CN112759503B

CN112759503B - 一种干气预处理***及方法

Info

Publication number: CN112759503B
Application number: CN201911001173.4A
Authority: CN
Inventors: 宦明耀; 孙洪敏; 王达锐; 沈震浩; 薛明伟; 郭冬冬
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2039-10-21
Also published as: CN112759503A

Abstract

本发明公开了一种干气预处理***及方法。该***包括气固分离器、气液分离器、吸附塔。该方法包括：原料干气依次经过固液分离、气液分离和吸附分离，得到预处理后的干气。该方法可以控制很高的分离精度，在成本和能耗低的情况下尽可能地除去固体、液体和碱性杂质，获得更加净化的干气，为干气制乙苯装置的长周期高效稳定运行提供了保障。

Description

一种干气预处理***及方法

技术领域

本发明涉及干气制乙苯的技术领域，特别涉及一种干气预处理***及方法。

背景技术

乙苯是重要的有机化工原料，工业上主要用作生产苯乙烯的原料。乙苯主要由苯和乙烯通过烷基化反应制得，其烷基化过程的主要原料乙烯有纯乙烯、乙醇和催化裂化产生的尾气干气。近年来随着全球经济的快速发展，各国对苯乙烯的需求不断增长，年增长率达到了15％。催化裂化(FCC)干气作为炼油厂催化裂化加工石油产生的尾气，其产率在3～5％(按照干气占原油质量分数)之间，而干气中则含10％～20％左右的乙烯，仅中国年加工石油能力达9000万吨(世界第二位)，副产干气约300万吨，含乙烯50～60万吨。长期以来，这一宝贵的资源没有得到有效的利用。为充分合理利用催化裂化干气中的稀乙烯资源，缓解苯乙烯供需矛盾，各石化公司和科研机构都给予了广泛关注。近年来很多大型的炼油企业都配套的新建了干气制乙苯装置，来合理的利用炼油产生的废气中的乙烯。

干气制乙苯装置较纯乙烯和乙醇为原料制乙苯的装置，其中最大的区别在于含乙烯原料的不同。干气原料的组分相当复杂，主要有H₂，N₂，NH₃，O₂，CO，CH₄，CO₂，C₂H₂，C₂H₆，C₂H₄，C₃H₆，C₃H₈，甲醇，丁烯，丁二烯等，同时由于干气中还携带有液体和脱硫剂乙醇胺，为了保护催化剂，延长催化剂的使用寿命，干气制乙苯工艺中干气通常都需要经过预处理后才能作为反应原料进入反应器。

一般的干气预处理过程包括脱乙醇胺，脱丙烯丁烯等过程。CN100473715C公开了一种制乙苯原料干气的预处理方法，其中干气先进入水洗塔，脱出其中的大部分乙醇胺后，再进入脱丙烯塔，该方法的主要目的是为了降低预处理后丙烯的含量。CN1689688A公开了一种选择吸收降低催化裂化干气中丙烯的方法。该方法是将无需任何净化和精制的催化裂化干气通过对烯烃有选择吸收的吸收装置来除去丙烯。由于现在的干气原料都是来自于不同炼化装置产生的尾气，比如催化裂化，深度催化裂化，加氢，重整，环氧丙烷等装置产生的尾气，这些尾气常常会夹带这些装置产生的废水进入干气管线。常规的干气预处理装置无法处理，从而造成烷基化催化剂的失活，中毒现象时有发生。

总之，现有技术中，原料干气只经过常规的水洗、选择性地脱丙烯后直接进入烷基化反应器，当干气中携带大量的固体焦粉颗粒和未知液体、氨气和乙醇胺类碱性毒物时常规的工艺达不到净化干气的效果，从而导致乙苯烷基化催化剂快速中毒，或者长期接触微量毒性物质的状况，从而造成催化剂寿命缩短，低效率运行。因此，需要一种新的干气预处理***和工艺以解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种干气预处理***及方法。该方法通过对原料干气进行高效脱液(包括干气中携带的焦粉颗粒和大量未知液体)的同时，还能有效脱除干气中携带的碱性毒性物质，这样有利于后续预处理过程的进行。该方法能够对不同来源的干气进行净化，解决了乙苯烷基化催化剂使用效率低、使用周期短，干气制乙苯装置后续处理负担大的问题，为干气制乙苯装置的长周期高效稳定运行提供了保障。

本发明第一方面提供了一种干气预处理***，所述***包括：

气固分离器，所述气固分离器设置有原料干气入口、粗干气出口和固体出口；

气液分离器，所述气液分离器设置有与气固分离器气体出口相连的粗干气入口，与吸附塔入口相连的精制干气出口，以及液相出口；

吸附塔，所述吸附塔设置有精制干气入口和吸附处理后干气出口。

进一步地，在吸附塔下游设置脱丙烯***，用于脱除所述吸附塔所得吸附处理后干气中的丙烯。

进一步地，所述气固分离器可以为旋风分离器和离心分离器等气固分离设备，以除去干气中的固体物质和大部分液体组分。

进一步地，所述气液分离器可以采用填料分离器，填料可以为氧化铝和分子筛中的至少一种，所述分子筛可以为4A分子筛。进一步地，所述气液分离器采用变压脱附再生的方式连续运行。

进一步地，所述吸附塔内有吸附剂，所述吸附剂是用于脱除干气中的氨气、乙醇胺等碱性物质。所述吸附剂为具有酸性的物质，例如分子筛类物质、白土和树脂类等中的至少一种，优选为13X、A型、X型、Y型分子筛、白土和酸性树脂等中的至少一种。优选的，所述吸附塔为结构相同的双塔结构，一开一备。

进一步地，在气液分离器与吸附塔之间设置换热器，用于降低精制干气的温度。

进一步地，所述的脱丙烯***可以采用本领域中常规的用于干气脱丙烯的***，本发明中并不没有特别限制。本领域技术人员可以根据需求进行选择使用。

本发明第二方面提供了一种干气预处理的方法，包括：

a、固液分离：原料干气在30～50℃的温度下，压力在0.5～1.5MPa条件下，进入气固分离器，使由粗干气出口所得的粗干气中固体颗粒含量为0.2mg/L以下；

b、气液分离：步骤a所得的粗干气经气液分离器，使由精制干气出口所得的精制干气中液相组分含量为0.2wt％以下；

c、吸附分离：将步骤b所得精制干气的温度降低至0～10℃，然后进入吸附塔，除去精制干气中碱性物质，得到吸附处理后的干气，使吸附预处理后的干气中碱性物质的含量为20mL/m³以下。

进一步地，若原料干气中含有丙烯，则步骤c所得的吸附处理后的干气进入脱丙烯***进行脱丙烯处理，得到预处理后的干气。

进一步地，所述预处理后的干气可直接作为苯烷基化制乙苯装置的进料。

进一步地，所述干气预处理的方法可以不用水洗处理，这样就可以省去常规的水洗塔。

进一步地，原料干气可以来自于不同炼化装置产生的尾气，比如催化裂化、加氢、重整、环氧丙烷等装置产生的尾气。原料干气中主要含有乙烯，其含量为10v％～30v％。原料干气中有的含有丙烯，其含量为0～10v％，可以为0.5v％～10v％。由于干气中还携带有液体和脱硫剂乙醇胺等，还会含有粉末等固体杂质。固体杂质的含量随不同的原料来源不同而不同，一般没有特别的限制。。

进一步地，步骤a气固分离所得的粗干气中，固体颗粒含量在0.2mg/L以下，可以为0.01～0.2mg/L。

进一步地，步骤a气固分离可以采用旋风分离或离心分离等方式进行。

进一步地，步骤a所得的粗干气调整压力为0.6～0.9MPa，再进入气液分离器。

进一步地，步骤b气液分离所得的精制干气中，液相组分含量为0.2wt％以下，可以为0.05wt％～0.2wt％。

进一步地，步骤b气液分离可以采用填料分离，优选地采用变压脱附再生的方式连续运行。进一步地，步骤c中，精制干气降温可以采用换热的方式进行。

进一步地，步骤c所述的吸附塔中，吸附剂是用于脱除干气中的氨气、乙醇胺等碱性物质。所述吸附剂为具有酸性的物质，例如分子筛类物质、白土和树脂类等中的至少一种，优选为13X、A型、X型、Y型分子筛、白土和酸性树脂等中的至少一种。吸附条件如下：吸附温度为0～50℃，更优选为0～10℃；吸附压力为0.5～1.5MPa，更优选为0.5～0.9MPa。

进一步地，步骤c所得吸附预处理后的干气中碱性物质的含量为20mL/m³以下，进一步为10mL/m³以下，可以为5～20mL/m³，进一步为5～10mL/m³。其中碱性物质以氨和乙醇胺计。

进一步地，所述的脱丙烯处理可以采用本领域中常规方法进行。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、原料干气进入烷基化反应器之前，常规原料干气预处理方法一般是经过水洗、选择性地脱丙烯处理，而本发明方法是依次经气固分离、气液分离、吸附分离，选择性地脱丙烯处理，这样能够有效地除去和控制原料干气中的固体杂质和液相杂质，更能有效地去除氨、脱硫剂(乙醇胺)等碱性物质，并有利于降低原料干气中的丙烯含量，得到更为净化的干气。此外，本发明可以省去常规的水洗装置，不但可以减少废水的产生，还可以节能降耗，降低成本。

2、本发明方法是一种更优化的干气原料预处理的方法，能够实现对不同来源的干气进行净化，延长了催化剂的使用效率、使用周期，降低了干气制乙苯装置后续处理的负担，确保了乙苯烷基化催化剂的高效运行，为干气制乙苯装置的长周期高效稳定运行提供了保障。

附图说明

图1本发明干气预处理***流程图；

主要附图标记说明：1-原料干气，2-气固分离器，3-气液分离器，4-换热器，5-吸附塔，6-储液罐，7-吸附处理后的干气。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细地描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本发明干气预处理***包括气固分离器2、气液分离器3和吸附塔5。在气液分离器3和吸附塔5之间还可以设置有换热器4。

如图1所示，本发明干气预处理方法，包括：从炼油装置引入的原料干气1，在30～50℃的温度下，压力在0.5～1.5MPa条件下由原料干气入口进入气固分离器2，除去焦粉等固体物质和大部分夹带的液体，处理过程可以通过旋风分离器或者离心分离器等实现，固体颗粒和部分液体从气固分离器2底部经固体出口流入储液罐6；从气固分离器2粗干气出口出来的粗干气首先经过一个调压阀使压力稳定在0.8～0.9MPa后去气液分离器3进行分液处理，气液分离器3采用变压脱附的方式连续运行；精制干气经过换热器4降温至0～10℃后去吸附塔5；吸附塔5为并联式结构相同的双塔组成，双塔一开一备。经过吸附，能够除去精制干气中的碱性物质。若原料中含有丙烯，则吸附处理后的干气7，输送至常规的脱丙烯***进行脱丙烯处理，得到预处理后干气。其中，在输送吸附处理后的干气的管道上设置取样口，定期取样分析其中的毒性物质浓度，超出标准后切换吸附塔。吸附剂取出后进行再生或者更换处理。

实施例1

含有100mL/m³的氨气和3％(v/v)水蒸气的干气原料，固体颗粒含量0.6mg/L，乙烯含量为15v％；40℃的温度下，压力在1.0MPa条件下进入气固分离器；经过气固分离器(离心分离器)脱去固体和部分夹带的液体，气固分离器顶部输出的气体输送至下游的气液分离器(填料分离器，填料为4A分子筛)，气固分离器底部输出的液体流入储液罐，气固分离器所得的粗干气中固体颗粒含量小于0.2mg/L。气液分离器所得的精制干气中液相组分含量0.1％，气液分离器得到的精制干气去吸附塔；吸附塔上游设置有换热器，气体经换热器换热后的温度降低至8℃；吸附塔为并联式操作，一开一备，吸附塔里的吸附剂为13X型分子筛，吸附条件如下：吸附温度为8℃；吸附压力为0.6MPa。测试吸附处理后的干气中，氨气含量为0mL/m³，水含量小于0.1％。

实施例2

干气原料：含有200mL/m³的氨气和2％(v/v)水蒸气，固体颗粒含量0.7mg/L，乙烯含量为20v％。

预处理过程同实施例1，区别在于：干气组成不同。

测试吸附处理后的干气中，氨气含量为0mL/m³，水含量小于0.1％。

实施例3

干气原料：含有300mL/m³的氨气和200mL/m³的乙醇胺和1％(v/v)水蒸气，固体颗粒含量0.7mg/L，乙烯含量为10v％。

预处理过程同实施例1，区别在于：干气组成不同。

测试吸附处理后的干气中，氨气含量为0mL/m³，乙醇胺含量为0mL/m³，水含量小于0.1％。

对比例1

采用实施例1的干气原料。

与实施例1相比，干气原料不经气固分离和气液分离过程，直接进吸附塔进行吸附处理。测试吸附处理后的干气中，氨气含量为0mL/m³，水含量为2.2％，固体颗粒含量0.4mg/L。

对比例2

采用实施例1的干气原料。

与实施例1相比，干气原料不经气固分离，而是直接进入气液分离过程，而且没有吸附分离过程。测试气液分离处理后的干气中，氨气含量为90mL/m³，水含量小于0.1％，固体颗粒含量0.4mg/L。

对比例3

采用实施例1的干气原料。

采用常规的水洗塔处理。常规的水洗塔对氨气等碱性物质只能起到粗脱作用。

取样分析测试进反应器干气中的氨气含量为50mL/m³，水含量为1.5％。

实施例4

对比例3处理过的干气原料记为原料A，实施例1处理过的净化干气原料气体记为原料B，对比例1处理过的干气原料记为原料C。

用上进料、下出料的固定床反应器考察催化剂反应性能，反应器为内径28毫米、长度800毫米的不锈钢管。催化剂装填量为2克，并用玻璃珠稀释至10mL。采用工业气相烷基化催化剂装填进反应器后，在氮气保护下对催化剂进行活化，400℃下活化1个小时。然后降温至350℃，停止氮气吹扫，开始进反应物料苯，待温度和压力达到所设定的值后，开始进干气原料。试验分三次进行，其它条件和步骤不变，只是干气原料分别为原料A、原料B和原料C。

反应条件为：温度350℃，压力0.8MPa，干气原料质量空速1.5小时^-1，苯与乙烯摩尔比4:1。待***稳定后，定时自动取样进行色谱分析。乙烯转化率和乙基选择性为进料4小时后的稳定数据，具体见表1。表1中的百分数为质量分数。失活速率为100小时内乙烯转化率下降的平均值。

表1

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种干气预处理的方法，包括：

a、固液分离：原料干气在30~50℃的温度下，压力在0.5~1.5MPa条件下，进入气固分离器，使由粗干气出口所得的粗干气中固体颗粒含量为0.2mg/L以下；

b、气液分离：步骤a所得的粗干气经气液分离器，使由精制干气出口所得的精制干气中液相组分含量为0.2wt%以下；

c、吸附分离：将步骤b所得精制干气的温度降低至0~10℃，然后进入吸附塔，除去精制干气中碱性物质，得到吸附处理后的干气，使吸附处理后的干气中碱性物质的含量为20mL/m³以下。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中吸附处理后的干气中碱性物质的含量为10 mL/m³以下。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c所得的吸附处理后的干气进入脱丙烯***进行脱丙烯处理，得到预处理后的干气。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a气固分离采用旋风分离或离心分离方式进行；步骤b气液分离采用填料分离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述气液分离采用变压脱附再生的方式连续运行。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a所得的粗干气调整压力为0.6~0.9MPa，再进入气液分离器。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c所述的吸附塔中，吸附剂为分子筛、白土和树脂中的至少一种，吸附条件如下：吸附温度为0~50℃，吸附压力为0.5~1.5MPa。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：吸附条件如下：吸附温度为0~10℃，吸附压力为0.5~0.9MPa。