一种乙烷裂解深冷分离工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种乙烷裂解深冷分离工艺方法，针对现有乙烷裂解工艺的裂解气，采用多级精馏及混合冷剂制冷的工艺方法，将乙烷裂解产生的裂解气净化处理得到聚合级乙烯等产品。该深冷分离系统代替乙烯、丙烯复叠制冷的深冷分离工艺，减少了制冷相关设备的投入，大大节省了投资费用，简化流程，降低了操作难度及整套装置的操作能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种乙烷裂解深冷分离工艺方法
本专利技术属于石油化工行业的乙烷裂解制烯烃领域，涉及一种乙烷裂解深冷分离工艺方法，将乙烷裂解产生的裂解气净化处理得到聚合级乙烯等产品。
技术介绍
乙烯是最基础、最重要石油化工原料，乙烯的生产能力代表着一个国家石油化工发展水平；在中国乃至全球，石油产品蒸汽裂解是乙烯产品的最主要来源，虽然国内近些年甲醇制烯烃发展很快，但它的乙烯生产能力不是无法和蒸汽裂解相比的。在所有蒸汽裂解制乙烯的原料原料中，乙烷是乙烯收率最高的压力，可以达到80.5％；蒸汽裂解最主要的原料是石脑油，而石脑油的乙烯收率只有35％左右，因此，乙烷是最好的蒸汽裂解制乙烯的原料。乙烷裂解制乙烯具有成本低、收率高、投资少、污染小等优点，然而，在中国国内还没有一家完全以乙烷为原料的裂解装置投入生产，虽然每家生产企业都有一台或多台轻烃炉，但这些轻烃炉所裂解的原料大都是循环乙烷和循环丙烷，而真正的新鲜乙烷进料是少之又少；造成这种局面的主要原因有乙烷产量低以及储存运输困难。近些年，随着美国、加拿大及中东地区天然气的大规模开采，尤其是页岩气开采就是的日臻成熟，乙烷原料的供应大幅提高，价格也在不断下降；而且低温物料储存和运输技术日趋完善，储存及运输大幅度提高，储存运输成本也在下降，乙烷裂解制乙烯的优势已经凸显。目前，国内已经有多家大型公司与美国签订乙烷采购合同，也有几家乙烷裂解装置进入筹建阶段。在中国国内，乙烷裂解制乙烯是一种新工艺，而与之配套的下游乙烯净化、分离、精制更是一种新工艺，有着很大的优化创新空间。
技术实现思路
本专利技术是针对现有乙烷裂解工艺的裂解气深冷分离工艺能耗较高、设备多、工艺复杂的缺点，提出一种以混合冷剂代替乙烯、丙烯复叠制冷的深冷分离工艺。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现：本专利技术公开了一种乙烷裂解深冷分离工艺方法,包含下列步骤：(1)来自急冷塔塔顶的裂解气(温度40℃左右，压力40-90KPa)进入裂解气压缩机一段吸入罐，经压缩机升压到1-3MPa；(2)裂解气采用多级压缩，机间冷却，压缩机段间凝液返回急冷塔顶部，压缩机末端裂解气(压力1-3MPa)降温到40℃左右，气相物料升温3-5℃后进入碱洗塔；(3)脱除酸性气体的裂解气经碱洗塔上部水洗段水洗后离开碱洗塔，进入冷剂换热器，温度降至10-15℃；(4)降温后的裂解气进入气液分离罐，凝液返回急冷塔顶部或压缩机段间罐，气相进入干燥器；(5)脱除水分的裂解气经降温进入碳二切割塔，C2以上组分冷凝成液体流向塔釜，C1及一些轻组分气体从切割塔塔顶排出；(6)碳二切割塔塔釜物料进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶冷凝器是部分冷凝器，回流罐物料分成3股，第一股作为脱乙烷塔的回流，第二股送入碳二切割塔顶部作为回流，回流罐罐顶气相物料经复热去后加氢反应器；(7)脱乙烷塔塔釜物料进入脱丙烷塔，C4以上组液体流向塔釜并由塔釜采出，C3组分从塔顶排出，经过塔顶冷凝器冷却后进入回流罐分离，回流罐C3液体打回流，多余液体作为C3产品采出；(8)脱丙烷塔塔釜物料送入脱丁烷塔，塔顶回流罐采出混合碳四产品，塔釜采出碳五及重组分；(9)碳二切割塔塔顶气相经复热后进入乙炔前加氢反应器，脱除物料中的乙炔组分；(10)乙炔前加氢反应器出口物料经降温后进入第二干燥器脱除微量水分；(11)第二干燥器流出物料降温后进入深冷换热器，冷凝下来的不同温度的液相物料分别进入脱甲烷塔的不同位置；(12)深冷换热器末端分离出纯度95％以上的低温粗氢，低温粗氢流经冷箱换热器复温至常温；(13)常温粗氢可以进入甲烷化及氢气干燥器产出纯度95％以上的氢气产品；(14)常温粗氢可以进入PSA装置变压吸附后得到高纯度氢气产品；(15)乙炔后加氢反应器出口物料降温后进入洗绿油罐，脱除绿油的碳二物料进入第三干燥器；(16)第三干燥器出口物料经降温后进入脱甲烷塔；(17)在脱甲烷塔内物料分为气液两相，气相从脱甲烷塔塔顶进入塔顶冷凝器，经冷凝物料进入脱甲烷塔回流罐，塔顶回流罐液相物料泵入脱甲烷塔塔顶作为回流，回流罐顶部采出气相低温甲烷，脱甲烷塔塔釜液相物料作为乙烯精馏塔的进料；(18)从脱甲烷塔塔釜送入乙烯精馏塔的物料被精馏分离为两种产品，塔顶为聚合级乙烯产品，塔釜为循环乙烷；(19)循环乙烷在较低温度下汽化回收冷量，低温气相乙烷在冷箱中回收冷量后复温至常温送到裂解单元，然后作为原料被预热进入裂解炉。作为一种优选的技术方案：所述乙烷裂解深冷分离工艺中采用混合冷剂制冷技术，为深冷分离提供冷量的是三种或三种以上的烃类与氮气等按照一定比例混合的冷剂，所述混合冷剂的配比为C110～20％、C215～20％、C320～30％、N220～30％。作为一种优选的技术方案：所述作为原料的液相乙烷，在进裂解炉前的汽化工序都在深冷分离单元进行，回收汽化潜能，降低冷剂压缩机的能耗。作为一种优选的技术方案：所述步骤(1)(4)冷凝的液相最终返回急冷单元的急冷水塔。作为一种优选的技术方案：所述碳二切割塔的进料可以冷却到泡点温度进塔；碳二切割塔回流主要来自脱乙烷塔的回流罐的低温液相物料，另一部分来自下游深冷冷箱的低温液体；碳二切割塔操作压力高于脱乙烷塔时，碳二切割塔塔釜液相物料可以直接送入脱乙烷塔，碳二切割塔操作压力低于脱乙烷塔时，可以用泵送入脱乙烷塔，保证塔釜液相物料顺利进入脱乙烷塔。作为一种优选的技术方案：所述碳二切割塔操作压力低于脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶或回流罐的气相物料可以与碳二切割塔塔顶或回流罐顶部的气相预热后进入乙炔前加氢反应器。当碳二切割塔设置塔顶冷凝器、回流罐及回流泵，碳二切割塔的回流由自己的回流泵提供一部分；当碳二切割塔不设置塔顶冷凝器、回流罐及回流泵，碳二切割塔的回流完全由脱乙烷塔回流罐低温液体和下游冷箱产生的低温液体提供。作为一种优选的技术方案：所述当脱乙烷塔操作压力比碳二切割塔高时，脱乙烷塔塔顶冷凝器为部分冷凝，塔顶冷凝器内物料经冷凝后分三部分，液相物料分别为碳二切割塔和脱乙烷塔提供回流，气相经复温进入乙炔后加氢反应器。当脱乙烷塔操作压力比碳二切割塔低，脱乙烷塔塔顶也可以设置全凝器，回流罐多余液相物料由泵送入低温汽化器，汽化后的低温气相物料与碳二切割塔的低温气相物料合并；下游不再设置乙炔后加氢系统、洗绿油及第三干燥系统。作为一种优选的技术方案：所述当乙炔后加氢反应器出口物料甲烷、氢气等轻组分含量较高，物料脱除绿油和水分进入脱甲烷塔。当乙炔后加氢反应器出口物料甲烷、氢气等轻组分含量较低时，物料脱除绿油及水分可以根据乙烯精馏塔的工艺直接送入乙烯精馏塔。作为一种优选的技术方案：所述碳二切割塔在开车时可以用合格的低温乙烷(纯度≥99％)作为回流，也可以用深冷冷箱的低温液体作为补充回流及开车用回流。作为一种优选的技术方案：所述脱甲烷塔塔顶回流罐低温气相甲烷进入透平膨胀机膨胀降温后为深冷冷箱提供冷量，复温后可以作为再生气使用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术工艺方法乙炔脱除系统做了创新优化，该工艺可以降低投资费用和操作费用。附图说明图1为本专利技术一实施方式的一种乙烷裂解深冷分离工艺方法的系统流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术公开了一种乙烷裂解深冷分离工艺方法,其特征在于依次包含下列步骤：(1)来自急冷塔塔顶的裂解气(温度40℃左右，压力40‑90KPa)进入裂解气压缩机一段吸入罐，经压缩机升压到1‑3MPa；(2)裂解气采用多级压缩，机间冷却，压缩机段间凝液返回急冷塔顶部，压缩机末端裂解气(压力1‑3MPa)降温到40℃左右，气相物料升温3‑5℃后进入碱洗塔；(3)脱除酸性气体的裂解气经碱洗塔上部水洗段水洗后离开碱洗塔，进入冷剂换热器，温度降至10‑15℃；(4)降温后的裂解气进入气液分离罐，凝液返回急冷塔顶部或压缩机段间罐，气相进入干燥器；(5)脱除水分的裂解气经降温进入碳二切割塔，C2以上组分冷凝成液体流向塔釜，C1及一些轻组分气体从切割塔塔顶排出；(6)碳二切割塔塔釜物料进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶冷凝器是部分冷凝器，回流罐物料分成3股，第一股作为脱乙烷塔的回流，第二股送入碳二切割塔顶部作为回流，回流罐罐顶气相物料经复热去后加氢反应器；(7)脱乙烷塔塔釜物料进入脱丙烷塔，C4以上组液体流向塔釜并由塔釜采出，C3组分从塔顶排出，经过塔顶冷凝器冷却后进入回流罐分离，回流罐C3液体打回流，多余液体作为C3产品采出；(8)脱丙烷塔塔釜物料送入脱丁烷塔，塔顶回流罐采出混合碳四产品，塔釜采出碳五及重组分；(9)碳二切割塔塔顶气相经复热后进入乙炔前加氢反应器，脱除物料中的乙炔组分；(10)乙炔前加氢反应器出口物料经降温后进入第二干燥器脱除微量水分；(11)第二干燥器流出物料降温后进入深冷换热器，冷凝下来的不同温度的液相物料分别进入脱甲烷塔的不同位置；(12)深冷换热器末端分离出纯度95％以上的低温粗氢，低温粗氢流经冷箱换热器复温至常温；(13)常温粗氢可以进入甲烷化及氢气干燥器产出纯度95％以上的氢气产品；(14)常温粗氢可以进入PSA装置变压吸附后得到高纯度氢气产品；(15)乙炔后加氢反应器出口物料降温后进入洗绿油罐，脱除绿油的碳二物料进入第三干燥器；(16)第三干燥器出口物料经降温后进入脱甲烷塔；(17)在脱甲烷塔内物料分为气液两相，气相从脱甲烷塔塔顶进入塔顶冷凝器，经冷凝物料进入脱甲烷塔回流罐，塔顶回流罐液相物料泵入脱甲烷塔塔顶作为回流，回流罐顶部采出气相低温甲烷，脱甲烷塔塔釜液相物料作为乙烯精馏塔的进料；(18)从脱甲烷塔塔釜送入乙烯精馏塔的物料被精馏分离为两种产品，塔顶为聚合级乙烯产品，塔釜为循环乙烷；(19)循环乙烷在较低温度下汽化回收冷量，低温气相乙烷在冷箱中回收冷量后复温至常温送到裂解单元，然后作为原料被预热进入裂解炉。...

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种乙烷裂解深冷分离工艺方法,其特征在于依次包含下列步骤：(1)来自急冷塔塔顶的裂解气(温度40℃左右，压力40-90KPa)进入裂解气压缩机一段吸入罐，经压缩机升压到1-3MPa；(2)裂解气采用多级压缩，机间冷却，压缩机段间凝液返回急冷塔顶部，压缩机末端裂解气(压力1-3MPa)降温到40℃左右，气相物料升温3-5℃后进入碱洗塔；(3)脱除酸性气体的裂解气经碱洗塔上部水洗段水洗后离开碱洗塔，进入冷剂换热器，温度降至10-15℃；(4)降温后的裂解气进入气液分离罐，凝液返回急冷塔顶部或压缩机段间罐，气相进入干燥器；(5)脱除水分的裂解气经降温进入碳二切割塔，C2以上组分冷凝成液体流向塔釜，C1及一些轻组分气体从切割塔塔顶排出；(6)碳二切割塔塔釜物料进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶冷凝器是部分冷凝器，回流罐物料分成3股，第一股作为脱乙烷塔的回流，第二股送入碳二切割塔顶部作为回流，回流罐罐顶气相物料经复热去后加氢反应器；(7)脱乙烷塔塔釜物料进入脱丙烷塔，C4以上组液体流向塔釜并由塔釜采出，C3组分从塔顶排出，经过塔顶冷凝器冷却后进入回流罐分离，回流罐C3液体打回流，多余液体作为C3产品采出；(8)脱丙烷塔塔釜物料送入脱丁烷塔，塔顶回流罐采出混合碳四产品，塔釜采出碳五及重组分；(9)碳二切割塔塔顶气相经复热后进入乙炔前加氢反应器，脱除物料中的乙炔组分；(10)乙炔前加氢反应器出口物料经降温后进入第二干燥器脱除微量水分；(11)第二干燥器流出物料降温后进入深冷换热器，冷凝下来的不同温度的液相物料分别进入脱甲烷塔的不同位置；(12)深冷换热器末端分离出纯度95％以上的低温粗氢，低温粗氢流经冷箱换热器复温至常温；(13)常温粗氢可以进入甲烷化及氢气干燥器产出纯度95％以上的氢气产品；(14)常温粗氢可以进入PSA装置变压吸附后得到高纯度氢气产品；(15)乙炔后加氢反应器出口物料降温后进入洗绿油罐，脱除绿油的碳二物料进入第三干燥器；(16)第三干燥器出口物料经降温后进入脱甲烷塔；(17)在脱甲烷塔内物料分为气液两相，气相从脱甲烷塔塔顶进入塔顶冷凝器，经冷凝物料进入脱甲烷塔回流罐，塔顶回流罐液相物料泵入脱甲烷塔塔顶作为回流，回流罐顶部采出气相低温甲烷，脱甲烷塔塔釜液相物料作为乙烯精馏塔的进料；(18)从脱甲烷塔塔釜送入乙烯精馏塔的物料被精馏分离为两种产品，塔顶为聚合级乙烯产品，塔釜为循环乙烷；(19)循环乙烷在较低温度下汽化回收冷量，低温气相乙烷在冷箱中回收冷量后复温至常温送到裂解单元，然后作为原料被预热进入裂解炉。2.如权利要求1所述的一种乙烷裂解深冷分离工艺方法，其特征在于，所述乙烷裂解深冷分离工艺中采用混合冷剂制冷技术，为深冷分离提供冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：任小坤，
申请(专利权)人：北京恒泰洁能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11