乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法

2023-09-13 01:58:05 1

專利名稱：乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法
技術領域：
本發明屬於化學工程領域乙烯生產過程中的分離工程技術，涉及一種乙烯裝置雙 塔前脫乙烷分離工藝方法。
背景技術：
國內乙烯裝置採用的雙塔前脫乙烷分離流程，是從裂解氣壓縮機出口(如第五 段)開始的。裂解氣被裂解氣壓縮機壓縮後，壓力達3. 6MPa以上。先用循環水來冷卻裂解 氣，然後用丙烯冷劑將其冷卻至15°C。該股裂解氣進行氣液分離後，氣相物流經乾燥後在一 板式換熱器中吸收部分工藝物流和丙烯冷劑的冷量而被繼續冷卻，冷卻後的物流再次進行 氣液分離，氣相物流去高壓塔(吸收塔)塔底。兩次氣液分離所產生的凝液都被分別送入 低壓塔(脫乙烷塔)。裂解氣量越大，所需要的丙烯冷劑冷量就越多，從而增加丙烯製冷壓 縮機的功率。吸收塔底部物流經減壓節流後被送入脫乙烷塔上部，這樣脫乙烷塔有三股進料。 脫乙烷塔塔頂冷凝器採用板式換熱器，需用丙烯和乙烯兩種冷劑來冷凝塔頂氣相餾份，未 冷凝的氫氣、甲烷、碳二和碳二以上組份返回預冷段板式換熱器回收冷量後被送入裂解氣 壓縮機末段入口。脫乙烷塔進料中的甲烷組份越多，塔頂冷凝器需要的冷劑冷量就越多，未 冷凝的氣體也越多，從而增加裂解氣壓縮機、丙烯和乙烯製冷壓縮機的功率。脫乙烷塔塔底溫度一般為80°C 87°C，其塔底再沸器採用低壓蒸汽加熱。國內現 有脫乙烷塔進料凝液的溫度較低，一般低於13°C，該股凝液進入脫乙烷塔中部後，增加了脫 乙烷塔塔底再沸器的熱負荷，從而使低壓蒸汽的消耗量上升。

發明內容
本發明的目的是提供一種乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法，利用富餘的急冷水來 加熱進入脫乙烷塔的裂解氣凝液，提高乙烯裝置急冷水熱量的利用率。減少蒸發裂解氣凝 液中的甲烷輕組份進入裂解氣中送入脫乙烷塔。降低脫乙烷塔塔底再沸器的低壓蒸汽消耗 量。降低雙塔前脫乙烷分離工藝的能耗，使乙烯裝置的綜合能耗下降。本乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法，是從裂解氣壓縮機五段出口開始的，裂解氣 被裂解氣壓縮機壓縮後，壓力達3. 6MPa以上，通過循環水冷卻器冷卻裂解氣，然後用丙烯 冷劑在預冷器中繼續冷卻裂解氣到15°C，該股裂解氣進入第一預冷分離罐，罐頂氣相物流 去裂解氣乾燥器乾燥，乾燥後的裂解氣被送入板式換熱器中冷卻，冷卻後的物流進入第二 預冷分離罐，該罐罐頂氣相物流去吸收塔塔底，罐底液相物流經閥減壓節流返回板式換熱 器回收冷量後被送入低壓脫乙烷塔，第一預冷分離罐罐底液相物流去裂解氣凝液乾燥器幹 燥，自裂解氣凝液乾燥器出來的液相物流先在凝液預加熱器中用急冷水加熱蒸發，蒸發的 少量含氫氣、甲烷和碳二組份的氣相物流與自裂解氣乾燥器出來的氣相裂解氣直接進入板 式換熱器中部分預冷後溫度在-10°C _12°C之間的氣相物流合併，然後送入板式換熱器 中預冷，自凝液預加熱器底部出來的凝液物流經閥減壓節流後在凝液加熱器中繼續用急冷水加熱，溫度達到45°C 65°C的氣液兩相物流被送入脫乙烷塔中部；吸收塔塔底液相 物流經閥降壓節流後進入脫乙烷塔上部；脫乙烷塔塔頂冷凝器為板式換熱器，丙烯和乙烯 冷劑為其提供冷量，脫乙烷塔塔頂氣相物流在此回收冷量後進入回流罐，塔頂冷凝溫度低 於_50°C ；回流罐罐底的液體返回塔頂冷凝器回收冷量後，被分成兩股，一股液體作為吸收 塔的回流，另一股液體作為脫乙烷塔的回流；在吸收塔中，含碳二和碳二以下組份的回流在塔中自上而下吸收氣體中的碳三和 碳三以上組份，使吸收塔塔頂氣相物流中的丙烯含量儘可能低於50ppm(Vol)確保丙烯回 收率最大化在脫乙烷塔中，塔底再沸器用低壓蒸汽作熱源，加熱塔底液相物流，將塔底液相物 流中的碳二組份氣提出來，實現碳二組份和碳三組份的清晰分離。將塔底採出物流中的乙 烯含量控制在低於7ppm(Vol)，確保乙烯回收率最大化。或自裂解氣凝液乾燥器出來的液相物流直接經閥減壓節流後在凝液加熱器中用 急冷水加熱。本發明是對乙烯裝置的一種雙塔前脫乙烷分離工藝進行改進，將裂解氣凝液乾燥 器出口的一股液相物流先預熱蒸發少量的甲烷和碳二輕組份送入裂解氣中，然後繼續加熱 液相物流並送入低壓脫乙烷塔中。利用乙烯裝置富餘的急冷水加熱該股液相物流後，不僅 可降低脫乙烷塔塔頂冷凝器所需的冷量，減少其塔底再沸器的熱負荷，從而減少低壓蒸汽 消耗量，還可降低用來冷卻急冷水的循環水量。總的來說，乙烯裝置生產每噸乙烯的綜合能 耗可下降125 190MJ。


圖1現有乙烯裝置前脫乙烷分離工藝流程。圖2本方案1乙烯裝置前脫乙烷分離工藝流程。圖3本方案2乙烯裝置前脫乙烷分離工藝流程。
具體實施例方式圖1所示為國內乙烯裝置採用的雙塔前脫乙烷工藝，該工藝被林德股份公司申請 了發明專利(申請號95106016. 3)。該雙塔前脫乙烷分離流程，是從裂解氣壓縮機K301五段出口開始的。裂解氣1被 裂解氣壓縮機K301壓縮後，壓力達3. 6MPa以上。先通過循環水冷卻器E301冷卻裂解氣2， 然後用丙烯冷劑在預冷器E302中繼續冷卻裂解氣3到15°C。該股裂解氣4進入第一預冷 分離罐V301，罐頂氣相物流5去裂解氣乾燥器D301乾燥，罐底液相物流6去裂解氣凝液幹 燥器D302乾燥。乾燥後的裂解氣7被送入板式換熱器E303中冷卻，冷卻後的物流9進入 第二預冷分離罐V302，該罐罐頂氣相物流11去吸收塔C301塔底，罐底液相物流12經閥Vl 減壓節流返回板式換熱器E303回收冷量後被送入低壓脫乙烷塔C302。乾燥後的裂解氣凝 液8經閥V2減壓節流後，其裂解氣凝液10溫度低於13°C，被送入低壓脫乙烷塔C302中部。 乙烯裝置的氫氣、甲烷、乙烯、乙烷工藝物流在預冷段板式換熱器E303中回收冷量，不足的 冷凝負荷由丙烯冷劑提供。吸收塔塔底液相物流15經閥V3降壓節流後進入脫乙烷塔C302上部。脫乙烷塔C302塔頂冷凝器為板式換熱器E304，丙烯和乙烯冷劑同時為它提供冷量，乙烯裝置乙烷工藝物流在此回收冷量。為了減少塔頂未冷凝氣體16中碳二組份含量，冷凝溫度一般低 於-50°C。回流罐V303罐底的液體17返回板式換熱器E304回收冷量後，出來的液體18被 分成兩股，一股液體19作為吸收塔C301的回流，另一股液體20作為脫乙烷塔C302的回流。在吸收塔C301中，主要含碳二和碳二以下組份的回流19在塔中自上而下吸收氣 體中的碳三和碳三以上組份，使吸收塔C301塔頂氣相物流13中的丙烯含量儘可能低。在 本發明的模擬計算中，對大中型乙烯裝置而言，將氣相物流13中的丙烯含量控制在低於 50ppm(vol)最經濟，確保丙烯回收率最大化。在脫乙烷塔中，塔底再沸器E305用低壓蒸汽作熱源，加熱塔底液相物流，將塔底 液相物流中的碳二組份氣提出來，實現碳二組份和碳三組份的清晰分離。在本發明的模擬 計算中，對大中型乙烯裝置而言，將塔底採出物流14中的乙烯含量控制在低於7ppm(Vol) 最經濟，確保乙烯回收率最大化。圖2示出了本發明對雙塔前脫乙烷分離的改進工藝。自裂解氣凝液乾燥器D302出來的液相物流8先在凝液預加熱器E311中用急冷水 加熱蒸發，蒸發的少量氣相物流31主要含氫氣、甲烷和碳二組份。自裂解氣乾燥器D301出 來的氣相裂解氣7直接進入預冷段流程。裂解氣7在板式換熱器中部分預冷後的裂解氣34 溫度在-10°C -12°C之間。將氣相物流31併入部分預冷的裂解氣34中，然後繼續送入板 式換熱器中預冷。自凝液預加熱器E311底部出來的凝液物流32經閥V2減壓節流後在凝液加熱器 E312中繼續用急冷水加熱。溫度達到45°C 65°C的氣液兩相物流被送入脫乙烷塔中部 C302。圖3示出了本發明取消凝液預加熱器E311後的改進工藝。在圖3中，沒有凝液預加熱器E311，自裂解氣凝液乾燥器D302出來的液相物流8 直接經閥V2減壓節流後在凝液加熱器E312中用急冷水加熱。下面針對以石腦油為乙烯原料的一套800kt/a乙烯裝置來說明本發明的實施例。表1是不實施本發明按圖1工藝給出的典型數據。表1不實施本發明的圖1例典型數據
權利要求
一種乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法，是從裂解氣壓縮機五段出口開始的，裂解氣被裂解氣壓縮機壓縮後，壓力達3.6MPa以上，通過循環水冷卻器冷卻裂解氣，然後用丙烯冷劑在預冷器中繼續冷卻裂解氣到15℃，該股裂解氣進入第一預冷分離罐，罐頂氣相物流去裂解氣乾燥器乾燥，乾燥後的裂解氣被送入板式換熱器中冷卻，冷卻後的物流進入第二預冷分離罐，分離罐罐頂氣相物流去吸收塔，分離罐罐底液相物流經閥減壓節流返回板式換熱器回收冷量後被送入低壓脫乙烷塔，吸收塔塔底液相物流經閥降壓節流後進入脫乙烷塔上部；脫乙烷塔塔頂冷凝器為板式換熱器，丙烯和乙烯冷劑為其提供冷量，脫乙烷塔塔頂氣相物流在此回收冷量後進入回流罐，塔頂冷凝溫度低於 50℃；回流罐罐底的液體返回塔頂冷凝器回收冷量後，被分成兩股，一股液體作為吸收塔的回流，另一股液體作為脫乙烷塔的回流；第一預冷分離罐罐底液相物流去裂解氣凝液乾燥器乾燥，其特徵在於自裂解氣凝液乾燥器出來的液相物流先在凝液預加熱器中用急冷水加熱蒸發，凝液預加熱器的蒸發溫度在25℃～35℃之間，蒸發的少量含氫氣、甲烷和碳二組份的氣相物流與自裂解氣乾燥器出來的氣相裂解氣直接進入板式換熱器中部分預冷後溫度在 10℃～ 12℃之間的氣相物流合併，然後送入板式換熱器中預冷；自凝液預加熱器底部出來的凝液物流經閥減壓節流後在凝液加熱器中繼續用急冷水加熱，溫度達到45℃～65℃的氣液兩相物流被送入脫乙烷塔中部。
2.如權利要求1所述的乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法，其特徵在於自裂解氣凝液 乾燥器出來的液相物流經閥減壓後在凝液加熱器中加熱，然後送入低壓脫乙烷塔中。
3.如權利要求1所述的乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法，其特徵在於將凝液加熱器 作為低壓脫乙烷塔的中間再沸器，連接在進口下面塔盤處，自裂解氣凝液乾燥器出來的液 相物流經閥減壓後直接進入脫乙烷塔。
4.如權利要求1所述的乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法，其特徵在於凝液預加熱器 和凝液加熱器都用乙烯裝置的急冷水來加熱凝液物流。
5.如權利要求1所述的乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法，其特徵在於凝液加熱器用 裂解氣壓縮機出口的裂解氣來加熱凝液物流。
全文摘要
本發明涉及一種乙烯裝置前脫乙烷分離工藝方法，自裂解氣凝液乾燥器出來的液相物流先在凝液預加熱器中用急冷水加熱蒸發，凝液預加熱器的蒸發溫度在25℃～35℃之間，蒸發的少量含氫氣、甲烷和碳二組份的氣相物流與自裂解氣乾燥器出來的氣相裂解氣直接進入板式換熱器中部分預冷後溫度在-10℃～-12℃之間的氣相物流合併，然後送入板式換熱器中預冷；自凝液預加熱器底部出來的凝液物流經閥減壓節流後在凝液加熱器中繼續用急冷水加熱，溫度達到45℃～65℃的氣液兩相物流被送入脫乙烷塔中部；本方法減少了低壓脫乙烷塔塔底再沸器的低壓蒸汽消耗量，降低了冷卻急冷水的循環水量，乙烯裝置生產每噸乙烯的綜合能耗下降125～190MJ。
文檔編號C07C11/04GK101967077SQ20091009007
公開日2011年2月9日 申請日期2009年7月27日 優先權日2009年7月27日
發明者劉明輝, 盧光明, 林慶富, 陳俊豪, 龔樹鵬 申請人:中國石油天然氣股份有限公司