一种乙烯产品气分离方法及装置与流程

本发明涉及含氢低碳烃分离技术领域，尤其是涉及一种乙烯产品气分离方法及装置。

背景技术：

乙烯作为基础性化工原料，目前主要以石油为原料制取。而我国能源资源特点是“贫油、富煤”，若将煤基乙炔转化为乙烯，不仅可以减少我国对进口石油的依赖；而且还可以缓解国内电石行业产能严重过剩的困境。煤基乙炔制乙烯技术与煤经甲醇制烯烃技术相比具有工艺简单，建设投资少，生产成本低，碳排放量低、水耗量低，产品附加值高等特点。当前，低浓度乙炔气固相催化加氢技术在石油化工行业已非常成熟，主要用于乙烯物料中乙炔杂质的去除，但此技术不适用于高浓度乙炔加氢制乙烯工艺。高浓度乙炔加氢制乙烯反应的氢炔比高，粗产品气中未反应的氢气含量高达含量30～85％，粗产品气经膜分离提氢回收循环氢气。

乙炔加氢产品气的一个特点是其中C₃含量甚微，因此不需要设置脱丙烷系统，可以节省投资，简化流程。但是，乙炔加氢产品气中C₃含量甚微的缺点在于不能提供足够C₃作为吸收剂，若吸收剂不足则将影响乙烯收率，若要提高乙烯收率则需要外部引入C₃，使流程变得复杂，而且会增大能耗。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种乙烯产品气分离方法，以解决现有技术中乙炔加氢制乙烯的乙烯产品气的分离过程中乙烯收率较低、流程复杂、能耗较大的技术问题。

本发明提供的乙烯产品气分离方法，包括：

乙炔加氢制乙烯反应生成的乙烯产品气在吸收汽提系统中分离，所述吸收汽提系统的吸收剂包含C₄，所述吸收剂吸收的物料送入脱乙烷塔；

所述脱乙烷塔的塔顶分离出的物料送入乙烯精馏塔，所述脱乙烷塔塔底分离出的物质送入脱丁烷塔；

所述脱丁烷塔的塔顶分离出的物料中一部分送入所述吸收汽提系统作为吸收剂，另一部分送出界外。

进一步地，在所述乙烯产品气进入所述吸收汽提系统之前，所述乙烯产品气进入预处理系统中进行压缩、干燥、膜分离提氢处理。

相对于现有技术，本发明所述的乙烯产品气分离方法具有以下优势：

在本发明提供的乙烯产品气分离方法中，使用C₄作为吸收剂，由于乙烯产品气在经吸收汽提系统、脱乙烷塔和脱丁烷塔的处理后，在脱丁烷塔的塔顶流出的物料中包含有C₄，因此，将脱丁烷塔的塔顶流出的物料一部分作为C₄产品送出界外，另一部分输送至吸收汽提系统中作为吸收剂使用，如此设计，在乙烯产品气分离过程中，无需外界提供吸收剂，分离过程副产的物料即可作为吸收剂使用，因而无需增加大型设备，从而在保证乙烯收率的同时简化了流程，降低了能耗。此外，使用脱丁烷塔顶副产的含有C₄的物料作为吸收剂的优势在于该含有C₄的物料已经脱除了重组分，可有效防止重组分在吸收汽提系统和脱乙烷塔内累积而导致的结垢和系统堵塞。

本发明的另一目的在于提出一种乙烯产品气分离装置，以解决现有技术中乙炔加氢制乙烯的乙烯产品气的分离过程中乙烯收率较低、流程复杂、能耗较大的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种乙烯产品气分离装置，包括：吸收汽提系统，所述吸收汽提系统与脱乙烷塔相连，所述脱乙烷塔的塔顶与乙烯精馏塔相连，所述脱乙烷塔的塔底与脱丁烷塔相连，所述脱丁烷塔的塔顶与所述吸收汽提系统的吸收剂入口相连，所述吸收剂中包含C₄。

可选地，所述吸收汽提系统包括汽提塔和吸收塔。

可选地，所述吸收汽提系统为汽提吸收塔，所述汽提吸收塔与低浓度乙炔加氢系统相连。

进一步地，所述吸收汽提系统与用于对乙烯产品气进行压缩、干燥、膜分离提氢处理的预处理设备相连。

所述乙烯产品气分离装置与上述乙烯产品气分离方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提出另一种乙烯产品气分离方法，以解决现有技术中乙炔加氢制乙烯的乙烯产品气的分离过程中乙烯收率较低、流程复杂、能耗较大的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种乙烯产品气分离方法，乙炔加氢制乙烯反应生成的乙烯产品气在吸收汽提系统中分离，所述吸收汽提系统的吸收剂包含C₄，所述吸收剂吸收的物料送入脱乙烷塔；

所述脱乙烷塔的塔顶分离出的物料送入乙烯精馏塔，所述脱乙烷塔塔底分离出的物质一部分送入脱丁烷塔，另一部分送入所述吸收汽提系统作为吸收剂；

所述脱丁烷塔的塔顶分离出的物料送出界外。

进一步地，在所述乙烯产品气进入所述吸收汽提系统之前，所述乙烯产品气进入预处理系统中进行压缩、干燥、膜分离提氢处理。

相对于现有技术，本发明所述的乙烯产品气分离方法具有以下优势：

在本发明提供的乙烯产品气分离方法中，使用C₄作为吸收剂，由于乙烯产品气在经吸收汽提系统、脱乙烷塔处理后，在脱乙烷塔的塔底流出的物料中包含有C₄，因此，将脱乙烷塔的塔底流出的物料一部分送入脱丁烷塔继续处理，另一部分输送至吸收汽提系统中作为吸收剂使用，如此设计，在乙烯产品气分离过程中，无需外界提供吸收剂，分离过程副产的物料即可作为吸收剂使用，因而无需增加大型设备，从而在保证乙烯收率的同时简化了流程，降低了能耗。

本发明的另一目的在于提出一种乙烯产品气分离装置，以解决现有技术中乙炔加氢制乙烯的乙烯产品气的分离过程中乙烯收率较低、流程复杂、能耗较大的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种乙烯产品气分离装置，包括：吸收汽提系统，所述吸收汽提系统与脱乙烷塔相连，所述脱乙烷塔的塔顶与乙烯精馏塔相连，所述脱乙烷塔的塔底分别与脱丁烷塔以及所述吸收汽提系统的吸收剂入口相连，所述吸收剂中包含C₄。

可选地，所述吸收汽提系统包括汽提塔和吸收塔。

相对于现有技术，本发明所述的乙烯产品气分离方法具有以下优势：

所述乙烯产品气分离装置与上述乙烯产品气分离方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的乙烯产品气分离装置的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的乙烯产品气分离装置的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的乙烯产品气分离装置的结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的乙烯产品气分离装置的结构示意图四；

图5为本发明实施例提供的乙烯产品气分离装置的结构示意图五。

图中：1-吸收汽提系统；11-汽提塔；12-吸收塔；2-脱乙烷塔；3-脱丁烷塔；4-乙烯精馏塔；5-冷却系统；6-低浓度乙炔加氢系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-3所示，本发明实施例提供的一种乙烯产品气分离装置包括：吸收汽提系统1、脱乙烷塔2、乙烯精馏塔4和脱丁烷塔3，其中，吸收汽提系统1与脱乙烷塔2相连，脱乙烷塔2的塔顶与乙烯精馏塔4相连，脱乙烷塔2的塔底与脱丁烷塔3相连，脱丁烷塔3的塔顶与吸收汽提系统1的吸收剂入口相连，吸收剂中包含C₄。

本发明实施例同时提供了一种乙烯产品气分离方法，该乙烯产品气分离方法可应用于上述乙烯产品气分离装置，该乙烯产品气分离方法包括：乙炔加氢制乙烯反应生成的乙烯产品气在吸收汽提系统1中分离，吸收汽提系统1的吸收剂包含C₄，吸收剂吸收的物料送入脱乙烷塔2；脱乙烷塔2的塔顶分离出的物料送入乙烯精馏塔4，脱乙烷塔2塔底分离出的物质送入脱丁烷塔3；脱丁烷塔3的塔顶分离出的物料中一部分送入吸收汽提系统1作为吸收剂、另一部分送出界外。

进一步地，在乙烯产品气进入吸收汽提系统1之前，乙烯产品气进入预处理系统中进行压缩、干燥、膜分离提氢处理。

在本发明实施例提供的乙烯产品气分离方法中，使用C₄作为吸收剂，由于乙烯产品气在经吸收汽提系统1、脱乙烷塔2和脱丁烷塔3的处理后，在脱丁烷塔3的塔顶流出的物料中包含有C₄，因此，将脱丁烷塔3的塔顶流出的物料一部分作为C₄产品送出界外，另一部分输送至吸收汽提系统1中作为吸收剂使用，如此设计，在乙烯产品气分离过程中，无需外界提供吸收剂，分离过程副产的物料即可作为吸收剂使用，因而无需增加大型设备，从而在保证乙烯收率的同时简化了流程，降低了能耗。此外，使用脱丁烷塔3顶副产的含有C₄的物料作为吸收剂的优势在于该含有C₄的物料已经脱除了重组分，可有效防止重组分在吸收汽提系统1和脱乙烷塔2内累积而导致的结垢和系统堵塞。

具体地，吸收汽提系统1与用于对乙烯产品气进行压缩、干燥、膜分离提氢处理的预处理设备相连。吸收汽提系统1包括吸收汽提塔11，或者，吸收汽提系统1包括汽提塔11和吸收塔12。

如图1所示，吸收汽提系统1包括吸收汽提塔11，乙烯产品气进入吸收汽提塔11中，吸收汽提塔11的塔底与脱乙烷塔2连通。具体地，自乙炔加氢制乙烯反应单元来的乙烯产品气首先经过预处理设备的压缩、干燥、提氢处理,提氢后产品气中氢气含量为6-16％(mo l)，经冷去系统5冷却至-20～-40℃送入汽提吸收塔12中。来自脱丁烷塔3的部分混合C₄产品经冷却后作为吸收剂送至汽提吸收塔12，吸收剂的进塔温度为-20～-40℃。吸收汽提塔11顶排出的尾气返回反应区处理；吸收汽提塔11的塔底釜液送至脱乙烷塔2进行进一步分离。

吸收汽提塔11的塔底釜液送至脱乙烷系统。在脱乙烷塔2塔顶分出为C₂及更轻组分的气相，送至下游乙烯精馏塔4分离出聚合级乙烯产品和副产品乙烷；脱乙烷塔2中重组分送去脱丁烷塔3进一步分离。

脱乙烷塔2中重组分送至脱丁烷塔3，脱丁烷塔3塔顶为富含1-丁烯的混合C₄产品，其中一部分混合C₄产品冷却后作为吸收剂送至吸收汽提塔11的顶部作为吸收剂来吸收乙烯等轻烃，另一部分作为C₄产品送出界区；脱丁烷塔3中重组分送出界区，脱丁烷塔3塔釜重组分中含有轻绿油。

在图1所示的乙烯产品气分离装置进行分离操作时，组分分析如表1所示：

表1

如图2所示，吸收汽提系统1包括汽提塔11和吸收塔12，乙烯产品气首先送入汽提塔11，汽提塔11塔底的液相送至脱乙烷塔2，汽提塔11塔顶的气相送入吸收塔12，脱丁烷塔3产生的混合C₄产品中部分送至吸收塔12作为吸收剂，吸收塔12塔顶气相送至反应区进行处理，吸收塔12塔底的液相返回至汽提塔11的上部。

如图3所示，吸收汽提系统1为汽提吸收塔12，乙炔加氢产品气中含有微量乙炔时，为了保证后续步骤中能分离出聚合级乙烯产品，在将经预处理设备压缩、干燥和提氢后的乙烯产品气通入吸收汽提塔11之前，增加低浓度乙烯加氢的步骤，进行低浓度乙烯的前加氢工艺处理，具体地，汽提吸收塔12与低浓度乙炔加氢系统6相连。

实施例二

如图4和图5所示，本发明实施例二提供了另一种乙烯产品气分离装置，当乙烯产品气中含有的重组分很少时优选使用该种乙烯产品气分离装置，该乙烯产品气分离装置包括：吸收汽提系统1，吸收汽提系统1与脱乙烷塔2相连，脱乙烷塔2的塔顶与乙烯精馏塔4相连，脱乙烷塔2的塔底分别与脱丁烷塔3以及吸收汽提系统1的吸收剂入口相连，吸收剂中包含C₄。

本发明实施例二同时提供了一种乙烯产品气分离方法，乙烯产品气分离方法可应用于上述乙烯产品气分离装置，该乙烯产品气分离方法包括：乙炔加氢制乙烯反应生成的乙烯产品气在吸收汽提系统1中分离，吸收汽提系统1的吸收剂包含C₄，吸收剂吸收的物料送入脱乙烷塔2；脱乙烷塔2的塔顶分离出的物料送入乙烯精馏塔4，脱乙烷塔2塔底分离出的物质一部分送入脱丁烷塔3，另一部分送入吸收汽提系统1作为吸收剂；脱丁烷塔3的塔顶分离出的物料送出界外。

进一步地，在乙烯产品气进入吸收汽提系统1之前，乙烯产品气进入预处理系统中进行压缩、干燥、膜分离提氢处理。

在本发明实施例二提供的乙烯产品气分离方法中，使用C₄作为吸收剂，由于乙烯产品气在经吸收汽提系统1、脱乙烷塔2处理后，在脱乙烷塔2的塔底流出的物料中包含有C₄，因此，将脱乙烷塔2的塔底流出的物料一部分送入脱丁烷塔3继续处理，另一部分输送至吸收汽提系统1中作为吸收剂使用，如此设计，在乙烯产品气分离过程中，无需外界提供吸收剂，分离过程副产的物料即可作为吸收剂使用，因而无需增加大型设备，从而在保证乙烯收率的同时简化了流程，降低了能耗。

具体地，吸收汽提系统1与用于对乙烯产品气进行压缩、干燥、膜分离提氢处理的预处理设备相连。吸收汽提系统1包括吸收汽提塔11，或者，吸收汽提系统1包括汽提塔11和吸收塔12。

如图4所示，吸收汽提系统1包括吸收汽提塔11，乙烯产品气进入吸收汽提塔11中，吸收汽提塔11的塔底与脱乙烷塔2连通。吸收汽提塔11顶排出的尾气返回反应区处理；吸收汽提塔11的塔底釜液送至脱乙烷塔2进行进一步分离。

吸收汽提塔11的塔底釜液送至脱乙烷系统。在脱乙烷塔2塔顶分出为C₂及更轻组分的气相，送至下游乙烯精馏塔4分离出聚合级乙烯产品和副产品乙烷；脱乙烷塔2中重组分中，一部分送去脱丁烷塔3进一步分离，另一部分送入吸收汽提塔11中作为吸收剂使用。

脱乙烷塔2中部分重组分送至脱丁烷塔3，脱丁烷塔3塔顶为混合C₄产品，混合C₄产品送出界区；脱丁烷塔3中重组分送出界区，脱丁烷塔3塔釜重组分中含有轻绿油。

如图5所示，吸收汽提系统1包括汽提塔11和吸收塔12。乙烯产品气首先送入汽提塔11，汽提塔11塔底的液相送至脱乙烷塔2，汽提塔11塔顶的气相送入吸收塔12，脱乙烷塔2钟重组分中部分送至吸收塔12作为吸收剂，另一部分送入脱丁烷塔3中继续分离，吸收塔12塔顶气相送至反应区进行处理，吸收塔12塔底的液相返回至汽提塔11的上部。

乙炔加氢产品气中含有微量乙炔时，为了保证后续步骤中能分离出聚合级乙烯产品，在将经预处理设备压缩、干燥和提氢后的乙烯产品气通入吸收汽提塔11之前，增加低浓度乙烯加氢的步骤，进行低浓度乙烯的前加氢工艺处理，具体地，吸收汽提系统1与低浓度乙炔加氢系统6相连。当吸收汽提系统1包括吸收汽提塔11时，低浓度乙炔加氢系统6与吸收汽提塔11相连；当吸收汽提系统1包括汽提塔11和吸收塔12时，低浓度乙炔加氢系统6与汽提塔11相连。

本发明实施例提供的乙烯产品气分离方法及装置具有的优势在于：本发明实施例基于乙炔加氢制乙烯产品气中不含CH₄的特点，该分离方法步骤中不需要氢、甲烷分离，与传统的蒸汽热裂解乙烯装置和MTO(methanel to olefin，甲醇制烯烃)装置相比，无需设置脱甲烷塔和冷箱，冷剂温位高，常规丙烯制冷即可，无乙烯制冷系统,冷剂用量少，避免了使用投资高和对设备要求苛刻的低温分离技术。本发明实施例基于产品气在压缩干燥后进行了产品气的提氢，而提氢后产品气中氢气含量低的特点，使其更适合使用溶剂吸收流程。本发明实施例为了减少吸收汽提塔11顶气相夹带乙烯，将本装置副产的混合C4作为吸收剂，根据溶剂吸收的相似相溶原理来吸收塔12顶中的乙烯。控制吸收汽提塔11的塔压为1.8～4.0MPaG；控制塔顶气相的温度为-20～-40℃，以减少塔顶气中乙烯的损失量，控制吸收汽提塔11釜液中氧和氮含量在50ppm以内。

本发明实施例中采用脱丁烷塔3顶C₄作为吸收剂的优势在于该股C₄已经脱除了重组分，可有效防止重组分在吸收汽提塔11和脱乙烷塔2系内累积，而导致结垢和系统堵塞。当产品气中重组分较少时，作为本发明实施例的优选方案之一，可将脱乙烷塔2釜液作为吸收剂，经冷却后送至吸收塔12中，相比以脱丁烷塔3塔顶物流为吸收剂的方案，以脱乙烷塔2釜液作为吸收剂的方案，其循环流程缩短，更节能，脱丁烷塔3的负荷可以降低，也节约成本。吸收汽提塔11拆分为汽提塔11和吸收塔12，提氢后产品气首先送入汽提塔11，汽提塔11底的液相送至脱乙烷塔2，汽提塔11顶的气相送入吸收塔12；混合C₄吸收剂在吸收塔12中吸收夹带的轻组分后，吸收塔12底的液相返回至汽提塔11上部，在汽提塔11中进一步吸收乙烯及更重组分，并脱除其中的H₂。该方案可减小塔高，方便施工，使操作更灵活、稳定。

本发明实施例中提供的乙烯产品气分离方法中，当反应区的微量原料乙炔气被带入产品气中的情况，可以设置低浓度乙炔前加氢步骤，保证后续可以分离出聚合级乙烯产品，对产品气组成的波动能很好地适应。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。