苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法
2023-07-04 19:56:41
專利名稱：苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法
技術領域：
本發明屬於化學工程領域乙苯催化脫氫制苯乙烯生產過程中的脫氫尾氣處理技術，涉及一種苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法。
背景技術：
生產苯乙烯的主要工藝有三種，即乙苯催化脫氫法、苯乙烯-環氧丙烷聯產法和乙苯氧化脫氫法。乙苯催化脫氫法在苯乙烯行業中居於絕對主導地位，佔苯乙烯生產的 90%以上。在該工藝中，乙苯脫氫反應產物先經反應器進出物料換熱器被乙苯冷卻，同時被鍋爐給水產生高壓蒸汽來冷卻，再經粗苯乙烯冷凝器被冷卻水冷凝。反應產物中絕大部分有機物和水蒸汽被冷凝成液體進入粗苯乙烯沉降罐中，未被冷凝的氣體被稱為脫氫尾氣， 主要含氫氣、二氧化碳和甲烷不凝氣以及少量的苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和水。早期的脫氫尾氣未被回收芳烴而直接被排放至火炬系統或燃料氣系統。為了回收脫氫尾氣中苯、甲苯、乙苯和苯乙烯芳烴組份，傳統的方法是利用尾氣壓縮機將脫氫尾氣壓縮至吸收塔所需要的條件，然後用循環冷卻水冷卻和冷凝尾氣，未凝的尾氣被送入吸收塔。這種方法熱量損失大， 冷卻水用量大，吸收系統的綜合能耗高。專利CN02111312. 2和CN02111313. 0公開了一種乙苯脫氫制苯乙烯的尾氣吸收方法，對傳統的吸收工藝進行了改進，在尾氣壓縮機出口增加了一臺回收熱量的換熱器，利用尾氣壓縮機出口高於100°C的尾氣加熱來自粗苯乙烯沉降罐中的粗苯乙烯，不僅回收熱量，還減少冷卻水消耗。目前流行的吸收工藝，還在尾氣冷卻器後增加了一臺冷凍水換熱器，進一步冷卻和冷凝尾氣，使進入吸收塔的尾氣溫度達到 5 20°C。脫氫尾氣吸收塔一般為填料塔，其散裝填料高度一般為5 10米，塔頂絕對操作壓力為140 210kPa。利用乙苯裝置多乙苯回收塔底部的多乙苯殘油作為新鮮吸收劑，其中三乙苯質量含量低於5%，其餘都是比三乙苯重的殘油。吸收劑(稱為貧油)從頂部進入吸收塔，自上而下吸收從塔底進入吸收塔的脫氫尾氣中夾帶的芳烴有機物。吸收塔底部排出的富含芳烴有機物的吸收劑(稱為富油)經泵壓入解吸塔的頂部，富油中的芳烴物質被水蒸汽自下而上汽提出來，被解吸後的富油稱為貧油，在解吸塔塔底排出，作吸收塔的吸收劑，其中乙苯的質量含量為0. 12 0. 45%，苯的質量含量低於0. 02%。解吸塔底部的貧油被泵送出後，先與富油換熱，再用冷凍水冷卻後作吸收塔的吸收劑。在解吸塔塔底補入新鮮吸收劑，以調節貧油的組成。從吸收塔塔頂出來的尾氣被稱為粗氫。當粗氫通過變壓吸附(PSA)裝置被提純做氫氣產品時，需要增加壓縮機將粗氫壓力從140 210KPa提高至2. 2MPa以上，並要求粗氫中芳烴含量越低越好，一般要求苯和乙苯的體積分數低於0. 01 %。由於粗氫通過PSA裝置時，其中的苯及其衍生物在吸附劑上累積，大部分不能再生，長期操作將嚴重影響吸附劑對粗氫中其它雜質的吸附容量，吸附時間將不斷縮短，氫氣回收率不斷下降，因此控制粗氫中苯和乙苯的體積分數低於0. 01%非常重要。目前國內採用的粗氫增壓回收方法有兩種。一種是粗氫進入氫氣壓縮機吸入罐，
3罐底凝液排入汙水池，凝液中含有苯、乙苯和苯乙烯等芳烴，並夾帶氫氣，存在安全及環保隱患；氫氣壓縮機一段至四段出口的排放罐罐底凝液通過減壓閥被直接排入粗苯乙烯沉降罐中，一般靠人工操作每隔3 5小時排一次，每次排2 5分鐘，影響粗苯乙烯沉降罐及相關系統的操作。另一種粗氫增壓回收方法對此進行了改進，氫氣壓縮機一段至四段出口的排放罐罐底凝液通過減壓閥被排入氫氣壓縮機吸入罐，全部自動控制排放，雖然減輕了人力，避免了影響後續系統操作，但凝液中所含的苯、乙苯和苯乙烯等芳烴會因減壓閃蒸在氫氣壓縮機吸入罐中形成薄霧，影響進入氫氣壓縮機一段入口的粗氫質量，從而使氫氣壓縮機四段出口氫氣中的芳烴含量上升，影響下遊PSA裝置的吸附劑壽命；氫氣壓縮機吸入罐罐底凝液被泵送入粗苯乙烯沉降罐中，雖然消除了安全及環保隱患，但在泵送過程中，泵出口有少部分凝液通過最小流量返回線進入吸入罐內，也會形成薄霧，影響粗氫質量。
發明內容
本發明的目的是提供一種苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法，通過增加氫氣壓縮機出口凝液收集罐，避免排放凝液產生的薄霧使粗氫中的芳烴含量上升。氫氣壓縮機吸入罐的凝液被排入凝液收集罐，消除了凝液外排汙水池所帶來的安全和環保隱患；將吸入罐底泵移至凝液收集罐底，避免泵送凝液過程中因泵出口有少部分凝液通過最小流量返回線進入吸入罐內而形成薄霧，從而不使粗氫中的芳烴含量上升。本苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法，是分開設置氫氣壓縮機吸入罐和凝液排放罐。 來自尾氣吸收塔塔頂的粗氫進入氫氣壓縮機吸入罐，壓縮後的粗氫被送往下遊的變壓吸附 (PSA)裝置，氫氣壓縮機一般為四段，每段出口有循環水冷卻器和排放罐，排放罐用來收集段間凝液，氫氣壓縮機吸入罐和每段出口排放罐的凝液都排入凝液收集罐；凝液收集罐頂部的氣體排入低壓火炬就地放空，或當凝液收集罐的操作壓力較低時，其罐頂的氣體通過活性碳吸附殘餘芳烴後就地放空；其底部的凝液被泵送入粗苯乙烯沉降罐。本發明中凝液收集罐的壓力低於進入氫氣壓縮機吸入罐的粗氫壓力，一般為 100 160Kpa，確保氫氣壓縮機吸入罐罐底凝液能自動排入凝液收集罐。通過氫氣壓縮機壓縮後的粗氫壓力一般為2. 2 2. 9Mpa，粗氫中芳烴體積分數低於0. 012%，苯和乙苯的體積分數之和低於0.01%。本發明對兩種苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法進行改進，將氫氣壓縮機吸入罐和每段出口排放罐的凝液都排入凝液收集罐，再將凝液收集罐底部的凝液用泵送入粗苯乙烯沉降罐。通過增加凝液收集罐，使氫氣壓縮機每段出口的凝液不排放至吸入罐，將輸送氫氣壓縮機吸入罐底部凝液的泵移至凝液收集罐，從而不影響粗氫的質量，可降低粗氫中的芳烴體積分數0. 02個百分點以上；同時氫氣壓縮機吸入罐的凝液不用排放至汙水池，不僅消除了安全隱患，還避免汙水中含有芳烴物質，減少汙水處理費用。
圖1所示為國內苯乙烯裝置採用的一種粗氫壓縮回收工藝。圖2所示為國內苯乙烯裝置採用的另一種粗氫壓縮回收工藝，圖3示出了本發明對苯乙烯裝置粗氫增壓回收的改進工藝。
具體實施例方式圖1所示為國內苯乙烯裝置採用的一種粗氫壓縮回收工藝。來自脫氫尾氣吸收塔塔頂的粗氫1進入氫氣壓縮機吸入罐VlOO中，罐底凝液物流 3排放至汙水池，罐頂氣相粗氫物流2去氫氣壓縮機KlOl —段吸入口。氫氣壓縮機KlOl 有四段，每段出口的氣體4經循環水換熱器ElOl冷卻後，氣液兩相物流5進入段間排放罐 VlOl中進行分離，第四段出口排放罐罐頂粗氫7去下遊PSA裝置，第一、二、三、四段出口排放罐罐底凝液6通過減壓閥Vl減壓，凝液物流8被排入粗苯乙烯沉降罐V200中。圖2所示為國內苯乙烯裝置採用的另一種粗氫壓縮回收工藝，對圖1所示的粗氫壓縮回收工藝進行了改進。來自氫氣壓縮機KlOl第一、二、三、四段出口排放罐罐底的凝液8進入氫氣壓縮機吸入罐VlOO中，吸入罐VlOO底部的凝液3被泵Pl增壓，較高壓力的凝液9被送入粗苯乙烯沉降罐V200中。圖3示出了本發明對苯乙烯裝置粗氫增壓回收的改進工藝。來自氫氣壓縮機吸入罐VlOO罐底的凝液3進入凝液排放罐V102中，氫氣壓縮機吸入罐VlOO罐頂氣相粗氫物流2去氫氣壓縮機KlOl —段吸入口，氫氣壓縮機KlOl有四段， 每段出口的氣體4經循環水換熱器ElOl冷卻後，氣液兩相物流5進入段間排放罐VlOl中進行分離，第四段出口排放罐罐頂粗氫7去下遊PSA裝置，第一、二、三、四段出口排放罐罐底凝液6通過減壓閥Vl減壓，凝液物流8進入凝液排放罐V102中，罐頂氣相物流10去低壓火炬或通過活性碳吸附殘餘芳烴後就地放空，罐底凝液11被泵Pl增壓，較高壓力的凝液 9被送入粗苯乙烯沉降罐V200中。下面針對一套200kt/a苯乙烯裝置來說明本發明的實施例。表1是粗氫1的兩種典型工況組成，芳烴體積分數各分別為0. 01 %和0. 011 %，苯和乙苯的體積分數之和各分別為0. 0088%和0. 0091%。表2是對應兩種工況下氫氣壓縮機各段的溫度、壓力、流量和排放凝液量。從表2可看出，在工況一和二下，凝液物流8的流量各分別為33. 79和42. 75kg/h，粗氫7的流量各分別為1133. 71和1134. 95kg/h。表3是不實施本發明按圖1和圖2工藝給出的典型數據。從表3可看出，在工況一下，圖1例和圖 2例粗氫7的芳烴體積分數各分別為0. 01 %和0. 038%，苯和乙苯的體積分數之和各分別為 0. 0088%和0. 0 %;在工況二下，圖1例和圖2例粗氫7的芳烴體積分數各分別為0. 011% 和0. 043%，苯和乙苯的體積分數之和各分別為0. 0091%和0. 034%。圖1例粗氫7的芳烴含量滿足PSA裝置的進料要求，圖2例粗氫7的芳烴含量不滿足PSA裝置的進料要求。表1吸收塔塔頂粗氫1各組份的典型體積分數1%
權利要求
1.一種苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，其特徵在於來自苯乙烯裝置脫氫尾氣吸收塔塔頂的壓力為140 210KPa的粗氫先進入氫氣壓縮機吸入罐，罐頂粗氫氣體經過氫氣壓縮機四段壓縮，壓力達到2. 2 2. 9Mpa，段間產生的凝液排入各段排放罐，排放罐罐頂粗氫被送往變壓吸附裝置的進料分離罐，氫氣壓縮機吸入罐罐底凝液和各段排放的凝液排入凝液收集罐，凝液收集罐頂部的氣體排入低壓火炬，其底部的凝液被泵送入粗苯乙烯沉降罐中。
2.如權利要求1所述的苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，其特徵在於凝液收集罐的操作壓力為100 160Kpa。
3.如權利要求1所述的苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，其特徵在於氫氣壓縮機吸入罐的操作壓力高於凝液收集罐，其罐底的凝液自壓排入凝液收集罐。
4.如權利要求1所述的苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，其特徵在於當凝液收集罐的操作壓力較低時，其罐頂的氣體通過活性碳吸附殘餘芳烴後就地放空。
全文摘要
本發明涉及一種苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，來自苯乙烯裝置脫氫尾氣吸收塔塔頂的粗氫先進入氫氣壓縮機吸入罐，罐頂粗氫氣體經過氫氣壓縮機四段壓縮，段間產生的凝液排入各段排放罐，排放罐罐頂粗氫被送往變壓吸附裝置，氫氣壓縮機吸入罐罐底凝液和各段排放罐的凝液排入氫氣壓縮機段間凝液收集罐，凝液收集罐頂部的氣體排入低壓火炬，其底部的凝液被泵送入粗苯乙烯沉降罐中；本方法可降低粗氫中芳烴體積分數0.02個百分點，使粗氫質量滿足PSA裝置進料的要求；凝液不用排放至汙水池，不僅消除了安全隱患，還避免汙水中含有芳烴物質，減少汙水處理費用。
文檔編號C01B3/50GK102266704SQ20101019905
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者盧光明, 李國範, 林慶富, 葛順利, 閔文武, 陳俊豪 申請人:中國石油天然氣股份有限公司