[發(fā)明專利]大型乙烯裝置的乙烯深冷分離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210241540.X
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN103542693A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊慶蘭;孫長庚;辛江;張來勇;蘇燕兵;吳德娟;宋磊;馬超凡;李文堂;畢可珍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司;中國寰球工程公司
• 主分類號: F25J3/08
• 分類號: F25J3/08
• 代理公司: 北京市中實友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種乙烯深冷分離方法，特別是涉及一種用于大型乙烯裝置中含有碳二、碳三、甲烷、氫氣等輕烴組分的混合氣的深冷分離方法。

背景技術(shù)

原料經(jīng)過管式裂解爐裂解、重油催化裂解或煤制烯烴工藝得到的含有乙烯丙烯組分的混合氣體，通過冷卻分離液相后，氣相進入壓縮機升壓，之后再經(jīng)過多次分離最終得到乙烯、丙烯、氫氣、甲烷等產(chǎn)品。乙烯工藝深冷分離的作用就是將甲烷和氫氣從進料混合物中（主要為氫氣、甲烷和碳二等）與碳二分離，氫氣作為產(chǎn)品輸送至下游裝置，甲烷作為乙烯裝置的燃料。由于分離原理都基于低溫、閃蒸分離，且操作溫度最低可至-170℃，因此如何在達到分離要求的前提下合理設(shè)計板翅式換熱器，達到充分利用冷量是此部分工藝的核心。

乙烯裝置深冷分離部分冷量交換系統(tǒng)的設(shè)計十分復(fù)雜，為了滿足換熱的要求，深冷分離區(qū)大多采用板翅式換熱器的冷箱結(jié)構(gòu)。因為低溫極易散冷，要求極其嚴(yán)密的絕熱保冷，故用絕熱材料把換熱器和氣液分離器均包裝在一個箱形物內(nèi)，稱之為冷箱。冷箱具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱面積大、可在低溫差下有效工作等特點，是乙烯裝置進行深冷分離的關(guān)鍵設(shè)備之一。

20世紀(jì)八九十年代，我國引進的乙烯技術(shù)，大多采用圖1所示的復(fù)雜冷箱流程，依此設(shè)計的冷箱通道多、管口多、管口應(yīng)力復(fù)雜、外形尺寸較大，制造比較困難。近些年來，隨著乙烯裝置生產(chǎn)規(guī)模的逐漸增大，特別是百萬噸級乙烯裝置的建設(shè)，按照圖1所示的冷箱流程，勢必導(dǎo)致冷箱尺寸龐大，給制造、運輸、安裝等帶來了極大的困難。系統(tǒng)的復(fù)雜程度越高，出現(xiàn)事故的概率就越大，隨著裝置規(guī)模的不斷擴大，一次事故造成的損失也越來越大。針對這種過于復(fù)雜的冷箱結(jié)構(gòu)，專利ZL01132960.2公開了一種深冷分離工藝（如圖2所示），其冷箱流程相對簡單，但是，大流量的裂解氣在較高溫度（約-40℃）下由組分分配裝置3進入板翅換熱器19，仍使冷箱處理的物料很多，對大型乙烯裝置依然使冷箱尺寸過大，冷箱設(shè)計難度增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大型乙烯裝置的乙烯深冷分離方法，該方法具有設(shè)備布置緊湊、占地面積小，減少投資成本，降低能耗的特點。

本發(fā)明所述的一種大型乙烯裝置的乙烯深冷分離方法，包括：

a、含有碳二、碳三、氫氣、甲烷的混合氣首先經(jīng)過預(yù)冷，隨后經(jīng)一系列冷卻器冷卻和組分分離容器分離得到氣相和多股液相；

b、所述a項得到的氣相再經(jīng)一系列板翅式換熱器和組分分離容器分離得到氣相和多股液相，氣相為粗氫氣產(chǎn)品，多股液相中其中一股為液相甲烷，液相甲烷減壓后經(jīng)換熱器回收冷量后送至下游系統(tǒng)，多股液相中還有一股液相和減壓后的甲烷混合，其余股液相經(jīng)冷量回收后進入脫甲烷塔，粗氫氣產(chǎn)品經(jīng)換熱器回收冷量后送入下游系統(tǒng)；

c、所述a項得到的多股液相中，根據(jù)氣流的方向，先凝結(jié)的兩股液相分別進入預(yù)脫甲烷塔，其余股液相分別進入脫甲烷塔；

d、預(yù)脫甲烷塔將所述液相分離為不含碳三的塔頂氣和不含甲烷的塔釜液，塔頂氣送入脫甲烷塔，塔釜液（該塔釜液的主要成分是碳二、碳三成分）送入下游系統(tǒng)處理；

e、脫甲烷塔將所述液相分離為塔頂氣甲烷和塔釜液碳二，塔釜液碳二送入下游系統(tǒng)處理，塔頂氣甲烷經(jīng)換熱器回收冷量后送至下游系統(tǒng)。

本發(fā)明的方法，其中優(yōu)選所述混合物預(yù)冷至溫度為-15℃—-25℃；所述經(jīng)一系列冷卻器冷卻后的物料溫度為-90℃—-100℃；所述經(jīng)過一系列換熱器后的物料溫度為-160℃—-170℃。

本發(fā)明的方法，其中優(yōu)選所述冷卻器設(shè)有3臺，所述板翅式換熱器設(shè)有5臺，所述組分分離容器設(shè)有6臺。

本發(fā)明的方法，其中所述組分分離容器為氣液分離設(shè)備。

本發(fā)明的方法，脫甲烷塔在高壓（約3.0MPa）下操作時，在所述脫甲烷塔的塔頂氣出口下游設(shè)置膨脹-再壓縮機，對塔頂氣甲烷進行膨脹制冷，為冷卻系統(tǒng)提供冷量。

進一步地，上述b項中液相甲烷減壓后形成氣、液兩相，減壓后的氣、液兩相甲烷依次經(jīng)兩臺換熱器回收冷量后與來至膨脹-再壓縮機的甲烷物料混合，混合后的物料再依次經(jīng)兩臺換熱器回收冷量，之后進入膨脹-再壓縮機提升壓力，升壓后的物料再經(jīng)過換熱器回收冷量后送入下游系統(tǒng)處理。

上述減壓后的氣、液兩相甲烷經(jīng)一臺換熱器回收冷量后還可以與來自組分分離容器的一股液相混合，該組分分離容器設(shè)置在系統(tǒng)最后一臺分離容器的上游，該股液相的主要成分為液相甲烷，此設(shè)置有利于維持系統(tǒng)的冷量平衡。