[發明專利]一種輕烴深冷分離回收裝置及方法

有效

• 申請號: 201410455184.0
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN105276924B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 趙百仁;李廣華;王振維;盛在行;高聳;劉罡
• 申請（專利權）人: 中國石化工程建設有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;F25J5/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所11218
• 代理人: 周媛

技術領域

本發明涉及輕烴回收領域，進一步地說，是涉及一種輕烴深冷分離回收裝置及方法。特別適應于乙烯裝置上，以乙烷為主要裂解原料時，分離部分要求有較高的乙烯和氫氣回收率的地方。

背景技術

乙烯裝置的裂解原料主要有乙烷、丙烷、飽和LPG、石腦油、加氫尾油和輕柴油等，一般原料越輕乙烯的收率越高，裝置的能耗也越低。隨著國內/外液化天然氣(LNG)開發產量的不斷提高，以及頁巖氣的大量開發利用，以乙烷為主要裂解原料的乙烯裝置勢必會得到進一步的發展和應用。

重質原料裂解氣中CH4、C3s及以上的重質組分產量較高，而乙烷裂解產物中H2和乙烷含量非常高、重組分產量卻極小。國內現有的乙烯裂解深冷分離工藝流程，主要針對目前我國普遍存在的液相重質原料定制的(見圖1)，不太適于輕組分含量很高的乙烷等氣相原料裂解氣的分離。例如：以石腦油為裂解原料時，乙烯收率可達到99.6％、氫氣純度95mol％以上。而用于分離乙烷裂解氣時，氫氣純度僅為86mol％；乙烯損失高達3.3％，對于一套百萬噸級的乙烯裝置，即相當于約4噸/小時的乙烯損失量，浪費嚴重。

國外已有的輕烴裂解裝置，其分離技術也存在著高附加值的乙烯和氫氣產品收率不是很高、氫氣還需要另設變壓附裝置(PSA)提純的問題，造成經濟效益的一定損失或裝置投資的額外增加。

發明內容

為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種輕烴深冷分離回收裝置及方法。用于分離以乙烷為主要原料的裂解氣時，可以大幅度地提高乙烯的回收率和氫氣純度，使之達到可與現有石腦油原料分離流程相當的程度。

本發明的目的之一是提供一種輕烴深冷分離回收裝置。

包括:脫甲烷塔、碳二回收塔、1#～7#尾氣換熱器、1#～3#脫甲烷塔進料分離罐，所述裝置設置有甲烷/氫分離系統，包括：1#尾氣換熱器、氫/甲烷分離罐和氫氣分流控制器；3#脫甲烷塔進料分離罐頂部管線經1#尾氣換熱器后連接氫/甲烷分離罐，氫/甲烷分離罐底部管線經1#尾氣換熱器后連接脫甲烷塔；氫/甲烷分離罐頂部出口管線上設置氫氣分流控制器，氫氣分流控制器的分流管線連接氫氣甲烷膨脹機系統；

脫甲烷塔頂部連接碳二回收塔，碳二回收塔內設置冷凝器，碳二回收塔底部連接脫甲烷塔，碳二回收塔頂部連接氫氣甲烷膨脹機系統；

氫氣甲烷膨脹機系統包括：膨脹機入口混合罐、膨脹機、出口分離罐；氫氣分流控制器的分流管線與碳二回收塔頂部管線合并后連接膨脹機入口混合罐，膨脹機入口混合罐頂部連接膨脹機，膨脹機出口管線和膨脹機入口混合罐出口管線合并后連接出口分離罐，出口分離罐底部管線分成兩支，一支連接碳二回收塔內的冷凝器，另一支經尾氣換熱器后送出界外。

其中，所述碳二回收塔采用分凝分餾塔型式。

本發明的目的之二是提供一種輕烴深冷分離回收方法。

包括：

1)干燥脫水的裂解氣經換熱和冷卻后，由1#、2#和3#脫甲烷塔進料分離罐分離出其中的液相，自下而上依次作為脫甲烷塔的第一、第二和第三股進料；

2)3#脫甲烷塔進料分離罐的氣相經1#尾氣換熱器換熱后進入氫/甲烷分離罐，氫/甲烷分離罐分離的液相經1#尾氣換熱器換熱后作為脫甲烷塔的第四股進料；氫/甲烷分離罐分離的氣相部分作為高壓氫氣送出界外，部分分流至氫氣甲烷膨脹機系統；

3)脫甲烷塔頂氣相送入碳二回收塔，回收乙烯，碳二回收塔塔底回流至脫甲烷塔；

4)碳二回收塔頂氣相與甲烷/氫分離系統分流出的氫氣匯合，進入膨脹機入口混合罐，氣相作為膨脹機的進料，液相與膨脹機出口物料混合，進入出口分離罐，分出的氣相為第二股氫氣產品，分出的液相一部分為碳二回收塔內的冷凝器提供冷量，另一部分為尾氣換熱器提供深冷冷量。

甲烷/氫分離系統所需的深冷冷量，不是全部由該系統分離出的氫氣和甲烷節流產生，68～83％的冷量由膨脹機提供；

步驟(2)中，氫/甲烷分離罐分離的氣相分流至氫氣甲烷膨脹機系統的比例在63～100％之間。

步驟(3)中，碳二回收塔進料以甲烷為主，塔頂溫度-108℃以下。

步驟(4)中，膨脹機進料中氫氣的體積百分含量為83～92％。

本發明可以通過以下技術方案來實現：

所述輕烴深冷分離工藝流程含有一套裂解氣激冷系統。

激冷系統中含有若干臺串聯的板翅式尾氣換熱器(放在冷箱內)、多個脫甲烷塔進料分離罐和一個甲烷/氫分離器系統。