從含稀乙烯氣體中回收乙烯的方法

2023-08-01 11:35:06

專利名稱：：從含稀乙烯氣體中回收乙烯的方法
技術領域：
：本發明屬於混合氣分離及淨化領域，特別涉及從石油化工過程中對目前作為燃料氣或排空的所含的稀乙烯氣體中選擇吸附分離回收乙烯。眾所周知從煉油裝置和化工裝置目前作為燃料氣或排空的所含稀乙烯氣體中分離回收乙烯的方法包括深冷分離法，中冷油吸收法，絡合物分離法，膨脹機法，變壓吸附分離法，溶劑抽提法和ARS等方法，CN92112397.3專利是用吸附分離方法從催化裂化幹氣中分離回收乙烯，該專利對吸附劑的研究做了大量工作，並對工藝裝置流程的開發進行了研究並取得了較好的效果。本發明的目的是在CN92112397.3的基礎上，進一步提供回收乙烯工業裝置所需的工藝流程和主體設備，從而達到實現工業化的目的，同時本方法可達到擴大該裝置處理原料氣的範圍，提高回收乙烯濃度和回收率的目的。本發明所提供的吸附分離方法是使用兩種固體吸附劑，採用原料氣預處理和乙烯回收兩段的吸附流程，利用變溫變壓或變溫的方法，所用的主體設備一吸附器均為列管式吸附器，見附圖2，在殼體內部排列多根管子組成的管束，管內裝有固體吸附劑，含稀乙烯氣體從管內通過進行吸附分離，熱脫時殼體內通入加熱介質，冷卻時殼體內通入冷卻介質。由於本發明採用了列管式吸附器和程序控制，使本工藝方法實現工業化成為可能，原料氣是從煉油廠和化工廠中獲得的含有3-45％(體積)乙烯的混合氣體，其它組分為C3，C4，H2S，水蒸汽，CO，CO2，C2H6，C2H2，CH4，N2，H2和微量的氧氣等，這些混合氣來自催化裂化幹氣，催化裂解幹氣，熱裂化幹氣，焦化幹氣，環氧乙烷裝置尾氣以及煉油廠和化工廠所排放的含稀乙烯的混合氣體。本發明工藝方法分為原料氣預處理部分和乙烯回收部分，預處理部分採用活性炭吸附劑選擇吸附C3或C3以上烴類和硫化物，將這些組分從混合原料氣中除去，使乙烯、乙烷等較輕組分與它們分離；乙烯回收部分採用載銅和銀金屬離子的分子篩吸附劑，選擇性地吸附乙烯，將乙烯從乙烷、甲烷、氫氣、一氧化碳和二氧化碳等組成的混合氣體中分離出來，從而達到回收乙烯的目的。原料氣預處理部分的兩個或多個裝有活性炭吸附劑的列管式吸附器，當其中一個吸附器進行吸附時，其它吸附器處於卸壓、脫附、吹冷、前吸附及串吸附的不同工作階段，至下一個操作周期時多個床層相互切換操作，每個吸附器都經歷上述的各個階段，閥門的動作均根據給定時間，由程控器控制；自動開關，乙烯回收部分的兩個或多個裝有分子篩吸附劑的列管式吸附器，當其中一個吸附器進行吸附時，其它吸附器處於卸壓、衝洗、熱脫、抽真空、吹冷及充壓的各個階段，至下一個操作周期時多個床層相互切換操作，每一個吸附器都經歷上述的各個階段，只是在時間上錯開，閥門的動作均根據給定時間，由程序控制器控制自動開關，所回收的乙烯濃度達到99.5％(V)以上，乙烯回收率達85％(V)以上，原料氣預處理部分的操作條件是吸附時吸附溫度為室溫至60℃；吸附壓力為0.1-3.0MPa(絕對壓力)；體積空速為50-2000時-1；脫附時脫附溫度為70-300℃；脫附壓力為常壓並用氮氣或吸附尾氣進行吹掃；或抽真空；乙烯回收部分的操作條件是吸附過程中體積空速為50-2000時-1；吸附壓力為0.1-3.0MPa(絕對壓力)；吸附溫度為室溫至60℃；脫附過程中脫附壓力為常壓至0.005MPa；脫附溫度為70-200℃；脫附方法用加熱，或抽真空與加熱聯合的方法；本發明工藝方法參見附圖1，當原料氣進入裝有活性炭的預處理吸附器D進行吸附時，吸附器E處於卸壓、脫附、吹冷、前吸附、串吸附的不同階段，至下一個操作周期時兩個吸附器相互切換操作，閥門的動作均由程控器控制，現就一個吸附器D在一個循環周期內所經過的程序表示本方法的內容原料氣預處理部分包括D、E、F…多個列管式吸附器，含稀乙烯的原料氣在吸附壓力下通過閥門D1進入吸附器D，吸餘氣則通過閥D4進入乙烯回收部分，在D吸附器中，C3及C3以上的烴類和硫化物被吸附在活性炭吸附劑上，當吸附劑接近飽和時，關閉D1，D4，打開D2，此時D床卸壓，卸壓後開始熱脫，開D8，D9通入加熱介質，同時打開D5，D2利用乙烯回收部分的吸餘氣吹掃床層，當達到脫附溫度後關閉D8和D9閥，在熱脫完成後對D床層進行吹冷階段，打開D10和D11閥通冷卻水，為了加快吸附床層冷卻速度，仍利用乙烯回收部分的吸餘氣對D床進行吹掃，D5和D2閥仍打開，當D床溫度降至常溫時，吹掃完畢，關閉進水閥D10，打開D1和D3通入原料氣開始前吸附，當出來的氣體中不含乙烯時，則放入火炬系統或氣櫃，當出來的氣體中剛含有乙烯時，則完成了前吸附工藝過程，關閉D1和D3閥，此時E床已進行到吸附的最後階段，為了防止C3進入乙烯回收部分，E床吸附後的氣體經D床後再進入乙烯回收部分，此時進入串吸附階段。關E4，打開D6和D4。串吸附結束後，D床又開始下一周期的操作。乙烯回收部分也包括多個列管式吸附器即A，B，C，…，當一個吸附器進行吸附操作時，其它的吸附器則處於卸壓、衝洗、熱脫、抽真空、吹冷、充壓的各個階段。經過預處理的原料氣在吸附壓力和溫度下，由下部進入A床，此時打開A1和A6，乙烯被吸附在A床層上，未被吸附的組分即吸餘氣作為吹冷氣對B床進行吹冷，B3和B5打開，經B床後的吸餘氣作為預處理部分的吹掃氣，A床吸附完成後，關閉A1，A6仍打開，即進入卸壓階段，使A床壓力降至常壓。卸壓完成後，利用產品罐F中的乙烯對A床進行衝洗，打開A2，衝洗氣仍經B床，使衝洗氣中的乙烯吸附在B床上，卸壓氣及衝洗氣經B床後放入火炬系統或氣櫃，衝洗氣與衝洗氣加產品氣之比稱為衝洗比，產品的純度越高，衝洗比越高。A床衝洗結束，關A2和A6，此時開始熱脫，打開A8和A9通入加熱介質，打開A4對A床進行抽真空，當A床加熱至一定溫度後，關閉A8和A9，A床仍抽真空，當達到一定的真空度時，關閉A4，此時完成熱脫抽真空，A床上的乙烯基本上脫附下來，打開A10和A11通入冷卻水，對A床進行冷卻，同時利用C床的吸餘氣進行吹冷，床層溫度降至常溫時，吹冷完成，關A10，進入下一階段對床層進行充壓，A3和A7打開，C床的卸壓氣，衝洗氣經A3進入A床，由A7放入火炬系統或氣櫃，C床卸壓，衝洗完成後，A床的充壓過程也結束，即完成了A床的吸附，脫附和吹冷的操作過程，此時，A床又循環至下一個周期進行吸附操作，其餘的多個床層也同樣要經歷上述過程，只是在時間上要錯開，所有的閥門根據給定的時間，由程序控制器控制，閥門的開和關全部自動化。本發明所達到的效果是由於採用了列管式吸附器作為從含稀乙烯氣體中吸附分離乙烯的主體設備，從而能將目前煉油廠和化工廠普遍作為燃料燒掉或放空的含有3-45％(體積)乙烯的混合氣體中的乙烯加以回收利用，乙烯產品純度能達到99.5％(wt)以上，乙烯收率能達到85％(V)以上，本發明工藝流程簡單，所用設備易於製造，設備材質為碳鋼，無三廢汙染，回收乙烯裝置操作彈性大，自動化程度高，易於實現工業化。附圖及其說明附圖1是從含稀乙烯氣體中回收乙烯的流程示意圖。附圖1中預處理部分1.原料氣吸附時，閥1，4開2.活性炭床的卸壓，熱脫氣卸壓時，閥2開3.活性炭床的初期吸餘氣熱脫時，閥2，5開4.PU-2吸附劑床的卸壓氣，衝洗尾氣吹冷時，閥2，5開5.產品乙烯前吸附時，閥1，3開串吸附時，閥4，6開回收部分預處理及回收部分吸附時，閥1，6開熱脫時，閥8，9開卸壓時，閥6開吹冷時，閥10，11開衝洗時，閥2，6開A，B，C乙烯回收吸附器熱脫抽空時，閥4開D，E預處理吸附器吹冷時，閥3，5開F產品罐充壓時，閥3，7開J真空壓縮機附圖2是列管式吸附器示意圖1-裝料口2，6-氣體進出口4-列管3-熱介質進口及冷介質出口5-冷介質進口及熱介質出口實施例1在附圖1所示的裝置中採用列管式吸附器，利用變溫、變壓方法從含稀乙烯氣體中製取高濃度乙烯，原料組成見表-1。表-1原料氣經預處理後除去C3及C3以上組分，預處理部分操作條件如下吸附溫度為室溫，吸附壓力為3.0MPa；進料空速為2000時-1，經預處理後的氣體中C3及C3以上組分降至20ppm，具體組成見表2。表-2表2中的氣體進入乙烯回收部分，在吸附溫度為室溫；吸附壓力為2.9MPa；進料空速為2000時-1；脫附溫度為150℃；脫附壓力為-0.089MPa；衝洗比為80％的操作條件下，回收乙烯純度達99.5％(V)，收率85％(V)以上。實施例2在附圖1所示的裝置中採用列管式吸附器，利用變溫、變壓方法進行吸附分離的工藝過程，從含稀乙烯氣體中製取高濃度乙烯，原料組成見表-3。表-3原料氣經預處理後除去C3及C3以上組分，預處理部分操作條件如下吸附溫度為45℃；吸附壓力為0.7MPa；進料空速為275時-1，經預處理後的氣體中C3及C3以上組分小於20ppm，具體組成見表-4。表-4表-4中的氣體進入乙烯回收部分，在吸附溫度為45℃；吸附壓力為0.68MPa；進料空速為275時-1；脫附溫度為148℃；脫附壓力為-0.08MPa；衝洗比為56％的操作條件下，回收乙烯純度達99.5％(V)；收率85.6％(V)以上。實施例3在附圖1所示的裝置中採用列管式吸附器，利用變溫、變壓方法進行吸附分離工藝過程，從含稀乙烯氣體中製取高濃度乙烯，原料組成見表-5。表-5原料氣經預處理後除去C3及C3以上組分，預處理部分操作條件如下吸附溫度為60℃，吸附壓力為1.5MPa；進料空速為50時-1，經預處理後的氣體中C3及C3以上組分小於20ppm，具體組成見表-6。表-6表-6中的氣體進入乙烯回收部分，在吸附溫度為60℃；吸附壓力為0.2MPa；進料空速為50時-1；脫附溫度為120℃；脫附壓力為-0.08MPa；衝洗比為40％的操作條件下，回收乙烯濃度達99.6％(V)，總收率85％(V)以上。權利要求1.一種從含稀乙烯氣體中回收乙烯的方法，其特徵在於包括原料氣預處理和乙烯回收兩部分，原料氣預處理部分的兩個或多個裝有活性炭吸附劑的列管式吸附器，當其中一個吸附器進行吸附時，其它吸附器處於卸壓、脫附、吹冷，前吸附及串吸附的不同工作階段，至下一個操作周期時多個吸附床層相互切換操作，每個吸附器都經歷上述的各個階段，閥門的動作均由程控器控制，自動開關；乙烯回收部分的兩個或多個裝有載鋼和銀的分子篩吸附劑的列管式吸附器，當其中一個吸附器進行吸附時，其它吸附器處於卸壓、衝洗、熱脫、抽真空、吹冷及充壓的各個階段，至下一個操作周期時多個床層相互切換操作，每個吸附器都經歷上述的各個階段，只是在時間上錯開，閥門的動作均根據給定時間，由程序控制器控制閥門的開關進行自動化操作，用此方法回收的乙烯濃度達99.5％(V)以上，回收率達85％(V)以上，列管式吸附器是由殼體內排列多管組成的管束，管子內裝有固體吸附劑，熱脫時殼體內通入加熱介質，冷卻時殼體內通入冷卻介質，在列管式吸附器上下封頭內裝有磁球。2.根據權利要求1所述的從含稀乙烯氣體中回收乙烯的方法，其特徵在於原料氣預處理部分的操作條件是吸附時的溫度為室溫至60℃；吸附壓力為0.1-3.OMPa(絕對壓力)；體積空速為50-2000時-1；脫附時脫附溫度為70-300℃；脫附壓力為常壓並用氮氣或吸附尾氣進行吹掃；或抽真空；回收乙烯部分的操作條件是吸附時的溫度為室溫至60℃；吸附壓力為0.1-3.0MPa(絕對壓力)；體積空速為50-2000時-1；脫附過程中脫附溫度為70-200℃；脫附壓力為常壓至0.005MPa(絕對壓力)；脫附時用加熱或抽真空與加熱聯合的方法。3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於含稀乙烯氣體包括催化裂化幹氣，催化裂解幹氣，熱裂化幹氣，焦化幹氣，環氧乙烷裝置尾氣以及煉油廠和化工廠所排空的含有3-45％(V)乙烯的混合氣體。全文摘要本發明提供一種採用列管式吸附器作為吸附分離裝置的吸附設備,利用變溫變壓或變溫的方法從煉油廠和化工廠目前作為燃料氣或排空的含稀乙烯氣體中回收到純度達99.5%(V)以上的乙烯,其收率能達85%(V)以上,從而實現化廢為寶,緩和我國市場乙烯緊缺的矛盾。本發明工藝流程簡單,整個裝置操作過程採用程序控制,自動化程度高,所用設備材質均為碳鋼易於製造,達到了進一步合理利用石油化工資源和實現工業化的目的。文檔編號C07C7/00GK1183399SQ95117068公開日1998年6月3日申請日期1995年10月24日優先權日1995年10月24日發明者謝有暢,李玉龍,陳玉常,陸信兮,張佳平,萬元生,唐清林,李善安,童淮榮,魏宗信,胡德銘,張立新,徐振戈,馬燮琦,胡義厚,童顯忠,秦彥晰,胡季雨,訾毅東,肖祥諍,何立芳申請人:中國石油化工總公司,中國石化北京設計院,中國石化濟南煉油廠,北京大學,中國石化金陵石化公司煉油廠