專利名稱：苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)工程領(lǐng)域乙苯催化脫氫制苯乙烯生產(chǎn)過程中的脫氫尾氣處理技術(shù)，涉及一種苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)苯乙烯的主要工藝有三種，即乙苯催化脫氫法、苯乙烯-環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)法和乙苯氧化脫氫法。乙苯催化脫氫法在苯乙烯行業(yè)中居于絕對主導(dǎo)地位，占苯乙烯生產(chǎn)的 90%以上。在該工藝中，乙苯脫氫反應(yīng)產(chǎn)物先經(jīng)反應(yīng)器進(jìn)出物料換熱器被乙苯冷卻，同時被鍋爐給水產(chǎn)生高壓蒸汽來冷卻，再經(jīng)粗苯乙烯冷凝器被冷卻水冷凝。反應(yīng)產(chǎn)物中絕大部分有機(jī)物和水蒸汽被冷凝成液體進(jìn)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(tǒng)或燃料氣系統(tǒng)。為了回收脫氫尾氣中苯、甲苯、乙苯和苯乙烯芳烴組份，傳統(tǒng)的方法是利用尾氣壓縮機(jī)將脫氫尾氣壓縮至吸收塔所需要的條件，然后用循環(huán)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(tǒng)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(tǒng)的吸收工藝進(jìn)行了改進(jìn)，在尾氣壓縮機(jī)出口增加了一臺回收熱量的換熱器，利用尾氣壓縮機(jī)出口高于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，還在尾氣冷卻器后增加了一臺冷凍水換熱器，進(jìn)一步冷卻和冷凝尾氣，使進(jìn)入吸收塔的尾氣溫度達(dá)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(zhì)量含量低于5%，其余都是比三乙苯重的殘油。吸收劑(稱為貧油)從頂部進(jìn)入吸收塔，自上而下吸收從塔底進(jìn)入吸收塔的脫氫尾氣中夾帶的芳烴有機(jī)物。吸收塔底部排出的富含芳烴有機(jī)物的吸收劑(稱為富油)經(jīng)泵壓入解吸塔的頂部，富油中的芳烴物質(zhì)被水蒸汽自下而上汽提出來，被解吸后的富油稱為貧油，在解吸塔塔底排出，作吸收塔的吸收劑，其中乙苯的質(zhì)量含量為0. 12 0. 45%，苯的質(zhì)量含量低于0. 02%。解吸塔底部的貧油被泵送出后，先與富油換熱，再用冷凍水冷卻后作吸收塔的吸收劑。在解吸塔塔底補(bǔ)入新鮮吸收劑，以調(diào)節(jié)貧油的組成。從吸收塔塔頂出來的尾氣被稱為粗氫。當(dāng)粗氫通過變壓吸附(PSA)裝置被提純做氫氣產(chǎn)品時，需要增加壓縮機(jī)將粗氫壓力從140 210KPa提高至2. 2MPa以上，并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?jǐn)?shù)低于0. 01 %。由于粗氫通過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(yán)重影響吸附劑對粗氫中其它雜質(zhì)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?jǐn)?shù)低于0. 01%非常重要。目前國內(nèi)采用的粗氫增壓回收方法有兩種。一種是粗氫進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)吸入罐，
3罐底凝液排入污水池，凝液中含有苯、乙苯和苯乙烯等芳烴，并夾帶氫氣，存在安全及環(huán)保隱患；氫氣壓縮機(jī)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(guān)系統(tǒng)的操作。另一種粗氫增壓回收方法對此進(jìn)行了改進(jìn)，氫氣壓縮機(jī)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(jī)吸入罐，全部自動控制排放，雖然減輕了人力，避免了影響后續(xù)系統(tǒng)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(jī)吸入罐中形成薄霧，影響進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)一段入口的粗氫質(zhì)量，從而使氫氣壓縮機(jī)四段出口氫氣中的芳烴含量上升，影響下游PSA裝置的吸附劑壽命；氫氣壓縮機(jī)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(huán)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(jìn)入吸入罐內(nèi)，也會形成薄霧，影響粗氫質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(jī)出口凝液收集罐，避免排放凝液產(chǎn)生的薄霧使粗氫中的芳烴含量上升。氫氣壓縮機(jī)吸入罐的凝液被排入凝液收集罐，消除了凝液外排污水池所帶來的安全和環(huán)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(jìn)入吸入罐內(nèi)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(shè)置氫氣壓縮機(jī)吸入罐和凝液排放罐。 來自尾氣吸收塔塔頂?shù)拇謿溥M(jìn)入氫氣壓縮機(jī)吸入罐，壓縮后的粗氫被送往下游的變壓吸附 (PSA)裝置，氫氣壓縮機(jī)一般為四段，每段出口有循環(huán)水冷卻器和排放罐，排放罐用來收集段間凝液，氫氣壓縮機(jī)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(dāng)凝液收集罐的操作壓力較低時，其罐頂?shù)臍怏w通過活性碳吸附殘余芳烴后就地放空；其底部的凝液被泵送入粗苯乙烯沉降罐。本發(fā)明中凝液收集罐的壓力低于進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)吸入罐的粗氫壓力，一般為 100 160Kpa，確保氫氣壓縮機(jī)吸入罐罐底凝液能自動排入凝液收集罐。通過氫氣壓縮機(jī)壓縮后的粗氫壓力一般為2. 2 2. 9Mpa，粗氫中芳烴體積分?jǐn)?shù)低于0. 012%，苯和乙苯的體積分?jǐn)?shù)之和低于0.01%。本發(fā)明對兩種苯乙烯裝置粗氫增壓回收方法進(jìn)行改進(jìn)，將氫氣壓縮機(jī)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(jī)每段出口的凝液不排放至吸入罐，將輸送氫氣壓縮機(jī)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(zhì)量，可降低粗氫中的芳烴體積分?jǐn)?shù)0. 02個百分點(diǎn)以上；同時氫氣壓縮機(jī)吸入罐的凝液不用排放至污水池，不僅消除了安全隱患，還避免污水中含有芳烴物質(zhì)，減少污水處理費(fèi)用。


圖1所示為國內(nèi)苯乙烯裝置采用的一種粗氫壓縮回收工藝。圖2所示為國內(nèi)苯乙烯裝置采用的另一種粗氫壓縮回收工藝，圖3示出了本發(fā)明對苯乙烯裝置粗氫增壓回收的改進(jìn)工藝。
具體實(shí)施例方式圖1所示為國內(nèi)苯乙烯裝置采用的一種粗氫壓縮回收工藝。來自脫氫尾氣吸收塔塔頂?shù)拇謿?進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)吸入罐VlOO中，罐底凝液物流 3排放至污水池，罐頂氣相粗氫物流2去氫氣壓縮機(jī)KlOl —段吸入口。氫氣壓縮機(jī)KlOl 有四段，每段出口的氣體4經(jīng)循環(huán)水換熱器ElOl冷卻后，氣液兩相物流5進(jìn)入段間排放罐 VlOl中進(jìn)行分離，第四段出口排放罐罐頂粗氫7去下游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(nèi)苯乙烯裝置采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(jìn)行了改進(jìn)。來自氫氣壓縮機(jī)KlOl第一、二、三、四段出口排放罐罐底的凝液8進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)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(fā)明對苯乙烯裝置粗氫增壓回收的改進(jìn)工藝。來自氫氣壓縮機(jī)吸入罐VlOO罐底的凝液3進(jìn)入凝液排放罐V102中，氫氣壓縮機(jī)吸入罐VlOO罐頂氣相粗氫物流2去氫氣壓縮機(jī)KlOl —段吸入口，氫氣壓縮機(jī)KlOl有四段， 每段出口的氣體4經(jīng)循環(huán)水換熱器ElOl冷卻后，氣液兩相物流5進(jìn)入段間排放罐VlOl中進(jìn)行分離，第四段出口排放罐罐頂粗氫7去下游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(jìn)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余芳烴后就地放空，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(fā)明的實(shí)施例。表1是粗氫1的兩種典型工況組成，芳烴體積分?jǐn)?shù)各分別為0. 01 %和0. 011 %，苯和乙苯的體積分?jǐn)?shù)之和各分別為0. 0088%和0. 0091%。表2是對應(yīng)兩種工況下氫氣壓縮機(jī)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(shí)施本發(fā)明按圖1和圖2工藝給出的典型數(shù)據(jù)。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?jǐn)?shù)各分別為0. 01 %和0. 038%，苯和乙苯的體積分?jǐn)?shù)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?jǐn)?shù)各分別為0. 011% 和0. 043%，苯和乙苯的體積分?jǐn)?shù)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(jìn)料要求，圖2例粗氫7的芳烴含量不滿足PSA裝置的進(jìn)料要求。表1吸收塔塔頂粗氫1各組份的典型體積分?jǐn)?shù)1%
權(quán)利要求
1.一種苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，其特征在于來自苯乙烯裝置脫氫尾氣吸收塔塔頂?shù)膲毫?40 210KPa的粗氫先進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)吸入罐，罐頂粗氫氣體經(jīng)過氫氣壓縮機(jī)四段壓縮，壓力達(dá)到2. 2 2. 9Mpa，段間產(chǎn)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(jìn)料分離罐，氫氣壓縮機(jī)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(quán)利要求1所述的苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，其特征在于凝液收集罐的操作壓力為100 160Kpa。
3.如權(quán)利要求1所述的苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，其特征在于氫氣壓縮機(jī)吸入罐的操作壓力高于凝液收集罐，其罐底的凝液自壓排入凝液收集罐。
4.如權(quán)利要求1所述的苯乙烯裝置的粗氫增壓回收方法，其特征在于當(dāng)凝液收集罐的操作壓力較低時，其罐頂?shù)臍怏w通過活性碳吸附殘余芳烴后就地放空。
全文摘要
本發(fā)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?shù)拇謿湎冗M(jìn)入氫氣壓縮機(jī)吸入罐，罐頂粗氫氣體經(jīng)過氫氣壓縮機(jī)四段壓縮，段間產(chǎn)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(jī)吸入罐罐底凝液和各段排放罐的凝液排入氫氣壓縮機(jī)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?jǐn)?shù)0.02個百分點(diǎn)，使粗氫質(zhì)量滿足PSA裝置進(jìn)料的要求；凝液不用排放至污水池，不僅消除了安全隱患，還避免污水中含有芳烴物質(zhì)，減少污水處理費(fèi)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(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者盧光明, 李國范, 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