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CN106256813A - 一种费托合成尾气的分离回收方法 - Google Patents

一种费托合成尾气的分离回收方法 Download PDF

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CN106256813A CN201510333938.XA CN201510333938A CN106256813A CN 106256813 A CN106256813 A CN 106256813A CN 201510333938 A CN201510333938 A CN 201510333938A CN 106256813 A CN106256813 A CN 106256813A
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Abstract

本发明公开了一种费托合成尾气的分离回收方法，该方法将费托合成尾气先进行粗气液分离，然后将粗气液分离得到的气体产物依次进行降温后与粗气液分离得到的液体产物一起在脱甲烷塔中进行脱甲烷处理，得到的分离产物进行一系列后续处理后，得到了粗氢产品、液化天然气和其它烃类产品。本发明的方法流程简捷，使用设备数量少，投资和占地节省，而且产品回收率高，综合能耗较低。

Description

一种费托合成尾气的分离回收方法
技术领域
本发明涉及一种费托合成尾气的分离回收方法。
背景技术
中国的煤炭资源十分丰富，煤化工是我国的一个新兴战略领域，发展刚刚起步，方兴未艾。在煤制油的间接液化工艺中，一套100万吨/年低温费托合成装置产生的合成尾气超过40吨/小时，而一套100万吨/年高温FT合成装置产生的合成尾气更是超过100吨/小时，其中H2、CH4、C2H4和C3H6等烃类组分含量可观，进行有效的回收利用，经济价值显著。
FT合成尾气除含有少量的含氧有机化合物和一定量的CO2外，还含有非常高摩尔浓度的H2、N2、CO、Ar和CH4等低沸点组分，C2’s及C2’s+烃类只占总气体体积的10～13％(重量占30～50％)。FT合成尾气分离装置的处理目标，就是要脱除这些有害杂质，回收其中的有用组分，使乙烯和丙烯达到聚合级、甲烷达到LNG(即液化天然气)标准、粗氢送PSA精制，并尽可能多地分离出其它烃类产品。
由于煤化工是一个新兴产业，FT合成尾气同现有的各种轻烃气体(如乙烯装置裂解气、甲醇制烯烃工艺气、丙烷脱氢反应气、炼厂干气、天然气和焦炉煤气等)，组分及含量都相差很大，产品分离要求也没有这么全面，所以目前还没有一种现成的分离回收工艺技术可以直接采用。
发明内容
本发明的目的是提供一种费托合成尾气的分离回收方法，该方法流程简捷，使用设备数量少，投资和占地节省，而且产品回收率高，综合能耗较低。
为了实现上述目的，本发明提供一种费托合成尾气的分离回收方法，该方法包括：a、将含有氮气、氩气、一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油组分的费托合成尾气依次进行脱二氧化碳处理、压缩处理、冷却处理、气液分离和干燥处理后，得到14～17℃和3.6～3.9兆帕的气相费托合成尾气和液相费托合成尾气；b、将步骤a中所得的气相费托合成尾气采用二段丙烯冷剂进行第一级丙烯冷凝，得到-15～-19℃和3.69～3.89兆帕的第一级丙烯冷凝产物；将所述第一级丙烯冷凝产物采用一段丙烯冷剂进行第二级丙烯冷凝，得到-30～-34℃和3.68～3.88兆帕的第二级丙烯冷凝产物；c、将步骤b中所得的第二级丙烯冷凝产物采用二段乙烯冷剂进行第一乙烯激冷，经气液分离得到-50～-60℃和3.66～3.86兆帕的第一乙烯激冷气体和第一乙烯激冷液体；将所述第一乙烯激冷气体采用一段乙烯冷剂进行第二乙烯激冷，经气液分离得到-96～-98℃和3.6～3.8兆帕的第二乙烯激冷气体和第二乙烯激冷液体；将所述第二乙烯激冷气体由尾气膨胀机提供冷量进行进一步冷凝，经气液分离得到-160℃～-165℃和3.58～3.78兆帕的第一次甲烷/氢分离气体和第一次甲烷/氢分离液体；将所述第一次甲烷/氢分离液体升温到-101℃～-102℃和3.09～3.29兆帕，作为第一股脱甲烷进料；d、将步骤a中所得的液相费托合成尾气降温减压至-53～-57℃和3.2～3.4兆帕后，得到脱甲烷处理前液相费托合成尾气；e、将步骤c中所得第一股脱甲烷进料、第二乙烯激冷液体和第一乙烯激冷液体以及步骤d中所得脱甲烷处理前液相费托合成尾气在-100～-105℃和3.00～3.20兆帕下进行脱甲烷处理，得到-102～-105℃和3.00～3.20兆帕以及乙烯含量小于0.2mol％的脱甲烷气体和50～55℃和3.07～3.27兆帕的脱甲烷液体；f、将步骤e中所得的脱甲烷气体与步骤c中所得的第一次甲烷/氢分离气体混合，一起进入尾气膨胀机膨胀制冷后，进行第二次甲烷/氢分离，得到-175～-180℃和0.25～0.33兆帕的膨胀分离氢气和膨胀分离甲烷；g、将步骤f中所得膨胀分离氢气依次与步骤c中所得第二乙烯激冷气体与第一乙烯激冷气体、步骤b中所得第二级丙烯冷凝产物与第一级丙烯冷凝产物、步骤a中所述气相费托合成尾气以及38～40℃丙烯冷剂液体进行换热后得到常温粗氢产品。
优选地，其中，步骤a中所述脱二氧化碳处理依次包括水洗或胺洗、以及碱洗。
优选地，该方法还包括：α、将步骤f中所得一半以上的膨胀分离甲烷与所述第二乙烯激冷气体进行换热，得到第一股换热膨胀分离甲烷气体；将步骤f中所得部分膨胀分离甲烷用于步骤e中脱甲烷处理的塔顶冷凝换热，得到第二股换热膨胀分离甲烷气体；将步骤f中所得剩余部分的膨胀分离甲烷进行汽化升温处理后，得到第三股换热膨胀分离甲烷气体；β、将步骤α中所述第一股换热膨胀分离甲烷气体、第二股换热膨胀分离甲烷气体和第三股换热膨胀分离甲烷气体汇合成-100～-104℃和0.26-0.28兆帕的总换热膨胀分离甲烷气体后，进行进一步升温处理至常温，再交替进行最多三次压缩处理和冷却处理后，得到38-40℃和5.0-6.5兆帕的压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体；γ、将步骤β中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体进行脱过热、重新液化和过冷处理后，节流减压得到-162～-163℃和15～20千帕的液化天然气产品；δ、将步骤γ中所述液化天然气产品的闪蒸气进行两级升温处理后，交替进行2～3次升压和冷却后，用作燃料气。
优选地，该方法还包括：所述步骤c所用的一段乙烯冷剂和二段乙烯冷剂，与步骤γ中压缩冷却处理后膨胀分离甲烷气体的重新液化所用的乙烯冷剂，来自同一台乙烯制冷机。
优选地，该方法还包括：将步骤α中所述剩余部分的膨胀分离甲烷的汽化升温处理和步骤δ中所述液化天然气产品的闪蒸气的第一级升温处理所产生的冷量用于步骤γ中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体的过冷处理。
优选地，该方法还包括：将步骤β中所述总换热膨胀分离甲烷气体的进一步升温处理和步骤δ中所述液化天然气产品的闪蒸气的第二级升温处理所产生的冷量用于步骤γ中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体的脱过热处理。
优选地，该方法还包括：步骤β中所述总换热膨胀分离甲烷气体的压缩处理所需功率全部由步骤f中的尾气膨胀机提供。
优选地，该方法还包括：将步骤e中所得脱甲烷液体在-12～-16℃和2.1～2.3兆帕下进行脱乙烷处理，得到含有乙烯和乙烷的脱乙烷气体和含有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油组分的脱乙烷液体；将所述脱乙烷气体进行乙烯精馏，得到乙烯和乙烷；将所述脱乙烷液体在13～17℃和0.65～0.85兆帕进行脱丙烷处理，得到含有丙烷和丙烯的脱丙烷气体和含有丁烷、丁烯和汽油组分的脱丙烷液体；将所述脱丙烷气体进行丙烯精馏，得到丙烯和丙烷；将所述脱丙烷液体在46～50℃和0.35～0.45兆帕进行脱丁烷处理，得到液态的混合碳四产品和液态的汽油组分。
本发明的方法能够对H2、N2、CO、Ar和CH4等低沸点组分含量很高的FT合成尾气进行成功分离，脱除有害杂质，最大限度地回收了烃类组分，可使乙烯与丙烯达到聚合级、甲烷达到液化天然气(即LNG)标准。粗氢中的H2收率≥99.9％；乙烯收率≥99.1％；其它重烃的收率几乎为100％。采用尾气膨胀机驱动甲烷再压缩机，节约能耗。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明包括脱甲烷处理的具体实施方式所采用装置的示意图；
图2是本发明包括费托合成尾气预处理和脱甲烷液体分离的具体实施方式所采用装置的示意图。
附图标记说明
1 6#氢气复热器 2 5#氢气复热器 3 4#氢气复热器
4 3#氢气复热器 5 2#氢气复热器 6 1#氢气复热器
7 费托尾气1#冷凝器 8 费托尾气2#冷凝器 9 费托尾气1#乙烯冷凝器
10 费托尾气 2#乙烯冷凝器 11 费托尾气液相过冷器
12 脱甲烷塔第一进料分离罐 13 脱甲烷塔第二进料分离罐
14 脱甲烷塔第三进料分离罐 15 脱甲烷塔再沸器 16 脱甲烷塔
17 脱甲烷塔冷凝器 18 脱甲烷塔回流罐 19 膨胀机进料罐
20 尾气膨胀机 21 液相节流阀 22 氢/甲烷分离罐 23 气相费托合成尾气
24 液相费托合成尾气 25 粗氢产品 26 丙烯冷剂 27 脱甲烷液体
28 天然气冷凝器 29 甲烷再压缩机一段 30 甲烷再压缩机二段
31 甲烷再压缩机三段 32 甲烷再压缩机第一后冷器
33 甲烷再压缩机第二后冷器 34 甲烷再压缩机第三后冷器
35 低温甲烷JT阀 36 天然气储罐 37 天然气产品 38 天然气1#换热器
39 天然气2#换热器 40 BOG压缩机一段 41 BOG压缩机二段
42 BOG压缩机第一后冷器 43 BOG压缩机第二后冷器 44 燃料气
45 费托合成尾气 46 水洗塔 47 费托尾气加热器 48 碱洗塔
49 碱洗塔顶冷却器 50 费托尾气增加机吸入罐 51 费托尾气增加机
52 费托尾气干燥器进料深冷器 53 干燥器进料分离罐
54 费托尾气气相干燥器 55 费托尾气液相干燥器 56 脱乙烷塔
57 乙烯精馏塔 58 脱乙烷塔釜冷却器 59 脱丙烷塔 60 丙烯精馏塔
61 脱丁烷塔 62 乙烯 63 乙烷 64 丙烯 65 丙烷
66 混合碳四产品 67汽油组分
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种费托合成尾气的分离回收方法，该方法包括：a、将含有氮气、氩气、一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油组分的费托合成尾气依次进行脱二氧化碳处理、压缩处理、冷却处理、气液分离和干燥处理后，得到14～17℃和3.6～3.9兆帕的气相费托合成尾气和液相费托合成尾气；b、将步骤a中所得的气相费托合成尾气采用二段丙烯冷剂进行第一级丙烯冷凝，得到-15～-19℃和3.69～3.89兆帕的第一级丙烯冷凝产物；将所述第一级丙烯冷凝产物采用一段丙烯冷剂进行第二级丙烯冷凝，得到-30～-34℃和3.68～3.88兆帕的第二级丙烯冷凝产物；c、将步骤b中所得的第二级丙烯冷凝产物采用二段乙烯冷剂进行第一乙烯激冷，经气液分离得到-50～-60℃和3.66～3.86兆帕的第一乙烯激冷气体和第一乙烯激冷液体；将所述第一乙烯激冷气体采用一段乙烯冷剂进行第二乙烯激冷，经气液分离得到-96～-98℃和3.6～3.8兆帕的第二乙烯激冷气体和第二乙烯激冷液体；将所述第二乙烯激冷气体由尾气膨胀机提供冷量进行进一步冷凝，经气液分离得到-160℃～-165℃和3.58～3.78兆帕的第一次甲烷/氢分离气体和第一次甲烷/氢分离液体；将所述第一次甲烷/氢分离液体升温到-101℃～-102℃和3.09～3.29兆帕，作为第一股脱甲烷进料；d、将步骤a中所得的液相费托合成尾气降温减压至-53～-57℃和3.2～3.4兆帕后，得到脱甲烷处理前液相费托合成尾气；e、将步骤c中所得第一股脱甲烷进料、第二乙烯激冷液体和第一乙烯激冷液体以及步骤d中所得脱甲烷处理前液相费托合成尾气在-100～-105℃和3.00～3.20兆帕下进行脱甲烷处理，得到-102～-105℃和3.00～3.20兆帕以及乙烯含量小于0.2mol％的脱甲烷气体和50～55℃和3.07～3.27兆帕的脱甲烷液体；f、将步骤e中所得的脱甲烷气体与步骤c中所得的第一次甲烷/氢分离气体混合，一起进入尾气膨胀机膨胀制冷后，进行第二次甲烷/氢分离，得到-175～-180℃和0.25～0.33兆帕的膨胀分离氢气和膨胀分离甲烷；g、将步骤f中所得膨胀分离氢气依次与步骤c中所得第二乙烯激冷气体与第一乙烯激冷气体、步骤b中所得第二级丙烯冷凝产物与第一级丙烯冷凝产物、步骤a中所述气相费托合成尾气以及38～40℃丙烯冷剂液体进行换热后得到常温粗氢产品。
根据本发明，步骤a中气液分离处理是第一次简单分离，因此所述气相费托合成尾气和液相费托合成尾气所含有的物质种类类似，但是物质的含量不同，气相费托合成尾气含有较多轻组分，液相费托合成尾气含有较多重组分。步骤c中所述第一乙烯激冷气体的主要成分为氮气、氩气、一氧化碳、氢气、甲烷、乙烯、乙烷和丙烯等，而第一乙烯激冷液体含有碳三及以上的重组分较多；所述第二乙烯激冷气体的主要成分为氮气、氩气、一氧化碳、氢气、甲烷、乙烯和乙烷等，所述第二乙烯激冷液体则含有碳二及以上的重组分较多；所述第一次甲烷/氢分离气体的主要成分为氢气、氮气、一氧化碳、氩气和甲烷等，第一次甲烷/氢分离液体的主要成分为甲烷、乙烯和乙烷等。步骤e中所述脱甲烷气体中乙烯含量小于0.2mol％且富含甲烷，所述脱甲烷液体的主要成分为碳二及以上的组分。步骤f中所述膨胀分离氢气的主要成分为氢气、氮气、一氧化碳、氩气和少量的甲烷，所述膨胀分离甲烷的主要成分为甲烷。
根据本发明，步骤a中所述脱二氧化碳处理和干燥处理均是本领域技术人员所熟知的，所述脱二氧化碳处理可以依次包括水洗或胺洗、以及碱洗，所述干燥处理可以采用3A分子筛等干燥剂进行干燥处理。
根据本发明的一种具体实施方式，该分离回收方法还可以包括：α、将步骤f中所得一半以上的膨胀分离甲烷与所述第二乙烯激冷气体进行换热，得到第一股换热膨胀分离甲烷气体；将步骤f中所得部分膨胀分离甲烷用于步骤e中脱甲烷处理的塔顶冷凝换热，得到第二股换热膨胀分离甲烷气体；将步骤f中所得剩余部分的膨胀分离甲烷进行汽化升温处理后，得到第三股换热膨胀分离甲烷气体；β、将步骤α中所述第一股换热膨胀分离甲烷气体、第二股换热膨胀分离甲烷气体和第三股换热膨胀分离甲烷气体汇合成-100～-104℃和0.26-0.28兆帕的总换热膨胀分离甲烷气体后，进行进一步升温处理至常温，再交替进行最多三次压缩处理和冷却处理后，得到38-40℃和5.0-6.5兆帕的压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体；γ、将步骤β中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体进行脱过热、重新液化和过冷处理后，节流减压得到-162～-163℃和15～20千帕的液化天然气产品；δ、将步骤γ中所述液化天然气产品的闪蒸气进行两级升温处理后，交替进行2～3次升压和冷却后，用作燃料气。其中，步骤γ中所述脱过热的处理可以采取换热方式，重新液化可以采用乙烯制冷等冷凝方式，过冷处理也可以采用换热的方式；步骤δ中所述闪蒸气是本领域技术人员所熟知的，是指当高压液态物质的压力下降时，该液态物质的沸点会降低，甚至低于该液态物质的温度，从而发生瞬间部分汽化而产生的气体，成为闪蒸气。
根据本发明的一种具体实施方式，本发明可以设置一台乙烯制冷机系统采用两段乙烯冷剂进行两级乙烯激冷，第一级乙烯激冷的温度可以为-50～-62℃，第二级乙烯激冷的温度可以为-95～-98℃，因此，该方法还可以包括：所述步骤c所用的一段乙烯冷剂和二段乙烯冷剂，与步骤γ中压缩冷却处理后膨胀分离甲烷气体的重新液化所用的乙烯冷剂，来自同一台乙烯制冷机。另外，本发明可以采用三段丙烯冷剂进行三级丙烯制冷，第一级丙烯冷凝的温度可以低于-30℃，第二级丙烯冷凝的温度可以在-20～-15℃之间，第三级丙烯制冷，可以在10℃以上。所述丙烯制冷或乙烯制冷是指采用丙烯或乙烯作为制冷剂进行压缩、液化再汽化制冷的制冷方法。
根据本发明的一种具体实施方式，该方法还可以包括：将步骤α中所述剩余部分的膨胀分离甲烷的汽化升温处理和步骤δ中所述液化天然气产品的闪蒸气的第一级升温处理所产生的冷量用于步骤γ中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体的过冷处理。所述冷量是指与热量相对的概念，转移走热量而产生。
根据本发明的一种具体实施方式，该方法还可以包括：将步骤β中所述总换热膨胀分离甲烷气体的进一步升温处理和步骤δ中所述液化天然气产品的闪蒸气的第二级升温处理所产生的冷量用于步骤γ中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体的脱过热处理。
根据本发明的一种具体实施方式，该方法还可以包括：步骤β中所述总换热膨胀分离甲烷气体的压缩处理所需功率全部由步骤f中的尾气膨胀机提供。所述尾气膨胀机是指利用高压的工业尾气膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得更多能量的机械，可以获得比直接节流减压更低的温度。
根据本发明的一种具体实施方式，该方法还可以包括：将步骤e中所得脱甲烷液体在-12～-16℃和2.1～2.3兆帕下进行脱乙烷处理，得到含有乙烯和乙烷的脱乙烷气体和含有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油组分的脱乙烷液体；将所述脱乙烷气体进行乙烯精馏，得到乙烯和乙烷；将所述脱乙烷液体在13～17℃和0.65～0.85兆帕进行脱丙烷处理，得到含有丙烷和丙烯的脱丙烷气体和含有丁烷、丁烯和汽油组分的脱丙烷液体；将所述脱丙烷气体进行丙烯精馏，得到丙烯和丙烷；将所述脱丙烷液体在46～50℃和0.35～0.45兆帕进行脱丁烷处理，得到液态的混合碳四产品和液态的汽油组分。
下面将提供在常压下费托合成尾气所含常见物质的沸点：氮气，-195.8℃；氩气，-185.7℃；一氧化碳，-191.4℃；甲烷，-164.5℃；氢气，-252.8℃；乙烷，-88.6℃；乙烯，-109.4℃；丙烷，-42.1℃；正丁烷，-0.5℃；丁烯，-6.9℃；异丁烷，-12℃。但是由于本发明方法所采用的压力高于常压，所以，在较高的温度下，费托合成尾气所含的较重物质就能液化，因而可达到分离的目的。
下面将通过实施例来具体说明本发明，但是本发明的方法并不因此而受到任何限制。
如图2所示，将含有氮气、氩气、一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油组分的费托合成尾气依次经过费托合成尾气预处理单元的水洗塔46、费托尾气加热器47、碱洗塔48、碱洗顶冷却器49、费托尾气增加机51、脱甲烷塔再沸器15和费托尾气干燥器进料深冷器52中依次进行脱二氧化碳处理、压缩处理、冷却处理后进入干燥器进料分离罐53中进行气液分离处理，分离为气相和液相的尾气进入费托尾气气相干燥器54以及费托尾气液相干燥器55进行干燥处理后，得到15℃和3.81兆帕的气相费托合成尾气和液相费托合成尾气。
如图1所示，将气相费托合成尾气依次经过5#氢气复热器2和费托尾气1#冷凝器7进行第一级丙烯冷凝，得到-17℃和3.79兆帕的第一级丙烯冷凝产物；将第一级丙烯冷凝产物依次经过4#氢气复热器3和费托尾气2#冷凝器8进行第二级丙烯冷凝，得到-32℃和3.78兆帕的第二级丙烯冷凝产物；将第二级丙烯冷凝产物依通过3#氢气复热器4和费托尾气1#乙烯冷凝器9进行第一乙烯激冷后送入脱甲烷塔第一进料分离罐12进行气液分离，得到-55℃和3.74兆帕的第一乙烯激冷气体和第一乙烯激冷液体；将所述第一乙烯激冷气体依次经过2#氢气复热器5和费托尾气2#乙烯冷凝器10进行第二乙烯激冷后送入脱甲烷塔第二进料分离罐13进行气液分离，得到-98℃和3.7兆帕的第二乙烯激冷气体和第二乙烯激冷液体；将上述第二乙烯激冷气体经过1#氢气复热器6后送入脱甲烷塔第三进料分离罐14进行气液分离，得到-160℃和3.68兆帕的第一甲烷/氢分离气体和第一甲烷/氢分离液体；将第一甲烷/氢分离液体经过1#氢气复热器6升温到-101.5℃和3.19兆帕，作为第一股脱甲烷进料。其中所述氢气复热器为板翅式。
将液相费托合成尾气经过费托尾气液相过冷器11进行降温减压后，得到-54℃和3.3兆帕的脱甲烷处理前液相费托合成尾气。将上述第一股脱甲烷进料、第二乙烯激冷液体、第一乙烯激冷液体和脱甲烷处理前液相费托合成尾气依次送入脱甲烷塔16的第一进料分布板、第二进料分布板、第三进料分布板和第四进料分布板在-101℃和3.10兆帕(塔顶)下进行脱甲烷处理，得到脱甲烷塔顶气相和52℃和3.13兆帕的脱甲烷液体，将脱甲烷塔顶气相经过脱甲烷塔冷凝器17进行冷凝后送入脱甲烷塔回流罐18进行气液分离，得到-103℃和3.1兆帕且乙烯含量为0.10mol％的脱甲烷气体。其中，脱甲烷塔为单塔高压脱甲烷塔，塔压在3.00～3.16MPaG之间，其塔釜主要由FT尾气增加机出口气相提供再沸热量；塔顶回流比很小，但需要由尾气膨胀机系统提供-106℃以下的冷量，以有效控制乙烯损失。
将脱甲烷气体与来自脱甲烷塔第三进料分离罐14的第一甲烷/氢分离气体混合后一起送入膨胀机进料罐19，得到的液体产物通过液相节流阀21节流后和送入尾气膨胀机20制冷后的气体产物一起送入氢/甲烷分离罐22进行气液分离，得到-177℃和0.29兆帕的膨胀分离氢气和膨胀分离甲烷；将脱甲烷塔回流罐18得到的液体回流回脱甲烷塔16内。其中，膨胀分离甲烷的甲烷浓度为93.3mol％(一般均应大于92mol％)。将膨胀分离氢气依次经过1#氢气复热器6、2#氢气复热器5、3#氢气复热器4、4#氢气复热器3、5#氢气复热器2和6#氢气复热器1依次与第二乙烯激冷气体、第一乙烯激冷气体、第二级丙烯冷凝产物、第一级丙烯冷凝产物、气相费托合成尾气以及39℃的丙烯冷剂液体(用于吸收冷量)进行换热，得到常温的粗氢产品。
将52％的膨胀分离甲烷送入1#氢气复热器6与第二乙烯激冷气体进行换热，得到第一股换热膨胀分离甲烷气体；将22％的膨胀分离甲烷送入脱甲烷塔冷凝器17与脱甲烷塔的塔顶冷凝换热，得到第二股换热膨胀分离甲烷气体；将剩余26％的膨胀分离甲烷送入天然气1#换热器38进行换热，得到第三股换热膨胀分离甲烷气体。将三股膨胀分离甲烷气体汇合后送入天然气2#换热器39进行进一步升温至常温后，再依次送入甲烷再压缩机一段29、甲烷再压缩机第一后冷器32、甲烷再压缩机二段30、甲烷再压缩机第二后冷器33、甲烷再压缩机三段31以及甲烷再压缩机第三后冷器34进行交替压缩和冷却处理，得到39℃和5.7兆帕的压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体；将压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体依次通过天然气2#换热器39、天然气冷凝器28和天然气1#换热器38进行脱过热、重新液化和冷却处理后，再送入低温甲烷JT阀35进行节流减压，得到-163℃和20千帕的液化天然气(即LNG)产品，存放于常压低温单包容型式的天然气储罐36内；将天然气储罐36所产生的闪蒸气(即泡点气BOG)依次送入天然气1#换热器38和天然气2#换热器39升温后，再依次送入BOG压缩机一段40、BOG压缩机第一后冷器42、BOG压缩机二段41和BOG压缩机第二后冷器43进行交替升压和冷却后，用作燃料气。其中，甲烷再压缩机的驱动器为尾气膨胀机，BOG压缩机的驱动器为电机；气相费托尾气最冷级冷凝、脱甲烷塔冷凝和LNG过冷所需要的冷量，全部由尾气膨胀机提供。
如图2所示，将脱甲烷液体送入脱乙烷塔56在-14℃和2.23兆帕下进行脱乙烷处理，得到含有乙烯和乙烷的脱乙烷气体和含有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油组分的脱乙烷液体；将脱乙烷气体送入乙烯精馏塔57进行乙烯精馏，得到乙烯和乙烷；将所述脱乙烷液体经过脱乙烷塔釜冷却器58降温后送入脱丙烷塔59在15℃和0.76兆帕进行脱丙烷处理，得到含有丙烷和丙烯的脱丙烷气体和含有丁烷、丁烯和汽油组分的脱丙烷液体；将脱丙烷气体送入丙烯精馏塔60进行丙烯精馏，得到丙烯和丙烷；将脱丙烷液体送入脱丁烷塔61在48℃和0.42兆帕进行脱丁烷处理，得到液态的混合碳四产品和液态的汽油组分。
该实施例中粗氢中的H2收率≥99.9％；乙烯收率≥99.1％；其它乙烯以上重烃的收率几乎为100％；乙烯与丙烯达到聚合级、甲烷达到液化天然气(即LNG)标准。用尾气膨胀机驱动甲烷再压缩机，节约能耗。如处理一套100万吨/年高温FT合成的尾气，每天可节电约57000度。

Claims (8)

1.一种费托合成尾气的分离回收方法，该方法包括：
a、将含有氮气、氩气、一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油组分的费托合成尾气依次进行脱二氧化碳处理、压缩处理、冷却处理、气液分离和干燥处理后，得到14～17℃和3.6～3.9兆帕的气相费托合成尾气和液相费托合成尾气；
b、将步骤a中所得的气相费托合成尾气采用二段丙烯冷剂进行第一级丙烯冷凝，得到-15～-19℃和3.69～3.89兆帕的第一级丙烯冷凝产物；将所述第一级丙烯冷凝产物采用一段丙烯冷剂进行第二级丙烯冷凝，得到-30～-34℃和3.68～3.88兆帕的第二级丙烯冷凝产物；
c、将步骤b中所得的第二级丙烯冷凝产物采用二段乙烯冷剂进行第一乙烯激冷，经气液分离得到-50～-60℃和3.66～3.86兆帕的第一乙烯激冷气体和第一乙烯激冷液体；将所述第一乙烯激冷气体采用一段乙烯冷剂进行第二乙烯激冷，经气液分离得到-96～-98℃和3.6～3.8兆帕的第二乙烯激冷气体和第二乙烯激冷液体；将所述第二乙烯激冷气体由尾气膨胀机提供冷量进行进一步冷凝，经气液分离得到-160℃～-165℃和3.58～3.78兆帕的第一次甲烷/氢分离气体和第一次甲烷/氢分离液体；将所述第一次甲烷/氢分离液体升温到-101℃～-102℃和3.09～3.29兆帕，作为第一股脱甲烷进料；
d、将步骤a中所得的液相费托合成尾气降温减压至-53～-57℃和3.2～3.4兆帕后，得到脱甲烷处理前液相费托合成尾气；
e、将步骤c中所得第一股脱甲烷进料、第二乙烯激冷液体和第一乙烯激冷液体以及步骤d中所得脱甲烷处理前液相费托合成尾气在-100～-105℃和3.00～3.20兆帕下进行脱甲烷处理，得到-102～-105℃和3.00～3.20兆帕以及乙烯含量小于0.2mol％的脱甲烷气体和50～55℃和3.07～3.27兆帕的脱甲烷液体；
f、将步骤e中所得的脱甲烷气体与步骤c中所得的第一次甲烷/氢分离气体混合，一起进入尾气膨胀机膨胀制冷后，进行第二次甲烷/氢分离，得到-175～-180℃和0.25～0.33兆帕的膨胀分离氢气和膨胀分离甲烷；
g、将步骤f中所得膨胀分离氢气依次与步骤c中所得第二乙烯激冷气体与第一乙烯激冷气体、步骤b中所得第二级丙烯冷凝产物与第一级丙烯冷凝产物、步骤a中所述气相费托合成尾气以及38～40℃丙烯冷剂液体进行换热后得到常温粗氢产品。
2.根据权利要求1的方法，其中，步骤a中所述脱二氧化碳处理依次包括水洗或胺洗、以及碱洗。
3.根据权利要求1的方法，该方法还包括：
α、将步骤f中所得一半以上的膨胀分离甲烷与所述第二乙烯激冷气体进行换热，得到第一股换热膨胀分离甲烷气体；将步骤f中所得部分膨胀分离甲烷用于步骤e中脱甲烷处理的塔顶冷凝换热，得到第二股换热膨胀分离甲烷气体；将步骤f中所得剩余部分的膨胀分离甲烷进行汽化升温处理后，得到第三股换热膨胀分离甲烷气体；
β、将步骤α中所述第一股换热膨胀分离甲烷气体、第二股换热膨胀分离甲烷气体和第三股换热膨胀分离甲烷气体汇合成-100～-104℃和0.26-0.28兆帕的总换热膨胀分离甲烷气体后，进行进一步升温处理至常温，再交替进行最多三次压缩处理和冷却处理后，得到38-40℃和5.0-6.5兆帕的压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体；
γ、将步骤β中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体进行脱过热、重新液化和过冷处理后，节流减压得到-162～-163℃和15～20千帕的液化天然气产品；
δ、将步骤γ中所述液化天然气产品的闪蒸气进行两级升温处理后，交替进行2～3次升压和冷却后，用作燃料气。
4.根据权利要求3的方法，该方法还包括：所述步骤c所用的一段乙烯冷剂和二段乙烯冷剂，与步骤γ中压缩冷却处理后膨胀分离甲烷气体的重新液化所用的乙烯冷剂，来自同一台乙烯制冷机。
5.根据权利要求3的方法，该方法还包括：将步骤α中所述剩余部分的膨胀分离甲烷的汽化升温处理和步骤δ中所述液化天然气产品的闪蒸气的第一级升温处理所产生的冷量用于步骤γ中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体的过冷处理。
6.根据权利要求3的方法，该方法还包括：将步骤β中所述总换热膨胀分离甲烷气体的进一步升温处理和步骤δ中所述液化天然气产品的闪蒸气的第二级升温处理所产生的冷量用于步骤γ中所述压缩冷却处理的膨胀分离甲烷气体的脱过热处理。
7.根据权利要求3的方法，该方法还包括：步骤β中所述总换热膨胀分离甲烷气体的压缩处理所需功率全部由步骤f中的尾气膨胀机提供。
8.根据权利要求1的方法，该方法还包括：
将步骤e中所得脱甲烷液体在-12～-16℃和2.1～2.3兆帕下进行脱乙烷处理，得到含有乙烯和乙烷的脱乙烷气体和含有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和汽油组分的脱乙烷液体；
将所述脱乙烷气体进行乙烯精馏，得到乙烯和乙烷；将所述脱乙烷液体在13～17℃和0.65～0.85兆帕进行脱丙烷处理，得到含有丙烷和丙烯的脱丙烷气体和含有丁烷、丁烯和汽油组分的脱丙烷液体；
将所述脱丙烷气体进行丙烯精馏，得到丙烯和丙烷；将所述脱丙烷液体在46～50℃和0.35～0.45兆帕进行脱丁烷处理，得到液态的混合碳四产品和液态的汽油组分。
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