一种节能稳定型的乙烯加氢分离工艺及装置的制作方法

本发明属于石油化工领域乙烯生产过程中的分离技术，具体涉及一种节能稳定型的乙烯加氢分离工艺及装置。
背景技术：
：乙烯是石化工业的基础原料，乙烯的产能也是衡量一个国家石油化学工业发展水平的重要标志。目前，乙烯分离工艺流程主要有三种：顺序分离流程、前脱乙烷前加氢流程和前脱丙烷前加氢流程。近年来，伴随着乙烷等气相原料的应用及原料轻质化的趋势，前脱乙烷前加氢流程受到了更为广泛的关注。前脱乙烷前加氢流程的技术关键体现在以下两个方面：一是前脱乙烷塔的设置与能量利用，单塔技术与双塔技术的选择、再沸器热源及冷凝器冷源的利用都对系统的操作与能耗具有较大的影响；二是前加氢流程的设计，不同于前脱丙烷工艺，前脱乙烷加氢物流中不含碳三组分，对加氢系统的飞温及漏炔现象所引起的操作稳定性波动需要特别重视。目前，在世界范围内应用前脱乙烷前加氢流程的乙烯工厂中，最普遍采用的是德国linde公司的生产技术。在linde公司开发的前脱乙烷前加氢分离工艺中，裂解气经压缩之后预冷，气液相分别进入吸收塔和脱乙烷塔，通过控制吸收塔塔顶气相中的丙烯含量，确保最大程度回收丙烯。脱乙烷塔实现了碳二组分和碳三组分的清晰分离，塔釜再沸器使用低压蒸汽作为热源，塔顶冷凝温度低于-50℃，需要丙烯和乙烯冷剂共同提供冷量。另外，碳二加氢系统采用产品馏分加氢方案，吸收塔塔顶气相进入碳二加氢系统脱除乙炔等杂质，加氢反应需采用等温式反应器，结构较为复杂。否则，由于缺乏工艺本身的流量调控手段，采用绝热床往往容易飞温，引起连锁停车，影响正常生产。综上所述，作为一种乙烯加氢分离工艺，前脱乙烷前加氢分离流程既要考虑前脱乙烷分离系统的可靠性，也要兼顾碳二加氢系统的操作稳定性。与此同时，如何合理利用能量，降低装置综合能耗，也存在较大的改进空间。技术实现要素：针对上述情况，本发明的目的是提供一种节能稳定型的乙烯加氢分离工艺，以及一种节能稳定型的乙烯加氢分离装置，通过双塔脱乙烷系统与丙烯制冷系统、急冷水系统的耦合，充分利用了装置热量，同时保证了碳二加氢系统的流量稳定，避免了飞温等异常现象。在此基础上，考虑了反应器、塔器、干燥器的设计，分离方法可靠、操作稳定性强、设备投资费用降低、装置综合能耗降低。本发明的第一方面提供一种节能稳定型的乙烯加氢分离工艺，该乙烯加氢分离工艺包括以下步骤：1)裂解气经一次压缩、碱洗、二次压缩、冷却和干燥，得到净化后裂解气；2)净化后裂解气预冷后，进入高压脱乙烷塔进行分离，其塔釜液相经减压后进入低压脱乙烷塔进行分离，高压脱乙烷塔塔顶气相经换热、预热后进入碳二加氢系统中进行加氢处理；3)低压脱乙烷塔塔顶气相经冷凝后分为两股，一股回流至低压脱乙烷塔，另一股送至高压脱乙烷塔，低压脱乙烷塔塔釜液相送至后续分离系统；4)碳二加氢系统处理后的物料与高压脱乙烷塔塔顶气进行换热，然后进行干燥，再经冷凝得到的液相回流至高压脱乙烷塔，气相进入深冷系统进一步分离。本发明的第二方面提供一种节能稳定型的乙烯加氢分离装置，该乙烯加氢分离装置包括：净化系统、高压脱乙烷塔系统、低压脱乙烷塔系统和碳二加氢系统，净化系统与高压脱乙烷系统相连，高压脱乙烷系统的气相出料口与碳二加氢系统相连，碳二加氢系统的出料口与高压脱乙烷系统和净化系统相连，高压脱乙烷系统的液相出料口与低压脱乙烷系统相连。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)本发明采用了高低压双塔脱乙烷流程，能够避免单塔操作因釜温过高引起的结焦问题；高压脱乙烷塔使用丙烯冷剂作为热源，可回收高压脱乙烷塔塔釜的冷量；低压脱乙烷塔使用急冷水作为热源，充分回收和利用了装置的低温废热，降低了装置能耗。(2)本发明对于高压脱乙烷塔顶产品气采用全馏分加氢方案，加氢系统包含在塔顶冷凝回路中，使加氢系统在装置低负荷运行时也能正常操作；同时设置了加氢循环线，自第二干燥器出口返回至裂解气压缩机四段吸入，加氢循环线由塔或反应器的进料流量控制，保证了碳二加氢系统流量稳定，不会出现飞温等异常现象。(3)本发明涉及的碳二加氢系统采用两段绝热床反应器，与传统的等温床反应器相比，结构简单，投资降低。(4)本发明将前脱乙烷前加氢系统置于裂解气压缩机最后一段出口，气相体积流量较小，从而减小了干燥器和脱乙烷塔的尺寸，降低了设备投资。附图说明图1：本发明的一种节能稳定型的乙烯加氢分离工艺示意图。101-1-压缩机一段至三段；101-2-压缩机四段至五段；201-碱洗塔、202-高压脱乙烷塔、203-低压脱乙烷塔；204-第一干燥器、205-第二干燥器；206-高压脱乙烷塔回流罐、207-低压脱乙烷塔回流罐；208-碳二加氢反应器一段、209-碳二加氢反应器二段；301-高压脱乙烷塔进料预冷器、302-高压脱乙烷塔冷凝器、303-低压脱乙烷塔冷凝器、304-碳二加氢进出料换热器、305-碳二加氢进料预热器、306-碳二加氢一段后冷器、307-碳二加氢二段后冷器、308-压缩机五段出口冷却器、309-高压脱乙烷塔再沸器、310-低压脱乙烷塔再沸器；401-高压脱乙烷塔回流泵、402-低压脱乙烷塔回流泵、403-低压脱乙烷塔返回泵。具体实施方式为使本发明更加容易理解，下面将结合实施方式和附图来详细说明本发明，这些实施方式仅起说明性作用，并不用于限制本发明。本发明的第一方面提供一种节能稳定型的乙烯加氢分离工艺，该乙烯加氢分离工艺包括以下步骤：1)裂解气经一次压缩、碱洗、二次压缩、冷却和干燥，得到净化后裂解气；2)净化后裂解气预冷后，进入高压脱乙烷塔进行分离，其塔釜液相经减压后进入低压脱乙烷塔进行分离，高压脱乙烷塔塔顶气相经换热、预热后进入碳二加氢系统中进行加氢处理；3)低压脱乙烷塔塔顶气相经冷凝后分为两股，一股回流至低压脱乙烷塔，另一股送至高压脱乙烷塔，低压脱乙烷塔塔釜液相送至后续分离系统；4)碳二加氢系统处理后的物料与高压脱乙烷塔塔顶气进行换热，然后进行干燥，再经冷凝得到的液相回流至高压脱乙烷塔，气相进入深冷系统进一步分离。根据本发明，步骤1)中，自急冷系统来的裂解气经压缩机的前三段进行一次压缩后，进入碱洗塔，一次压缩后裂解气的压力可为0.5～1.5mpag，优选为0.9～1.1mpag，裂解气在碱洗塔中脱除co2、h2s等酸性气体；脱除酸性气体后的裂解气经压缩机四段和五段进行二次压缩，二次压缩后裂解气的压力可为3.0～4.0mpag，优选为3.5～3.9mpag，二次压缩后的裂解气经压缩机五段出口冷却器冷却至温度为10～15℃，在进入第一干燥器进行干燥，得到净化后裂解气。根据本发明，净化后裂解气进入高压脱乙烷塔之前，需要经过高压脱乙烷塔进料预冷器进行预冷，预冷后净化后裂解气的温度优选为-15℃至-10℃。本发明中，高压脱乙烷塔的工艺参数包括操作压力、塔釜温度、塔顶温度等，均可参照本领域进行常规选择。优选地，高压脱乙烷塔的工艺参数包括：操作压力为3.5～3.7mpag，塔釜温度小于20℃，塔顶温度为-25℃至-20℃。根据本发明，高压脱乙烷塔设置有再沸器，再沸器使用的热源可采用本领域使用的常规热源。优选地，高压脱乙烷塔的再沸器使用丙烯冷剂作为热源以回收冷量。本发明中，低压脱乙烷塔的工艺参数包括操作压力、塔釜温度、塔顶温度等，其均可参照本领域进行常规选择。优选地，低压脱乙烷塔的工艺参数包括：操作压力为1.2～1.6mpag，塔釜温度不高于70℃，塔顶温度为-30℃至-25℃。根据本发明，低压脱乙烷塔设置有再沸器，再沸器使用的热源可采用本领域使用的常规热源。优选地，高压脱乙烷塔的再沸器使用急冷水作为热源以回收冷量。本发明中，碳二加氢系统采用两段绝热床加氢反应器。绝热床加氢反应器的工艺参数及加氢催化剂，可根据本领域的常规反应条件进行选择。优选情况下，步骤4)中，干燥后的物料经加氢循环线返回至碱洗工段。干燥后的物料经加氢循环管线返回至净化步骤中的碱洗工段，可保证碳二加氢系统的流量稳定，不会出现飞温等异常现象。本发明的第二方面提供一种节能稳定型的乙烯加氢分离装置，该乙烯加氢分离装置包括：净化系统、高压脱乙烷塔系统、低压脱乙烷塔系统和碳二加氢系统，净化系统与高压脱乙烷系统相连，高压脱乙烷系统的气相出料口与碳二加氢系统相连，碳二加氢系统的出料口与高压脱乙烷系统和净化系统相连，高压脱乙烷系统的液相出料口与低压脱乙烷系统相连。本发明采用了高压双塔脱乙烷塔与低压双塔脱乙烷塔联用的装置，能够避免单塔操作因釜温过高引起的结焦问题。另外，高压脱乙烷塔顶产品气采用全馏分加氢处理，且加氢系统包含在塔顶冷凝回路中，使加氢系统在装置低负荷运行时也能正常操作；同时设置了加氢循环线，保证了加氢系统的流量稳定，不会出现飞温等异常现象。优选情况下，所述净化系统包括沿物料流动方向设置的裂解气压缩机(由五段组成)、压缩机五段出口冷却器和第一干燥器，压缩机三段和压缩机四段间连接有碱洗塔。高压脱乙烷塔系统包括高压脱乙烷塔进料预冷器、高压脱乙烷塔和其底部与下部间连接的高压脱乙烷塔再沸器，第一干燥器的出料口与高压脱乙烷塔进料预冷器的进料口相连。其中，高压脱乙烷塔进料预冷器采用丙烯作为冷剂。高压脱乙烷塔再沸器使用丙烯冷剂作为热源以回收冷量。低压脱乙烷塔系统包括低压脱乙烷塔、低压脱乙烷塔底部与下部间连接的低压脱乙烷塔再沸器，低压脱乙烷塔的顶部和上部间依次设置有低压脱乙烷塔冷凝器、低压脱乙烷塔回流罐和低压脱乙烷塔回流泵，高压脱乙烷塔的塔底液相出料口与低压脱乙烷塔的进料口相连，低压脱乙烷塔回流罐通过低压脱乙烷塔返回泵与高压脱乙烷塔上部相连。其中，低压脱乙烷塔再沸器使用急冷水作为热源。低压脱乙烷塔冷凝器使用丙烯冷剂冷凝。碳二加氢系统包括沿物料流动方向依次设置的与高压脱乙烷塔塔顶气相出料口相连的碳二加氢进出料换热器、碳二加氢进料预热器、碳二加氢反应器一段、碳二加氢一段后冷器、碳二加氢反应器二段和碳二加氢二段后冷器，碳二加氢二段后冷器的出料口通过碳二加氢进出料换热器与第二干燥器相连，第二干燥器的出料口通过高压脱乙烷塔冷凝器、高压脱乙烷塔回流罐和高压脱乙烷塔回流泵与高压脱乙烷塔上部相连，第二干燥器的出料口与碱洗塔的进料口间设置有加氢循环管线。其中，碳二加氢一段后冷器和碳二加氢二段后冷器使用循环水冷却。高压脱乙烷塔冷凝器中的冷凝介质为丙烯冷剂。按照本发明的一种优选实施方式，自急冷系统来的裂解气经压缩、碱洗、第一干燥器脱除水分后，通过丙烯冷剂预冷至-15℃至-10℃左右进入高压脱乙烷塔。高压脱乙烷塔操作压力为3.5～3.7mpag，塔釜温度为15～25℃。再沸器使用丙烯冷剂作为热源以回收冷量，其塔釜液相物流减压进入低压脱乙烷塔。高压脱乙烷塔塔顶温度为-25℃至-20℃，塔顶气相组分经换热后进入碳二加氢系统，加氢后的物料通过循环水冷却，然后与高压脱乙烷塔塔顶气相换热以回收冷量，随后进入第二干燥器进行干燥，干燥温度为-20℃至-15℃。干燥后的裂解气进入高压脱乙烷塔冷凝器中冷凝至-30℃至-25℃左右，冷凝介质为丙烯冷剂，冷凝后的液相作为高压脱乙烷塔的回流，气相进入深冷系统以进一步分离。自高压脱乙烷塔塔釜来的物料进入低压脱乙烷塔，低压脱乙烷塔操作压力为1.2～1.6mpag，塔釜温度为65～70℃。低压脱乙烷塔再沸器使用急冷水作为热源，塔釜碳三及重组分送至脱丙烷塔等后续分离系统。低压脱乙烷塔塔顶温度为-30℃至-25℃，使用丙烯冷剂冷凝，冷凝后的液相分为两股，一股作为低压脱乙烷塔的回流，另一股送至高压脱乙烷塔。下面将通过实施例对本发明说明进行详细描述。实施例1本实施例用于说明本发明的乙烯加氢分离工艺及装置。如图1所示，自急冷系统来的裂解气1经压缩机一段至三段101-1压缩成压力为0.9～1.1mpag的裂解气2，裂解气2进入碱洗塔201脱除co2、h2s等酸性气体后得到裂解气3。裂解气3经压缩机四段至五段101-2进一步压缩至3.5～3.9mpag后，通过五段出口冷却器308冷却成裂解气4，裂解气4的温度为10～15℃，其进入第一干燥器204脱除水分得到裂解气5。裂解气5经过高压脱乙烷塔进料预冷器301预冷至-15℃至-10℃得到裂解气6后进入高压脱乙烷塔202。高压脱乙烷塔202的操作压力为3.5～3.7mpag，塔釜温度小于20℃，再沸器309使用丙烯冷剂作为热源以回收冷量，塔釜液相物流7经调节阀减压进入低压脱乙烷塔203。高压脱乙烷塔202塔顶温度为-25℃至-20℃，塔顶气相物流11经碳二加氢进出料换热器304与加氢出料换热至60～70℃，换热后裂解气12随之通过碳二加氢进料预热器305加热到一定温度进入碳二加氢系统。采用二段绝热床加氢方法，裂解气12经过碳二加氢反应器一段208、碳二加氢一段后冷器306、碳二加氢反应器二段209、碳二加氢二段后冷器307后，得到的裂解气13与高压脱乙烷塔塔顶气相换热至-20℃至-15℃得到裂解气14，随后进入第二干燥器205进行干燥。干燥后的裂解气15进入高压脱乙烷塔冷凝器302，使用丙烯冷剂将其冷凝至-30℃至-25℃，冷凝后物料进入高压脱乙烷塔回流罐206，液相物流16通过高压脱乙烷塔回流泵401送至高压脱乙烷塔作为回流，气相物流17进入深冷系统以进一步分离。第二干燥器205和碱洗塔201的进料管线间连接有加氢循环管线，干燥后的裂解气18可采用此加氢循环管线进行循环。自高压脱乙烷塔202塔釜来的物料7进入低压脱乙烷塔203，低压脱乙烷塔操作压力为1.2～1.6mpag，塔釜温度不高于70℃。低压脱乙烷塔再沸器310使用急冷水作为热源，塔釜碳三及重组分19送至脱丙烷塔等后续分离系统。低压脱乙烷塔塔顶温度为-30℃至-25℃，塔顶物流8经冷凝器303冷凝，冷凝器303使用丙烯冷剂作为冷却介质，冷凝后的物料进入低压脱乙烷塔回流罐207，液相分为两股，一股9通过低压脱乙烷塔回流泵402送出作为低压脱乙烷塔的回流，另一股10通过低压脱乙烷塔返回泵403送至高压脱乙烷塔。以乙烷为原料的1500kt/a乙烯装置为例，相关典型数据如下表。项目单位数据高压脱乙烷塔再沸器负荷mw3.89使用丙烯冷剂回收降低的丙烯机功率kw550低压脱乙烷塔再沸器负荷mw5.43低压脱乙烷塔再沸器节约的低压蒸汽量kg/h8908综合能耗减少量mj/t乙烯140本发明采用了高低压双塔脱乙烷流程，避免了单塔操作因釜温过高引起的结焦问题。高压脱乙烷塔再沸器使用丙烯冷剂作为热源，低压脱乙烷塔再沸器使用急冷水作为热源，充分回收和利用了装置的低温废热。采用了全馏分加氢方案，加氢系统包含在塔顶冷凝回路中；同时设置了加氢循环线，从而保证了碳二加氢系统流量稳定，不会出现飞温等异常现象。在此基础上，选用绝热床加氢反应器、优化干燥器及脱乙烷塔的设备尺寸，对降低设备投资和操作稳定性等均有促进作用。综上所述，本发明提供了一种节能稳定型的乙烯加氢分离工艺和装置，该工艺和装置综合考虑了可靠性、稳定性、设备投资等要素。同时结合实施例的计算结果可以看出，应用该发明方法后，乙烯装置生产每吨乙烯的综合能耗值将下降140mj，节能效果明显。以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。当前第1页1 2 3