[發明專利]一種天然氣乙炔工藝中裂解氣壓縮冷卻集成工藝方法

在審

• 申請號: 202110399374.5
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113091478A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王金福;王澤寧
• 申請（專利權）人: 王金福
• 主分類號: F28C1/00
• 分類號: F28C1/00;F28C1/14;F04B41/06;C07C11/24
• 代理公司: 北京百年育人知識產權代理有限公司 11968
• 代理人: 赫玲芳

本發明屬于天然氣制乙炔技術領域，提供了一種天然氣制乙炔工藝中裂解氣壓縮冷卻集成裝置，它包括第一冷卻塔和第二冷卻塔；所述第二冷卻塔設置在第一冷卻塔的頂部上方；設置在第一冷卻塔側壁的第一氣體入口連接有第一壓縮機，以壓縮進入第一冷卻塔的裂解氣；第一冷卻塔底部的循環水出口依次經第一循環泵和第一換熱器連接至第一冷卻塔上部的循環水入口；設置在第一冷卻塔側壁的第一氣體出口經第二壓縮機與設置在第二冷卻塔側壁的第二氣體入口連接；第二冷卻塔底部的循環水出口依次經第二循環泵和第二換熱器連接至第二冷卻塔上部的循環水入口；第二冷卻塔頂部有裂解氣出口；第一冷卻塔底部有冷凝水出口。

技術領域

本發明總體地涉及天然氣制乙炔技術領域，特別涉及一種天然氣制乙炔工藝中裂解氣壓縮冷卻集成裝置和方法。

背景技術

天然氣部分氧化裂解制乙炔過程中，裂解氣一般需要壓縮增壓到1.0MPa以上，然后進入提濃工段。裂解氣中，乙炔干基體積含量10％左右，水蒸氣處于飽和狀態，其余主要為合成氣(CO+H₂)。乙炔在壓力大于0.14MPa(絕壓)或溫度高于100℃條件下，容易爆炸，這一特性使得裂解氣壓縮過程中，溫度和壓力應盡量控制在100℃和1.4MPa以下，不允許將其一次壓縮到位至1.0MPa以上。同時，裂解氣中不僅含有大量的CO、CO₂、H₂和H₂O，還含有一定量的丁二炔、乙烯基乙炔等高級炔和其它不飽和碳氫化合物、芳族烴和聚合物等。超溫超壓易產生聚合反應使得乙炔和其他高級炔等形成高聚物，混入水相中導致水相黏度增大，甚至形成脂狀物，堵塞泵、儀表、管線和噴淋噴頭等，裂解氣這一特性使得壓縮、冷卻過程中，應將高級炔、聚合物在聚合反應發生前，及時將其從氣相中洗至水相中。

目前最常見的天然氣制乙炔裂解氣增壓、冷卻的方法，是采用一級螺桿壓縮機將來自乙炔爐或乙炔爐氣冷卻塔的裂解氣壓縮，增壓至一定范圍后，進入一級冷卻塔將其冷卻，隨后再次進入二級螺桿壓縮機壓縮，最后進入二級冷卻塔冷卻。壓縮、冷卻流程保證裂解氣的溫度和壓力始終處于安全范圍。如BASF專利CN101384529B、CN101421207B和美國專利US5824834。這幾種方法均采用兩個壓縮機和兩個冷卻塔實現裂解氣的壓縮冷卻，具有流程長、設備占地面積大、投資成本高等弊端，且壓縮機與冷卻塔之間較長的管線易導致乙炔、高級炔和聚合物等發生聚合反應，高聚物的生成會影響冷卻水性質，使其黏度增大或形成固渣沉淀，堵塞泵、管線等設施。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出了一種天然氣制乙炔工藝中裂解氣壓縮冷卻集成裝置和方法，本發明裝置采用上下兩段式連續壓縮、冷卻的集成設計，減少設備數量和投資、降低設備占地面積、保證裂解氣安全、壓縮冷卻高效、操作流程簡化，同時保證乙炔、高級炔和聚合物較低程度的聚合。

為達到這些目的，本發明的技術方案是，一種天然氣制乙炔工藝中裂解氣壓縮冷卻集成裝置，它包括第一冷卻塔和第二冷卻塔；所述第二冷卻塔設置在第一冷卻塔的頂部上方；設置在第一冷卻塔側壁的第一氣體入口連接有第一壓縮機，以壓縮進入第一冷卻塔的裂解氣；第一冷卻塔底部的循環水出口依次經第一循環泵和第一換熱器連接至第一冷卻塔上部的循環水入口；設置在第一冷卻塔側壁的第一氣體出口經第二壓縮機與設置在第二冷卻塔側壁的第二氣體入口連接；第二冷卻塔底部的循環水出口依次經第二循環泵和第二換熱器連接至第二冷卻塔上部的循環水入口；第二冷卻塔頂部有裂解氣出口；第一冷卻塔底部有冷凝水出口。

本發明的裂解氣壓縮冷卻集成裝置將兩段冷卻塔在高度方向串聯，經第一冷卻塔冷卻后進入第二冷卻塔，經第二冷卻塔冷卻后，裂解氣從第二冷卻塔冷卻頂部的裂解氣出口排出；冷卻水在各自的塔段內部從上向下循環，冷卻水在各自的塔段外部從塔段底部抽出后經換熱器換熱后再從塔段頂部進入，形成塔段內外的循環。本發明裝置采用分段壓縮和分段冷卻的方式，可以實現天然氣制乙炔工藝中裂解氣的連續循環壓縮冷卻，且占地面積小。

進一步的，第一冷卻塔和第二冷卻塔為一段塔體沿高度方向隔離成的兩部分，第一冷卻塔位于第二冷卻塔下方。