烯烃分离系统及烯烃分离方法技术方案

本发明专利技术提供了一种烯烃分离系统及烯烃分离方法。该烯烃分离系统包括脱甲烷单元，脱甲烷单元包括初脱甲烷塔、膜分离组件和次脱甲烷塔，初脱甲烷塔的塔顶出口与膜分离组件的进口之间设置有第一气相物流管线；膜分离组件的富烃气流出口与次脱甲烷塔的进口之间设置有富烃气流管线。上述烯烃分离系统通过初脱甲烷塔对待分离的气体进行非清晰切割或清晰切割，得到第一气相物流，该第一气相物流进一步经过膜分离组件分离为富烃气流和富氢气流，增大了进入次脱甲烷塔的富烃气流中的CH4/H2分子比值，进而增加了次脱甲烷塔塔顶处CH4的分压，减少了降温所需的能耗以及烯烃分离的投资和运行成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体分离领域，具体而言，涉及一种。
技术介绍
石油裂解气、炼厂干气和甲醇制烯烃产品气中除含有乙烯、丙烯外，还含有大量其他成份，如氢气、甲烷、乙炔、丙烷和氮气等，由于乙烯、丙烯是重要的化工原料，因此可以采用以上石油裂解气、炼厂干气和甲醇制烯烃产品气为原料分离其中的乙烯和丙烯，目前，深冷分离方法最为成熟，采用最多。典型的常规深冷分离方法存在不少缺点，比如通常要求对原料气进行4至5级压缩，需要大量的低温冷却介质，如甲烷一氢分离需要-100°c以下的冷冻系统进行冷却，因此，常规深冷分离方法的能耗较高，对设备的要求也高，要想实现理想的分离效果不得不加大投资。在深冷分离过程中，氢气和甲烷分离是整个分离系统中能耗和费用消耗最多的一块，而且工艺复杂。因为 ，原料气中014/!12分子比值对尾气中乙烯损失影响很大，这是因为脱甲烷塔项由于H2和其它惰性气体的存在降低了 CH4分压，只有提高压力或降低温度才满足塔顶对露点的要求，提高压力和降低温度在分离出CH4的同时，部分乙烯也会与CH4 —同被分离出来，造成乙烯的损失，上述影响是由相平衡决定的，并不取决于塔板数和回流比的多少，因此在温度与压力条件一定时，原料气中CH4/H2分子比值愈小，尾气中乙烯损失就愈大，反之则小，能耗也越低。因此，如何将氢气尽可能多的从裂解气或烯烃混合气中分离出来，以降低氢气甲烷分离的能耗弓I起人们的广泛关注。现有鲁姆斯技术为深冷烯烃分离中比较先进的技术之一，如图1所示的鲁姆斯烯烃深冷分离系统的结构示意图:原料气经干燥器52’干燥后进入脱丙烷塔51’，脱丙烷塔51’的塔顶气相经脱丙烷单元的塔顶冷凝器54’部分冷凝后进行气液分离，冷凝下来的液体作为脱丙烷系统的回流，其余含有碳三烃类及碳三以下烃类组分的气相进入压缩机53’升压后，依次经第二再沸器192’、第一冷剂激冷器161’和第二冷剂激冷器162’一系列换热冷却过程后进入脱甲烷塔11’ ；脱丙烷塔51’塔底产物为碳四及碳四以上组分被送到脱丁烷塔61’。脱甲烷单元的塔顶冷凝器利用丙烯(或乙烯)作冷剂，部分冷凝的塔顶物流进入回流罐后(图1中未示出脱甲烷单元的塔顶冷凝器和回流罐)，回流罐分离出来的液相作为脱甲烷塔11’的回流，气相(以氢气和甲烷为主，称为氢气甲烷气流)经过冷箱142’换热后，送到装置外的燃气管网。脱甲烷塔11’塔底含有碳二烃类和碳三烃类组成的物流进入脱乙烷塔31’，脱乙烷塔31’的塔顶物流首先经过加氢脱炔反应器21’将物流中的炔类(主要是乙炔)转化成乙烯和乙烷然后进入乙烯精馏塔22’，乙烯精馏塔22’的塔顶气相作为乙烯产品送入装置罐区，乙烯精馏塔22’的塔底乙烷经换热器加热汽化后送入燃料气系统作为燃料使用或回收利用处理。脱乙烷塔31’的塔底物流进入丙烯精馏单元，丙烯精馏塔41’的塔顶丙烯产品经塔顶水冷器43’冷凝后部分经塔顶回流罐42’将部分液相物质回流，再经过产品保护床(图1中未示出)除去甲醇、氧化物及其它杂质后作为丙烯产品送入装置丙烯罐区，部分回流丙烯精馏塔41’。丙烯精馏塔41’塔底的丙烷物流经冷箱142’与氢气甲烷气流换热降温，经第三冷剂激冷器163’被冷剂激冷后引入脱甲烷塔11’的塔顶以吸收脱甲烷塔11’处的甲烷、氢气物流中的乙烯；另一股经冷箱142’换热后进入燃气管网作为燃气使用。丙烯精馏单元分离出的含碳四及以上组分的物料进入脱丁烷塔61’分离碳四烃类及碳四以上烃类产品。上述的常规深冷技术以及鲁姆斯技术由于都是采用一次脱甲烷处理难以得到理想的甲烷和氢气的分子比值，因此导致尾气在分离乙烯的过程中能耗高、乙烯损失量大和投资高的缺点，本专利技术主要是在鲁姆斯技术的基础上为了实现降低能耗、减少乙烯损失而对鲁姆斯技术做出的改进。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种，降低了烯烃分离过程中的能耗。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种烯烃分离系统，该烯烃分离系统包括脱甲烷单元，脱甲烷单元包括初脱甲烷塔、膜分离组件和次脱甲烷塔，初脱甲烷塔的塔顶出口与膜分离组件的进口之间设置有第一气相物流管线；膜分离组件的富烃气流出口与次脱甲烷塔的进口之间设置有富烃气流管线。进一步地，上述脱甲烷单元还包括第一压缩机、第一冷箱、第一换热器、第二换热器、第一冷剂激冷器和膨胀机，次脱甲烷塔的塔顶出口与膨胀机的进口之间具有第二气相物流管线；第一压缩机设置在富烃气流管线上；第一冷箱具有:第一气相物流第一冷箱内流路，串接在第一气相物流管线中；富烃气流第一冷箱内流路，串接在第一压缩机与次脱甲烷塔的进口之间的富烃气流管线中；第一换热器具有:富烃气流第一换热器内流路，串接在富烃气流第一冷箱内流路与次脱甲烷塔的进口之间的富烃气流管线中；第二液相物流第一换热器内流路，与次脱甲烷塔的塔底出口相连通，富烃气流与第二液相物流在第一换热器内进行换热；第二换热器具有 :富烃气流第二换热器内流路，串接在富烃气流第一换热器内流路与次脱甲烷塔的进口之间的富烃气流管线中；第二气相物流第二换热器内流路，与膨胀机的出口相连通，富烃气流与第二气相物流在第二换热器内进行换热；第一冷剂激冷器设置在富烃气流第二换热器内流路与次脱甲烷塔的进口之间。进一步地，上述脱甲烷单元还包括:第一再沸器，与初脱甲烷塔的第一塔底出口相连通并与初脱甲烷塔的塔釜相连形成第一循环管线；第二再沸器，与初脱甲烷塔的第二塔底出口相连通并与初脱甲烷塔的塔釜相连形成第二循环管线。进一步地,上述烯烃分离系统还包括乙烯精懼单元，乙烯精懼单元包括:加氢脱炔反应器，具有:氢气物流进口，与膜分离组件的富氢气流出口之间具有富氢气流管线；烃类物料进口，与次脱甲烷塔的塔底出口之间具有第二液相物流管线；乙烯产物出口 ；乙烯精馏塔，与乙烯产物出口相连通。进一步地，上述烯烃分离系统还包括脱乙烷单元和丙烯精馏单元，脱乙烷单元包括脱乙烷塔，脱乙烷塔具有:第一液相物流进口，与初脱甲烷塔的第三塔底出口之间具有第一液相物流管线；脱乙烷塔塔顶物流出口，与加氢脱炔反应器的烃类物料进口之间具有烃类脱炔物料输送管线；丙烯精馏单元包括:丙烯精馏塔，具有:第三液相物流进口，与脱乙烷塔的塔底出口之间具有第三液相物流管线；塔顶丙烯出口；塔顶回流罐，与丙烯精馏塔的塔顶丙烯出口相连通并与丙烯精馏塔构成第三循环管线，第一再沸器或第二再沸器具有与第三循环管线相连通丙烯进口和丙烯出口。进一步地，上述丙烯精馏塔与塔顶回流罐之间的第三循环管线上还设置有控制阀，控制阀与第一再沸器或第二再沸器并联设置。进一步地，上述烯烃分离系统还包括第二冷箱，第二冷箱具有第二气相液流第二冷箱内流路，第二气相液流第二冷箱内流路与第二换热器的第二气相物流第二换热器内流路相连通；丙烯精馏塔与第二冷箱之间具有两条第四液相物流管线，其中的一条第四液相物流管线穿过第二冷箱后与燃气管网相连通；另一条第四液相物流管线穿过第二冷箱后延伸至与初脱甲烷塔相连通，烯烃分离系统还包括第二冷剂激冷器，第二冷剂激冷器设置在第二冷箱与初脱甲烷塔之间的第四液相物流管线上。进一步地，上述烯烃分离系统还包括:脱丙烷单元，包括:脱丙烷塔，脱丙烷塔的塔顶出口与初脱甲烷塔之间设置有初脱气相物流管线；干燥器，与脱丙烷塔的进口相连通向脱丙烷塔输送待分离原料气；第二压缩机，设置在脱丙烷塔与初脱甲烷塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烯烃分离系统，所述烯烃分离系统包括脱甲烷单元，其特征在于，所述脱甲烷单元包括初脱甲烷塔（11）、膜分离组件（12）和次脱甲烷塔（17），所述初脱甲烷塔（11）的塔顶出口与所述膜分离组件（12）的进口之间设置有第一气相物流管线；所述膜分离组件（12）的富烃气流出口与所述次脱甲烷塔（17）的进口之间设置有富烃气流管线。

【技术特征摘要】
1.一种烯烃分离系统，所述烯烃分离系统包括脱甲烷单元，其特征在于，所述脱甲烷单元包括初脱甲烷塔(11)、膜分离组件(12)和次脱甲烷塔(17)， 所述初脱甲烷塔(11)的塔顶出口与所述膜分离组件(12)的进口之间设置有第一气相物流管线； 所述膜分离组件(12)的富烃气流出口与所述次脱甲烷塔(17)的进口之间设置有富烃气流管线。2.根据权利要求1所述的烯烃分离系统，其特征在于，所述脱甲烷单元还包括第一压缩机(131)、第一冷箱(141)、第一换热器(151)、第二换热器(152)、第一冷剂激冷器(161)和膨胀机(18)， 所述次脱甲烷塔(17)的塔顶出口与所述膨胀机(18)的进口之间具有第二气相物流管线.所述第一压缩机(131)设置在所述富烃气流管线上； 所述第一冷箱(141)具有: 第一气相物流第一冷箱内流路，串接在所述第一气相物流管线中； 富烃气流第一冷箱内流路，串接在所述第一压缩机(131)与所述次脱甲烷塔(17)的进口之间的富烃气流管线中； 所述第一换热器(151 )具有: 富烃气流第一换热器内流路，串接在所述富烃气流第一冷箱内流路与所述次脱甲烷塔(17)的进口之间的所述富烃气流管线中； 第二液相物流第一换热器内流路，与所述次脱甲烷塔(17)的塔底出口相连通，所述富烃气流与所述第二液相物流在所述第一换热器(151)内进行换热； 所述第二换热器(152)具有: 富烃气流第二换热器内流路，串接在富烃气流第一换热器内流路与所述次脱甲烷塔(17)的进口之间的所述富烃气流管线中； 第二气相物流第二换热器内流路，与所述膨胀机(18)的出口相连通，所述富烃气流与所述第二气相物流在所述第二换热器(152)内进行换热； 所述第一冷剂激冷器(161)设置在所述富烃气流第二换热器内流路与所述次脱甲烷塔(17)的进口之间。3.根据权利要求2所述的烯烃分离系统，其特征在于，所述脱甲烷单元还包括: 第一再沸器(191)，与所述初脱甲烷塔(11)的第一塔底出口相连通并与所述初脱甲烷塔(11)的塔釜相连形成第一循环管线； 第二再沸器(192)，与所述初脱甲烷塔(11)的第二塔底出口相连通并与所述初脱甲烷塔(11)的塔釜相连形成第二循环管线。4.根据权利要求3所述的烯烃分离系统，其特征在于，所述烯烃分离系统还包括乙烯精懼单元,所述乙烯精懼单元包括: 加氢脱炔反应器(21)，具有: 氢气物流进口，与所述膜分离组件(12)的富氢气流出口之间具有富氢气流管线； 烃类物料进口，与所述次脱甲烷塔(17)的塔底出口之间具有第二液相物流管线； 乙烯产物出口；乙烯精馏塔(22)，与所述乙烯产物出口相连通。5.根据权利要求4所述的烯烃分离系统，其特征在于，所述烯烃分离系统还包括脱乙烷单元和丙烯精馏单元， 所述脱乙烷单元包括脱乙烷塔(31)，所述脱乙烷塔(31)具有: 第一液相物流进口，与所述初脱甲烷塔(11)的第三塔底出口之间具有第一液相物流管线.脱乙烷塔塔顶物流出口，与所述加氢脱炔反应器(21)的烃类物料进口之间具有烃类脱炔物料输送管线； 所述丙烯精懼单元包括: 丙稀精懼塔(41)，具有: 第三液相物流进口，与所述脱乙烷塔(31)的塔底出口之间具有第三液相物流管线； 塔顶丙烯出口； 塔顶回流罐(42)，与所述丙烯精馏塔(41)的塔顶丙烯出口相连通并与所述丙烯精馏塔(41)构成第三循环管线，所述第一再沸器(191)或第二再沸器(192 )具有与所述第三循环管线相连通丙烯进口和丙烯出口。6.根据权利要求5所述的烯烃分离系统，其特征在于，所述丙烯精馏塔(41)与所述塔顶回流罐(42)之间的所述第三循环管线上还设置有控制阀(43)，所述控制阀(43)与所述第一再沸器(191)或第二再沸器(192)并联设置。7.根据权利要求5所述的烯烃分离系统，其特征在于，所述烯烃分离系统还包括第二冷箱(142)， 所述第二冷箱(142)具有第二气相液流第二冷箱内流路，所述第二气相液流第二冷箱内流路与所述第二换热器(152)的第二气相物...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐煜，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司，
类型：发明
国别省市：