CN102977910B - 一种轻烃回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻烃回收系统及方法。所述系统包括：吸收塔、脱吸塔和稳定塔，稳定塔底部与脱吸塔进料换热器之间设置有冷冻水机组及换热设施，脱吸塔下部设置有脱吸塔再加热器，所述稳定塔底部连接脱吸塔再加热器后与所述冷冻水机组及换热设施连接。所述方法包括：稳定塔底油送入冷冻水机组及换热设施，再经换热后，部分进入吸收塔，另一部分送出装置；冷冻水机组及换热设施制得的冷冻水作为系统内的低温冷却介质。本发明所述的系统及方法可以克服常规流程中的缺陷，提高操作灵活性和可靠性，解决干气不干的问题，并降低能耗。

Description

一种轻烃回收系统及方法

技术领域

本发明涉及石油化工领域，进一步地说，是涉及一种轻烃回收系统及方法。具体涉及从炼油厂加工装置副产含烃气体和煤液化装置副产含烃气体中回收轻质烃(液化气)。

背景技术

目前，国内炼油厂普遍采用常规轻烃回收流程来回收炼厂气中的轻质烃，流程的主要组成是吸收塔、脱吸塔和稳定塔。常规轻烃回收流程中，气液吸收过程是在常温40℃下进行的，只采用循环水为冷却介质，没有采用低温冷却介质，饱和吸收油经过脱吸塔进料换热器与稳定塔底油换热后送入脱吸塔的顶部，没有设置脱吸塔再加热器，来自稳定塔底的稳定塔底油，先到脱吸塔进料换热器换热后，再由空冷器和水冷器冷却。

该工艺流程可参见附图1所示，含烃气体和脱吸塔2塔顶气体混合后经过气体水冷器冷却到40℃进入吸收塔下部，粗汽油和吸收油分别进入吸收塔1上部。从吸收塔1内抽出的温度较高的吸收油经过液体冷却器7冷却到40℃，再由泵送回塔内。吸收塔顶干气c可以送出装置。吸收塔底的饱和吸收油由泵升压，经脱吸塔进料换热器11换热后，进入脱吸塔2。脱吸塔2塔顶气体与含烃气体混合后去吸收塔1。脱吸塔底油去稳定塔3。

在稳定塔3中碳三碳四等轻馏分从塔顶馏出，经稳定塔顶冷凝器5冷凝冷却，进入回流罐4，一部分作为塔顶回流，另一部分作为液化气，经水冷器冷却到40℃后送出装置。稳定塔底油经脱吸塔进料换热器11换热后，又经空冷器12和水冷器冷却至40℃，一部分由泵打入吸收塔顶作为吸收油，另一部分作为稳定汽油出装置。

目前采用的常规轻烃回收流程，有下述几个缺点：

(1)吸收油循环量大。

(2)吸收塔顶干气夹带的液化气组分和汽油组分多，造成干气不干的问题。

(3)脱吸塔塔顶温度受到进料温度的影响大，不易控制，塔顶气量大，造成吸收塔负荷增加，不利于吸收塔的稳定操作和干气的质量控制。

(4)脱吸塔和稳定塔的塔底热负荷大，增加了装置能耗。

(5)稳定塔塔底油的热量没有得到充分利用，还需要采用空冷器冷却。

(6)脱吸塔和稳定塔的设备直径大，增加了设备投资。

CN2756304Y公开了一种吸收塔，吸收塔中部具有中部冷却器。该技术设置喷射泵进行气体和吸收液的混合，并呈射流状进入吸收塔上部填料，再进入塔内的中部冷却器。该技术解决气速过大产生泛塔或者对于较大塔径液体分布困难的问题。该技术的中部冷却器设置在吸收塔的内部，气体容易和液体一起进入中部冷却器，并形成气体短路的问题，不能解决吸收油循环量大、干气不干和能耗高等问题。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种轻烃回收系统及方法。可以克服常规流程中的缺陷，提高操作灵活性和可靠性，解决干气不干的问题，并降低能耗。

本发明的目的之一是提供一种轻烃回收系统。

包括：吸收塔、脱吸塔和稳定塔，吸收塔和脱吸塔之间设置有脱吸塔进料换热器，吸收塔底部连接脱吸塔进料换热器后与脱吸塔顶部连接，脱吸塔底部连接稳定塔中部，稳定塔底部连接脱吸塔进料换热器后连通界外，

所述稳定塔底部与脱吸塔进料换热器之间设置有冷冻水机组及换热设施；

所述吸收塔外设置有粗汽油冷却器、气体冷却器和吸收油冷却器；

所述粗汽油冷却器和吸收油冷却器分别连接吸收塔上部；所述气体冷却器连接吸收塔下部；

所述粗汽油冷却器、气体冷却器和吸收油冷却器中的管程介质为所述冷冻水机组及换热设施制备的冷冻水；

所述脱吸塔下部设置有脱吸塔再加热器，所述稳定塔底部连接脱吸塔再加热器后与所述冷冻水机组及换热设施连接；

所述冷冻水机组及换热设施连接脱吸塔进料换热器后分成两路管线，一个管线连通界外；另一管线连接所述吸收油冷却器后连接吸收塔；

所述脱吸塔下部设置有脱吸塔再加热器，所述稳定塔底部连接脱吸塔再加热器后与所述冷冻水机组及换热设施连接；所述脱吸塔下部连接所述脱吸塔再加热器壳程后再连接脱吸塔下部同一塔板处；

所述脱吸塔中部增加进料口，吸收塔底部出口分成两路管线，一个管线连接脱吸塔顶部原有的进料口；另一个管线连接脱吸塔进料换热器连接脱吸塔中部新增的进料口。

以上所述冷却器、换热器均为管壳式或板式换热器。

本发明的目的之二是提供一种轻烃回收方法。

包括：

含烃气体和脱吸塔塔顶气体混合后进入吸收塔下部，粗汽油和吸收油分别进入吸收塔上部，吸收塔顶干气送出装置，吸收塔底的饱和吸收油经换热后，进入脱吸塔；

脱吸塔塔顶气体与含烃气体混合后去吸收塔，脱吸塔底油送入稳定塔；

稳定塔中轻馏分从塔顶馏出，部分回流，部分送出装置；稳定塔底油经换热后，部分进入吸收塔，另一部分作为稳定汽油出装置；

其中，

稳定塔底油送入冷冻水机组及换热设施，再经换热后，部分进入吸收塔，另一部分作为稳定汽油出装置；

所述冷冻水机组及换热设施制得的冷冻水作为系统内的低温冷却介质；

所述粗汽油和吸收油分别经冷却后进入吸收塔上部；

所述含烃气体和脱吸塔塔顶气体混合后经冷却后进入吸收塔下部。

当设置了脱吸塔再加热器时，

脱吸塔下部塔板上的液体被抽出，送入脱吸塔再加热器的壳程，加热后的汽液两相物流再返回所述塔板的下方；

稳定塔底油先送到脱吸塔再加热器的管程，再送入冷冻水机组及换热设施后，到脱吸塔进料换热器的管程，换热后的稳定塔底油部分进入吸收塔，另一部分送出装置。

所述吸收塔底的饱和吸收油一部分送入脱吸塔的顶部，另一部分去脱吸塔进料换热器的壳程入口，经换热后，送到脱吸塔中部。

以上所述的步骤中，

吸收塔内的吸收过程是在低温下进行，低温冷却介质为冷冻水，冷冻水的温度为4～12℃；

所述的冷冻水用于液体冷却器、气体冷却器、粗汽油冷却器、吸收油冷却器和稳定塔顶冷凝器；

所述的稳定塔操作压力为表压0.5～1.0MPa，

所述的吸收塔的操作温度为10～20℃。

本发明的轻烃回收方法是这样实现的：

所述轻烃回收的设备包括吸收塔、液体冷却器、气体冷却器、粗汽油冷却器、吸收油冷却器、冷冻水机组及换热设施、脱吸塔和脱吸塔再加热器、稳定塔和稳定塔顶冷凝器，轻烃回收的原料是炼油厂加工装置副产含烃气体(炼厂气)和煤液化装置副产含烃气体，轻烃回收的主要产品为液化气。

所述的轻烃回收方法，气液吸收过程是在低温下进行，低温冷却介质采用冷冻水，是通过冷冻水机组及换热设施，以稳定塔底油为低温热源，制取的冷冻水；系统外富余低温热可以作为冷冻水机组及换热设施的补充低温热源；

所述的冷冻水在系统内循环，用于液体冷却器、气体冷却器、粗汽油冷却器、吸收油冷却器，以保证气液吸收过程在低温下进行；

吸收塔内可设置1到4个集液盘，每个集液盘上的液体被分别从吸收塔内抽出，分别送到各自的液体冷却器(1到4个)的壳程入口，经过液体冷却器管程侧的冷冻水冷却后，液体从液体冷却器的壳程出口经由泵送回集液盘的下方；

吸收塔底的饱和油分成两部分，一部分直接送入脱吸塔的顶部，另一部分去脱吸塔进料换热器的壳程入口，经过与脱吸塔进料换热器管程侧的稳定塔底油充分换热到一定温度后，送到脱吸塔中部；

脱吸塔下部设置有脱吸塔再加热器，脱吸塔下部塔板上的液体被从脱吸塔内抽出，送入脱吸塔再加热器的壳程，加热后的汽液两相物流再返回所述塔板的下方，脱吸塔再加热器的管程是来自稳定塔底的稳定塔底油，稳定塔底油先送到脱吸塔再加热器的管程，经过冷冻水机组及换热设施后，再到脱吸塔进料换热器的管程，换热后的稳定塔底油部分返回吸收塔，部分送出界外。

所述的吸收塔的操作温度为10～20℃。

所述的冷冻水的温度为4～12℃。

所述的稳定塔操作压力为表压0.5～1.0MPa。

本发明中，

所述的冷却器包括：液体冷却器、气体冷却器、粗汽油冷却器和吸收油冷却器；

所述的冷凝器包括：稳定塔顶冷凝器；

所述的换热器包括：脱吸塔再加热器。

所述的冷却器、冷凝器和换热器均为管壳式或板式换热器。

在具体操作中，若是对现有装置进行扩能改造，则包括以下步骤：

(1)增加冷冻水机组及换热设施，以稳定塔底油为低温热源，制取冷冻水；

(2)液体冷却器和稳定塔顶冷凝器的管程采用低温冷却介质(冷冻水)替代原来的循环水；

(3)增加气体冷却器、粗汽油冷却器和吸收油冷却器，同时气体冷却器、粗汽油冷却器和吸收油冷却器的管程采用低温冷却介质(冷冻水)；

(4)吸收塔的操作温度为10～20℃；

(5)稳定塔的操作压力为表压0.5～1.0MPa；

在装置主要设备基本不改动的情况下，可以解决干气不干问题，吸收塔处理量增加30～60％，稳定塔处理量增加30～50％，装置处理量可提高30～60％，液化气产品量可增加30～60％，经济效益得到提高。

若是对现有装置进行节能改造，处理量不变的情况下，则在上述步骤(1)～(5)后增加步骤(6)到(8)，

(6)降低吸收油的循环量；

(7)在脱吸塔中部增加进料口。饱和吸收油分成两部分，一部分直接送入脱吸塔顶部原有的进料口，另一部分经已有的脱吸塔进料换热器与稳定塔底油换热后进入到新增的脱吸塔中部进料口；

(8)增加脱吸塔再加热器，在脱吸塔下部增加抽出口和返回口，液体从脱吸塔下部抽出口抽出，送入脱吸塔再加热器的壳程，加热后的汽液两相物流由脱吸塔下部返回口回到塔内，稳定塔底油从稳定塔底出来后，先送到脱吸塔再加热器的管程，经过冷冻水机组及换热设施后，再到脱吸塔进料换热器的管程，换热后的稳定塔底油部分经吸收油冷却器返回吸收塔，部分送出界外。

具体的，所述的吸收油循环量较常规方法降低30～50％，装置的加热负荷可降低30～60％，节能效果明显。

若为新建装置，如采用上述的轻烃回收方法，在相同处理量和轻烃回收率要求下，与常规方法相比，干气质量合格并易于控制；吸收油循环量可减少30～50％；相同塔板数下，吸收塔、脱吸塔和稳定塔的塔径较常规方法可减小20～40％，节省设备投资；脱吸塔和稳定塔塔底热负荷减少30～60％，节能效果明显；稳定塔塔底温度降低20～40℃，扩大了稳定塔底重沸器热源的选择范围。

本发明采用的低温冷却介质是由本系统内低温热制取的冷冻水。常规技术手段是采用本系统外的循环水作为冷却介质，循环水的供水温度按照地域的不同，通常在28到34度。本发明改进点体现在采用的是本系统内的低温热制取的冷冻水，其温度在4到12度。气液吸收过程在低温下进行将有利于吸收过程，这是普遍认同的，而困难在于低温介质的选择是否便于取得，并且少消耗或不消耗炼厂宝贵的中压蒸汽。通常选择的低温冷却介质是液氨或丙烯等冷剂，但这类冷剂需要系统外提供，取得不方便，要有液氨或丙烯的外供来源以及单独设置的储存设施等，同时，为了冷剂的循环，需要设置压缩机组等设施，这带来的问题是驱动压缩机的中压蒸汽能耗指标很高消耗大。由于上述的存在问题，常规技术手段是以循环水作为冷却介质，虽然吸收效果较差，但简单方便，易于实现。本发明克服了低温冷却介质选择上的难点，采用本系统内的低温热来制取的冷冻水(如果系统外有富裕的低温热可以作为补充)，以该冷冻水为低温冷却介质，取得方便易行，没有冷剂外供源和储存的问题，同时，不需要中压蒸汽驱动，不需要消耗宝贵的中压蒸汽。采用本发明的方法，可以明显提高吸收效率，提高轻烃回收率，并且使用系统内低温热，具有一定的节能效果。

本发明在脱吸塔的下部设置了脱吸塔再加热器。常规技术没有设置脱吸塔再加热器，而是采用进料与稳定塔底油换热的方式以便降低脱吸塔重沸器的热负荷，这带来的问题是，在降低脱吸塔重沸器热负荷的同时，脱吸塔顶气体流量变大，由于该气体是和含烃气体混合后进入吸收塔，造成吸收塔气体负荷的增加，引起吸收率的降低。为了解决上述的存在问题，本发明通过设置脱吸塔再加热器，在脱吸塔内下部温度灵敏位置抽出液体，送到脱吸塔再加热器加热；同时吸收塔底部物料一部分送入脱吸塔顶部，一部分送入脱吸塔中部，送入脱吸塔中部的物料用于换热，可以降低脱吸塔重沸器热负荷，减少对吸收塔气体负荷的影响，改善吸收塔的轻烃回收率，同时节能。

同现有技术相比，本发明具有以下突出效果：

(1)解决干气不干的问题，并提高液化气回收率。

(2)脱吸塔塔顶温度稳定，塔顶气量较低，利于控制干气的质量。

(3)充分利用稳定塔底油的热量，可取消空冷器和水冷器。

(4)脱吸塔和稳定塔的塔底热负荷明显减少，降低装置能耗。

(5)采用的冷冻水由系统内(或系统内和系统外)富余的低温热制得，最

大化利用低温位热源。

附图说明

图1现有技术的轻烃回收工艺流程图

图2本发明所述的轻烃回收的工艺流程图

附图标记：

设备：1吸收塔；2脱吸塔；3稳定塔；4稳定塔顶回流罐；5稳定塔顶冷凝器；6气体冷却器；7液体冷却器；8粗汽油冷却器；9吸收油冷却器；10脱吸塔再加热器；11脱吸塔进料换热器；12稳定塔底油空冷器和水冷器；13冷冻水机组及换热设施

物流：a粗汽油；b含烃气体；c干气；d液化气；e稳定汽油

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图2所示，一种轻烃回收系统，包括吸收塔1、脱吸塔2和稳定塔3，吸收塔1和脱吸塔2之间设置有脱吸塔进料换热器11，吸收塔1底部连接脱吸塔进料换热器11后与脱吸塔2顶部连接，脱吸塔2底部连接稳定塔3中部，稳定塔3底部连接脱吸塔进料换热器11后连通界外，

所述稳定塔3底部与脱吸塔进料换热器11之间设置有冷冻水机组及换热设施13；所述吸收塔1外设置有粗汽油冷却器8、气体冷却器6和吸收油冷却器9；所述粗汽油冷却器8和吸收油冷却器9分别连接吸收塔1上部；所述气体冷却器6连接吸收塔1下部；所述粗汽油冷却器8、气体冷却器6和吸收油冷却器9中的管程介质为所述冷冻水机组及换热设施制备13的冷冻水；

所述脱吸塔2下部设置有脱吸塔再加热器10，所述稳定塔3底部连接脱吸塔再加热器10后与所述冷冻水机组及换热设施13连接；所述脱吸塔2下部连接所述脱吸塔再加热器10壳程后再连接脱吸塔2下部同一塔板处；

所述冷冻水机组及换热设施13连接脱吸塔进料换热器11后分成两路管线，一个管线连通界外；另一管线连接所述吸收油冷却器9后连接吸收塔1；

所述脱吸塔2中部增加进料口，吸收塔1底部出口分成两路管线，一个管线连接脱吸塔2顶部原有的进料口；另一个管线连接脱吸塔进料换热器11连接脱吸塔2中部新增的进料口。

所述吸收塔1内设置两个集液盘，与每个集液盘对应在吸收塔外侧设置有液体冷却器7；

稳定塔3顶设置有稳定塔顶冷凝器5。

液体冷却器7、稳定塔顶冷凝器5、气体冷却器6、粗汽油冷却器8和吸收油冷却器9的管程介质采用冷冻水，冷冻水的温度为4～12℃，冷冻水为通过冷冻水机组及换热设施13，以稳定塔底油为低温热源，制取的冷冻水；

吸收塔的操作温度为10～20℃；稳定塔压力控制为表压0.5～1.0MPa。

进行轻烃回收时，

含烃气体和脱吸塔塔顶气体混合后经冷却进入吸收塔下部，粗汽油和吸收油经冷却后分别进入吸收塔上部，吸收塔顶干气送出装置；

吸收塔内每个集液盘上的液体被分别从吸收塔内抽出，分别送到各自的液体冷却器的壳程入口，经过液体冷却器管程的冷冻水冷却后，液体从液体冷却器的壳程出口经由泵送回集液盘的下方；

所述吸收塔底的饱和吸收油一部分送入脱吸塔的顶部，另一部分去脱吸塔进料换热器的壳程入口，经换热后，送到脱吸塔中部；

脱吸塔塔顶气体与含烃气体混合后去吸收塔，脱吸塔下部塔板上的液体被抽出，送入脱吸塔再加热器的壳程，加热后的汽液两相物流再返回所述塔板的下方，脱吸塔底油送入稳定塔；

稳定塔中轻馏分从塔顶馏出，部分回流，部分送出装置；稳定塔底油先送到脱吸塔再加热器的管程，再送入冷冻水机组及换热设施后，到脱吸塔进料换热器的管程，换热后的稳定塔底油部分经吸收油冷却器进入吸收塔，另一部分送出装置。

所述冷冻水机组及换热设施制得的冷冻水作为系统内的低温冷却介质，以保证气液吸收过程是在低温下进行。

本实施例中，

气液吸收过程是在低温下进行，低温冷却介质采用冷冻水，是通过冷冻水机组及换热设施，以稳定塔底油为低温热源，制取的冷冻水；稳定塔底油从稳定塔底出来后，先去新增的脱吸塔再加热器，经过冷冻水机组及换热设施后，再进脱吸塔进料换热器；取消稳定塔底油空冷器和水冷器；在各塔塔径不变的情况下，提高了液化气回收率，液化气产品量可增加30～60％。脱吸塔塔顶温度稳定，塔顶气量低，易于控制干气的质量。充分利用了稳定塔底油的热量，取消了空冷器和水冷器，节省了这部分电的消耗。装置的加热负荷可降低30～60％，降低了装置能耗。

Claims (11)

1.一种轻烃回收系统，包括：吸收塔、脱吸塔和稳定塔，吸收塔和脱吸塔之间设置有脱吸塔进料换热器，吸收塔底部连接脱吸塔进料换热器后与脱吸塔上部部连接，脱吸塔底部连接稳定塔中部，稳定塔底部连接脱吸塔进料换热器后连通界外，其特征在于：

所述稳定塔底部与脱吸塔进料换热器之间设置有冷冻水机组及换热设施；

所述冷冻水机组及换热设施连接脱吸塔进料换热器后分成两路管线，一个管线连通界外；另一管线连接所述吸收油冷却器后连接吸收塔；

所述脱吸塔下部设置有脱吸塔再加热器，所述稳定塔底部连接脱吸塔再加热器后与所述冷冻水机组及换热设施连接；

所述脱吸塔下部连接所述脱吸塔再加热器壳程后再连接脱吸塔下部同一塔板处。

2.如权利要求1所述的轻烃回收系统，其特征在于：

所述吸收塔外设置有粗汽油冷却器、气体冷却器和吸收油冷却器；

所述粗汽油冷却器和吸收油冷却器分别连接吸收塔上部；所述气体冷却器连接吸收塔下部；

所述粗汽油冷却器、气体冷却器和吸收油冷却器中的管程介质为所述冷冻水机组及换热设施制备的冷冻水。

3.如权利要求1所述的轻烃回收系统，其特征在于：

所述脱吸塔中部增加进料口，吸收塔底部出口分成两路管线，一个管线连接脱吸塔顶部原有的进料口；另一个管线连接脱吸塔进料换热器连接脱吸塔中部新增的进料口。

4.如权利要求1-3之一所述的轻烃回收系统，其特征在于：

所述冷却器、换热器均为管壳式或板式换热器。

5.一种采用如权利要求1～4之一所述的轻烃回收系统的回收方法，包括：

含烃气体和脱吸塔塔顶气体混合后进入吸收塔下部，粗汽油和吸收油分别进入吸收塔上部，吸收塔顶干气送出装置，吸收塔底的饱和吸收油经换热后，进入脱吸塔；

脱吸塔塔顶气体与含烃气体混合后去吸收塔，脱吸塔底油送入稳定塔；

稳定塔中轻馏分从塔顶馏出,部分回流，部分送出装置；稳定塔底油经换热后，部分进入吸收塔，另一部分作为稳定汽油出装置；其特征在于：

稳定塔底油送入冷冻水机组及换热设施，再经换热后，部分进入吸收塔，另一部分作为稳定汽油出装置；

所述冷冻水机组及换热设施制得的冷冻水作为系统内的低温冷却介质。

6.如权利要求5所述的回收方法，其特征在于：

所述粗汽油和吸收油分别经冷却后进入吸收塔上部；

所述含烃气体和脱吸塔塔顶气体混合后经冷却后进入吸收塔下部。

7.如权利要求5所述的回收方法，其特征在于：

脱吸塔下部塔板上的液体被抽出，送入脱吸塔再加热器的壳程，加热后的汽液两相物流再返回所述塔板的下方；

稳定塔底油先送到脱吸塔再加热器的管程，再送入冷冻水机组及换热设施后，到脱吸塔进料换热器的管程，换热后的稳定塔底油部分进入吸收塔，另一部分送出装置。

8.如权利要求5所述的回收方法，其特征在于：

所述吸收塔底的饱和吸收油一部分送入脱吸塔的上部，另一部分去脱吸塔进料换热器的壳程入口，经换热后，送到脱吸塔中部。

9.如权利要求5～8之一所述的回收方法，其特征在于：

所述吸收塔内的吸收过程是在低温下进行，低温冷却介质为冷冻水，冷冻水的温度为4～12℃。

10.如权利要求9所述的回收方法，其特征在于：

所述的冷冻水用于液体冷却器、气体冷却器、粗汽油冷却器、吸收油冷却器和稳定塔顶冷凝器。

11.如权利要求10所述的回收方法，其特征在于：

所述的稳定塔操作压力为表压0.5～1.0MPa；

所述的吸收塔的操作温度为10～20℃。