專利名稱：一種費(fèi)托合成尾氣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種費(fèi)托合成尾氣的處理方法，即煤經(jīng)氣化然后再經(jīng)過(guò)費(fèi)托合成生產(chǎn)液體燃料的間接液化過(guò)程中，對(duì)其產(chǎn)生的費(fèi)托合成尾氣進(jìn)行處理的方法，它是經(jīng)包括脫碳單元、膜分離單元、低溫油洗單元、尾氣轉(zhuǎn)化單元和PSA單元五個(gè)工藝步驟優(yōu)化集成后的工藝 方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)煤炭資源豐富，而石油和天然氣資源相對(duì)不足，煤以高效潔凈的工藝方法大規(guī)模地轉(zhuǎn)化為液體燃料，將會(huì)有效地緩解油品供應(yīng)的緊張狀況，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。煤制油技術(shù)可分為煤間接液化技術(shù)和煤直接液化技術(shù)。煤間接液化技術(shù)是指煤炭先經(jīng)氣化生產(chǎn)含H2和CO的煤基合成氣，煤基合成氣再經(jīng)變換和凈化等工藝步驟獲得合適的H2/C0比例的合成氣，然后合成氣進(jìn)入費(fèi)托合成反應(yīng)器在一定的溫度和壓力下進(jìn)行費(fèi)托合成催化反應(yīng)，生成氣態(tài)烴、液態(tài)烴、合成蠟等粗產(chǎn)品，液態(tài)烴和合成蠟再經(jīng)加氫處理后可以生產(chǎn)出柴油、汽油、石腦油和精制蠟等產(chǎn)品。在國(guó)家科技部863計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院等政府部門以及伊泰集團(tuán)和潞安集團(tuán)等多家企業(yè)支持下，由中科合成油技術(shù)有限公司歷經(jīng)多年的自主的技術(shù)開發(fā)，獲得了以費(fèi)托合成高溫漿態(tài)床工藝與高溫漿態(tài)床鐵基催化劑為技術(shù)核心的成套的煤炭間接液化過(guò)程技術(shù)(見中國(guó)發(fā)明專利ZL200410012189. 2，ZL200410012191. X及專利公開CN101396647A)，該技術(shù)經(jīng)過(guò)中試和16萬(wàn)噸/年煤間接液化合成油工業(yè)化示范廠的驗(yàn)證，已具備了實(shí)施百萬(wàn)噸級(jí)大型工業(yè)化項(xiàng)目建設(shè)的技術(shù)條件。煤間接液化的費(fèi)托合成反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的費(fèi)托合成尾氣主要由H2、CO、低碳烴(C6以下烴)、C02、N2等組成，傳統(tǒng)上費(fèi)托合成尾氣通常作為燃料，用來(lái)供熱或發(fā)電，但隨著國(guó)際原油價(jià)格的上漲，這種做法變得十分不經(jīng)濟(jì)，降低了資源的使用價(jià)值，若能從費(fèi)托合成尾氣中分離出氫氣、液化氣、低碳烯烴等產(chǎn)品，或者轉(zhuǎn)化為合成氣進(jìn)行循環(huán)利用，將可大大提高費(fèi)托合成尾氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)提高整個(gè)合成油工廠的綜合能量利用效率，增加合成油廠的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品種類。Dry公開了一種費(fèi)托合成尾氣處理的工藝流程(Mark E Dry, TheFischer-Tropsch process-commercial aspects, Catalysis Today,1990,6 (3)183-206)，采用低溫深冷分離的方法將費(fèi)托合成尾氣分別分離出CO2、甲烷、乙烯、丙烯、C3-C5混合烴，然后甲烷經(jīng)O2與水蒸汽部分氧化轉(zhuǎn)化為合成氣重新循環(huán)回反應(yīng)原料氣中，乙烯用于制聚乙烯，丙烯用于制聚丙烯,C3-C5烴經(jīng)齊聚反應(yīng)制汽油、柴油和LPG等產(chǎn)品。該工藝流程復(fù)雜，能耗大，但形成的產(chǎn)品種類較多。中國(guó)專利公開CN1944358A提出了一種回收費(fèi)托合成尾氣中的C3-C5混合烴的方法，采用了脫碳、初冷、水洗、脫水、減壓、深冷、分餾等步驟，得到TC3-C5混合烴，混合烴中既有烯烴，也有烷烴。在規(guī)?；拿洪g接液化合成油生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的費(fèi)托合成尾氣，如何更為合理有效地利用和轉(zhuǎn)化費(fèi)托合成尾氣，關(guān)系到整個(gè)煤制油廠的經(jīng)濟(jì)性和可行性。本發(fā)明從全局工藝和產(chǎn)品優(yōu)化著手，提出了一種經(jīng)過(guò)脫碳、膜分離、低溫油洗、尾氣轉(zhuǎn)化和PSA等五個(gè)部分組成的優(yōu)化的費(fèi)托合成尾氣處理的工藝流程，該工藝流程充分考慮到費(fèi)托合成尾氣組成的特點(diǎn)，該工藝流程可以脫除費(fèi)托合成尾氣中的CO2,生產(chǎn)高純度的H2和液化氣(LPG)，分離出合適H2/C0比的合成氣來(lái)循環(huán)所用，該工藝流程還可在操作時(shí)依據(jù)產(chǎn)品的需要靈活調(diào)整產(chǎn)品的種類和構(gòu)成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種煤間接液化費(fèi)托合成尾氣的處理方法。本發(fā)明提出了一種煤間接液化費(fèi)托合成尾氣的處理方法，包括脫碳單元、膜分離單元、低溫油洗單元、尾氣轉(zhuǎn)化單元和PSA單元五部分，該方法是針對(duì)煤間接液化合成油的特點(diǎn)開發(fā)的成套費(fèi)托合成尾氣處理方法。本發(fā)明所述方法總體描述如下
來(lái)自費(fèi)托合成單元尾氣先經(jīng)脫碳單元，除去其中的CO2組分，然后再送至膜分離單元。在膜分離過(guò)程中，滲透速率相對(duì)較快的氣體，如水蒸汽、H2等優(yōu)先透過(guò)膜而被富集，gp滲透氣；而滲透速率相對(duì)較慢的氣體，如甲燒、N2、CO、烴類氣體等氣體則在膜的滯留側(cè)被富集，即非滲透氣。所述膜分離單元的滲透氣經(jīng)升壓后可以返回費(fèi)托合成裝置，也可以送至PSA單元提純氫氣，也可以一部分去費(fèi)托合成裝置一部分去PSA單元。經(jīng)PSA單元分離提純的氫氣供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元的解析氣作燃料氣使用。所述非滲透氣送至低溫油洗單元回收液化氣組分，在所述低溫油洗單元中分離出的油洗干氣送入尾氣轉(zhuǎn)化單元。所述非滲透氣也可不經(jīng)低溫油洗單元而直接去尾氣轉(zhuǎn)化單元。在所述尾氣轉(zhuǎn)化單元中油洗干氣或膜分離非滲透氣經(jīng)轉(zhuǎn)化得到粗合成氣，再經(jīng)變換、脫碳等工序最終得到富氫氣體。該富氫氣體送至PSA單元回收氫氣，回收的氫氣供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元的解析氣作燃料氣使用。在本發(fā)明中，所述脫碳單元可選用化學(xué)吸收方法、物理吸收方法或物理一化學(xué)吸收方法，典型的化學(xué)吸收方法有一乙醇胺法(MEA)、熱鉀堿法(如Benfield)等，典型的物理吸收方法有碳酸丙烯酯法(Fluor)、低溫甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(SeIexoI/NHD)、N-甲基吡咯烷酮NMP法(Purisol)等，典型的物理一化學(xué)吸收方法有常溫甲醇洗法(Amisol),環(huán)丁砜法(sulfolane process)和活化N-甲基二乙醇胺法(MDEA)。在本發(fā)明中，所述膜分離單元的滲透氣升壓后可以返回費(fèi)托合成單元，也可以去PSA單元，也可以同時(shí)去費(fèi)托合成單元和PSA單元。所述升壓后的膜分離滲透氣可以與尾氣轉(zhuǎn)化單元的富氫氣體共用PSA系統(tǒng)，也可以設(shè)置單獨(dú)的PSA系統(tǒng)處理膜分離單元滲透氣。經(jīng)PSA分離提純的氫氣供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元解析氣作燃料氣使用。所述膜分離單元可以根據(jù)需要調(diào)整脫碳尾氣進(jìn)入膜分離單元的量，并控制膜分離的程度，從而使膜分離單元得到的部分非滲透氣和未進(jìn)入膜分離單元的脫碳尾氣混合后生產(chǎn)出任一H2/C0比例的氣體返回費(fèi)托合成單元。該膜分離單元選用的分離膜包括非對(duì)稱膜或薄層復(fù)合膜，利用各種氣體在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)不同，導(dǎo)致不同氣體在膜中相對(duì)滲透速率有差異。在驅(qū)動(dòng)力一膜兩側(cè)壓力差作用下，滲透速率相對(duì)較快的氣體，如水蒸汽、H2等優(yōu)先透過(guò)膜而被富集，而滲透速率相對(duì)較慢的氣體，如甲烷、N2, CO、烴類氣體等則在膜的滯留側(cè)被富集，從而達(dá)到混合氣體分離的目的。
在本發(fā)明中，來(lái)自膜分離單元的非滲透氣去低溫油洗單元回收液化氣組分，也可不經(jīng)低溫油洗單元直接去尾氣轉(zhuǎn)化單元。所述低溫油洗單元包括吸收塔、解析塔和穩(wěn)定塔，如果吸收劑中C5組分含量較多，可以設(shè)置再生塔(脫戊烷塔)。所述吸收塔的主要作用是吸收低溫油洗單元進(jìn)料氣中的C3+組分(含C3組分)，該吸收塔塔頂分出油洗干氣去尾氣轉(zhuǎn)換單元，塔底富吸收油去解析塔。解析塔的主要作用是脫除富吸收油中的C2+組分(含(2組分)，從解析塔塔頂?shù)玫降慕馕鰵饨?jīng)降溫后 返回吸收塔再次吸收利用，解析塔塔底脫乙烷油送至穩(wěn)定塔，穩(wěn)定塔也稱為脫丁烷塔。所述穩(wěn)定塔的塔頂產(chǎn)品為液化氣產(chǎn)品，穩(wěn)定塔塔底油可以部分作為吸收劑循環(huán)使用，部分作為其它裝置的原料。所述吸收劑可以來(lái)自費(fèi)托單元，也可以來(lái)自油品加工單元或其它單元。根據(jù)吸收劑的性質(zhì)，可以設(shè)置再生塔，也稱為脫戊烷塔，也可以不設(shè)置再生塔。再生塔原料為穩(wěn)定塔底油，再生塔的目的是脫除循環(huán)吸收劑中的部分C5和C6組分，從塔頂?shù)玫降腃5和C6輕石腦油組分去其它單元，或與塔底部分油混合后去其它單元，塔底油可全部作為吸收劑，也可部分作為吸收劑，部分與塔頂輕石腦油混合后去其它裝置。所述工藝過(guò)程可以補(bǔ)充吸收劑也可以不補(bǔ)充吸收劑，補(bǔ)充的吸收劑可以來(lái)自費(fèi)托單元，也可以來(lái)自油品加工單元或其它單元，補(bǔ)充的吸收劑可以去吸收塔也可以去其它裝置。所述吸收塔理論板數(shù)為5 40，塔頂溫度為-40 20°C，塔底溫度為-40 30°C，操作壓力為I. O 6. OMPa ;所述解析塔理論板數(shù)為5 40，塔頂溫度為40 200°C，塔底溫度為70 300°C，操作壓力為I. O 6. OMPa ;所述穩(wěn)定塔理論板數(shù)為5 40，塔頂溫度為20 180°C，塔底溫度為80 300°C，操作壓力為O. 5 3. OMPa ;所述再生塔理論板數(shù)為3 35，塔頂溫度為40 200°C，塔底溫度為80 300°C，操作壓力為O. 2 I. 5MPa。優(yōu)選吸收塔理論板數(shù)為10-20，塔頂溫度為-10-0°C，塔底溫度為0-10°C，操作壓力為2. 5-4. 5MPa ；優(yōu)選解析塔理論板數(shù)為10-20，塔頂溫度為80-120°C，塔底溫度為180-220°C，操作壓力為
2.5-4. 5MPa ;優(yōu)選穩(wěn)定塔理論板數(shù)為20-30，塔頂溫度為60_90°C，塔底溫度為180-230°C，操作壓力為I. 0-2. OMPa ;優(yōu)選再生塔理論板數(shù)為10-20，塔頂溫度為100-140°C，塔底溫度為 140-180°C，操作壓力為 O. 5-1. OMPa0在本發(fā)明中，所述尾氣轉(zhuǎn)化單元包括轉(zhuǎn)化部分、變換部分和脫碳部分。在尾氣轉(zhuǎn)化單元中油洗干氣或膜分離非滲透氣先經(jīng)所述轉(zhuǎn)化部分將原料氣甲烷等烴類物質(zhì)與氧氣或者水蒸汽反應(yīng)生成CO和H2，得到含H2、C0、C02、N2和H2O的粗合成氣，該粗合成氣進(jìn)入所述變換部分，將其中的部分CO轉(zhuǎn)化為H2和CO2，得到變換氣，該變換氣經(jīng)所述脫碳部分脫除其中的CO2組分得到富氫氣體。所述轉(zhuǎn)化部分可選用蒸汽轉(zhuǎn)化工藝、催化部分氧化工藝、非催化部分氧化工藝和換熱式轉(zhuǎn)化工藝；所述變換部分根據(jù)選用的催化劑是否耐硫，又分為耐硫變換和非耐硫變換工藝，按照催化劑的使用溫度，可分為高溫變換和低溫變換以及寬溫變換；所述脫碳部分可選用化學(xué)吸收方法、物理吸收方法以及物理一化學(xué)吸收方法，典型的化學(xué)吸收方法有一乙醇胺法(MEA)、熱鉀堿法(如Benfield)等，典型的物理吸收方法有碳酸丙烯酯法(Fluor)、低溫甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol/NHD)、N-甲基吡咯烷酮NMP法(Purisol)等，典型的物理-化學(xué)吸收方法有常溫甲醇洗法(Amisol)，環(huán)丁諷法(sulfolane process)和活化N-甲基二乙醇胺法(MDEA)。在本發(fā)明中，所述來(lái)自尾氣轉(zhuǎn)化單元的富氫氣體去PSA單元回收氫氣，該氫氣供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元解析氣作燃料氣使用。本發(fā)明的特點(diǎn)(I)費(fèi)托合成尾氣依次經(jīng)過(guò)脫碳單元、膜分離單元、低溫油洗單元、尾氣轉(zhuǎn)化單元和PSA單元的工藝路線，使總體的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)；(2)低溫油洗單元回收了尾氣中的液化氣組分，提高了合成油品的附加值；(3)膜分離單元滲透氣和非滲透氣的流向和流量可靈活控制，以達(dá)到不同的生產(chǎn)目的。


附圖1-5為費(fèi)托合成尾氣處理工藝流程框圖，其中101-脫碳原料(費(fèi)托合成單元尾氣)；102_脫碳尾氣；103_非滲透氣；104_滲透 氣；105_油洗干氣；106-富氫氣體；107-PSA-1單元?dú)錃猓?08-PSA_1單元尾氣；109_返回費(fèi)托合成單元某一 H2/C0比例的氣體；110-PSA-2單元?dú)錃?；lll-PSA-2單元尾氣；112_返回費(fèi)托合成單元滲透氣；113_液化氣
具體實(shí)施例方式下面參考附圖1-5進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的方法。費(fèi)托合成尾氣處理流程主要包括脫碳單元、膜分離單元、低溫油洗單元、尾氣轉(zhuǎn)化單元和PSA單元五部分，在實(shí)際生產(chǎn)中，各物流去向可靈活控制，下面從五個(gè)角度給出解釋。流程一來(lái)自費(fèi)托合成單元的尾氣(物流101)經(jīng)脫碳單元，除去其中的CO2組分；脫碳尾氣(物流102)可全部或部分去膜分離單元回收氫氣，富含氫氣的滲透氣(物流104)去PSA單元制氫，非滲透氣(物流103)可以去低溫油洗單元回收其中的液化氣組分，也可直接去尾氣轉(zhuǎn)化單元，此外未進(jìn)入膜分離單元的脫碳尾氣和膜分離單元的部分非滲透氣混合后得到的某一H2/C0比例的氣體(物流109)返回費(fèi)托合成單元；低溫油洗單元回收膜分離非滲透氣中的液化氣組分，得到液化氣(物流113)產(chǎn)品，油洗干氣(物流105)去尾氣轉(zhuǎn)化單元，在尾氣轉(zhuǎn)化單元中油洗干氣或膜分離非滲透氣先經(jīng)轉(zhuǎn)化部分將原料氣甲烷等烴類物質(zhì)與氧氣或者水蒸汽反應(yīng)生成CO和H2，得到含H2、CO、CO2, N2和H2O的粗合成氣，粗合成氣進(jìn)入變換部分，將其中的部分CO轉(zhuǎn)化為H2和CO2，得到變換氣，變換氣經(jīng)脫碳部分脫除其中的CO2組分得到富氫氣體(物流106);尾氣轉(zhuǎn)化單元的富氫氣體與膜分離單元的滲透氣一起去PSA單元，經(jīng)PSA單元回收的氫氣(物流107)供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元尾氣(物流108)作燃料氣使用。流程二來(lái)自費(fèi)托合成單元的尾氣(物流101)經(jīng)脫碳單元，除去其中的CO2組分；脫碳尾氣可全部或部分(物流102)去膜分離單元回收氫氣，富含氫氣的滲透氣(物流104)去獨(dú)立的PSA單元制氫，回收的氫氣(物流110)返回費(fèi)托合成單元，尾氣(物流111)作燃料氣使用，膜分離單元非滲透氣(物流103)可以去低溫油洗單元回收其中的液化氣組分，也可直接去尾氣轉(zhuǎn)化單元，此外未進(jìn)入膜分離單元的脫碳尾氣和膜分離單元的部分非滲透氣混合后得到的某一 H2/C0比例的氣體(物流109)返回費(fèi)托合成單元；低溫油洗單元回收膜分離非滲透氣中的液化氣組分，得到液化氣(物流113)產(chǎn)品，油洗干氣(物流105)去尾氣轉(zhuǎn)化單元，經(jīng)尾氣轉(zhuǎn)化單元得到富氫氣體(物流106)去PSA單元,經(jīng)PSA單元回收的氫氣(物流107)供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元尾氣(物流108)作燃料氣使用。流程三來(lái)自費(fèi)托合成單元的尾氣(物流101)經(jīng)脫碳單元，除去其中的CO2組分；脫碳尾氣可全部或部分(物流102)去膜分離單元回收氫氣，富含氫氣的滲透氣(物流104)返回費(fèi)托合成單元，非滲透氣(物流103)可以去低溫油洗單元回收其中的液化氣組分，也可直接去尾氣轉(zhuǎn)化單元，此外未進(jìn)入膜分離單元的脫碳尾氣和膜分離單元的部分非滲透氣混合后得到的某一 H2/C0比例的氣體(物流109)返回費(fèi)托合成單元；低溫油洗單元回收膜分離非滲透氣中的液化氣組分，得到液化氣(物流113)產(chǎn)品，油洗干氣(物流105)去尾氣轉(zhuǎn)化單元，經(jīng)尾氣轉(zhuǎn)化單元得到富氫氣體(物流106)去PSA單元,經(jīng)PSA單元回收的氫氣(物流107)供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單 元尾氣(物流108)作燃料氣使用。流程四來(lái)自費(fèi)托合成單元的尾氣(物流101)經(jīng)脫碳單元，除去其中的CO2組分；脫碳尾氣可全部或部分(物流102)去膜分離單元回收氫氣，富含氫氣的滲透氣一部分(物流112)返回費(fèi)托合成單元，其余滲透氣(物流104)去PSA單元制氫，非滲透氣(物流103)可以去低溫油洗單元回收其中的液化氣組分，也可直接去尾氣轉(zhuǎn)化單元，此外未進(jìn)入膜分離單元的脫碳尾氣和膜分離單元的部分非滲透氣混合后得到的某一氏/CO比例的氣體(物流109)返回合成單元；低溫油洗單元回收膜分離非滲透氣中的液化氣組分，得到液化氣(物流113)產(chǎn)品，油洗干氣(物流105)去尾氣轉(zhuǎn)化單元，經(jīng)尾氣轉(zhuǎn)化單元得到富氫氣體(物流106)與膜分離單元的滲透氣一起去PSA單元，經(jīng)PSA單元回收的氫氣(物流107)供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元尾氣(物流108)作燃料氣使用。流程五來(lái)自費(fèi)托合成單元的尾氣(物流101)經(jīng)脫碳單元，除去其中的CO2組分；脫碳尾氣可全部或部分(物流102)去膜分離單元回收氫氣，富含氫氣的滲透氣一部分(物流112)返回費(fèi)托合成單元，其余滲透氣(物流104)去獨(dú)立的PSA單元制氫，回收的氫氣(物流110)供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，尾氣(物流111)做燃料氣使用，膜分離單元非滲透氣(物流103)可以去低溫油洗單元回收其中的液化氣組分，也可直接去尾氣轉(zhuǎn)化單元，此外未進(jìn)入膜分離單元的脫碳尾氣和膜分離單元的部分非滲透氣混合后得到的某一H2/C0比例的氣體(物流109)返回費(fèi)托合成單元；低溫油洗單元回收膜分離非滲透氣中的液化氣組分，得到液化氣(物流113)產(chǎn)品，油洗干氣(物流105)去尾氣轉(zhuǎn)化單元，經(jīng)尾氣轉(zhuǎn)化單元得到富氫氣體(物流106)去PSA單元,經(jīng)PSA單元回收的氫氣(物流107)供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元尾氣(物流108)作燃料氣使用。下面以具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作更詳細(xì)的發(fā)明，但其不以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I按照?qǐng)DI中的流程一為例，給出實(shí)施例I。來(lái)自費(fèi)托合成單元的尾氣(物流101)經(jīng)脫碳單元，選用熱鉀堿法除去其中的CO2組分；脫碳尾氣(物流102)中的一部分去膜分離單元回收氫氣，膜分離單元選用兩級(jí)膜分離，一級(jí)膜分離非滲透氣和未進(jìn)入膜分離單元的脫碳尾氣混合得到的某一 H2/CO比例的氣體作為循環(huán)氣(物流109)返回費(fèi)托合成單元，一級(jí)膜分離滲透氣去二級(jí)膜分離，二級(jí)膜分離滲透氣(物流104)去PSA單元制氫，非滲透氣(物流103)去低溫油洗單元回收其中的液化氣組分；低溫油洗單元回收膜分離非滲透氣中的液化氣組分，得到液化氣(物流113)產(chǎn)品，油洗干氣(物流105)去尾氣轉(zhuǎn)化單元，在尾氣轉(zhuǎn)化單元中油洗干氣先經(jīng)轉(zhuǎn)化部分將原料氣甲烷等烴類物質(zhì)與氧氣或水蒸汽反應(yīng)生成CO和H2，得到含H2、C0、C02、N2和H2O的粗合成氣，粗合成氣進(jìn)入變換部分，將其中的部分CO轉(zhuǎn)化為H2和CO2，得到變換氣，變換氣經(jīng)脫碳部分脫除其中的CO2組分得到富氫氣體(物流106);尾氣轉(zhuǎn)化單元的富氫氣體與膜分離單元的滲透氣一起去PSA單元,經(jīng)PSA單元回收的氫氣(物流107)供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成單元使用，PSA單元尾氣(物流108)做燃料氣使用。各物流數(shù)據(jù)見表I :表1實(shí)施例I物流數(shù)據(jù)
項(xiàng)目101 102 103 104 105 106 107 108 109 113
脫碳脫碳膜分膜分油洗富氫氫氣 PSA 循環(huán)液化 原料尾氣離非離干氣氣體尾氣氣氣
滲透滲透 氣氣
I H2 29.30 42.48 14.54 90.63 16.74 91.22 100.00 48.60 29.18 0.00
ICO 7.52 10.94 16.09 2.02 18.52 0.43 0.00 6.48 13.42 0.00
ICO2 : 31.63 0.79 0.74 0.77 1.37 0.01 0.00 1.98 0.81 0.00
CH4 13.17 19.17 28.85 2.58 33.21 0.08 0.00 6.79 23.74 0.00
N2 7.69 11.17 16.73 1.45 19.25 8.08 0.00 29.12 13.89 0.00
H2O 0.35 0.51 0.10 1.27 0.57 0.18 0.00 3.79 0.29 0.00
組成’ C2H4丨 1.141.662.540.172.920.000.000.432.080.03 mol% ——I
C2H6； 2.543.605.510.336.120.000.000.844.49 1.76
C3II62.513.675.630.320.650.000.000.814.5841.42
C3H80.741.081.650.120.160.000.000.301.3412.43
C4H81.722.513.890.170.140.000.000.433.1534.15
C4Hi00.470.691.020.060.040.000.000.150.878.83
j C5+I 1.221.732.710.110.310.000.000.282.16 1.38
溫蠆，0C4076.250 504340404059.9 40
壓力，MPa2.43.32.90.52.22.373.60.53 5.6
量，kmol/hr225061541227964002243049697393 15788614 354以上已詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很顯然可以做很多改進(jìn)和變化而不會(huì)背離本發(fā)明的基本精神。所有這些變化和改進(jìn)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煤基間接液化費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)來(lái)自費(fèi)托合成單元尾氣先經(jīng)脫碳單元，除去其中的CO2組分； (2)上述在脫碳單元中脫除CO2后的尾氣送入膜分離單元，經(jīng)膜分離后得到富含氫氣的滲透氣升壓后去變壓吸附(PSA)單元制取高純度氫氣， 或富含氫氣的滲透氣升壓后全部返回費(fèi)托合成單元， 或富含氫氣的滲透氣升壓后部分去PSA單元，部分返回費(fèi)托合成單元； (3)膜分離單元的非滲透氣去低溫油洗單元回收其中的液化氣組分，得到的油洗干氣去尾氣轉(zhuǎn)化單元， 或所述非滲透氣不經(jīng)低溫油洗單元而直接送至尾氣轉(zhuǎn)化單元加工處理； (4)在尾氣轉(zhuǎn)化單元中油洗干氣或非滲透氣先經(jīng)轉(zhuǎn)化將甲烷等烴類物質(zhì)與氧氣或者水蒸汽反應(yīng)生成CO和H2，得到含H2、C0、C02、N2和H2O的粗合成氣，粗合成氣通過(guò)變換，將其中的部分CO轉(zhuǎn)化為H2和CO2，得到變換氣，再脫除該變換氣中的CO2組分得到富氫氣體； (5)來(lái)自尾氣轉(zhuǎn)化單元的富氫氣體去PSA單元回收氫氣； (6)經(jīng)PSA單元提純后的氫氣供全廠耗氫裝置和/或費(fèi)托合成裝置使用，PSA單元的解析氣作燃料氣使用。
2.如權(quán)利要求I所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于所述膜分離單元可以根據(jù)需要調(diào)整脫碳尾氣進(jìn)入膜分離單元的量，并控制膜分離的程度，從而使膜分離單元得到的部分非滲透氣和未進(jìn)入膜分離單元的脫碳尾氣混合后生產(chǎn)出任一 H2/C0比例的氣體返回費(fèi)托合成單元。
3.如權(quán)利要求I所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于所述升壓后的膜分離滲透氣去PSA單元時(shí)，可與尾氣轉(zhuǎn)化單元的富氫氣體共用PSA系統(tǒng)，或設(shè)置單獨(dú)的PSA系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求I所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于所述脫碳單元的CO2脫除方法可采用本領(lǐng)域常用的化學(xué)吸收方法、物理吸收方法以及物理一化學(xué)吸收方法中的任意一種方法。
5.如權(quán)利要求I所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于所述膜分離單元進(jìn)行分離所用的膜為非對(duì)稱膜或薄層復(fù)合膜。
6.如權(quán)利要求I所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于所述低溫油洗單元設(shè)有吸收塔、解析塔和穩(wěn)定塔，根據(jù)吸收劑的情況，如果吸收劑中C5組分含量較多，可以設(shè)置再生塔即脫戊烷塔；吸收塔主要作用是吸收低溫油洗單元進(jìn)料中含C3的C3+的組分，塔頂氣體為油洗干氣，塔底為富吸收油；解析塔主要作用是脫除富吸收油中含C2的c2_組分，塔底為脫乙烷油，脫乙烷油送至穩(wěn)定塔，穩(wěn)定塔塔頂產(chǎn)品為液化氣產(chǎn)品，穩(wěn)定塔塔底油部分可以作為吸收劑，部分作為其它裝置原料；吸收劑來(lái)自費(fèi)托單元、來(lái)自油品加工單元或其它部分；根據(jù)吸收劑的性質(zhì)，設(shè)置再生塔即脫戊烷塔或者不設(shè)置再生塔；再生塔原料為穩(wěn)定塔塔底油，再生塔的目的是從塔頂脫除循環(huán)吸收劑中的部分C5和C6組分，塔底油全部作為吸收劑，或者部分作吸收劑部分去其它裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于所述吸收塔理論板數(shù)為5 40，塔頂溫度為-40 20°C，塔底溫度為-40 30°C，操作壓力為I. O 6. OMPa ;所述解析塔理論板數(shù)為5 40，塔頂溫度為40 200°C，塔底溫度為70 300°C，操作壓力為I. O 6. OMPa ;所述穩(wěn)定塔理論板數(shù)為5 40，塔頂溫度為20 180°C，塔底溫度為80 300°C，操作壓力為O. 5 3. OMPa ;所述再生塔理論板數(shù)為3 35，塔頂溫度為40 200°C，塔底溫度為80 300°C，操作壓力為O. 2 I. 5MPa ;優(yōu)選吸收塔理論板數(shù)為10-20，塔頂溫度為-10_0°C，塔底溫度為0-10°C，操作壓力為2. 5-4. 5MPa ;優(yōu)選解析塔理論板數(shù)為10-20，塔頂溫度為80-120°C，塔底溫度為180-220°C，操作壓力為2. 5-4. 5MPa ;優(yōu)選穩(wěn)定塔理論板數(shù)為20-30，塔頂溫度為60-90°C，塔底溫度為180-230°C，操作壓力為I. 0-2. OMPa ；優(yōu)選再生塔理論板數(shù)為10-20，塔頂溫度為100-140°C，塔底溫度為140-180°C，操作壓力為O.5-1. OMPa0
8.如權(quán)利要求I所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于所述尾氣轉(zhuǎn)化單元包括轉(zhuǎn)化部分、變換部分和脫碳部分，在尾氣轉(zhuǎn)化單元中油洗干氣或膜分離非滲透氣先經(jīng)所述轉(zhuǎn)化部分將原料氣甲烷等烴類物質(zhì)與O2或水蒸汽反應(yīng)生成CO和H2，得到含H2、CO、CO2, N2和H2O的粗合成氣，該粗合成氣進(jìn)入所述變換部分，將其中的部分CO轉(zhuǎn)化為H2和C02，得到變換氣，該變換氣經(jīng)所述脫碳部分脫除其中的CO2組分得到富氫氣體。
9.如權(quán)利要求I所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)化部分可采用蒸汽轉(zhuǎn)化工藝、催化部分氧化工藝、非催化部分氧化工藝和換熱式轉(zhuǎn)化工藝在內(nèi)的任一種方法。
10.如權(quán)利要求I所述的費(fèi)托合成尾氣處理方法，其特 征在于所述尾氣轉(zhuǎn)化單元脫碳部分的CO2脫除方法可采用本領(lǐng)域常用的化學(xué)吸收方法、物理吸收方法以及物理一化學(xué)吸收方法中的任意一種方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種費(fèi)托合成尾氣的處理方法，包括脫碳、膜分離、低溫油洗、尾氣轉(zhuǎn)化和變壓吸附(PSA)步驟，首先來(lái)自費(fèi)托合成裝置尾氣經(jīng)脫碳單元，除去其中的CO2組分；脫碳尾氣去膜分離單元回收氫氣，富含氫氣的膜分離滲透氣升壓后可以去PSA單元制氫，也可以升壓后直接返回費(fèi)托合成裝置，膜分離單元可以根據(jù)需要生產(chǎn)出任一H2/CO比例的氣體返回費(fèi)托合成裝置，膜分離非滲透氣可以經(jīng)過(guò)低溫油洗單元回收其中的液化氣組分后再去尾氣轉(zhuǎn)化單元，也可以直接去尾氣轉(zhuǎn)化單元制氫；在尾氣轉(zhuǎn)化單元中油洗干氣或膜分離非滲透氣先經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化將甲烷和烴類組分轉(zhuǎn)化為粗合成氣；粗合成氣經(jīng)過(guò)變換將CO、H2O轉(zhuǎn)化為CO2和H2，變換后的氣體經(jīng)過(guò)脫碳脫除CO2后得到富氫氣體，富氫氣體經(jīng)過(guò)PSA單元回收氫氣，PSA單元的氫氣供全廠使用，解析氣作燃料氣使用。
文檔編號(hào)B01D53/62GK102614763SQ20111003492
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者張立, 李永旺, 白亮, 董立華, 郝栩 申請(qǐng)人:中科合成油工程有限公司, 中科合成油技術(shù)有限公司