽的步骤(b1)不进行冷凝，也不循环进入脱乙烷塔塔顶工段。此外，通过在脱丁烷塔上游使用脱乙烷塔进行该工艺，可以降低下游设备的操作压力。此外，脱乙烷塔不仅在该工艺早期去除乙烷(c2h6)，还去除lpg中的h2s，因为现在可以利用沸点比丙烷(c3h8)低18℃的h2s。尽管脱乙烷塔上游的脱丁烷塔需要使用lpg胺吸收器(胺洗涤器)和水洗以除去由该脱丁烷塔产生的通常高酸性的lpg产物中的h2s，但本发明不需要lpg胺吸收器和水洗。这些好处远远超过了需要更高的再沸器负荷和更大尺寸的脱乙烷塔的明显缺点。

在与上述或下述实施方案中的任一个有关的另一具体实施方案中，该方法进一步包括使用来自脱丁烷塔的一部分蒸汽作为用于脱乙烷塔的汽提蒸汽。这使得脱乙烷塔和脱丁烷塔热耦合，从而消除了在脱乙烷塔中使用再沸器的需求。已经发现，通过控制脱乙烷塔顶部的蒸汽出口流量，可以控制至脱乙烷塔的汽提蒸汽，以获得lpg产品中所需的硫化氢规格。此外，由于热耦合，总的再沸器负荷(其现在受限于脱丁烷再沸器的负荷)相对于不存在这种热耦合的情况显著减小例如大约15％(例如用热耦合的5.7mw相对于无热耦合的6.9mw)。该过程适当地进一步包括将来自脱丁烷塔的蒸汽进料到脱乙烷塔的底部塔盘。以这种方式，实现热耦合的最佳使用，并且工艺灵活性显著增加。特别地，通过增加脱乙烷器的汽提蒸汽的量，lpg产品中的h2s含量甚至可以降低到1wppm。尽管进一步减少h2s的代价是更高的再沸器负荷和某些设备的尺寸增加，但是在需要时，在lpg产品中获得如此低的h2s含量的可能性是非常有吸引力的，例如对于需要lpg的汽车或家庭应用，其要求lpg产品中的h2s最多为5wppm。

在与上述或下述实施方案中的任一个有关的又一个实施方案中，步骤(b)在隔壁塔(dividingwallcolumn)形式的单个塔中进行。这样可以减少用地面积，这是空间稀缺的高度拥挤工厂现场的一个重要参数，而炼油厂常常是这种情况。此外，这个实施方案能够显著节约成本，因为减少了现在变得不必要的设备，例如分馏塔、再沸器、泵等。

在分离壁设置在塔的上部工段的情况下，也可以通过使分隔壁从上向下延伸并跨过塔盘的70％或更少来获得最佳结果。仅作为示例，在具有十个塔盘的隔壁塔中，分隔壁将从塔顶部向下延伸至第七塔盘或上方，例如向下至第六、第五或第四塔盘。

另外，与包含脱乙烷塔和脱丁烷塔作为单独的塔的实施方案一样，当使用单个隔壁塔时，通过增加供应到来自海绵吸收器的尾气的稳定的石脑油流的量，可将lpg回收率提高到96-97％。虽然这是以增加再沸器负荷和增大一些设备的尺寸为代价，但是当需要对lpg回收率和lpg产品中h2s含量进行更严格的要求时，可以实现灵活性。例如，与使用热耦合的脱乙烷塔和脱丁烷塔相比，使用隔壁塔的实施方案实现lpg产物中1wppm的h2s含量和96-97％的lpg回收率导致总的再沸器负荷增加约40％(例如后者为5.7mw；间隔壁为8mw)。不过，该方法使得能够具有灵活性以应对更严格的对于lpg回收率和产品的要求，同时显著降低用地尺寸。

适合的炼油工艺是：加氢处理，优选加氢裂化；原油蒸馏；流化催化裂化或延迟焦化。加氢裂化是最合适的炼油工艺，因为加氢裂化是炼油厂中最有利可图的工艺单元之一。

在第二方面，本发明还提供了一种用于从炼油过程的分馏工段回收lpg产物以生产lpg的设备，如在附图中示意性地示出的。

因此，本文还提供了一种用于从炼油过程的分馏工段回收lpg的设备，其包括以下装置：

-海绵吸收器(lpg吸收器)，其包括用于进料包含汽提塔塔顶产物的流的入口，用于分别产生尾气流和轻质油流(富含lpg的流)的顶部和底部工段；该顶部工段包括用于排出尾气流的出口，并且底部工段包括用于排出轻质油流的出口；

-脱乙烷塔，其包括用于进料来自海绵吸收器的轻质油流的入口，用于分别产生c3汽提物流形式的塔顶蒸汽和塔底流的顶部和底部工段，该顶部工段被设置为不具有塔顶冷凝器并且包括用于排出c3汽提物流形式的塔顶蒸汽的出口，并且底部工段包括用于排出底部流的出口；

-脱丁烷塔，其包括用于进料来自脱乙烷塔的底部流的入口，用于分别生产lpg产物流和稳定的石脑油流的顶部和底部工段，该顶部工段包括用于排出lpg产物流的出口，底部工段包括用于排出稳定的石脑油流的出口。

在结合根据本发明的第二方面的上述实施方案和任意以下实施方案的特定实施方案中，脱乙烷塔和脱丁烷塔都设置在隔壁塔形式的单个塔内。该具体实施方案也可以设置为用于从炼油过程的分馏工段回收lpg的设备，其包括以下装置：

-海绵吸收器(lpg吸收器)，其包括用于进料包含汽提塔塔顶产物的流的入口，用于分别产生尾气流和轻质油流(富含lpg的流)的顶部和底部工段；该顶部工段包括用于排出尾气流的出口，并且底部工段包括用于排出轻质油流的出口；

-分馏塔，优选为隔壁塔，其包括用于进料来自海绵吸收器的轻质油流的入口，用于从分隔壁的一侧产生c3汽提物流形式的塔顶蒸汽和从分隔壁的另一侧生产lpg产物流的顶部工段，以及包括用于排出稳定的石脑油流的出口的底部工段。

与方法实施方案一样，在分隔壁设置在塔的上部工段的情况下，通过使分隔壁从上到下延伸并且跨越塔的塔盘的70％或更少，也获得了最好的结果。仅作为示例，在具有十个塔盘的隔壁塔中，分隔壁将从塔顶部向下延伸至第七塔盘或上方，例如向下至第六、第五或第四塔盘。

在另一个与根据本发明的第二方面的上述或下述实施方案中的任意一个有关的实施方案中，海绵吸收器在顶部工段还包括顶部冷凝器和塔顶鼓。优选地，该设备还包括用于将一部分稳定的石脑油流供应到尾气流(来自海绵吸收器)的装置。在塔顶冷凝器和塔顶鼓的上游，设置有用于混合稳定的石脑油流和尾气流的装置。这种塔顶冷凝器因此能够向海绵吸收器提供海绵油形式的所得混合物的回流物流。就简单地将稳定的石脑油添加到海绵吸收器的顶部工段而言，这在lpg吸收方面提供了显著的优点。从塔顶鼓分离出酸性尾气和冷凝水，其中冷凝水可以与海绵吸收塔的底部水流混合，形成酸性水流，用于下游的进一步处理。

在另一个与根据本发明的第二方面的上述或下述实施方案中的任意一个有关的实施方案中，该设备还包括用于将所述c3汽提物流形式的塔顶蒸汽供应到汽提塔塔顶产物入口流中以形成所述用于进料包含汽提塔塔顶产物的流的入口的装置。

因此，用于进料包含汽提塔塔顶产物的流的入口可以包含：汽提塔塔顶产物、与c3汽提物流形式的顶部蒸汽混合的汽提塔塔顶产物、与任何其它流混合的汽提塔塔顶产物。

在另一个与根据本发明的第二方面的上述或下述实施方案中的任意一个有关的实施方案中，该设备还包括用于供应一部分来自脱丁烷塔的蒸汽作为用于脱乙烷塔的汽提蒸汽的装置。与方法实施方案一样，由于脱乙烷塔再沸器不再使用，所以得到脱乙烷塔和脱丁烷塔的热耦合，导致这两个塔的再沸器负荷更小。

在另一个与根据本发明的第二方面的上述或下述实施方案中的任意一个有关的实施方案中，炼油工艺是：加氢处理，优选加氢裂化；原油蒸馏；流化催化裂化或延迟焦化。

附图简要说明

附图示出了本发明的具体实施方案。图1示出了从根据现有技术的加氢裂化单元的分馏工段回收lpg的简化工艺和设备布置，其包括脱乙烷塔上游的脱丁烷塔。图2示出了根据本发明的具体实施方案的简化工艺和设备布置，其包括脱丁烷塔上游的脱乙烷塔。图3示出了根据本发明的另一具体实施方案的简化的工艺和设备布置，其包括在脱丁烷塔上游的脱乙烷塔，并且在这些塔之间具有热耦合。图4示出了根据本发明的又一个具体实施方案的简化的工艺和设备布置，其中脱乙烷塔和脱丁烷塔设置在单个塔内。

详细说明

在图1(现有技术)中，来自加氢裂化单元(未示出)的汽提塔塔顶产物1与脱丁烷塔塔顶气体2混合以形成进料流3，其通过海绵吸收器(lpg吸收器)4。在海绵吸收器的顶部工段，尾气5被排出并与稳定的石脑油流6混合。混合物7在冷却器8中被冷却并冷凝，送到塔顶鼓9并作为海绵油10被泵送到海绵吸收器4的顶部工段。从塔顶鼓9上排出酸性尾气11和冷凝水12。冷凝水12与来自海绵吸收器4的底部料流13混合以形成酸性水流14。从海绵吸收器4的底部工段排出富含lpg(富含丙烷和丁烷)的轻质油流15并将其泵送至包含脱丁烷塔16、lpg胺吸收器25和脱乙烷塔31的分馏工段。轻质油流15首先进入脱丁烷塔16。在脱丁烷塔16的底部工段设置再沸器17，并且稳定的石脑油形式的塔底流6在热交换器18，然后在调温冷却器19中冷却，之后与来自海绵吸收器4的尾气5混合。与之相比，热交换器18可适当地用作加热轻质油流15的装置。塔顶气体20从脱丁烷塔16的顶部工段被冷却并冷凝(冷凝器未示出)并被输送至塔顶鼓21。冷凝的酸性水流22从塔顶鼓21中排出，脱丁烷塔塔顶气体2也是如此，其如上所述与汽提塔塔顶产物流1混合。将回流物流23从塔顶鼓21中分离，一部分作为脱丁烷塔回流物流泵送至脱丁烷塔16的顶部工段，而另一部分24用作lpg胺吸收器25(胺洗涤器)的进料流。该装置25通过使用本领域众所周知的贫胺如链烷醇胺(单乙醇胺，二乙醇胺等)来除去硫化氢和二氧化碳。来自lpg胺吸收器25的塔顶液体流27用循环水流29洗涤并通过lpg聚结器单元28，水29从其中排出。洗涤后的lpg流30被进料至脱乙烷塔31。从lpg胺吸收器25排出富含胺的底部流32，其与来自聚结器28的水29混合并作为流33送至胺再生器。脱乙烷塔塔顶气体34被冷却并冷凝(冷凝器未示出)并被送至脱乙烷塔塔顶鼓35，在这里排出尾气流36和水流37。冷凝的hc-流38被用作脱乙烷塔31的回流物流。脱乙烷塔31的底部工段设置有再沸器39。最后，在空气冷却器(未示出)和调温冷却器中冷却lpg产物流41。

图2示出了根据本发明的实施方案。来自加氢裂化单元(未示出)的汽提塔塔顶产物100与c3汽提物流形式的脱乙烷塔塔顶气体101混合以形成进料流102，其通过海绵吸收器(lpg吸收器)103。在海绵吸收器103的顶部工段，尾气104被排出并与稳定的石脑油流105混合。混合物106在冷却器107中被冷却并冷凝，送至塔顶鼓108，并作为海绵油109被泵送到海绵吸收器103的顶部工段。从塔顶鼓108排出酸性尾气110和冷凝水111。冷凝水111与来自海绵吸收器103的底部水流112混合以形成酸性水流113。从海绵吸收器103的底部工段排出富含lpg(即富含丙烷和丁烷)的轻质油流114并泵送到包含脱乙烷塔115和脱丁烷塔118的分馏工段。轻质油流114首先进入脱乙烷塔115。在脱乙烷塔115的底部工段中设置再沸器116，然后将底部流117用作脱丁烷塔118的进料。调整再沸器负荷以将底部流中的h2s含量降低至低于2wppm或更低。脱乙烷塔115的塔顶工段故意没有设置塔顶冷凝器，因此塔顶液体不能作为回流物流再循环到该分馏步骤中。如上所述，将该塔顶蒸汽流101(c3汽提物流)与汽提塔塔顶汽提塔产物100混合。来自脱乙烷塔115的底部工段的底部流117被进料至包含顶部和底部工段的脱丁烷塔118。在底部工段设置再沸器119，并且稳定的石脑油形式的底部流127在热交换器120中冷却，然后在调温冷却器121中冷却。冷却的稳定的石脑油流被分成石脑油产物流128和再循环流105，再循环流105如上所述与来自海绵吸收器103的尾气104混合。来自脱丁烷塔118的顶部工段的塔顶气体122被冷却并冷凝(冷凝器未示出)并且被输送到塔顶鼓123。从该塔顶鼓123一部分作为脱丁烷塔回流物流124被泵送到脱丁烷塔118的顶部工段，而另一部分125在换热器126中被冷却并作为lpg产物回收。

在图3中，说明了脱乙烷塔和脱丁烷塔的热耦合。适用与图2相同的附图标记，不同之处在于不再使用脱乙烷塔115的再沸器116。在图3中设置了用于供应来自脱丁烷塔118的一部分蒸汽作为用于脱乙烷塔115的汽提蒸汽的装置127(例如导管)。

在图4中，脱乙烷塔和脱丁烷塔设置为隔壁塔形式的单个塔215。来自加氢裂化单元(未示出)的汽提塔塔顶产物200与c3汽提物流形式的塔顶气体201混合以形成进料流202，其通过海绵吸收器(lpg吸收器)203。在海绵吸收器203的顶部工段，尾气204被排出，并与稳定的石脑油流205混合。混合物206在冷却器207中冷却并冷凝，送至塔顶鼓208并作为海绵油209泵送至海绵吸收器203的顶部工段。从塔顶鼓208排出酸性尾气210和冷凝水211。冷凝水211与来自海绵吸收器203的底部流212混合以形成酸性水流213。从海绵吸收器203的底部工段排出富含lpg的轻质油流214并泵送至分馏工段，所述分馏工段现在包括隔壁塔形式的单个塔215。在隔壁塔中，形成三种产物流：c3汽提物流201、稳定的石脑油流和lpg产物流。分隔壁219从塔的顶部向下延伸到塔内的相关塔盘，从顶部适合地延伸至向下的70％，例如向下至第七塔盘，假定该塔具有10个塔盘。从分隔壁一侧的顶部工段排出c3汽提物流201，并与汽提塔塔顶产物200混合。在底部工段设置再沸器216，并且稳定的石脑油流形式的底部流225在热交换器217中冷却，然后在调温冷却器218中冷却，然后分成再循环流205和稳定的石脑油产物流226中。流205与来自海绵吸收器203的尾气204混合。来自隔壁塔215的另一侧的顶部工段的塔顶气体220被冷却并冷凝(冷凝器未示出)并被输送到塔顶鼓221。从这个塔顶鼓221，一部分作为回流物流222被泵送到隔壁塔219的顶部工段，而另一部分223在换热器224中被冷却并作为lpg产物被回收。

实施例

计算如图1-4所示的不同工艺/设备的性能。性能显示为以产物流中wt％lpg表示的lpg回收率(例如图1中的流41或图2中的流125，相对于图1中的汽提塔塔顶产物流1或图2中的流100)，lpg产物流中h2s含量、用于循环工艺中循环中不同流所用的泵的耗电量、总的再沸器负荷、lpg胺吸收器中的贫胺消耗量、以及锅炉进料水(bfw)作为洗涤水的消耗量。结果列于表1。值得注意的是，随着从图1的实施方案移动到图4的实施方案，设备的用地面积显著减小。

表1