专利名称：乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法
技术领域：
本发明属于化学工程领域乙烯生产过程中的分离工程技术，涉及一种乙烯装置双 塔前脱乙烷分离工艺方法。
背景技术：
国内乙烯装置采用的双塔前脱乙烷分离流程，是从裂解气压缩机出口(如第五 段)开始的。裂解气被裂解气压缩机压缩后，压力达3. 6MPa以上。先用循环水来冷却裂解 气，然后用丙烯冷剂将其冷却至15°C。该股裂解气进行气液分离后，气相物流经干燥后在一 板式换热器中吸收部分工艺物流和丙烯冷剂的冷量而被继续冷却，冷却后的物流再次进行 气液分离，气相物流去高压塔(吸收塔)塔底。两次气液分离所产生的凝液都被分别送入 低压塔(脱乙烷塔)。裂解气量越大，所需要的丙烯冷剂冷量就越多，从而增加丙烯制冷压 缩机的功率。吸收塔底部物流经减压节流后被送入脱乙烷塔上部，这样脱乙烷塔有三股进料。 脱乙烷塔塔顶冷凝器采用板式换热器，需用丙烯和乙烯两种冷剂来冷凝塔顶气相馏份，未 冷凝的氢气、甲烷、碳二和碳二以上组份返回预冷段板式换热器回收冷量后被送入裂解气 压缩机末段入口。脱乙烷塔进料中的甲烷组份越多，塔顶冷凝器需要的冷剂冷量就越多，未 冷凝的气体也越多，从而增加裂解气压缩机、丙烯和乙烯制冷压缩机的功率。脱乙烷塔塔底温度一般为80°C 87°C，其塔底再沸器采用低压蒸汽加热。国内现 有脱乙烷塔进料凝液的温度较低，一般低于13°C，该股凝液进入脱乙烷塔中部后，增加了脱 乙烷塔塔底再沸器的热负荷，从而使低压蒸汽的消耗量上升。
发明内容
本发明的目的是提供一种乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法，利用富余的急冷水来 加热进入脱乙烷塔的裂解气凝液，提高乙烯装置急冷水热量的利用率。减少蒸发裂解气凝 液中的甲烷轻组份进入裂解气中送入脱乙烷塔。降低脱乙烷塔塔底再沸器的低压蒸汽消耗 量。降低双塔前脱乙烷分离工艺的能耗，使乙烯装置的综合能耗下降。本乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法，是从裂解气压缩机五段出口开始的，裂解气 被裂解气压缩机压缩后，压力达3. 6MPa以上，通过循环水冷却器冷却裂解气，然后用丙烯 冷剂在预冷器中继续冷却裂解气到15°C，该股裂解气进入第一预冷分离罐，罐顶气相物流 去裂解气干燥器干燥，干燥后的裂解气被送入板式换热器中冷却，冷却后的物流进入第二 预冷分离罐，该罐罐顶气相物流去吸收塔塔底，罐底液相物流经阀减压节流返回板式换热 器回收冷量后被送入低压脱乙烷塔，第一预冷分离罐罐底液相物流去裂解气凝液干燥器干 燥，自裂解气凝液干燥器出来的液相物流先在凝液预加热器中用急冷水加热蒸发，蒸发的 少量含氢气、甲烷和碳二组份的气相物流与自裂解气干燥器出来的气相裂解气直接进入板 式换热器中部分预冷后温度在-10°C _12°C之间的气相物流合并，然后送入板式换热器 中预冷，自凝液预加热器底部出来的凝液物流经阀减压节流后在凝液加热器中继续用急冷水加热，温度达到45°C 65°C的气液两相物流被送入脱乙烷塔中部；吸收塔塔底液相 物流经阀降压节流后进入脱乙烷塔上部；脱乙烷塔塔顶冷凝器为板式换热器，丙烯和乙烯 冷剂为其提供冷量，脱乙烷塔塔顶气相物流在此回收冷量后进入回流罐，塔顶冷凝温度低 于_50°C ；回流罐罐底的液体返回塔顶冷凝器回收冷量后，被分成两股，一股液体作为吸收 塔的回流，另一股液体作为脱乙烷塔的回流；在吸收塔中，含碳二和碳二以下组份的回流在塔中自上而下吸收气体中的碳三和 碳三以上组份，使吸收塔塔顶气相物流中的丙烯含量尽可能低于50ppm(Vol)确保丙烯回 收率最大化在脱乙烷塔中，塔底再沸器用低压蒸汽作热源，加热塔底液相物流，将塔底液相物 流中的碳二组份气提出来，实现碳二组份和碳三组份的清晰分离。将塔底采出物流中的乙 烯含量控制在低于7ppm(Vol)，确保乙烯回收率最大化。或自裂解气凝液干燥器出来的液相物流直接经阀减压节流后在凝液加热器中用 急冷水加热。本发明是对乙烯装置的一种双塔前脱乙烷分离工艺进行改进，将裂解气凝液干燥 器出口的一股液相物流先预热蒸发少量的甲烷和碳二轻组份送入裂解气中，然后继续加热 液相物流并送入低压脱乙烷塔中。利用乙烯装置富余的急冷水加热该股液相物流后，不仅 可降低脱乙烷塔塔顶冷凝器所需的冷量，减少其塔底再沸器的热负荷，从而减少低压蒸汽 消耗量，还可降低用来冷却急冷水的循环水量。总的来说，乙烯装置生产每吨乙烯的综合能 耗可下降125 190MJ。
图1现有乙烯装置前脱乙烷分离工艺流程。图2本方案1乙烯装置前脱乙烷分离工艺流程。图3本方案2乙烯装置前脱乙烷分离工艺流程。
具体实施例方式图1所示为国内乙烯装置采用的双塔前脱乙烷工艺，该工艺被林德股份公司申请 了发明专利(申请号95106016. 3)。该双塔前脱乙烷分离流程，是从裂解气压缩机K301五段出口开始的。裂解气1被 裂解气压缩机K301压缩后，压力达3. 6MPa以上。先通过循环水冷却器E301冷却裂解气2， 然后用丙烯冷剂在预冷器E302中继续冷却裂解气3到15°C。该股裂解气4进入第一预冷 分离罐V301，罐顶气相物流5去裂解气干燥器D301干燥，罐底液相物流6去裂解气凝液干 燥器D302干燥。干燥后的裂解气7被送入板式换热器E303中冷却，冷却后的物流9进入 第二预冷分离罐V302，该罐罐顶气相物流11去吸收塔C301塔底，罐底液相物流12经阀Vl 减压节流返回板式换热器E303回收冷量后被送入低压脱乙烷塔C302。干燥后的裂解气凝 液8经阀V2减压节流后，其裂解气凝液10温度低于13°C，被送入低压脱乙烷塔C302中部。 乙烯装置的氢气、甲烷、乙烯、乙烷工艺物流在预冷段板式换热器E303中回收冷量，不足的 冷凝负荷由丙烯冷剂提供。吸收塔塔底液相物流15经阀V3降压节流后进入脱乙烷塔C302上部。脱乙烷塔C302塔顶冷凝器为板式换热器E304，丙烯和乙烯冷剂同时为它提供冷量，乙烯装置乙烷工艺物流在此回收冷量。为了减少塔顶未冷凝气体16中碳二组份含量，冷凝温度一般低 于-50°C。回流罐V303罐底的液体17返回板式换热器E304回收冷量后，出来的液体18被 分成两股，一股液体19作为吸收塔C301的回流，另一股液体20作为脱乙烷塔C302的回流。在吸收塔C301中，主要含碳二和碳二以下组份的回流19在塔中自上而下吸收气 体中的碳三和碳三以上组份，使吸收塔C301塔顶气相物流13中的丙烯含量尽可能低。在 本发明的模拟计算中，对大中型乙烯装置而言，将气相物流13中的丙烯含量控制在低于 50ppm(vol)最经济，确保丙烯回收率最大化。在脱乙烷塔中，塔底再沸器E305用低压蒸汽作热源，加热塔底液相物流，将塔底 液相物流中的碳二组份气提出来，实现碳二组份和碳三组份的清晰分离。在本发明的模拟 计算中，对大中型乙烯装置而言，将塔底采出物流14中的乙烯含量控制在低于7ppm(Vol) 最经济，确保乙烯回收率最大化。图2示出了本发明对双塔前脱乙烷分离的改进工艺。自裂解气凝液干燥器D302出来的液相物流8先在凝液预加热器E311中用急冷水 加热蒸发，蒸发的少量气相物流31主要含氢气、甲烷和碳二组份。自裂解气干燥器D301出 来的气相裂解气7直接进入预冷段流程。裂解气7在板式换热器中部分预冷后的裂解气34 温度在-10°C -12°C之间。将气相物流31并入部分预冷的裂解气34中，然后继续送入板 式换热器中预冷。自凝液预加热器E311底部出来的凝液物流32经阀V2减压节流后在凝液加热器 E312中继续用急冷水加热。温度达到45°C 65°C的气液两相物流被送入脱乙烷塔中部 C302。图3示出了本发明取消凝液预加热器E311后的改进工艺。在图3中，没有凝液预加热器E311，自裂解气凝液干燥器D302出来的液相物流8 直接经阀V2减压节流后在凝液加热器E312中用急冷水加热。下面针对以石脑油为乙烯原料的一套800kt/a乙烯装置来说明本发明的实施例。表1是不实施本发明按图1工艺给出的典型数据。表1不实施本发明的图1例典型数据
权利要求
一种乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法，是从裂解气压缩机五段出口开始的，裂解气被裂解气压缩机压缩后，压力达3.6MPa以上，通过循环水冷却器冷却裂解气，然后用丙烯冷剂在预冷器中继续冷却裂解气到15℃，该股裂解气进入第一预冷分离罐，罐顶气相物流去裂解气干燥器干燥，干燥后的裂解气被送入板式换热器中冷却，冷却后的物流进入第二预冷分离罐，分离罐罐顶气相物流去吸收塔，分离罐罐底液相物流经阀减压节流返回板式换热器回收冷量后被送入低压脱乙烷塔，吸收塔塔底液相物流经阀降压节流后进入脱乙烷塔上部；脱乙烷塔塔顶冷凝器为板式换热器，丙烯和乙烯冷剂为其提供冷量，脱乙烷塔塔顶气相物流在此回收冷量后进入回流罐，塔顶冷凝温度低于 50℃；回流罐罐底的液体返回塔顶冷凝器回收冷量后，被分成两股，一股液体作为吸收塔的回流，另一股液体作为脱乙烷塔的回流；第一预冷分离罐罐底液相物流去裂解气凝液干燥器干燥，其特征在于自裂解气凝液干燥器出来的液相物流先在凝液预加热器中用急冷水加热蒸发，凝液预加热器的蒸发温度在25℃～35℃之间，蒸发的少量含氢气、甲烷和碳二组份的气相物流与自裂解气干燥器出来的气相裂解气直接进入板式换热器中部分预冷后温度在 10℃～ 12℃之间的气相物流合并，然后送入板式换热器中预冷；自凝液预加热器底部出来的凝液物流经阀减压节流后在凝液加热器中继续用急冷水加热，温度达到45℃～65℃的气液两相物流被送入脱乙烷塔中部。
2.如权利要求1所述的乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法，其特征在于自裂解气凝液 干燥器出来的液相物流经阀减压后在凝液加热器中加热，然后送入低压脱乙烷塔中。
3.如权利要求1所述的乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法，其特征在于将凝液加热器 作为低压脱乙烷塔的中间再沸器，连接在进口下面塔盘处，自裂解气凝液干燥器出来的液 相物流经阀减压后直接进入脱乙烷塔。
4.如权利要求1所述的乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法，其特征在于凝液预加热器 和凝液加热器都用乙烯装置的急冷水来加热凝液物流。
5.如权利要求1所述的乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法，其特征在于凝液加热器用 裂解气压缩机出口的裂解气来加热凝液物流。
全文摘要
本发明涉及一种乙烯装置前脱乙烷分离工艺方法，自裂解气凝液干燥器出来的液相物流先在凝液预加热器中用急冷水加热蒸发，凝液预加热器的蒸发温度在25℃～35℃之间，蒸发的少量含氢气、甲烷和碳二组份的气相物流与自裂解气干燥器出来的气相裂解气直接进入板式换热器中部分预冷后温度在-10℃～-12℃之间的气相物流合并，然后送入板式换热器中预冷；自凝液预加热器底部出来的凝液物流经阀减压节流后在凝液加热器中继续用急冷水加热，温度达到45℃～65℃的气液两相物流被送入脱乙烷塔中部；本方法减少了低压脱乙烷塔塔底再沸器的低压蒸汽消耗量，降低了冷却急冷水的循环水量，乙烯装置生产每吨乙烯的综合能耗下降125～190MJ。
文档编号C07C11/04GK101967077SQ20091009007
公开日2011年2月9日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者刘明辉, 卢光明, 林庆富, 陈俊豪, 龚树鹏 申请人:中国石油天然气股份有限公司