一种采用吸收-解吸的裂解气分离系统及方法
阅读说明：本技术 一种采用吸收-解吸的裂解气分离系统及方法 (Pyrolysis gas separation system and method adopting absorption-desorption ) 是由 田峻 李春芳 罗淑娟 张敬升 常大山 王宇飞 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种采用吸收-解析的裂解气分离系统及方法。系统包括：压缩机、净化系统、脱碳四塔、吸收塔、解吸塔、脱丙烷塔、脱重塔、碳二加氢反应器,碳四加氢反应器；其中,压缩机段间依次连接净化系统和脱碳四塔,脱碳四塔顶连接压缩机后段后连接吸收塔,脱碳四塔釜连接脱重塔；脱重塔塔顶连接碳四加氢反应器,碳四加氢反应器出口管线与解吸塔塔釜出口管线合并后连接吸收塔上部；吸收塔塔釜连接解吸塔；解吸塔塔顶连接脱丙烷塔,解吸塔塔釜与碳四加氢反应器出口管线合并后连接吸收塔上部；脱丙烷塔塔顶连接碳二加氢反应器。本发明具有投资省、能耗低、效益显著的特点。(The invention discloses a pyrolysis gas separation system and method adopting absorption-desorption. The system comprises: the system comprises a compressor, a purification system, a four-decarbonization tower, an absorption tower, a desorption tower, a depropanization tower, a de-heavy tower, a carbon-two hydrogenation reactor and a carbon-four hydrogenation reactor; wherein, the compressor section is sequentially connected with a purification system and a four decarburization towers, the top of the four decarburization towers is connected with the rear section of the compressor and then connected with an absorption tower, and the kettle of the four decarburization towers is connected with a heavy component removal tower; the top of the heavy component removal tower is connected with a carbon four hydrogenation reactor, and an outlet pipeline of the carbon four hydrogenation reactor is combined with an outlet pipeline of the tower kettle of the desorption tower and then connected with the upper part of the absorption tower; the tower kettle of the absorption tower is connected with a desorption tower; the top of the desorption tower is connected with a depropanization tower, and the tower kettle of the desorption tower is combined with an outlet pipeline of the four-carbon hydrogenation reactor and then connected with the upper part of the absorption tower; the top of the depropanizing tower is connected with a carbo-hydrogenation reactor. The invention has the characteristics of investment saving, low energy consumption and obvious benefit.)
技术领域
本发明涉及裂解气分离技术领域，进一步地说，是涉及一种采用吸收-解吸的裂解气分离系统及方法。
背景技术
炼油及化工生产过程中会产生大量尾气，其中有些尾气，比如催化裂化、热裂化、延迟焦化、加氢裂化等生产过程产生的尾气，含有不少碳二、碳三组分，特别是一些尾气中，乙烷/丙烷含量比较高。目前从炼厂尾气中回收得到的碳二碳三提浓气，主要是送往乙烯厂不同工段，用于增产乙烯丙烯，然而，对于周边没有乙烯生产装置的炼厂来说，提浓气的去向是一个主要问题，导致干气中的碳二碳三资源不能得到充分利用，造成较大浪费。
乙烷/丙烷等饱和烷烃最主要的利用方式是通过热裂解，生产高品质的乙烯、丙烯等基本化工原料。饱和烷烃/轻烃/石脑油/加氢尾油/轻柴油等裂解原料与水蒸气混合后，在裂解炉中发生热裂解反应，生成氢气、甲烷、碳二、碳三、碳四等裂解产物。裂解产物在后续的分离系统中分离提纯，得到不同碳原子数的馏分，再从碳二、碳三馏分中分离出乙烯和丙烯产品。
目前工业上对裂解产物的分离提纯，主要采用顺序分离法、前脱丙烷流程、前脱乙烷流程等，所得产品有聚合级乙烯、聚合级丙烯等。然而无论采用何种分离流程，若采用精馏方法将甲烷等轻组分分离出去，均需要采用冷箱提供较低的冷量，投资大，能耗高。另外，要得到聚合级乙烯产品，聚合级丙烯产品，所需设备数量、能耗等均较大。
对于周边没有乙烯生产装置的炼厂来说，由于饱和资源量不够大，若采用裂解、传统深冷分离方法利用该资源，投资回收率低，能耗高。因此，亟待开发一种裂解气的分离方法和利用，以降低裂解气分离工艺投资大，能耗高等问题。
发明内容
为解决现有技术中出现的工艺投资大，能耗高等问题，本发明提供了一种采用吸收-解吸的裂解气分离系统及方法。具有投资省、能耗低、效益显著的特点。
本发明的目的之一是提供一种采用吸收-解吸的裂解气分离系统。
所述系统包括：
压缩机、净化系统、脱碳四塔、吸收塔、解吸塔、脱丙烷塔、脱重塔、碳二加氢反应器，碳四加氢反应器；其中，
压缩机段间依次连接净化系统和脱碳四塔，脱碳四塔顶连接压缩机后段后连接吸收塔，脱碳四塔釜连接脱重塔；脱重塔塔顶连接碳四加氢反应器，碳四加氢反应器出口管线与解吸塔塔釜出口管线合并后连接吸收塔上部；
吸收塔塔釜连接解吸塔；解吸塔塔顶连接脱丙烷塔，解吸塔塔釜与碳四加氢反应器出口管线合并后连接吸收塔上部；脱丙烷塔塔顶连接碳二加氢反应器。
优选，
脱丙烷塔塔釜连接碳三加氢反应器，碳三加氢反应器连接丙烯精馏塔，丙烯精馏塔塔顶连接压缩机段间。
所述吸收塔塔釜设置有再沸器；和/或，
所述解吸塔塔釜设置有再沸器。
所述解吸塔塔釜出口管线分成两路，一路采出，一路与碳四加氢反应器出口管线合并后连接吸收塔上部。
本发明的目的之二是提供一种裂解气分离方法。
所述方法包括：
(1)裂解气经压缩升压、净化后进脱碳四塔，脱除碳四以上的组分；
(2)脱碳四塔塔顶物流经压缩后进入吸收塔脱除轻组分，脱碳四塔塔釜物流进入脱重塔；
(3)吸收塔塔顶采出轻组分，吸收塔塔釜物流进入解吸塔，解吸塔塔顶物料进入脱丙烷塔；解吸塔塔釜物料返回吸收塔；
(4)脱重塔塔釜采出汽油产品，脱重塔塔顶物流进入碳四加氢反应器，碳四加氢反应器出口物流与解吸塔塔釜物流合并后进入吸收塔；
(5)脱丙烷塔顶物料先经过碳二加氢反应器脱除炔烃后采出粗乙烯产品；脱丙烷塔塔釜采出丙烷产品。
优选，
所述方法还包括(6)，
脱丙烷塔塔釜物料进入碳三加氢反应器反应后进入丙烯精馏塔，侧线采出丙烯产品，塔釜采出丙烷产品，塔顶返回压缩机段间。
采用五段压缩，使裂解气压力提高至2～5MPag，然后冷却至10～15℃后，进入吸收塔；
净化在压缩段间进行，优选三段压缩后进行裂解气净化。
吸收塔的吸收剂为含有丙烷的碳三馏分，含有正丁烷、异丁烷的碳四馏分，或者含有正戊烷、异戊烷的碳五馏分；
脱丙烷塔塔顶流股控制丙烯含量低于0.5％mol。
所述脱碳四塔的理论板数为25～80，操作压力为0.5～2.5MPa；
所述吸收塔理论板数为25～60，操作压力为2.0～6.0MPa，塔顶温度为10℃～40℃；
所述解吸塔的理论板数为20～60，操作压力为1.0～4.0MPa；
所述脱丙烷塔的理论板数为20～80，操作压力为0.5～4.0MPa；
所述脱重塔的理论板数为20～80，操作压力为0.1～2MPa；
所述丙烯精馏塔的理论板数为80～280，操作压力为0.1～4.0MPa。
本发明具体可采用以下技术方案：
一种裂解气分离系统，该裂解气分离系统包括：压缩机、净化系统、脱碳四塔、吸收塔、解吸塔、脱丙烷塔、脱重塔、碳二加氢反应器，碳四加氢反应器；其中，
压缩机段间依次连接有净化系统和脱碳四塔，脱碳四塔顶连接压缩机后段后连接吸收塔，脱碳四塔塔釜连接脱重塔；吸收塔塔釜与解吸塔连接；解吸塔塔顶连接脱丙烷塔，解吸塔塔釜与吸收塔顶部连接；脱丙烷塔塔顶与碳二加氢反应器连接后，再与产品采出线连接；脱重塔塔顶与碳四加氢反应器连接后，与吸收塔顶连接，脱重塔塔釜与汽油产品线连接。
本发明中，吸收塔塔釜和/或解吸塔塔釜优选设置有再沸器，以保证吸收塔釜甲烷、氢气等轻组分降到设定要求以下。其中吸收塔塔釜再沸器和解吸塔塔釜再沸器加热介质可以采用低压蒸汽，也可以采用热油，优选热油加热，既能充分利用炼厂富裕热量，也能降低工艺能耗。
根据本发明，碳四加氢反应器出口物料全部进吸收塔，为保证系统中吸收剂用量稳定，以及防止重组分的累积，优选在解吸塔塔釜抽出部分吸收剂，因此，优选地，所述解吸塔塔釜设置有溶剂抽出管线。
一种裂解气的分离方法，包括：裂解气进入压缩机升压，段间出口经净化后进脱碳四塔，脱除碳四及以上的组分，然后进入压缩机后段继续压缩，压缩后的裂解气进吸收塔脱除轻组分后进入解吸塔，解吸塔塔顶物料进入脱丙烷塔，塔釜物料返回吸收塔，脱丙烷塔顶物料先经过碳二加氢反应器脱除炔烃后作为产品送往界区外。脱重塔塔顶进碳四加氢反应器，将其中的烯烃、二烯烃加氢为烷烃，返回吸收塔作为补充吸收剂，塔釜采出汽油产品。
本发明中，所述轻组分包括甲烷和氢气。
根据本发明一种优选实施方式，该方法包括以下步骤：
(1)压缩：裂解气经升压和冷却后，进入吸收塔；
(2)净化：在压缩段间，对裂解气进行净化处理；
(3)脱碳四：净化后的裂解气冷却后进入脱碳四塔，碳四以上重组分从塔釜采出，送往脱重塔，塔顶物流进压缩机后段继续升压。
(4)吸收：升压后的裂解气，经冷却进入吸收塔，吸收剂从吸收塔顶部进入塔内，吸收裂解气中C2及以上组份；吸收塔塔釜物流送至解吸塔，塔顶未被吸收的气体经冷却，回收部分吸收剂后作为燃料气采出；
(5)解吸：解吸塔塔顶得到碳二碳三提浓气，塔釜得到贫溶剂，所述贫溶剂经过冷却降温后，返回吸收塔顶部；
(6)脱丙烷：解吸塔塔顶得到的碳二碳三提浓气送往脱丙烷塔，脱丙烷塔顶得到粗乙烯气，送往碳二加氢反应器，脱除炔烃后作为产品采出，可送往苯乙烯装置作为原料。
(7)脱重：脱碳四塔塔釜物料进脱重塔，碳五以上组分从塔釜采出，塔顶为碳四馏分，进碳四加氢反应器，将其中不饱和烃全部加氢为饱和烃，然后作为补充吸收剂进吸收塔顶部。
在压缩步骤中，本发明对压缩的段数没有特别的限定，优选采用五段压缩。优选地，所述压缩具体指使裂解气压力提高至2～5MPag，然后冷却至10～15℃后，送往吸收塔。
在净化步骤中，本发明的净化在压缩段间进行，优选三段压缩后进行裂解气净化，优选地，所述净化包括脱酸性气体，干燥等，本发明对这些净化方式没有特别的限定，本领域技术人员可以根据现有技术常识确定。
在脱碳四步骤中，根据本发明，优选地，所述脱碳四塔的理论板数为25～80，操作压力为0.5～2.5MPa。
在吸收步骤中，本发明对所述吸收塔的吸收剂用量没有特别的限定，本领域技术人员可以根据现有技术的常识确定。所述吸收剂可以为含有丙烷的碳三馏分，含有正丁烷、异丁烷的碳四馏分，或者含有正戊烷、异戊烷的碳五馏分；优选为含有正丁烷、异丁烷的碳四馏分。
优选地，所述吸收塔理论板数为25～60，操作压力为2.0～6.0MPa，塔顶温度为10℃～40℃。
在解吸步骤中，解吸塔塔釜得到的解吸后的吸收剂可经逐级冷却后返回吸收塔循环利用。
根据本发明，优选地，所述解吸塔的理论板数为20～60，操作压力为1.0～4.0MPa。
在脱丙烷步骤中，本发明对所述碳二加氢反应器形式、催化剂没有特别的限定，本领域技术人员可以根据现有技术的常识确定。
根据本发明，优选地，所述脱丙烷塔的理论板数为20～80，操作压力为0.5～4.0MPa。
根据本发明，优选地，所述脱丙烷塔塔顶流股控制丙烯含量低于0.5％mol，优选地，脱丙烷塔塔顶物流送往苯乙烯装置作为原料。
根据本发明，如果裂解气来料中丙烯含量高，优选进一步精制脱丙烷塔塔釜物料，该步骤优选包括：
(8)丙烯精馏：脱丙烷塔塔釜物料先进碳三加氢反应器，然后进丙烯精馏塔，侧线采出丙烯产品，塔釜采出丙烷产品，塔顶返回压缩机段间。
根据本发明，对所述碳三加氢反应器形式、催化剂没有特别的限定，本领域技术人员可以根据现有技术的常识确定。
根据本发明，优选地，所述丙烯精馏塔的理论板数为80～280，操作压力为0.1～4.0MPa。
根据本发明，优选地，所述丙烷产品返回裂解炉，作为裂解原料使用。
在脱重步骤中，本发明对所述碳四加氢反应器形式、催化剂没有特别的限定，本领域技术人员可以根据现有技术的常识确定。
根据本发明，优选地，所述脱重塔的理论板数为20～80，操作压力为0.1～2MPa。
本发明中，如未特殊说明，所有压力均为表压。
本发明的一种裂解气的分离方法系统具有以下特点：
(1)由于采用吸收-解吸的方法脱除了甲烷、氢气等轻组分，无需冷箱、乙烯制冷压缩机整套设备，不仅节省了能耗，投资明显降低。
(2)碳四馏分经全加氢后，作为吸收塔的补充吸收剂使用，无需外购补充吸收剂，装置独立性强。
(3)由于吸收-解吸步骤脱除了甲烷、氢气等轻组分，粗乙烯产品中乙烯含量高，所得粗乙烯产品为苯乙烯装置优质原料，可以不用再继续精细分离。另外，由于脱丙烷步骤可严格控制产品中丙烯含量，使得粗乙烯中丙烯含量低，不仅有效节省了本装置能耗，而且有效降低了苯乙烯装置能耗。
(4)本发明提供的裂解气分离方法具有投资省、能耗低、效益显著的特点。
附图说明
图1为实施例1的裂解气分离系统的示意图；
图2为实施例2的裂解气分离系统的示意图；
附图标记说明：
1-1压缩机前段；1-2压缩机后段；2净化系统；3脱碳四塔；4吸收塔；5解吸塔；6脱丙烷塔；7脱重塔；8碳二加氢反应器；9碳四加氢反应器；10丙烯精馏塔；11碳三加氢反应器；20裂解气；21粗乙烯产品；22丙烯产品；23丙烷产品；24燃料气；25碳四产品；26汽油产品。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1：
采用如图1所示的一种裂解气分离系统，包括：压缩机(压缩机前段1-1、压缩机后段1-2)；净化系统2；脱碳四塔3；吸收塔4；解吸塔5；脱丙烷塔6；脱重塔7；碳二加氢反应器8；碳四加氢反应器9。
压缩机段间依次连接净化系统2和脱碳四7塔3，脱碳四塔3顶连接压缩机后段1-2后连接吸收塔4，脱碳四塔3釜连接脱重塔；脱重塔7塔顶连接碳四加氢反应器9，碳四加氢反应器9出口管线与解吸塔5塔釜出口管线合并后连接吸收塔4上部；
吸收塔4塔釜连接解吸塔5；解吸塔5塔顶连接脱丙烷塔6，解吸塔5塔釜与碳四加氢反应器9出口管线合并后连接吸收塔4上部；脱丙烷塔6塔顶连接碳二加氢反应器8。
吸收塔塔釜设置有再沸器；解吸塔塔釜设置有再沸器。
裂解气来料量为42000kg/h。选择正丁烷为吸收剂。
所述一种裂解气的分离方法包括以下步骤：
(1)压缩：裂解气经过五段压缩，压力提高至3.6MPag，然后冷却至15℃，进入吸收塔4。(2)净化：压缩机三段出口裂解气进入净化系统2，脱除其中的酸性气体，水等杂质。
(3)脱碳四：脱碳四塔的理论板数为40，操作压力为1MPag。净化后的裂解气进脱碳四塔中部，脱除碳四以上组分后，塔顶气相进压缩机后段继续升压，塔釜物料进脱重塔。
(4)吸收：吸收塔4的理论板数为40，操作压力为3.5MPag，塔顶温度20℃。所用吸收溶剂为饱和碳四，溶剂从吸收塔4塔顶进入塔内，裂解气从第15块塔板进入。裂解气中的C2及其重组分被溶剂吸收下来，从塔釜采出，塔顶为甲烷、氢气等轻组分，并夹带有少量吸收剂，经冷却回收吸收剂后，作为燃料气采出。
(5)解吸：解吸塔5的理论板数为42，操作压力为2.3MPag。吸收了裂解气中C2等组分的富溶剂从第15块塔板进入解吸塔，解吸后的C2浓缩气从塔顶采出，贫溶剂采出部分后，其余贫溶剂经逐级换热后冷却至15℃返回吸收塔4循环使用。
(6)脱丙烷：解吸塔5塔顶得到的碳二碳三浓缩气送往脱丙烷塔6，脱丙烷塔6的理论板数为35，操作压力为2.0MPag。塔顶采出粗乙烯气，送往碳二加氢反应器8后，作为粗乙烯产品采出，塔釜为丙烷产品。
(7)脱重：脱重塔7的理论板数为39，操作压力为0.45MPag。脱重塔塔顶物料先进碳四加氢反应器，将其中的不饱和烃全部加氢为饱和烃，然后返回吸收塔顶部，作为补充吸收剂使用，塔釜物料作为汽油产品采出。
来料裂解气组成见表1。
表1裂解气组成
组成
Wt％
氢气
1.15
CO
0.10
CO<sub>2</sub>
0.02
H<sub>2</sub>S
0.01
甲烷
14.92
乙炔
0.52
乙烯
29.57
乙烷
3.77
MAPD
0.86
丙烯
10.31
丙烷
0.50
丁二烯
3.09
丁烯
1.50
丁烷
1.30
C5+
6.45
水
25.92
所得到的粗乙烯产品组成见表2。
表2粗乙烯产品组成
组成
mol％
甲烷
13
乙烯
77.4
乙烷
8.9
丙烯
0.4
其他各个流股质量组成见表3。
表3不同流股质量组成
20
21
22
23
24
25
氢气
1.15
0.00
7.58
0.00
0.00
0.00
CO
0.10
0.00
0.69
0.00
0.00
0.00
CO<sub>2</sub>
0.02
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
H<sub>2</sub>S
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
甲烷
14.92
7.79
80.82
0.00
0.00
0.01
乙炔
0.52
0.28
0.07
3.20
0.00
0.00
乙烯
29.57
81.28
0.91
0.48
0.00
0.04
乙烷
3.77
10.01
0.00
1.23
0.00
0.01
MAPD
0.86
0.00
0.24
6.83
0.46
0.01
丙烯
10.31
0.63
0.25
83.37
0.24
0.06
丙烷
0.50
0.00
0.05
4.09
0.06
0.00
丁二烯
3.09
0.00
0.00
0.00
0.00
0.08
丁烯
1.50
0.00
0.00
0.00
0.00
0.03
丁烷
1.30
0.00
9.39
0.80
99.23
0.05
C5+
6.45
0.00
0.00
0.00
0.01
99.71
水
25.92
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
在本实施例中，乙烯回收率为99.0％。
实施例2：
采用如图2所示的一种裂解气分离系统，包括：压缩机(压缩机前段1-1、压缩机后段1-2)；净化系统2；脱碳四塔3；吸收塔4；解吸塔5；脱丙烷塔6；脱重塔7；碳二加氢反应器8；碳四加氢反应器9；丙烯精馏塔10；碳三加氢反应器11。
压缩机段间依次连接净化系统2和脱碳四7塔3，脱碳四塔3顶连接压缩机后段1-2后连接吸收塔4，脱碳四塔3釜连接脱重塔；脱重塔7塔顶连接碳四加氢反应器9，碳四加氢反应器9出口管线与解吸塔5塔釜出口管线合并后连接吸收塔4上部；
吸收塔4塔釜连接解吸塔5；解吸塔5塔顶连接脱丙烷塔6，解吸塔5塔釜与碳四加氢反应器9出口管线合并后连接吸收塔4上部；脱丙烷塔6塔顶连接碳二加氢反应器8；脱丙烷塔6塔釜连接碳三加氢反应器11，碳三加氢反应器11连接丙烯精馏塔10，丙烯精馏塔10塔顶连接压缩机段间。
吸收塔塔釜设置有再沸器；解吸塔塔釜设置有再沸器。
裂解气来料量也为42000kg/h，具体组成见表1。选择正丁烷为吸收剂。
具体分离步骤与实施例1前七步相同，不同之处在于包括：
(8)丙烯精馏：脱丙烷塔塔釜物料先进碳三加氢反应器，脱除其中的炔烃、二烯烃等杂质，然后进丙烯精馏塔10。丙烯精馏塔10的理论板数为170，操作压力为1.7MPag。丙烯精馏塔侧线采出丙烯产品，塔顶返回压缩机段间，塔釜采出丙烷产品。
所得到的粗乙烯产品组成见表4。
表4粗乙烯产品组成
组成
mol％
甲烷
13
乙烯
77.4
乙烷
8.9
丙烯
0.4
所得到的丙烯产品组成见表5。
表5丙烯产品组成
组成
mol％
乙烯
0.2
丙烯
99.7
丙烷
0.1
其他各个流股质量组成见表6。
表6不同流股质量组成
20
21
22
23
24
25
26
氢气
1.15
0.01
0.00
0.00
7.65
0.00
0.00
CO
0.10
0.00
0.00
0.00
0.70
0.00
0.00
CO<sub>2</sub>
0.02
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
H<sub>2</sub>S
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
甲烷
14.92
7.99
0.00
0.00
80.77
0.00
0.01
乙炔
0.52
0.00
0.00
0.00
0.07
0.00
0.00
乙烯
29.57
81.16
0.13
0.00
0.94
0.00
0.04
乙烷
3.77
10.21
0.00
0.00
0.00
0.00
0.01
MAPD
0.86
0.00
0.00
0.00
0.20
0.39
0.01
丙烯
10.31
0.63
99.77
1.83
0.17
0.16
0.06
丙烷
0.50
0.00
0.10
81.72
0.04
0.04
0.00
丁二烯
3.09
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.08
丁烯
1.50
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.03
丁烷
1.30
0.00
0.00
16.44
9.47
99.41
0.05
C5+
6.45
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
99.71
水
25.92
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
在本实施例中，乙烯回收率为99.0％，丙烯回收率为98％。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
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