一种乙烯精制及其再生系统成套化装置的制作方法

本发明涉及原料乙烯干燥和脱co2装置领域，尤其涉及一种乙烯精制及其再生系统成套化装置。

背景技术：

在聚乙烯工业装置中，常用典型的ziegle-natta催化剂生产聚乙烯。该催化剂催化活性高，但对原料纯度要求严格。对氧、co2、co、水、醇、酚、酮、醚等含活泼态氢和羟基的化合物杂质尤其敏感，上述物质的微量存在，会导致催化剂活性的显著下降，甚至达到一定浓度时，导致催化剂失活，同时也降低产品的品质。其中水分含量是衡量单体纯度的重要标志之一，当水含量≥20ppm(wt)时，后续聚合反应受到明显影响，当水含量≥100ppm(wt)时，单体则不能发生聚合反应。所以在聚合反应之前，必须对原料单体进行干燥，使单体中的水含量≤2ppm(wt)。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种降低消耗、易操作的乙烯精制及其再生系统成套化装置。

为解决上述问题，本发明所述的一种乙烯精制及其再生系统成套化装置，其特征在于：该装置包括乙烯精制塔ⅰ、乙烯精制塔ⅱ、氮气-水分离器、氮气过滤器、氮气冷却器和氮气加热器；所述乙烯精制塔ⅰ与所述乙烯精制塔ⅱ之间设有水分分析仪ⅰ，并通过管线ⅰ串联在一起；所述乙烯精制塔ⅰ与所述乙烯精制塔ⅱ的顶部分别通过管线ⅱ与乙烯进料管相接，通过管线ⅲ与火炬系统相连，通过管线ⅳ与所述氮气冷却器相连；所述乙烯精制塔ⅰ与所述乙烯精制塔ⅱ的底部分别通过管线ⅴ与火炬系统相连，通过管线ⅵ经水分分析仪ⅱ与乙烯出料管相连，通过管线ⅶ与所述氮气加热器相连；所述氮气冷却器经所述氮气-水分离器分别与火炬系统、所述氮气过滤器、所述氮气加热器、氮气输入管相连；所述氮气过滤器经氮气循环压缩机与所述氮气加热器相连。

所述管线ⅰ上分别设有手动球阀ⅱ、手动球阀ⅷ、手动球阀ⅲ、手动球阀ⅸ。

所述管线ⅱ上分别设有手动球阀ⅰ、手动球阀ⅶ。

所述管线ⅲ上分别设有手动球阀ⅵ、手动球阀ⅻ。

所述管线ⅳ上分别设有自动高温球阀ⅱ、自动高温球阀ⅳ。

所述管线ⅴ上分别设有手动高温球阀ⅰ、手动高温球阀ⅱ、手动球阀ⅴ、手动球阀ⅺ。

所述管线ⅵ上分别设有手动球阀ⅳ、手动球阀ⅹ。

所述管线ⅶ上分别设有自动高温球阀ⅲ、自动高温球阀ⅰ。

所述氮气输入管上设有调节阀。

所述乙烯精制塔ⅰ或所述乙烯精制塔ⅱ的底部设有锥形支撑栅板，其顶部设有乙烯进出口、丝网堵头；所述锥形支撑栅板的底部设有吸附剂卸料口；所述乙烯精制塔ⅰ或所述乙烯精制塔ⅱ内的上部且所述丝网堵头的底部设有氧化铝瓷球垫层ⅰ；所述锥形支撑栅板上设有氧化铝瓷球垫层ⅱ；所述氧化铝瓷球垫层ⅰ与所述氧化铝瓷球垫层ⅱ之间填充有吸附剂；所述乙烯精制塔ⅰ或所述乙烯精制塔ⅱ底部设有乙烯再生气进出口；所述乙烯精制塔ⅰ或所述乙烯精制塔ⅱ的上下部分别设有仪表接口。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明中乙烯精制塔底部采用锥形筛板支撑，将吸附剂卸料口和再生气进口分开，锥形支撑栅板和氧化铝瓷球垫层之间的间隙对再生气起到气体分布器的效果，避免了再生气体分布不均匀造成吸附剂局部再生不完全；另外，锥形支撑栅板底部设置有吸附剂卸料口，更有利于吸附剂的更换，避免了传统的精制塔在筒体壁上开人孔更换填料的不便之处，同时减少了筒体开孔，减少了泄漏点和筒体大开孔补强等问题，精制塔顶部设置丝网堵头，气体进出口需经过丝网，有效地防止吸附剂的带出。

2、本发明采用密闭循环再生系统，系统采用氮气循环再生，与开放系统比较，能够大幅度的降低氮气的消耗量，再生氮气量仅为开放系统的20~30%。

3、本发明中精制塔可以分层装填多种吸附剂，针对乙烯气体中多种杂质同时达到吸附脱除的效果。

4、本发明可采用撬装设计，占地面积小，可操作性强。

5、本发明对吸收再生共用的管道上安装密封型较好的高温球阀，能够较好地适应吸收高压低温，再生高温低压的交变工况，安全可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明乙烯精制塔的结构示意图。

图中：1-乙烯精制塔ⅰ；101-手动球阀ⅰ；102-手动球阀ⅱ；103-手动球阀ⅲ；104-手动球阀ⅳ；105-手动球阀ⅴ；106-手动球阀ⅵ；107-自动高温球阀ⅰ；108-自动高温球阀ⅱ；2-乙烯精制塔ⅱ；201-手动球阀ⅶ；202-手动球阀ⅷ；203-手动球阀ⅸ；204-手动球阀ⅹ；205-手动球阀ⅺ；206-手动球阀ⅻ；207-自动高温球阀ⅲ；208-自动高温球阀ⅳ；3-氮气-水分离器；4-氮气过滤器；5-氮气冷却器；6-氮气加热器；7-水分分析仪ⅰ；8-水分分析仪ⅱ；91-手动高温球阀ⅰ；92-手动高温球阀ⅱ；10-调节阀；11-氮气循环压缩机；12-锥形支撑栅板；13-乙烯进出口；14-丝网堵头；15-吸附剂卸料口；16-氧化铝瓷球垫层ⅰ；17-氧化铝瓷球垫层ⅱ；18-吸附剂；19-乙烯再生气进出口；20-仪表接口。

具体实施方式

如图1所示，一种乙烯精制及其再生系统成套化装置，该装置包括乙烯精制塔ⅰ1、乙烯精制塔ⅱ2、氮气-水分离器3、氮气过滤器4、氮气冷却器5和氮气加热器6。

乙烯精制塔ⅰ1与乙烯精制塔ⅱ2之间设有水分分析仪ⅰ7，并通过管线ⅰ串联在一起；乙烯精制塔ⅰ1与乙烯精制塔ⅱ2的顶部分别通过管线ⅱ与乙烯进料管相接，通过管线ⅲ与火炬系统相连，通过管线ⅳ与氮气冷却器5相连；乙烯精制塔ⅰ1与乙烯精制塔ⅱ2的底部分别通过管线ⅴ与火炬系统相连，通过管线ⅵ经水分分析仪ⅱ8与乙烯出料管相连，通过管线ⅶ与氮气加热器6相连；氮气冷却器5经氮气-水分离器3分别与火炬系统、氮气过滤器4、氮气加热器6、氮气输入管相连；氮气过滤器4经氮气循环压缩机11与氮气加热器6相连。

其中：管线ⅰ上分别设有手动球阀ⅱ102、手动球阀ⅷ202、手动球阀ⅲ103、手动球阀ⅸ203。

管线ⅱ上分别设有手动球阀ⅰ101、手动球阀ⅶ201。

管线ⅲ上分别设有手动球阀ⅵ106、手动球阀ⅻ206。

管线ⅳ上分别设有自动高温球阀ⅱ108、自动高温球阀ⅳ208。

管线ⅴ上分别设有手动高温球阀ⅰ91、手动高温球阀ⅱ92、手动球阀ⅴ105、手动球阀ⅺ205。

管线ⅵ上分别设有手动球阀ⅳ104、手动球阀ⅹ204。

管线ⅶ上分别设有自动高温球阀ⅲ207、自动高温球阀ⅰ107。

氮气输入管上设有调节阀10。

乙烯精制塔ⅰ1或乙烯精制塔ⅱ2的底部设有锥形支撑栅板12，其顶部设有乙烯进出口13、丝网堵头14（如图2所示）。锥形支撑栅板12的底部设有吸附剂卸料口15；乙烯精制塔ⅰ1或乙烯精制塔ⅱ2内的上部且丝网堵头14的底部设有氧化铝瓷球垫层ⅰ16；锥形支撑栅板12上设有氧化铝瓷球垫层ⅱ17；氧化铝瓷球垫层ⅰ16与氧化铝瓷球垫层ⅱ17之间填充有吸附剂18；乙烯精制塔ⅰ1或乙烯精制塔ⅱ2底部设有乙烯再生气进出口19；乙烯精制塔ⅰ1或乙烯精制塔ⅱ2的上下部分别设有仪表接口20。

本发明可结合自控阀门和逻辑自控系统，完全能够实现自控操作。还可以采用撬装设计，以减少占地面积。

本发明包括吸收和再生两个过程，其工作原理：

吸收过程

原料乙烯气体自上道工序而来，经手动球阀ⅰ101-乙烯精制塔ⅰ1-手动球阀ⅲ103-水分分析仪ⅰ7-手动球阀ⅱ102-乙烯精制塔ⅱ2-手动球阀ⅳ104-水分分析仪ⅱ8后进入下道工序。

其中：乙烯沿乙烯精制塔ⅰ1向下运动脱除乙烯气体中的水和co2等能够被吸附剂吸附的杂质；水分分析仪ⅰ7测定乙烯精制塔ⅰ1出口乙烯中的水分含量，水分分析仪ⅱ8测定乙烯总出料口中的水分含量。

乙烯精制塔ⅰ1和乙烯精制塔ⅱ2串联操作，乙烯精制塔ⅰ1吸收杂质，乙烯精制塔ⅱ2起到保安作用。

再生过程

⑴水分分析仪ⅰ7用来判定乙烯精制塔ⅰ1是否需要再生，当水分分析仪ⅰ7测出的所要除去的杂质达到设定值时需要再生，通过阀门切换，切断需再生的乙烯精制塔ⅰ1的吸收过程并使其切入再生过程，同时使乙烯精制塔ⅱ2处于单独吸收过程；

⑵乙烯精制塔ⅰ1开始再生，同时乙烯精制塔ⅱ2单独吸收；

⑶乙烯精制塔ⅱ2单独吸收，通过阀门切换，原料流经手动球阀ⅶ201-乙烯精制塔ⅱ2-手动球阀ⅳ104-水分分析仪ⅱ8后至下到工序；

⑷乙烯精制塔ⅰ1开始再生时，通过打开手动高温球阀ⅰ91-手动球阀ⅴ105，使其乙烯精制塔ⅰ1底部管道与火炬系统相连，放空乙烯精制塔ⅰ1中的乙烯进行降压；

⑸需再生的乙烯精制塔ⅰ1降至一定压力后，通过阀门切换，氮气通过阀门10-氮气过滤器4-氮气循环压缩机11-氮气加热器6-自动高温球阀ⅰ107-手动高温球阀ⅰ91-乙烯精制塔ⅰ1-手动球阀ⅵ106，进行氮气吹扫；

⑹需再生的乙烯精制塔ⅰ1降压、氮气吹扫过程结束后，通过阀门切换，开启氮气冷却器5、氮气加热器6，氮气通过调节阀10-氮气过滤器4-氮气循环压缩机11-氮气加热器6-自动高温球阀ⅰ107-手动高温球阀ⅰ91-乙烯精制塔ⅰ1-自动高温球阀ⅱ108，对需再生的乙烯精制塔ⅰ1升温和逐步加热，需再生的乙烯精制塔ⅰ1进行再生；

⑺需再生的乙烯精制塔ⅰ1降压、氮气吹扫、升温、加热过程结束后，通过阀门切换，关闭氮气加热器6，氮气通过调节阀10-氮气过滤器4-氮气循环压缩机11-氮气加热器6-自动高温球阀ⅰ107-手动高温球阀ⅰ91-乙烯精制塔ⅰ1-自动高温球阀ⅱ108，对已再生的乙烯精制塔ⅰ1冷却；

⑻需再生的乙烯精制塔ⅰ1降压、氮气吹扫、升温、加热、冷却过程结束后，通过阀门切换，乙烯通过手动球阀ⅰ101-乙烯精制塔ⅰ1-手动高温球阀ⅰ91-手动球阀ⅴ105，对已再生的乙烯精制塔ⅰ1充满乙烯；

⑼需再生的乙烯精制塔ⅰ1再生完成后，通过阀门切换，原料乙烯经手动球阀ⅶ201-乙烯精制塔ⅱ2-手动球阀ⅸ203-水分分析仪ⅰ7--手动球阀ⅷ202-乙烯精制塔ⅰ1-手动球阀ⅹ204-水分分析仪ⅱ8进入下到工序；

⑽当乙烯精制塔ⅱ2中乙烯流经水分分析仪ⅰ7测定显示达到吸附饱和后，需对乙烯精制塔ⅱ2进行再生，切换阀门使乙烯精制塔ⅰ1进入单独吸收过程，当乙烯精制塔ⅱ2再生完成后，重新并入系统与乙烯精制塔ⅰ1串联作为保护塔进入吸收过程，如此循环，连续进行脱除乙烯气体中的水和co2。

实施例以脱除水和co2为例：

⑴原料乙烯气体（温度：45℃，压力：2.0mpa(g)，工艺水含量：10ppm(vol，max)，co2含量：5ppm(vol，max)）自上道工序而来，经手动球阀ⅰ101自乙烯精制塔ⅰ1的顶部管路进入，利用精制塔中所填的吸附剂只吸收水和co2而不吸收乙烯的特性，乙烯沿乙烯精制塔ⅰ1向下运动的过程中对乙烯中的水和co2进行吸收。当乙烯移动至乙烯精制塔ⅰ1底部管路出口时，为方便乙烯精制塔ⅰ1和乙烯精制塔ⅱ2之间切换和防止乙烯在乙烯精制塔ⅰ1因吸附剂吸收饱和等原因使水分含量超过工艺指标，乙烯经手动球阀ⅲ103-水分分析仪ⅰ7-手动球阀ⅱ102从乙烯精制塔ⅱ2的顶部管路进入，乙烯精制塔ⅱ2只作为乙烯的通道流过，同时可起到保安的功能；干燥后的乙烯精制塔ⅱ2出来后流经手动球阀ⅳ104进入下道工序。

⑵按乙烯设计流量57000kg/h、水含量10ppm(vol，max)，co2含量5ppm(vol，max)设计，吸收过程的时间为336h。

⑶乙烯精制塔ⅰ1和乙烯精制塔ⅱ2中吸附剂吸收是否饱和，通过乙烯精制塔ⅰ1与乙烯精制塔ⅱ2之间管路上的水分分析仪ⅰ7来判断，当乙烯自乙烯精制塔ⅰ1往乙烯精制塔ⅱ2流动时，水分分析仪ⅰ7测定乙烯精制塔ⅰ1出口乙烯中的水分含量；当乙烯自乙烯精制塔ⅱ2往乙烯精制塔ⅰ1流动时，水分分析仪ⅰ7测定乙烯精制塔ⅱ2出口乙烯中的水分含量。

⑷当水分分析仪ⅰ7测出水分含量≥2ppm(wt)时，显示乙烯精制塔ⅰ1需再生，乙烯精制塔ⅱ2由保护塔变为吸收乙烯塔，而乙烯精制塔ⅰ1进入再生工段。

⑸通过阀门切换，切断乙烯精制塔ⅰ1的吸收过程并使其切入再生过程，同时使乙烯精制塔ⅰ1经手动球阀ⅶ201-乙烯精制塔ⅱ2-手动球阀ⅳ104-水分分析仪ⅱ8处于单独吸收过程。乙烯精制塔ⅰ1进行再生过程。

⑹关闭乙烯精制塔ⅰ1的顶部手动球阀ⅰ101，并使乙烯精制塔ⅰ1的底部管路通过手动高温球阀ⅰ91-手动球阀ⅴ105与火炬燃烧系统相连，放空乙烯精制塔ⅰ1中的乙烯进行降压，此过程需要0.25h；降到常压后，打开调节阀10进氮气，开启氮气循环压缩机11，采用常温氮气对乙烯精制塔ⅰ1吹扫，此过程需要0.25~0.5h；

⑺降压、吹扫过程结束后，开启氮气冷却器5、氮气加热器6后，与乙烯精制塔ⅰ1、氮气-水分离器3、氮气过滤器4通过阀门的切换形成氮气循环系统，进行乙烯精制塔ⅰ1内吸附剂的再生过程，经氮气循环压缩机11增压后的氮气经氮气加热器6加热后（温度为280~320℃），进入乙烯精制塔ⅰ1同时带走吸附剂中吸收的水分，进入氮气冷却器5中冷却后，再经过氮气-水分离器3对循环氮气中的水雾分离，经氮气过滤器4对循环氮气中的微尘过滤后，进入氮气循环压缩机11内，循环使用，此过程需要14.0~30.0h；

⑻再生过程完成后，关闭氮气加热器6，利用循环冷氮气对乙烯精制塔ⅰ1进行冷却，此过程需要4.0~8.0h；

⑼冷却过程完成后，关闭氮气循环系统，并通过阀门切换，乙烯经手动球阀ⅰ101流入乙烯精制塔ⅰ1，经手动高温球阀ⅰ91-手动球阀ⅴ105置换出乙烯塔中氮气且使乙烯精制塔ⅰ1中充满乙烯，此过程需要0.25h；

⑽充满过程完成后，把乙烯精制塔ⅱ2作为第一塔，乙烯精制塔ⅰ1作为第二塔并串联，进入吸收过程，当乙烯精制塔ⅱ2需再生时，通过阀门切换，乙烯精制塔ⅰ1作为吸收主塔，对乙烯精制塔ⅱ2进行再生，如此循环，连续进行脱除乙烯气体中的水和co2。