一种回收脱碳费托合成尾气中的低碳烃的工艺

摘要

本发明提供了一种回收脱碳费托合成尾气中的低碳烃的工艺，该方法包括原料气预脱水、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。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，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，有利于节能；使最低温位的物流直接进入深冷分离塔，有效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。

说明书

技术领域

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

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，H₂和CO在催化剂作用下还原解离 过程产生水[CO+H₂＝(—CH₂—)+H₂O]，水又与CO在特别是铁基等催化剂表面进行变换反 应(CO+H₂O→CO₂+H₂)生成大量CO₂。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CO₂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。

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

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：

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：

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；

步骤2：步骤1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；

步骤3：步骤2的原料气，气相部分进入分子筛，将气相中的CO₂和H₂O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；

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；

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；

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。

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。

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。

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。

步骤4所述液相部分依次通过原料气冷却器II、原料气冷却器I换热后进入烃类稳 定罐。

步骤5所述的塔底物质通过低碳烃泵送入烃类稳定罐。

步骤1所述原料气压力为2.5MPaG，温度为40-46℃。

步骤6所述低碳烃产品压力为1.9MPaG，温度为23-29℃。

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CO₂和脱水干燥的净化工艺，使深冷分离操作更加安全、可靠。

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。

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％，C4:1.13％，C5+:1.03％。

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％。

本发明所述工艺得到的富氢气产品主要为H₂、CO和CH₄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％，CH₄大约占30％。

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

图1为回收脱碳费托合成尾气中的低碳烃的工艺流程图。

图例说明：1、原料气冷却器I，2、原料气分离器，3、分子筛，4、丙烯激冷器，5、 原料气冷却器II，6、深冷分离罐I，7、原料气冷却器III，8、深冷分离罐II，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

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

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。

实施例1

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：

步骤1：原料气A通过原料气冷却器I1与富氢气、富烃凝液换热冷却；

步骤2：步骤1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 凝分离；

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CO₂和H₂O深度脱除， 然后送入丙烯激冷器4，之后进入原料气冷却器II5与富氢气、富烃凝液换热冷却后进入 深冷分离罐I6，液相部分，经过换热后进入烃类稳定罐12；

步骤4：经过步骤3所述深冷分离罐I6，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II8；

步骤5：经过步骤4所述深冷分离罐II8，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；

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。

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III7， 步骤3所述原料气冷却器II5，步骤2所述原料气冷却器I1，富氢气送入增压透平膨胀 机9，加压后送往下游装置。

步骤2所述的液相部分经原料气冷却器I1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。

步骤3所述液相部分经过原料气冷却器I1换热后进入烃类稳定罐12。

步骤4所述液相部分依次通过原料气冷却器II5、原料气冷却器I1换热后进入烃类 稳定罐12。

步骤5所述的塔底物质通过低碳烃泵送入烃类稳定罐12。

步骤1所述原料气A压力为2.5MPaG，温度为40℃。

步骤6所述低碳烃产品B压力为1.9MPaG，温度为23℃。

实施例2

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：

步骤1：原料气A通过原料气冷却器I1与富氢气、富烃凝液换热冷却；

步骤2：步骤1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 凝分离；

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CO₂和H₂O深度脱除， 然后送入丙烯激冷器4，之后进入原料气冷却器II5与富氢气、富烃凝液换热冷却后进入 深冷分离罐I6，液相部分，经过换热后进入烃类稳定罐12；

步骤4：经过步骤3所述深冷分离罐I6，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II8；

步骤5：经过步骤4所述深冷分离罐II8，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；

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。

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III7， 步骤3所述原料气冷却器II5，步骤2所述原料气冷却器I1，富氢气送入增压透平膨胀 机9，加压后送往下游装置。

步骤2所述的液相部分经原料气冷却器I1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。

步骤3所述液相部分经过原料气冷却器I1换热后进入烃类稳定罐12。

步骤4所述液相部分依次通过原料气冷却器II5、原料气冷却器I1换热后进入烃类 稳定罐12。

步骤5所述的塔底物质通过低碳烃泵送入烃类稳定罐12。

步骤1所述原料气A压力为2.5MPaG，温度为46℃。

步骤6所述低碳烃产品B压力为1.9MPaG，温度为29℃。

实施例3

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：

步骤1：原料气A通过原料气冷却器I1与富氢气、富烃凝液换热冷却；

步骤2：步骤1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 凝分离；

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CO₂和H₂O深度脱除， 然后送入丙烯激冷器4，之后进入原料气冷却器II5与富氢气、富烃凝液换热冷却后进入 深冷分离罐I6，液相部分，经过换热后进入烃类稳定罐12；

步骤4：经过步骤3所述深冷分离罐I6，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II8；

步骤5：经过步骤4所述深冷分离罐II8，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；

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。

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III7， 步骤3所述原料气冷却器II5，步骤2所述原料气冷却器I1，富氢气送入增压透平膨胀 机9，加压后送往下游装置。

步骤2所述的液相部分经原料气冷却器I1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。

步骤3所述液相部分经过原料气冷却器I1换热后进入烃类稳定罐12。

步骤4所述液相部分依次通过原料气冷却器II5、原料气冷却器I1换热后进入烃类 稳定罐12。

步骤5所述的塔底物质通过低碳烃泵送入烃类稳定罐12。

步骤1所述原料气A压力为2.5MPaG，温度为43℃。

步骤6所述低碳烃产品B压力为1.9MPaG，温度为26℃。

本发明所述的方法已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本 发明的内容适当改变相应环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的 内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在 本发明的范围之内。