一种低温乙烷的冷量回收利用系统的制作方法

本实用新型涉及一种低温乙烷的冷量回收利用系统，属于化工设备领域。

背景技术：

乙烯工业是石油化工的龙头，乙烯技术的生产水平代表着一个国家石油化工行业的生产水平。乙烯作为世界上产量最大的化学品之一，在国家经济中占据重要地位。目前的乙烯装置普遍采用石脑油裂解为原料生产乙烯，但随着页岩气的开发和利用，乙烷裂解制乙烯装置得到了广泛的应用。乙烷裂解制乙烯装置与传统石脑油制乙烯相比，具有工艺流程短、占地面积小、装置投资小、装置能耗低、乙烯收收率高等优势。

乙烯装置的制冷量由压缩机提供，可用于裂解气深冷分离、分离塔塔顶冷凝等用途。乙烯装置的冷量通常由压缩机提供，在压缩机将冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发过程为外界提供大量冷量，但由于压缩机效率较低等问题，制冷过程通常会消耗乙烯装置大量的能量，大大增加了乙烯装置的整体能耗。

石脑油在汽化时，不但不能提供冷量，还需要外界提供大量热源将石脑油汽化，因此，乙烷装置制乙烯较石脑油等重质原料裂解制乙烯的装置相比，具有明显的差异。乙烷较石脑油等重质原料的沸点低，因此贮存液态乙烷通常需要在较低的温度下进行。当乙烷从储罐进入装置时，液态乙烷由于温度极低且会在低温下汽化，因此会为乙烷裂解制乙烯装置提供大量的冷量，如果能将这部分冷量利用起来，便可大大降低乙烷裂解制乙烯装置的能耗。

申请号为201810398297.x发明申请中公开了一种天然气乙烷回收的冷量综合利用装置及方法，该装置包括依次连接的冷箱、低温分离器、膨胀机、脱甲烷塔和脱乙烷塔，脱乙烷塔依次与脱乙烷塔塔顶冷凝器、脱乙烷塔塔顶回流罐和脱乙烷塔塔顶回流泵相连，脱乙烷塔塔顶回流泵的出口与脱乙烷塔塔顶入口相连，脱乙烷塔塔顶回流罐的出口的气相与冷箱相连；脱甲烷塔底部设有脱甲烷塔底重沸器，脱乙烷塔底部设有脱乙烷塔底重沸器，脱甲烷塔中下部的液烃经过冷箱后返回脱甲烷塔。该发明将不同温位冷量加以利用，降低外部高品位的冷量供给量，即降低膨胀机膨胀比和减少外部制冷系统的负荷，并且取消脱甲烷塔外部供热系统的供给，降低了乙烷回收工厂的工程投资和能耗。

然而，上述发明申请中提供乙烷回收的冷量综合利用装置主要是针对天然气中的乙烷回收，目前并未见关于乙烷裂解制备乙烯的生产装置中，低温乙烷冷量的回收利用装置的报道。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种低温乙烷的冷量回收利用系统，回收进料乙烷中的冷量，有效降低乙烷裂解制乙烯装置的能耗。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种低温乙烷的冷量回收利用系统，所述冷量回收利用系统主要包括冷箱、乙烯精馏塔塔顶冷凝器、丙烯压缩机冷却器，所述冷箱的进料端与低温乙烷储罐相连，所述冷箱的出料端与所述乙烯精馏塔塔顶冷凝器的进料端相连，所述乙烯精馏塔塔顶冷凝器的出料端与所述丙烯压缩机冷却器的进料端相连，所述丙烯压缩机冷却器的出料端与乙烷预热换热器相连，所述乙烷预热换热器通过管道连接至下游设备。

进一步地，所述冷箱还与裂解气冷凝管路相连，所述低温乙烷通过所述冷箱回收的冷量用于所述裂解气冷凝管路中裂解气的冷凝。

进一步地，所述乙烯精馏塔塔顶冷凝器还与乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路相连，所述低温乙烷通过所述乙烯精馏塔塔顶冷凝器回收的冷量用于所述乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路中的气相乙烯冷凝液化。

进一步地，所述丙烯压缩机冷却器还与丙烯冷剂冷凝管路相连，所述低温乙烷通过所述丙烯压缩机冷却器回收的冷量用于进一步降低所述丙烯冷剂冷凝管路中丙烯冷剂的温度。

进一步地，所述乙烷预热换热器主要通过低压蒸汽、中压蒸汽、高压蒸汽、裂解炉对流段或裂解气流出物中的其中一种或多种组合的方式提供热量。

进一步地，所述的冷箱、乙烯精馏塔塔顶冷凝器、丙烯压缩机冷却器及乙烷预热换热器内的换热设备均采用的是铝制板翅式换热器。

上述低温乙烷的冷量回收利用系统的工作方式如下：温度在-100℃～-40℃之间、压力在0.1mpa～5.0mpa范围内的低温进料乙烷自低温乙烷储罐进入冷箱中，为裂解气冷凝管路中的裂解气深冷提供冷量，使裂解气能进行气液分离。进料乙烷从冷箱中流出后进入乙烯精馏塔塔顶冷凝器，将乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路中的气相乙烯冷凝液化；进料乙烷在乙烯精馏塔塔顶冷凝器中部分汽化，此时进料乙烷的温度在-60℃～-20℃范围内。进料乙烷从乙烯精馏塔塔顶冷凝器中流出后进入丙烯压缩机冷却器，进一步降低丙烯压缩机冷却器中丙烯冷剂的温度，从而使丙烯压缩机冷却器能提供更多的冷量；进料乙烷在丙烯压缩机冷却器中完全汽化，此时进料乙烷的温度在-40℃～50℃范围内。汽化后的进料乙烷从丙烯压缩机冷却器流出后进入乙烷预热换热器，在乙烷预热换热器中经过外界热源进一步预热后进入下游设备进行下一道工序。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的冷量回收利用系统，采用板翅式换热器，显著提高乙烷冷量回收过程中的热效率。与石脑油等重质原料相比，本装置利用乙烷进料较石脑油等重质进料温度低的优势，回收进料乙烷中的冷量，降低乙烯装置能耗。

附图说明

图1为本实用新型中提供的低温乙烷冷量回收利用系统的结构示意图。

其中，1-冷箱；2-乙烯精馏塔塔顶冷凝器；3-丙烯压缩机冷却器；4-乙烷预热换热器；5-裂解气冷凝管路；6-乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路；7-丙烯冷剂冷凝管路。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型。但这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1所示，一种低温乙烷的冷量回收利用系统，所述冷量回收利用系统主要包括冷箱1、乙烯精馏塔塔顶冷凝器2、丙烯压缩机冷却器3，所述冷箱1的进料端与低温乙烷储罐相连，所述冷箱1的出料端与所述乙烯精馏塔塔顶冷凝器2的进料端相连，所述乙烯精馏塔塔顶冷凝器2的出料端与所述丙烯压缩机冷却器3的进料端相连，所述丙烯压缩机冷却器3的出料端与乙烷预热换热器4相连，所述乙烷预热换热器4通过管道连接至下游设备。所述的冷箱1、乙烯精馏塔塔顶冷凝器2、丙烯压缩机冷却器3及乙烷预热换热器4内的换热设备均采用的是铝制板翅式换热器。

所述冷箱1还与裂解气冷凝管路5相连，所述低温乙烷通过所述冷箱1回收的冷量用于所述裂解气冷凝管路5中裂解气的冷凝。所述乙烯精馏塔塔顶冷凝器2还与乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路6相连，所述低温乙烷通过所述乙烯精馏塔塔顶冷凝器2回收的冷量用于所述乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路6中的气相乙烯冷凝液化。所述丙烯压缩机冷却器3还与丙烯冷剂冷凝管路7相连，所述低温乙烷通过所述丙烯压缩机冷却器3回收的冷量用于进一步降低所述丙烯冷剂冷凝管路7中丙烯冷剂的温度。所述乙烷预热换热器4主要通过低压蒸汽、中压蒸汽、高压蒸汽、裂解炉对流段或裂解气流出物中的其中一种或多种组合的方式提供热量。

上述低温乙烷的冷量回收利用系统的工作方式如下：温度在-100℃～-40℃之间、压力在0.1mpa～5.0mpa范围内的低温进料乙烷自低温乙烷储罐进入冷箱1中，为裂解气冷凝管路5中的裂解气深冷提供冷量，使裂解气能进行气液分离。进料乙烷从冷箱1中流出后进入乙烯精馏塔塔顶冷凝器2，将乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路6中的气相乙烯冷凝液化；进料乙烷在乙烯精馏塔塔顶冷凝器2中部分汽化，此时进料乙烷的温度在-60℃～-20℃范围内。进料乙烷从乙烯精馏塔塔顶冷凝器2中流出后进入丙烯压缩机冷却器3，进一步降低丙烯压缩机冷却器3中丙烯冷剂的温度，从而使丙烯压缩机冷却器3能提供更多的冷量；进料乙烷在丙烯压缩机冷却器3中完全汽化，此时进料乙烷的温度在-40℃～50℃范围内。汽化后的进料乙烷从丙烯压缩机冷却器3流出后进入乙烷预热换热器4，在乙烷预热换热器4中经过外界热源进一步预热后进入下游设备进行下一道工序。

低温液态乙烷依次在冷箱1、乙烯精馏塔塔顶冷凝器2、丙烯压缩机冷却器3中温度逐渐升高并汽化，为乙烯装置提供了冷量，降低了乙烯装置的能耗。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。