多组分气体分离装置以及方法与流程

1.本发明涉及天然气及石油化工尾气的分离，特别是涉及一种多组分气体分离装置以及方法。


背景技术：

2.在石油化工企业存在大量的化工尾气，如催化裂化后的干气、炼厂干气以及液态烃中闪蒸气，这些气体中含有大量可以回收利用的气体，如果直接排放或者去火炬燃烧，势必会造成较大的浪费和环境污染。
3.另外，有些化工尾气中乙烷丙烷的含量较高，由于乙烷是十分重要的化工原料，因此在回收含有乙烷的化工尾气时，能把乙烷提取出来显得非常必要。
4.化工尾气的回收利用一般采用膜分离、psa提取等方法，上述方法设备复杂，效率较低，不太适合小型化工厂的尾气回收利用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种多组分气体分离装置以及方法。
6.本发明的多组分气体分离装置，包括：
7.用于对原料气冷却降温处理的一级换热器；
8.用于脱除原料气中的轻组分的脱轻塔，与一级换热器通过管路连接；
9.用于对脱轻塔排出的气相冷却降温处理的二级换热器，与脱轻塔通过管路连接；
10.用于对脱轻塔排出的气相进行分离处理，使所述气相分离出第一液相与第一气相的第一分离器，与二级换热器通过管路连接；
11.用于对第一气相冷却降温处理的三级换热器，与第一分离器通过管路连接；
12.用于对冷却降温处理后的第一气相精馏处理的精馏塔，与三级换热器通过管路连接；
13.用于对精馏塔排出的气相冷却降温处理的冷凝器，与精馏塔的塔顶气相排出管连接；
14.用于对冷却降温处理后的精馏塔排出的气相进行分离处理的第二分离器，与冷凝器通过管路连接，第二分离器的气体输出口与气体输出管连接，气体输出管依次经过三级换热器、二级换热器、一级换热器，以使气体输出管内的气相经三级换热器、二级换热器、一级换热器复温后排出。
15.本发明的多组分气体分离装置，其中，还包括：
16.用于对精馏塔的塔底排出的液相加热的塔底换热器，与精馏塔的塔底通过管路连接；
17.用于对精馏塔的塔底排出的液相加热的再沸器，与塔底换热器通过管路连接，再沸器的输出口与液体输出管连接。
18.本发明的多组分气体分离装置，其中，第一分离器的液相出口通过管路与脱轻塔
连接，第二分离器的液相出口通过管路与精馏塔连接，脱轻塔的底部连接混烃产品排出管。
19.本发明的多组分气体分离装置，其中，还包括用于为一级换热器、二级换热器、三级换热器、冷凝器提供冷量的制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路包括第一管路，所述第一管路与制冷剂输入管连接，所述第一管路依次经过一级换热器、二级换热器、塔底换热器、三级换热器与节流阀的进口连接，所述节流阀的出口连接第二管路，第二管路依次经过冷凝器、三级换热器、二级换热器、一级换热器后与制冷剂输出管连接。
20.本发明的多组分气体分离方法，包括：
21.对原料气冷却降温处理；
22.脱除原料气中的轻组分，得到气相；
23.对所述气相冷却降温处理；
24.对所述气相进行分离处理，使所述气相分离出第一液相与第一气相；
25.对第一气相冷却降温处理；
26.对冷却降温处理后的第一气相精馏处理，得到气相；
27.对所述气相冷却降温处理；
28.对冷却降温处理后的气相进行分离处理，使分离处理得到的气相复温后排出。
29.本发明的技术方案优点是：可以将多组分混合气体，通过二级精馏分离工艺分离出相应纯度的产品，大大提高了产品的经济价值。本发明的技术方案结构简单、效率较高。
附图说明
30.图1为本发明的多组分气体分离装置的结构示意图。
具体实施方式
31.如图1所示，本发明的多组分气体分离装置，包括：
32.用于对原料气冷却降温处理的一级换热器e1；
33.用于脱除原料气中的轻组分的脱轻塔t1，与一级换热器通过管路连接；
34.用于对脱轻塔排出的气相冷却降温处理的二级换热器e2，与脱轻塔通过管路连接；
35.用于对脱轻塔排出的气相进行分离处理，使所述气相分离出第一液相与第一气相的第一分离器v1，与二级换热器通过管路连接；
36.用于对第一气相冷却降温处理的三级换热器e3，与第一分离器通过管路连接；
37.用于对冷却降温处理后的第一气相精馏处理的精馏塔t2，与三级换热器通过管路连接；
38.用于对精馏塔排出的气相冷却降温处理的冷凝器e5，与精馏塔的塔顶气相排出管连接；
39.用于对冷却降温处理后的精馏塔排出的气相进行分离处理的第二分离器v2，与冷凝器通过管路连接，第二分离器的气体输出口与气体输出管连接，气体输出管依次经过三级换热器、二级换热器、一级换热器，以使气体输出管内的气相经三级换热器、二级换热器、一级换热器复温后排出。
40.本发明的多组分气体分离装置，其中，还包括：
41.用于对精馏塔的塔底排出的液相加热的塔底换热器e4，与精馏塔的塔底通过管路连接；
42.用于对精馏塔的塔底排出的液相加热的再沸器v3，与塔底换热器通过管路连接，再沸器的输出口与液体输出管c2连接。
43.本发明的多组分气体分离装置，其中，第一分离器的液相出口通过管路与脱轻塔连接，第二分离器的液相出口通过管路与精馏塔连接，脱轻塔的底部连接混烃产品排出管c1。
44.本发明的多组分气体分离装置，其中，还包括用于为一级换热器、二级换热器、三级换热器、冷凝器提供冷量的制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路包括第一管路11，所述第一管路与制冷剂输入管连接，所述第一管路依次经过一级换热器、二级换热器、塔底换热器、三级换热器与节流阀f1的进口连接，所述节流阀的出口连接第二管路12，第二管路依次经过冷凝器e5、三级换热器、二级换热器、一级换热器后与制冷剂输出管连接。
45.本发明的多组分气体分离方法，包括：
46.对原料气冷却降温处理；
47.脱除原料气中的轻组分，得到气相；
48.对所述气相冷却降温处理；
49.对所述气相进行分离处理，使所述气相分离出第一液相与第一气相；
50.对第一气相冷却降温处理；
51.对冷却降温处理后的第一气相精馏处理，得到气相；
52.对所述气相冷却降温处理；
53.对冷却降温处理后的气相进行分离处理，使分离处理得到的气相复温后排出。
54.本发明的多组分气体分离装置的主要设备有：精馏塔、换热器、分离器、阀门及相关的管道等。
55.本发明的多组分气体分离装置的工作过程如下：原料气经换热器降温后进入一级精馏塔(脱轻塔t1)，在塔底排出沸点比较高的乙烷丙烷等液体产品，塔顶排出沸点比较低的气体，经过换热器降温后，进入塔顶分离器，液相回流至精馏塔，气相经换热器进一步降温后，送入二级精馏塔，在二级精馏塔塔底获得lng产品，精馏塔塔顶获得以氢气为主的燃料气产品。
56.原料气可以是天然气、化工尾气等多组分的气体混合物。
57.精馏塔可以是填料塔、板式塔、筛板塔。
58.换热器可以为板翅式换热器，也可以是绕管式换热器。
59.混烃可以是乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷等的混合物。
60.lng可以是甲烷、乙烯、乙烷等的混合物。
61.燃料气以是氢气、氮气、甲烷等的混合物。
62.本发明涉及多组分气体的分离，特别适用于天然气及石油化工尾气。
63.本发明的技术方案优点是：可以将多组分混合气体，通过二级精馏分离工艺分离出相应纯度的产品，大大提高了产品的经济价值。
64.原料气1进入一级换热器e1降温后，进入脱轻塔t1，在脱轻塔底部获得混烃产品，气相进入二级换热器e2降温后，进入第一分离器v1，液相回精馏塔，气相进入三级换热器e3
降温后，进入精馏塔t2，塔底液相经塔底换热器e4加热后，进入再沸器v3，液体组分从再沸器底部排出，气相进入精馏塔，精馏塔塔顶气相经冷凝器e5冷却降温处理后，进入第二分离器v2，第二分离器底部排出的液相进入精馏塔，气相4排出后，经三级换热器e3、二级换热器e2、一级换热器e1复温后排出。
65.高压常温的混合冷剂2进入一级换热器e1、二级换热器e2、塔底换热器e4、三级换热器e3降温后，进入节流阀f1降温降压，进入冷凝器e5，然后依次经三级换热器e3、二级换热器e2、一级换热器e1复温后排出。
66.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种多组分气体分离装置，其特征在于，包括：用于对原料气冷却降温处理的一级换热器；用于脱除原料气中的轻组分的脱轻塔，与一级换热器通过管路连接；用于对脱轻塔排出的气相冷却降温处理的二级换热器，与脱轻塔通过管路连接；用于对脱轻塔排出的气相进行分离处理，使所述气相分离出第一液相与第一气相的第一分离器，与二级换热器通过管路连接；用于对第一气相冷却降温处理的三级换热器，与第一分离器通过管路连接；用于对冷却降温处理后的第一气相精馏处理的精馏塔，与三级换热器通过管路连接；用于对精馏塔排出的气相冷却降温处理的冷凝器，与精馏塔的塔顶气相排出管连接；用于对冷却降温处理后的精馏塔排出的气相进行分离处理的第二分离器，与冷凝器通过管路连接，第二分离器的气体输出口与气体输出管连接，气体输出管依次经过三级换热器、二级换热器、一级换热器，以使气体输出管内的气相经三级换热器、二级换热器、一级换热器复温后排出。2.根据权利要求1所述的多组分气体分离装置，其特征在于，还包括：用于对精馏塔的塔底排出的液相加热的塔底换热器，与精馏塔的塔底通过管路连接；用于对精馏塔的塔底排出的液相加热的再沸器，与塔底换热器通过管路连接，再沸器的输出口与液体输出管连接。3.根据权利要求2所述的多组分气体分离装置，其特征在于，第一分离器的液相出口通过管路与脱轻塔连接，第二分离器的液相出口通过管路与精馏塔连接，脱轻塔的底部连接混烃产品排出管。4.根据权利要求3所述的多组分气体分离装置，其特征在于，还包括用于为一级换热器、二级换热器、三级换热器、冷凝器提供冷量的制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路包括第一管路，所述第一管路与制冷剂输入管连接，所述第一管路依次经过一级换热器、二级换热器、塔底换热器、三级换热器与节流阀的进口连接，所述节流阀的出口连接第二管路，第二管路依次经过冷凝器、三级换热器、二级换热器、一级换热器后与制冷剂输出管连接。5.一种多组分气体分离方法，其特征在于，包括：对原料气冷却降温处理；脱除原料气中的轻组分，得到气相；对所述气相冷却降温处理；对所述气相进行分离处理，使所述气相分离出第一液相与第一气相；对第一气相冷却降温处理；对冷却降温处理后的第一气相精馏处理，得到气相；对所述气相冷却降温处理；对冷却降温处理后的气相进行分离处理，使分离处理得到的气相复温后排出。

技术总结
本发明的多组分气体分离装置以及方法，其中，多组分气体分离装置包括：一级换热器；二级换热器；第一分离器；三级换热器；精馏塔；冷凝器；第二分离器，与冷凝器通过管路连接。多组分气体分离方法包括：对原料气冷却降温处理；脱除原料气中的轻组分，得到气相；对所述气相冷却降温处理；对所述气相进行分离处理；对第一气相冷却降温处理；对冷却降温处理后的第一气相精馏处理，得到气相；对所述气相冷却降温处理；对冷却降温处理后的气相进行分离处理。本发明的技术方案优点是：可以将多组分混合气体，通过二级精馏分离工艺分离出相应纯度的产品，大大提高了产品的经济价值。本发明的技术方案结构简单、效率较高。效率较高。效率较高。


技术研发人员：张武 程进杰
受保护的技术使用者：中科瑞奥能源科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/7