一种冷量均衡设置的催化重整再接触工艺 |
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| 申请号 | CN201810690269.5 | 申请日 | 2018-06-28 | 公开(公告)号 | CN108774545B | 公开(公告)日 | 2020-11-10 |
| 申请人 | 上海河图工程股份有限公司; | 发明人 | 马成国; 蔡明件; 张韩; 王丁; 何平; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种冷量均衡设置的催化重整再 接触 工艺，基于对重整反应再接触工艺流程特点和产物气液平衡特性进行研究的 基础 上而提出的，通过在第一气液分离罐罐底设置两台 泵 ，升压后分别进入再接触系统和重整油 分馏 系统，灵活调节两股液相比例，优化再接触效果，减少 能量 消耗；第二、三、四气液分离罐采用换热或者设置冷冻器的方式，降低再接触 温度 ，减少 压缩机 入口气相负荷，降低能量消耗；第二、三气液分离罐的液相直接进入后续重整油分馏系统，减少 液化 气及以上 烃 类组分在再接触系统内的累积和循环，降低装置能耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种冷量均衡设置的催化重整再接触工艺，其特征在于，该工艺采用以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种冷量均衡设置的催化重整再接触工艺技术领域[0001] 本发明涉及催化重整装置的技术领域，尤其是涉及一种冷量均衡设置的催化重整再接触工艺。 背景技术[0002] 催化重整是炼油和石化工业中最重要的二次加工工艺之一，是生产芳烃和高辛烷值清洁汽油的重要手段，同时也是炼化企业的重要氢气来源。近年来，随着芳烃需求量的日益增长和加氢工艺的快速发展，催化重整装置发展迅速。 [0003] 提高重整氢气产率和纯度、降低氢气损失、提高液体收率是提高连续重整装置经济技术指标的主要方式。新型连续重整反应分离罐的操作压力只有0.24MPaG，在这样低的压力下气液平衡，分离出的气体中会含有大量的轻烃，既降低了氢气的纯度又减少了重整油的收率。设置再接触系统，使重整油与含氢气体在高压低温条件下再接触，重新建立气液平衡，使含氢气体中轻烃溶解在油中，是回收含氢气体中轻烃的重要方法。 [0004] 目前，较为通用的再接触工艺包括UOP公司的再接触工艺和Axens公司的再接触工艺。两种再接触工艺均采用了重整氢增压机入口分液罐或(和)一级再接触罐罐底液相返回重整气液分离罐的工艺流程，该工艺流程简单易于操作，但由于罐底液相中含有较少的氢气和C1、C2等轻烃组分，主要含有液化气及以上组分，该组分在系统中进行往复循环，增加了装置的能耗。另外，两种工艺中气液分离罐罐底液相均全部用作再接触油，再接触油用量较大，同时由于再接触油中含有部分轻烃组分，再接触油流量过大，反而会降低重整氢的纯度，因此再接触油流量并非越大越好，存在一最佳流量，两种工艺再接触油量均无法灵活调节，影响了装置操作的灵活性。同时，两种工艺流程第一、二、三气液分离罐的操作温度均为40℃，第四气液分离罐的操作温度为-12～4℃之间，由于前三个分离罐的操作温度较高，较多的冷却负荷集中于第四气液分离罐处，轻烃组分无法及时冷凝成液相，由此导致重整循环氢压缩机、重整氢增压机的负荷较大，能耗较高。 [0005] 专利文献CN103421540B和CN103725306B均公开了一种催化重整反应产物的分离工艺，重整产物自进料换热器流出后直接进入气液分离罐，气液分离罐操作温度为90～110℃，气液分离后吸收效果较好的重组分由罐底液相采出，直接进入重整油分馏系统，降低了后续分离系统的能耗。但由于吸收效果较好的重组分未应用于再接触系统，仅采用略轻组分进行再接触，在同等再接触温度和压力条件下，再接触效果不佳，导致循环氢纯度降低。专利文献CN106350113A采用再接触塔形式用于气液分离，导致再接触系统设备较为复杂，成本较高。 发明内容[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0008] 一种冷量均衡设置的催化重整再接触工艺，采用以下步骤： [0009] 1)来自于重整反应器的反应产物经重整进料换热器与精制石脑油换热后进入第一空冷器，冷却至35～45℃进入第一气液分离罐； [0010] 2)第一气液分离罐的液相分为两路，其中一路经泵升压后作为再接触油，另一路经泵升压后直接进入后续重整油分馏系统，第一气液分离罐的气相直接进入重整循环氢压缩机； [0011] 3)重整循环氢压缩机出口分两路，一路作为循环氢返回至重整反应系统；另一路作为重整产氢进入第二空冷器，与第四气液分离罐顶气相重整产氢换热冷却后进入第二气液分离罐； [0012] 4)第二气液分离罐气液分离后，气相进入一级重整氢增压机，液相经泵升压后直接进入后续重整油分馏系统； [0013] 5)一级重整氢增压机出口物流与第三气液分离罐罐底液相进行换热后，与第四气液分离罐底液相混合后进入第二冷冻器，冷却至-12～4℃进入第三气液分离罐； [0014] 6)第三气液分离罐气液分离后，气相进入二级重整氢增压机，液相经泵升压与一级重整氢增压机出口换热后直接进入后续重整油分馏系统； [0015] 7)二级重整氢增压机出口物流进入第四空冷器冷却至35～45℃后，与来自于第一气液分离罐的再接触油混合后，进入第一冷冻器冷却至-12～4℃进入第四气液分离罐； [0016] 8)第四气液分离罐罐顶作为重整产氢与第二气液分离罐进料物流换热后出装置，罐底液相进入第三气液分离罐入口第二冷冻器进行冷却再接触。 [0017] 重整产物分离罐液相进入再接触系统和重整油分馏系统的质量比为1:5～5:1，优选比例为1:3～3:1。 [0018] 所述第二空冷器出口物流与第四气液分离罐顶重整产氢换热后温度为15～30℃。 [0019] 所述一级重整氢增压机出口物流经与第三气液分离罐底液相换热后温度为25℃～45℃。 [0020] 除了上述工艺之外，第二冷冻器还可设置于第二气液分离罐前，第二气液分离罐的操作温度为-12～4℃。一级重整氢增压机出口物流还可以经第三空冷器冷却至35～45℃进入第三气液分离罐，第三气液分离罐的操作温度为35～45℃。第二气液分离罐升压后还可以与第四气液分离罐液相混合与第四气液分离罐入口物流换热后直接进入后续重整油分馏系统。 [0021] 与现有技术相比，本发明在研究重整反应再接触工艺流程特点和产物气液平衡特性的基础上，提供了一种冷量均衡设置的催化重整再接触工艺，均衡降低第二或第三气液分离罐的操作温度，使轻烃组分及时冷凝成液相进入后续重整油分馏系统，有效减少压缩机的气相负荷，降低蒸汽消耗，在达到相同重整氢的纯度和收率的情况下，能耗较低，实施例所述技术方案具有如下优点： [0022] 1.本发明实施例中第一气液分离罐罐底设置两台泵，其中一台泵用于再接触吸收油的升压，另外一台泵的液相直接进入后续重整油分馏系统。该方案可灵活调整两股液相的分配比例，有效调节再接触效果； [0023] 2.本发明实施例中采用换热或者设置冷冻器的方式，降低第二或第三气液分离罐的操作温度，使轻烃组分及时冷凝成液相，减少重整氢增压机入口气相负荷，降低压缩机的能量消耗； [0024] 3.本发明实施例中第二气液分离罐和第三气液分离罐罐底液相均直接进入后续重整油分馏系统，减少液化气及以上组分在再接触系统内的循环，降低装置能耗； [0026] 图1为实施例1中本发明的重整产物再接触流程图； [0027] 图2为实施例2本发明的重整产物再接触流程图； [0028] 图3为目前常规采用的重整产物再接触流程图； [0029] 图4为目前常规采用的重整产物再接触流程图。 [0030] 图中，V-201：第一气液分离罐；V-202：第二气液分离罐；V-203：第三气液分离罐；V-204：第四气液分离罐；E-201：重整进料换热器；E-202：第二空冷器出口-重整氢换热器； E-203：再接触预冷器；E-204：第一冷冻器；E-205：氢气预冷器；E-206：重整氢增压机一级出口-第三气液分离罐液相换热器；E-207：第二冷冻器；A-201：第一空冷器；A-202：第二空冷器；A-203：第三空冷器；A-204：第四空冷器；P-201：第一气液分离罐底泵；P-201A：再接触油相升压泵；P-201B：重整油至分馏系统升压泵；P-202：第二气液分离罐底泵；P-203：第三气液分离罐底泵；K-201：重整循环氢压缩机；K-202-1：一级重整氢增压机；K-202-2：二级重整氢增压机。 具体实施方式[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。 [0032] 一种冷量均衡设置的催化重整再接触工艺，采用以下步骤： [0033] 1)来自于重整反应器的反应产物经重整进料换热器与精制石脑油换热后进入第一空冷器，冷却至35～45℃进入第一气液分离罐； [0034] 2)第一气液分离罐的液相分为两路，其中一路经泵升压后作为再接触油，另一路经泵升压后直接进入后续重整油分馏系统，第一气液分离罐的气相直接进入重整循环氢压缩机，重整产物分离罐液相进入再接触系统和重整油分馏系统的质量比为1:5～5:1，优选比例为1:3～3:1； [0035] 3)重整循环氢压缩机出口分两路，一路作为循环氢返回至重整反应系统；另一路作为重整产氢进入第二空冷器，与第四气液分离罐顶气相重整产氢换热冷却后进入第二气液分离罐； [0036] 4)第二气液分离罐气液分离后，气相进入一级重整氢增压机，液相经泵升压后直接进入后续重整油分馏系统； [0037] 5)一级重整氢增压机出口物流与第三气液分离罐罐底液相进行换热，温度达到25℃～45℃，然后与第四气液分离罐底液相混合后进入第二冷冻器，冷却至-12～4℃进入第三气液分离罐； [0038] 6)第三气液分离罐气液分离后，气相进入二级重整氢增压机，液相经泵升压与一级重整氢增压机出口换热后直接进入后续重整油分馏系统； [0039] 7)二级重整氢增压机出口物流进入第四空冷器冷却至35～45℃后，与来自于第一气液分离罐的再接触油混合后，进入第一冷冻器冷却至-12～4℃进入第四气液分离罐； [0040] 8)第四气液分离罐罐顶作为重整产氢与第二气液分离罐进料物流换热后出装置，罐底液相进入第三气液分离罐入口第二冷冻器进行冷却再接触。 [0041] 所述一级重整氢增压机出口物流经与第三气液分离罐底液相换热后。 [0042] 除了上述工艺之外，还可以采用另一种冷量均衡设置的催化重整再接触工艺，与上述工艺步骤不同之处在于，第二冷冻器还可设置于第二气液分离罐前，第二气液分离罐的操作温度为-12～4℃。一级重整氢增压机出口物流还可以经第三空冷器冷却至35～45℃进入第三气液分离罐，第三气液分离罐的操作温度为35～45℃。第二气液分离罐升压后还可以与第四气液分离罐液相混合与第四气液分离罐入口物流换热后直接进入后续重整油分馏系统。 [0043] 实施例1 [0044] 参见图1所示，本实施例所述的催化重整装置再接触工艺，具体情形如下：来自于重整反应器的反应产物经重整进料换热器E-201与精制石脑油及循环氢换热后进入第一空冷器A-201，冷却至35～45℃进入第一气液分离罐V-201。第一气液分离罐V-201的液相分为两路，其中一路经再接触油相升压泵P-201A升压后作为再接触油，与第四空冷器A-204出口物流混合后，进入第一冷冻器E-204；另一路经重整油至分离系统升压泵P-201B升压后直接进入后续重整油分馏系统。第一气液分离罐V-201的气相直接进入重整循环氢压缩机K-201，重整循环氢压缩机K-201出口分两路，一路作为循环氢返回至重整反应系统；另一路作为重整产氢进入第二空冷器A-202，冷却至35～45℃进入第二空冷器出口-重整氢换热器E- 202换热至20～25℃后，进入第二气液分液罐V-202进行气液分离。气相进入一级重整氢增压机K-202-1，液相经第二气液分离罐底泵P-202升压后直接进入后续重整油分馏系统。一级重整氢增压机K-202-1出口物流经重整氢增压机一级出口-第三气液分离罐液相换热器E-206换热至30～35℃后，与第四气液分离罐V-204罐底液相混合进入第二冷冻器E-207，冷却至0℃进入第三气液分离罐V-203进行气液分离，气相进入二级重整氢增压机K-202-2，液相经第三气液分离罐底泵P-203升压换热后进入后续重整油分馏系统。二级重整氢增压机K-202-2出口物流经第四空冷器A-204冷却至40℃，与再接触油混合后进入第一冷冻器E- 204冷却至0℃进入第四气液分离罐V-204进行气液分离，罐顶重整氢与第二空冷器A-202出口物流换热后出装置，液相与换热后的一级重整氢增压机K-202-1出口物流混合，经第二冷冻器E-207冷却后进入第三气液分离罐V-203。 [0045] 实施例2 [0046] 参见图2所示，本实施例所述的另一催化重整装置再接触工艺，与实施例1不同之处在于，第二气液分离罐V-202入口设置有第二冷冻器E-207，冷冻器出口温度为-12℃～4℃。第二气液分离罐V-202罐顶气相进入一级重整氢增压机K-202-1，液相经第二气液分离罐底泵P-202升压后与第四气液分离罐底液相混合后进入再接触预冷器E-203。一级重整氢增压机K-202-1出口物流进入第三空冷器A-203冷却至40℃进入第三气液分离罐V-203进行气液分离，气相进入二级重整氢增压机K-202-2。由于在第二气液分离罐在-12℃～4℃条件下进行气液分离，气相中含有轻烃较少，在第三气液分离罐中无液相产生，若有部分微量液相可直接进入后续重整油分馏系统。第四空冷器A-204出口物流与再接触油混合后进入再接触预冷器E-203冷却至25℃，冷却后物流进入第一冷冻器E-204冷却降温至-12℃～4℃，进入第四气液分离罐V-204进行气液分离。气相重整产氢换热后出装置，液相换热后直接进入重整油分馏系统。 [0047] 对比例1 [0048] 参见图3所述，该流程为目前普遍采用的再接触流程之一，具体流程如下： [0049] 来自于重整反应器的反应产物经重整进料换热器E-201与精制石脑油及循环氢换热后进入第一空冷器A-201，冷却至40℃进入第一气液分离罐V-201。第一气液分离罐V-201的液相全部由第一气液分离罐底泵(P-201)升压后进入氢气预冷器E-205与重整产氢换热后与第四空冷器A-204出口物流混合。第一气液分离罐V-201的气相直接进入重整循环氢压缩机K-201，重整循环氢压缩机K-201出口分两路，一路作为循环氢返回至重整反应系统；另一路作为重整产氢进入第二空冷器A-202，冷却至40℃进入第二气液分液罐V-202进行气液分离。气相进入一级重整氢增压机K-202-1，液相返回至第一空冷器A-201出口。一级重整氢增压机K-202-1出口物流经第三空冷器A-203冷却至40℃与第四气液分离罐V-204罐底返回的液相混合进入第三气液分离罐V-203进行气液分离，气相进入二级重整氢增压机K-202-2，液相经第三气液分离罐底泵P-203升压后进入后续重整油分馏系统。二级重整氢增压机K-202-2出口物流经第四空冷器A-204冷却至40℃，与再接触油混合进入再接触预冷器E- 203与第四气液分离罐V-204罐底液相换热。换热后的物流进入第一冷冻器E-204冷却至0℃进入第四气液分离罐V-204进行气液分离。罐顶重整氢进入氢气预冷器E-205换热后作为重整产氢出装置，罐底液相换热后进入第三气液分离罐V-203。 [0050] 对比例2 [0051] 参见图4所述，该流程为另一普遍采用的再接触流程。与对比例1相比，主要有以下不同点：第四气液分离罐V-204罐底液相换热后直接进入后续重整油分馏系统，不返回至第三气液分离罐V-203。第三气液分离罐V-203和第二气液分离罐V-202罐底液相一并返回至第一空冷器A-201出口。 [0052] 采用同一反应产物对上述四种再接触流程进行了模拟计算，反应产物的组成如表1所示，第一空冷器入口的操作温度和压力也列于表1中。为了使四种再接触工艺流程的基准一致，模拟的原则为重整产氢纯度同为94.3mol％，纯氢流量同为4105kmol/h，重整油分馏系统的脱戊烷塔顶气均返回至第二空冷器入口，重整产物中其余的氢气作为循环氢在反应系统循环。 [0053] 表1重整反应产物的组成及操作条件 [0054] [0055] [0056] 四种再接触工艺流程的循环氢压缩机的流量、功率等数据列于表2中。由表中可以看出，实施例1和2均无分离罐底液相返回至第一气液分离罐，循环氢的纯度由89.6mol％增加至89.7mol％，但循环氢压缩机能耗一致。 [0057] 表2循环氢压缩机操作条件对比表 [0058] [0059] 四种再接触工艺流程的重整氢增压机的流量、功率等数据列于表3中。由表中可以看出，实施例1和实施例2分别采用换热和设置冷冻器的方式降低了第二和第三气液分离罐的操作温度，因此重整氢增压机的气相负荷减少，轴功率降低。实施例1重整氢增压机二级轴功率明显降低，实施例2中重整氢增压机一级轴功率明显降低。重整氢增压机总功率分别比对比例1降低了840kW和657kW，比对比例2降低了993kW和810kW。 [0060] 表3重整氢增压机操作条件对比表(一级/二级) [0061] [0062] 四种再接触工艺流程的其他设备的负荷等数据列于表4中。由表中可以看出，本发明实施例中由于降低了第二或第三气液分离罐的操作温度，因此其冷冻负荷能耗增加。尽管冷冻负荷有所增加，但由于冷冻压缩机多采用电力驱动，相比于蒸汽驱动的重整氢增压机，其装置总能耗和运行成本还是有利的。本发明实施例中的空冷器负荷相比对比例均有所降低，这主要是由于空冷器入口温度和流量均有所降低所致。本发明的机泵轴功率明显低于对比例，这主要是因为约60％的重整油直接进入后续重整油分馏系统，所需机泵的扬程较低所致。 [0063] 表4其他设备负荷对比表 [0064] [0065] 目前在运行的重整装置中，压缩机通常采用3.5MPaG蒸汽作为动力来源，冷冻压缩机采用电力驱动。由于再接触效果影响后续重整油分馏系统的操作，因此将重整油分馏系统中脱戊烷塔的塔底再沸能耗考虑在内，脱戊烷塔采用3.5MPaG蒸汽作为再沸热源。根据上述原则，对四种工艺流程的综合能耗进行了对比计算，四种再接触工艺流程的能耗值分别为8402、8439、8557和8977kg标油/h，由此可以得出本发明的能耗值优于目前普遍采用的再接触工艺流程。公用工程电价按0.6元/kwh，3.5MPaG蒸汽价格按226元/t考虑，本发明的运行成本可比对比例2节约1446元/h，折合1157万元/年(装置年运行时间取8000h)。 [0066] 对于上述的本发明的实施例，方案中公知的工艺流程及特性等常识未作过多描述；各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合，各实施例之间相同相似部分互相参见即可。 |
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