CN205607018U - 利用炼厂干气的*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型的利用炼厂干气的***，其中，利用炼厂干气的***包括：一级板翅换热器、气液分离器、第一精馏塔、第二精馏塔、二级板翅换热器、第三精馏塔、第四精馏塔、第一制冷***、第二制冷***、第三制冷***。本实用新型的技术方案通过采用不同温区的制冷剂分别循环制冷，并优化多组分的分离序列，从而达到对炼厂干气中的各组分分类提取、分别利用的效果，实现资源的充分利用，同时又尽可能使投资和操作费用降低，提高经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油化工领域，特别是涉及一种利用炼厂干气的***。
背景技术
炼厂干气是指炼油过程中产生的非冷凝气体，主要来源于原油的二次加工过程，如重油催化裂化、延迟焦化等，其中催化裂化产生的干气量最多。炼厂干气成分复杂，不同工艺装置产生的干气组成也不相同，主要有乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳，还含有微量硫、汞杂质。
炼厂干气通常作为燃料气使用，甚至送至火炬直接烧掉。随着技术进步和人们认识的提高，大家逐渐意识到炼厂干气回收利用对炼油企业降低生产成本、实现资源有效利用非常重要，相关的回收开发技术不断被开发出来。
目前，关于炼厂干气回收利用主要有两种思路。一种思路是采取一定方法提取利用其中的某几种组分，主要是经济价值较高的乙烯、丙烯、氢气。这类方法有深冷分离(专利200410086381.6)、冷油吸附(专利200910077780.9)、吸附分离(专利200810072849.4)和膜分离(专利201020504769.4和专利201420266803.7)以及多种上述方法的组合工艺。然而，上述方法仅提取或浓缩炼厂干气中的若干组分，未实现对干气中各组分的清晰分割。另外一种思路是将炼厂干气直接作为原料使用，利用其中有用组分，如制备二氯乙烷(专利201110430297.1)、丙醛(专利201210132425.9)、汽油(专利201110246922.7)。然而炼厂干气中的各组分浓度均不高，且含有大量对下游工序无用的惰性气体，直接利用操作成本相对较高，甚至影响下游产品的纯度。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以对炼厂干气中的各组分分类提取、分别利用的利用炼厂干气的***。
本实用新型的利用炼厂干气的***，包括：
用于对炼厂干气降温处理的一级板翅换热器；
用于对降温后的炼厂干气进行初步分离处理，使所述炼厂干气中的第一液相流与第一气相流分离的气液分离器，与所述一级板翅换热器通过管路连接；
用于对第一液相流进行精分离处理使第一液相流分离出包括C2、C3的第二液相流以及第二气相流的第一精馏塔,与所述气液分离器通过管路连接；
用于对第二液相流进行精分离处理的第二精馏塔，与所述第一精馏塔通过管路连接；
用于对第一气相流、第二气相流降温处理的二级板翅换热器，与所述气液分离器以及第一精馏塔通过管路连接；
用于对降温后的第一气相流、第二气相流进行精分离处理使第一气相流、第二气相流分离出包括氢气的第三气相流以及第三液相流的第三精馏塔，与二级板翅换热器通过管路连接；
用于对第三液相流进行精分离处理使第三液相流分离出包括氮气的第四气相流以及包括甲烷的第四液相流的第四精馏塔，与所述第三精馏塔通过管路连接；
用于为第二精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第一制冷***，
用于为第一精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第二制冷***，
用于为第三精馏塔的塔顶冷凝器、第四精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第三制冷***。
本实用新型的利用炼厂干气的***，其中，第一制冷***为丙烷循环制冷***，所述丙烷循环制冷***沿丙烷流动方向依次包括第一丙烷平衡罐、用于对第一丙烷平衡罐输出的丙烷压缩的丙烷压缩机、第二丙烷平衡罐、用于对丙烷冷却的换热器、用于对丙烷节流降温的第一节流阀，所述换热器通过进流管路连通所述第一节流阀，所述第一节流阀出口连通于所述第二精馏塔的丙烷入口，所述第二精馏塔的丙烷出口通过返流管路依次连接所述换热器、第一丙烷平衡罐，以使丙烷在所述第二精馏塔中提供冷量后由返流管路回流至第一丙烷平衡罐。
本实用新型的利用炼厂干气的***，其中，第二制冷***为混合冷剂循环制冷***，所述混合冷剂循环制冷***沿混合冷剂流动方向依次包括第一混合冷剂平衡罐、用于对第一混合冷剂平衡罐输出的混合冷剂压缩的混合冷剂压缩机、第二混合冷剂平衡罐、冷却器、气液分离器，所述气液分离器的气相混合冷剂出口通过管路连通第二节流阀，第二节流阀通过第一回流管路连接第一混合冷剂平衡罐，所述气液分离器的液相混合冷剂出口通过管路连通第三节流阀，所述第三节流阀通过第二回流管路与第一回流管路连通，以使被所述第二节流阀、第三节流阀分别节流降温后的气相混合冷剂、液相混合冷剂汇合后回流至第一混合冷剂平衡罐，所述混合冷剂在混合冷剂压缩机与第一混合冷剂平衡罐之间循环，所述第一回流管路经过第一精馏塔、二级板翅换热器、一级板翅换热器，所述第二回流管路经过一级板翅换热器，第一回流管路中的混合冷剂在第一精馏塔、二级板翅换热器、一级板翅换热器中提供冷量，第二回流管路中的混合冷剂在一级板翅换热器中提供冷量。
本实用新型的利用炼厂干气的***，其中，所述第三制冷***为氮气循环制冷***,所述氮气循环制冷***沿氮气的流动方向依次包括第一氮气平衡罐、用于对第一氮气平衡罐输出的氮气压缩的氮气压缩机、第二氮气平衡罐、水冷器，水冷器通过管路依次与一级板翅换热器、二级板翅换热器连接，所述二级板翅换热器通过管路与用于使氮气节流降温的第四节流阀连接，所述第四节流阀的出口通过管路依次连接第四精馏塔的塔顶冷凝器、第三精馏塔的塔顶冷凝器，第三精馏塔的塔顶冷凝器的氮出口通过第三回流管路依次连接所述二级板翅换热器、所述一级板翅换热器、第一氮气平衡罐，以使氮气在所述第四精馏塔的塔顶冷凝器、第三精馏塔的塔顶冷凝器中提供冷量后由第三回流管路依次经过所述二级板翅换热器、所述一级板翅换热器后回流至第一氮气平衡罐。
本实用新型的技术方案通过采用不同温区的制冷剂分别循环制冷，并优化多组分的分离序列，从而达到对炼厂干气中的各组分分类提取、分别利用的效果，实现资源的充分利用，同时又尽可能使投资和操作费用降低，提高经济性。
附图说明
图1为本实用新型的利用炼厂干气的***的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的利用炼厂干气的***，包括：
用于对炼厂干气降温处理的一级板翅换热器121；
用于对降温后的炼厂干气进行初步分离处理，使所述炼厂干气中的第一液相流与第一气相流分离的气液分离器131，与所述一级板翅换热器通过管路连接；
用于对第一液相流进行精分离处理使第一液相流分离出包括C2、C3的第二液相流以及第二气相流的第一精馏塔141,与所述气液分离器通过管路连接；
用于对第二液相流进行精分离处理的第二精馏塔142，与所述第一精馏塔通过管路连接；
用于对第一气相流、第二气相流降温处理的二级板翅换热器122，与所述气液分离器以及第一精馏塔通过管路连接；
用于对降温后的第一气相流、第二气相流进行精分离处理使第一气相流、第二气相流分离出包括氢气的第三气相流以及第三液相流的第三精馏塔143，与二级板翅换热器通过管路连接；
用于对第三液相流进行精分离处理使第三液相流分离出包括氮气的第四气相流以及包括甲烷的第四液相流的第四精馏塔144，与所述第三精馏塔通过管路连接；
用于为第二精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第一制冷***，
用于为第一精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第二制冷***，
用于为第三精馏塔的塔顶冷凝器、第四精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第三制冷***。
本实用新型的利用炼厂干气的***，其中，第一制冷***为丙烷循环制冷***151，所述丙烷循环制冷***沿丙烷流动方向依次包括第一丙烷平衡罐、用于对第一丙烷平衡罐输出的丙烷压缩的丙烷压缩机、第二丙烷平衡罐、用于对丙烷冷却的换热器、用于对丙烷节流降温的第一节流阀，所述换热器通过进流管路连通所述第一节流阀，所述第一节流阀出口连通于所述第二精馏塔的丙烷入口，所述第二精馏塔的丙烷出口通过返流管路依次连接所述换热器、第一丙烷平衡罐，以使丙烷在所述第二精馏塔中提供冷量后由返流管路回流至第一丙烷平衡罐。
本实用新型的利用炼厂干气的***，其中，第二制冷***为混合冷剂循环制冷***152，所述混合冷剂循环制冷***沿混合冷剂流动方向依次包括第一混合冷剂平衡罐、用于对第一混合冷剂平衡罐输出的混合冷剂压缩的混合冷剂压缩机、第二混合冷剂平衡罐、冷却器、气液分离器，所述气液分离器的气相混合冷剂出口通过管路连通第二节流阀，第二节流阀通过第一回流管路连接第一混合冷剂平衡罐，所述气液分离器的液相混合冷剂出口通过管路连通第三节流阀，所述第三节流阀通过第二回流管路与第一回流管路连通，以使被所述第二节流阀、第三节流阀分别节流降温后的气相混合冷剂、液相混合冷剂汇合后回流至第一混合冷剂平衡罐，所述混合冷剂在混合冷剂压缩机与第一混合冷剂平衡罐之间循环，所述第一回流管路经过第一精馏塔、二级板翅换热器、一级板翅换热器，所述第二回流管路经过一级板翅换热器，第一回流管路中的混合冷剂在第一精馏塔、二级板翅换热器、一级板翅换热器中提供冷量，第二回流管路中的混合冷剂在一级板翅换热器中提供冷量。
本实用新型的利用炼厂干气的***，其中，所述第三制冷***为氮气循环制冷***153,所述氮气循环制冷***沿氮气的流动方向依次包括第一氮气平衡罐、用于对第一氮气平衡罐输出的氮气压缩的氮气压缩机、第二氮气平衡罐、水冷器，水冷器通过管路依次与一级板翅换热器、二级板翅换热器连接，所述二级板翅换热器通过管路与用于使氮气节流降温的第四节流阀连接，所述第四节流阀的出口通过管路依次连接第四精馏塔的塔顶冷凝器、第三精馏塔的塔顶冷凝器，第三精馏塔的塔顶冷凝器的氮出口通过第三回流管路依次连接所述二级板翅换热器、所述一级板翅换热器、第一氮气平衡罐，以使氮气在所述第四精馏塔的塔顶冷凝器、第三精馏塔的塔顶冷凝器中提供冷量后由第三回流管路依次经过所述二级板翅换热器、所述一级板翅换热器后回流至第一氮气平衡罐。
氮气在氮气压缩机与第一氮气平衡罐之间循环。
本实用新型的利用炼厂干气的***，包括三级循环制冷***，即丙烷循环制冷***、混合冷剂循环制冷***、氮气循环制冷***。三级循环制冷***分别在不同温区为炼厂干气分离过程提供冷量，按照温位从高到低分别为丙烷循环制冷***、混合冷剂循环制冷***及氮气循环制冷***。
本实用新型的技术方案通过优化分离序列和多级制冷***的合理设计，实现了炼厂干气中各组分的清晰分割，分别生产LNG(甲烷)、富氢气、C2及C3+四个产品，将各产品分别用于不同用途，实现炼厂干气中各个组分的有效利用，经济效益最大化。
炼厂干气中有效组分甲烷含量约15～50％，氢气含量约20～30％，C2含量约15～25％，C3+含量约1～3％，另外含有少量的一氧化碳、氮气等惰性气体以及二氧化碳、微量的有机硫、SO2、粉尘、水蒸气等杂质。
丙烷循环制冷***为第二精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量，所处温区为常温～-30℃。
混合冷剂循环制冷***为第一精馏塔的塔顶冷凝器和原料气降温至-130～-165℃过程提供冷量，所处温区为常温～-165℃。
氮气循环制冷***为第三精馏塔的塔顶冷凝器、第四精馏塔的塔顶冷凝器及原料气降温至-130～165℃过程提供冷量，所处温区为常温～-185℃。
本实用新型的利用炼厂干气的***，其中，混合冷剂循环制冷***的气液分离器的气相混合冷剂出口通过进气管路连通第二节流阀，进气管路经过第四精馏塔的塔釜，第四精馏塔的塔釜所需热量来自进气管路内的气相混合冷剂。
利用本实用新型的技术方案进行利用炼厂干气的实施包括两个流程：
1、原料气流程
经净化、干燥处理后的炼厂干气，首先输导入一级板翅换热器冷却降温至-90～-120℃，然后分别采用一次气液分离和一次精馏进行处理，分离得到气相和液相物流，其中液相物流再采用一次精馏处理，得到以C2、C3为主的液相产品，液相产品精馏处理后得到以C2为主的产品和C3为主的产品，C2为主的产品复温后送至乙苯生产工序，C3为主的产品送至LPG储罐。一次精馏处理得到的气相物流再次送入板翅换热器进一步降温至-130～-165℃，然后进行一次精馏处理，精馏塔塔顶得到以氢气为主的富氢气产品，富氢气产品复温后送至PSA提氢工序，塔底液相物流则再进行一次精馏处理，精馏塔塔顶得到以氮气为主的尾气，塔底则得到LNG产品，送至LNG储罐。
2、压缩循环制冷流程
由于炼厂干气的组分复杂、各组分含量相对平均，为了实现将各组分分类提纯的目标，采用一套循环制冷***能耗较大，为此根据各组分分离所需温位的差异，设计三套循环制冷***实现上述目标，同时还可有效地降低运行能耗。依温位高低，三套循环制冷工艺依次为丙烷循环制冷***、混合冷剂循环制冷***和氮气循环制冷***。
(1)丙烷循环制冷***
丙烷循环制冷***的主要作用是为C2和C3的分离提供冷量，即为第二精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量。
制冷循环过程如下：丙烷先经过低压平衡罐缓冲后，进入丙烷压缩机入口，压力升高后经换热器冷却到30℃后节流制冷，为第二精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量，然后返回换热器复温后，进入低压平衡罐，完成整个制冷循环。
(2)混合冷剂循环制冷***
混合冷剂循环制冷***的主要作用是原料气的初步分离提供冷量(包含CH4在内轻组分与C2+组分的分离)，即为第一精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量，同时将原料气预冷至-130～-165℃，为轻组分的分离提供有利条件。
混合冷剂由氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷等物质按照一定比例混合而成，制冷循环过程如下：低压的混合冷剂进入混合冷剂压缩机增压后进入冷却器，冷却至40℃后进入气液分离器，分离出的液相送至一级板翅换热器，冷却节流后，然后返流复温出冷箱；分离出的气相依次经过一级板翅换热器、二级板翅换热器后节流制冷，最终返流复温，与液相返流混合出冷箱，回到混合冷剂压缩机入口，完成整个制冷循环。
(3)氮气循环制冷***
氮气循环制冷***的主要目的在于为低沸点组分(甲烷、氢气、氮气)的分离提供冷量，即为第三精馏塔、第四精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量，其温度降低至-170～-180℃。同时也在原料气降温至-130～-165℃的过程中起作用，为轻组分的分离提供有利条件。
制冷循环过程如下：氮气冷剂先经过氮气平衡罐缓冲罐后，进入氮气压缩机入口，压力升高后经水冷器冷却到40℃进入冷箱，依次经过一级板翅换热器、二级板翅换热器后节流制冷，为第三精馏塔和第四精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量，然后返回换热器复温后，进入氮气平衡罐，完成整个制冷循环。
典型的炼化干气组成如表1所示，压力为0.7MPa(G)，温度约为40℃，流量为20000Nm3/h。
表1原料气组分及含量
如图1所示，经净化干燥处理后的原料气(流股1)送入一级板翅换热器121降温至-90～-120℃，送入气液分离器131进行初步分离，所得液相流股3送入第一精馏塔141进行精分离，所得气相流股6与流股4汇合成流股7送入二级板翅换热器122进一步降温。第一精馏塔141所得液相流股5中主要由C2、C3+组成，再送入第二精馏塔142进行精分离，塔顶得到以C2为主的产品返回一级板翅换热器121复温后送至乙苯生产工序(流股10)，塔底得到C3+产品(流股9)送至LPG储罐。流股7的主要组分为氢气、氮气、甲烷、一氧化碳等轻组分，为了实现三者分离需要进一步冷却，送至二级板翅换热器122降温至-130～-165℃，然后送至第三精馏塔143进行精分离，绝大部分氢气及少量氮气、一氧化碳从塔顶采出(流股12)，依次经过二级板翅换热器122、一级板翅换热器121复温后送至PSA提氢工序(流股17)，塔底液相流股13则送至第四精馏塔144进一步精分离，绝大部分氮气及少量氢气、一氧化碳从塔顶采出(流股15)，依次经过二级板翅换热器122、一级板翅换热器121复温后送出界区(流股19)，塔底得到富含甲烷的液态产品(流股14)。
图1中，151为丙烷循环制冷***，152为混合冷剂循环制冷***，153为氮气循环制冷***。
表2产品组成
| 流股 | 10 | 9 | 14 | 17 | 19 |
| CH4 | 1.29 | 0.00 | 94.05 | 0.79 | 1.00 |
| C2H6 | 63.94 | 9.06 | 2.03 | 0.00 | 0.00 |
| C3H8 | 0.00 | 31.47 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| C2H4 | 34.75 | 0.00 | 3.61 | 0.00 | 0.00 |
| C4+ | 0.00 | 33.18 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| H2 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 74.31 | 8.69 |
| CO | 0.00 | 0.00 | 0.20 | 3.17 | 16.31 |
| N2 | 0.00 | 0.00 | 0.10 | 21.73 | 74.00 |
| C3H6 | 0.01 | 26.28 | 0.01 | 0.00 | 0.00 |
| 流量Nm3/h | 3685 | 305 | 6873 | 7331 | 1357 |
| 压力MPa(G) | 1.4 | 1.5 | 0.015 | 1.4 | 0.5 |
| 温度℃ | 30 | 40 | -161 | 30 | 30 |
成分复杂的炼化干气经过一系列的净化分离处理之后，得到富氢气、LNG、C2、C3+等产品，其组成见表2，其中富氢气送往PSA提氢工序，C2产品送往乙苯生产工序，C3+产品作为商品外销，实现了资源的合理有效利用，其经济性显著提高。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种利用炼厂干气的***，其特征在于，包括：
用于对炼厂干气降温处理的一级板翅换热器；
用于对降温后的炼厂干气进行初步分离处理，使所述炼厂干气中的第一液相流与第一气相流分离的气液分离器，与所述一级板翅换热器通过管路连接；
用于对第一液相流进行精分离处理使第一液相流分离出包括C2、C3的第二液相流以及第二气相流的第一精馏塔,与所述气液分离器通过管路连接；
用于对第二液相流进行精分离处理的第二精馏塔，与所述第一精馏塔通过管路连接；
用于对第一气相流、第二气相流降温处理的二级板翅换热器，与所述气液分离器以及第一精馏塔通过管路连接；
用于对降温后的第一气相流、第二气相流进行精分离处理使第一气相流、第二气相流分离出包括氢气的第三气相流以及第三液相流的第三精馏塔，与二级板翅换热器通过管路连接；
用于对第三液相流进行精分离处理使第三液相流分离出包括氮气的第四气相流以及包括甲烷的第四液相流的第四精馏塔，与所述第三精馏塔通过管路连接；
用于为第二精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第一制冷***，
用于为第一精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第二制冷***，
用于为第三精馏塔的塔顶冷凝器、第四精馏塔的塔顶冷凝器提供冷量的第三制冷***。
2.如权利要求1所述的利用炼厂干气的***，其特征在于，第一制冷***为丙烷循环制冷***，所述丙烷循环制冷***沿丙烷流动方向依次包括第一丙烷平衡罐、用于对第一丙烷平衡罐输出的丙烷压缩的丙烷压缩机、第二丙烷平衡罐、用于对丙烷冷却的换热器、用于对丙烷节流降温的第一节流阀，所述换热器通过进流管路连通所述第一节流阀，所述第一节流阀出口连通于所述第二精馏塔的丙烷入口，所述第二精馏塔的丙烷出口通过返流管路依次连接所述换热器、第一丙烷平衡罐，以使丙烷在所述第二精馏塔中提供冷量后由返流管路回流至第一丙烷平衡罐。
3.如权利要求2所述的利用炼厂干气的***，其特征在于，第二制冷***为混合冷剂循环制冷***，所述混合冷剂循环制冷***沿混合冷剂流动方向依次包括第一混合冷剂平衡罐、用于对第一混合冷剂平衡罐输出的混合冷剂压缩的混合冷剂压缩机、第二混合冷剂平衡罐、冷却器、气液分离器，所述气液分离器的气相混合冷剂出口通过管路连通第二节流阀，第二节流阀通过第一回流管路连接第一混合冷剂平衡罐，所述气液分离器的液相混合冷剂出口通过管路连通第三节流阀，所述第三节流阀通过第二回流管路与第一回流管路连通，以使被所述第二节流阀、第三节流阀分别节流降温后的气相混合冷剂、液相混合冷剂汇合后回流至第一混合冷剂平衡罐，所述混合冷剂在混合冷剂压缩机与第一混合冷剂平衡罐之间循环，所述第一回流管路经过第一精馏塔、二级板翅换热器、一级板翅换热器，所述第二回流管路经过一级板翅换热器，第一回流管路中的混合冷剂在第一精馏塔、二级板翅换热器、一级板翅换热器中提供冷量，第二回流管路中的混合冷剂在一级板翅换热器中提供冷量。
4.如权利要求3所述的利用炼厂干气的***，其特征在于，所述第三制冷***为氮气循环制冷***,所述氮气循环制冷***沿氮气的流动方向依次包括第一氮气平衡罐、用于对第一氮气平衡罐输出的氮气压缩的氮气压缩机、第二氮气平衡罐、水冷器，水冷器通过管路依次与一级板翅换热器、二级板翅换热器连接，所述二级板翅换热器通过管路与用于使氮气节流降温的第四节流阀连接，所述第四节流阀的出口通过管路依次连接第四精馏塔的塔顶冷凝器、第三精馏塔的塔顶冷凝器，第三精馏塔的塔顶冷凝器的氮出口通过第三回流管路依次连接所述二级板翅换热器、所述一级板翅换热器、第一氮气平衡罐，以使氮气在所述第四精馏塔的塔顶冷凝器、第三精馏塔的塔顶冷凝器中提供冷量后由第三回流管路依次经过所述二级板翅换热器、所述一级板翅换热器后回流至第一氮气平衡罐。
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