СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭТИЛЕНА ПОЛИМЕРИЗАЦИОННОЙ ЧИСТОТЫ ИЗ ГАЗОВ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
METHOD OF SEPARATING ETHYLENE OF POLYMERISATION PURITY FROM CATALYTIC CRACKING GASES

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности, к способу выделения этилена полимеризационной чистоты из сухих газов каталитического крекинга.
Известно, что на ряде предприятий нефтепереработки эксплуатируются производства каталитического крекинга, где наряду с жидкими продуктами крекинга и пропан-пропиленовой фракцией (ППФ) получают сухой газ, который в настоящее время направляется в топливную сеть. Таким образом, сжигается ценный продукт, в котором содержится от 15 до 25% масс. этилена, который может быть выделен из газов и эффективно использован.
4
10
Известен способ выделения этилена из газов пиролиза углеводородов с применением внешнего абсорбента. Способ заключается в подаче потока газообразных углеводородов и потока растворителя углеводородов в деметанизирующую абсорбционную колонну, причем на выходе из этой колонны получают верхний газовый поток, состоящий из метана, водорода, растворителя углеводородов и этилена, и нижнего потока, состоящего из растворителя углеводородов и этилена, а дальнейший процесс извлечения этилена включает в себя следующие этапы: подачу верхнего газового потока из деметанизирующей абсорбционной колонны в устройство для извлечения остатков этилена с самоохлаждением; подачу нижнего потока из деметанизирующей колонны в колонну регенерации растворителя, где отделяется этан-этиленовая фракция; подачу нижнего потока из колонны регенерации растворителя в деметанизирующую колонну. В качестве абсорбента используют растворитель, например, парафиновые углеводороды от C до C, нафтеновые углеводороды, ароматические углеводороды.
(Пат. РФ №2105036, 1998).
4
10
Недостатком способа является невозможность применения его для извлечения этилена из газов каталитического крекинга, так как в указанном патенте описано извлечение этилена из газов пиролиза, которые имеют совершенно другой состав. Другим недостатком является использование в качестве абсорбента растворителя, который дополнительно подается на установку извлечения этилена. В качестве растворителя используют парафиновые углеводороды от C до C, нафтеновые углеводороды, ароматические углеводороды.
В качестве прототипа взят способ выделения этилена полимеризационной чистоты из газов каталитического крекинга, включающий очистку от примесей, компримирование, низкотемпературное охлаждение и передачу потока углеводородов для концентрирования этилена на действующую этиленовую установку.
(Проспект фирмы Linde "FCC Off Gas Processing". General information, 2009, p.15).
Недостатком известного способа является то, что в описанном способе в качестве хладагента используют этилен с температурой до минус 100°C, что требует применения оборудования из специальных металлов и сплавов. Кроме того, из-за риска образования взрывоопасных соединений в условиях криогенных температур по данному способу сухой газ необходимо дополнительно очищать от оксидов азота каталитическими методами. Описанный способ также не решает проблемы получения этилена из сухого газа каталитического крекинга на предприятиях, где нет этиленового производства и невозможна передача очищенной этиленсодержащей фракции для последующего разделения.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа выделения этилена из сухих газов каталитического крекинга, используя процесс абсорбции, который позволил бы получать этилен полимеризационной чистоты на отдельной установке из газа, который ранее использовался в качестве топливного.
Поставленная задача решается предлагаемым способом выделения этилена полимеризационной чистоты из сухих газов каталитического крекинга, использующим процесс абсорбции, и который включает предварительную очистку от примесей аммиака, метанола, диоксида углерода, сероводорода, компримирование и низкотемпературное охлаждение. Способ отличается тем, что газ после предварительной очистки и компримирования подают в абсорбционно-отпарную колонну, в верхней части которой происходит абсорбция легких углеводородов абсорбентом, а в нижней - отпаривается метано-водородная фракция, кубовый продукт абсорбционно-отпарной колонны разделяют в деэтанизаторе на этан-этиленовую фракцию и более тяжелую фракцию, которую затем подают в депропанизатор, в депропанизаторе выделяют пропан-пропиленовую фракцию и более тяжелую бутан-бутиленовую фракцию, бутан-бутиленовую фракцию используют в качестве абсорбента в абсорбционно-отпарной колонне. Этан-этиленовую фракцию из деэтанизатора подают в колонну выделения этилена, кубовым продуктом которой является этан, после чего этилен направляют в узел тонкой очистки с получением этилена полимеризационной чистоты. Для охлаждения системы используют пропиленовый холодильный цикл, а также обратные потоки этана из колонны выделения этилена и метано-водородной фракции из абсорбционно-отпарной колонны.
В случае, когда на предприятии имеется этиленовое производство, этан-этиленовую фракцию из деэтанизатора направляют в узел разделения этан-этиленовой фракции действующей этиленовой установки.
На фиг.1 представлена схема выделения этилена полимеризационной чистоты из сухого газа каталитического крекинга, на которой изображены позиции основных аппаратов, а также потоки, проходящие через эти аппараты:
1. - Узел водной промывки.
2. - Трехступенчатый компрессор (на схеме только две ступени).
2
2
3. - Узел щелочной очистки для удаления примесей HS и CO.
4. - Осушитель.
5. - Теплообменник с охлаждением обратным потоком этана.
6. - Теплообменник с охлаждением обратным потоком метано-водородной фракции.
7. - Испаритель с охлаждением жидким пропиленом пропиленового холодильного цикла.
8. - Сепаратор.
9. - Абсорбционно-отпарная колонна.
10. - Деэтанизатор для отделения этан-этиленовой фракции от более тяжелых компонентов.
11. - Колонна выделения этилена.
12. - Насос.
2
3
13. - Узел тонкой очистки этилена от примесей CO, COS, AsH.
14. - Депропанизатор для отделения пропан-пропиленовой фракции от абсорбента.
15. - Холодильник для охлаждения абсорбента оборотной водой.
I. - Сухой газ каталитического крекинга.
II. - Химочищенная вода.
III. - Стоки в канализацию.
IV. - Углеводородный конденсат.
V. - Обратный поток метано-водородной фракции.
VI. - Обратный поток этановой фракции.
VII. - Углеводороды в топливную сеть.
VIII. - Пропан-пропиленовая фракция.
IX. - Подпитка бутан-бутиленовой фракции.
X. - Этилен полимеризационной чистоты потребителю.
XI. - Жидкий пропилен пропиленового холодильного цикла
XII. - Оборотная вода.
XIII. - Газообразный пропилен пропиленового холодильного цикла.
XIV. - Пар.
Арабскими цифрами в кружке обозначены потоки для материального баланса установки.
Установка выделения этилена работает следующим образом.
2
2
Сухой газ (I) с давлением 5-7 кг/см изб. и температурой 25°C поступает в узел водной промывки (1), в котором химочищенной водой (II) удаляются примеси аммиака. Стоки (III) направляются в канализацию. Затем газ поступает в трехступенчатый компрессор (2), где сжимается до ~40 кг/смизб. (на фиг.1 показаны только две ступени). Между второй и третьей ступенью компрессора расположен узел щелочной очистки (3), где удаляются примеси сероводорода и диоксида углерода.
Скомпримированный газ после охлаждения и сепарации (на схеме не показаны) проходит осушитель (4), после чего последовательно охлаждается обратным потоком этана (VI) в теплообменнике (5), метано-водородной фракцией (V) в теплообменнике (6) и жидким пропиленом пропиленового холодильного цикла (XI) в испарителе (7). Углеводородный конденсат (IV) отводится в сепараторе (8), а газ поступает в абсорбционно-отпарную колонну (9), в верхней части которой происходит абсорбция легких углеводородов охлажденным абсорбентом, а в нижней - отпаривается метан. Метано-водородная фракция (V) с верха абсорбционно-отпарной колонны (9) поступает в теплообменник (6) для охлаждения питания абсорбционно-отпарной колонны (9).
Кубовый продукт абсорбционно-отпарной колонны (9) подается в деэтанизатор (10), в котором происходит отделение этан-этиленовой фракции от более тяжелых компонентов. Жидкая этан-этиленовая фракция насосом (12) подается в колонну выделения этилена (11). Верхний продукт - этилен с содержанием не менее 0,999 мае. д., направляется в узел тонкой очистки (13), где происходит удаления примесей сероокиси углерода и арсина путем хемосорбции на медно-цинковых катализаторах, а также диоксида углерода методом адсорбции на специальных молекулярных ситах. После этого этилен полимеризационной чистоты поступает к потребителям (X). Этан (VI) с куба колонны выделения этилена (11) подается в теплообменник (5) для охлаждения питания абсорбционно-отпарной колонны (9). Несконденсированные в дефлегматоре колонны выделения этилена (11) углеводороды (VII) сбрасываются в топливную сеть.
Жидкость из куба деэтанизатора (10) поступает в депропанизатор (14), в котором пропан-пропиленовая фракция (VIII) отделяется от более тяжелого абсорбента. Очищенный абсорбент (преимущественно углеводороды С4) охлаждается оборотной водой (XII) в холодильнике (15), после чего поступает в испаритель (7), где охлаждается жидким пропиленом пропиленового холодильного цикла (XI), и с температурой минус 35-38°C поступает в качестве орошения на верх абсорбционно-отпарной колонны (9). Для компенсации потерь абсорбента в контур циркуляции вводится подпитка (IX) бутан-бутиленовой фракции.
В качестве хладагента в дефлегматорах деэтанизатора (10) и колонны выделения этилена (11) используется жидкий пропилен пропиленового холодильного цикла (XI), в депропанизаторе (14) - оборотная вода (XII). Кипятильники абсорбционно-отпарной колонны (9), деэтанизатора (10) и депропанизатора (14) обогреваются паром (XIV), колонны выделения этилена (11) - газообразным пропиленом пропиленового холодильного цикла (XIII).
Установка обеспечиваются жидким и газообразным пропиленом за счет работы пропиленового холодильного цикла.
В качестве примера предлагаемого способа приведено выделение этилена полимеризационной чистоты в количестве 1,251 т/час (10 тыс.т/год) из сухого газа каталитического крекинга в количестве 6,714 т/час при использовании установки, представленной на фиг.1. В табл.1 представлены условия и состав потоков, сведенных в материальный баланс. Номера потоков соответствуют номерам арабскими цифрами на фиг.1, обведенным в кружок.
Из представленного примера следует, что в сухом газе каталитического крекинга (поток 1) после узлов водной промывки и щелочной очистки содержание сероводорода и аммиака в питании абсорбционно-отпарной колонны (поток 2) равно нулю, а количество диоксида углерода составляет 0,000003 мае. д.
Подбор необходимого расхода абсорбента (поток 3) в абсорбционно-отпарную колонну позволяет минимизировать потери этилена с обратным потоком (4) метано-водородной фракцией до содержания ~0,005 мае. д.
Оставшийся диоксид углерода концентрируется в потоке этилена из колонны выделения этилена (поток 5) и затем адсорбируется в узле тонкой очистки до конечного содержания 0,000003 мас. д. (поток 6). Незначительное количество сероводорода поступает на установку вместе с подпиткой бутан-бутиленовой фракции (поток 7), однако далее сероводород полностью концентрируется в кубовом продукте колонны выделения этилена. Примеси монооксида углерода, кислорода и оксидов азота (NOx) удаляются в абсорбционно-отпарной колонне вместе с обратным потоком (4) метано-водородной фракции. В узле тонкой очистки этилена также происходит удаление примесей арсина и сероокиси углерода до содержания не более 0,0000001 мас. д. (поток 6), получают этилен полимеризационной чистоты с мас. д. 0,999331.
Как видно из примера, комбинирование и оптимальное расположение по схеме различных типов очистки (абсорбция, адсорбция и хемосорбция) и фракционирования позволяет выделить этилен полимеризационной чистоты, который в дальнейшем может быть использован в процессах полимеризации как отдельный мономер либо сомономер с другим веществом.