乙烯裂解气加工系统及其应用和乙烯裂解气分离方法与流程

本发明属于合成气分离，具体涉及一种乙烯裂解气加工系统及其应用和乙烯裂解气分离方法。

背景技术：

1、乙烯是世界上产量、消耗量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心。虽然我国是世界上仅次于美国的第二大乙烯生产国，但是由于我国对乙烯存在巨大的市场需求，目前我国乙烯仍无法达到自给自足。

2、石油路线制乙烯主要依靠裂解工艺，国内生产乙烯的装置中，多采用顺序分离工艺，该工艺对裂解炉排出的裂解气依次经过急冷处理、压缩机一至三段压缩脱除部分重烃和水、碱洗塔脱酸性气体，压缩机四段至五段压缩脱除大部分重烃和水、裂解气干燥器深度干燥、冷箱分离氢气、脱甲烷塔分离甲烷和氢，得到塔釜液，将塔釜液送至脱乙烷塔，由脱乙烷塔分离出碳二馏分，将脱乙烷塔中的塔釜送至脱丙烷塔……，各组分在分离塔中依次按照碳一、碳二、碳三……的顺序先后分离，由乙烯精馏塔、丙烯精馏塔、脱丁烷塔分别得到乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、混合碳四、裂解汽油等主副产品。

3、乙烯及各组份分离主要为裂解气冷凝过程，通常裂解气中含有大量h2需要在-160℃的条件下与其他物质进行分离。根据逆卡诺循环定理，理想状态下制冷机能量利用效率不能达到100％，且换热设备管路复杂冗长不可避免使冷量在回收过程中大量损失，而通过压缩干燥后裂解气中仍还有部分c5+，进而需要额外消耗冷量，且还需设置脱丁烷塔。

4、膜分离技术已成为当今分离科学中最重要的手段之一。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，广泛的应用于分离技术领域。

5、综上所述，乙烯工业正在探寻经济高效稳定的技术替代或通过耦合的方式优化当前乙烯裂解工艺，以减少深冷分离过程中的能量消耗，并缩减设备体积。若能将膜分离技术与现有乙烯生产工艺合理的结合，将对乙烯生产工艺起到优化作用，能够产生了巨大的经济效益和社会效益。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种乙烯裂解气加工系统及其应用和乙烯裂解气分离方法。本发明中，通过采用第一氢气膜分离单元、第二氢气膜分离单元和c5+膜分离单元组配的方式有效的克服了现有技术中存在的深冷单元能耗高、分离工艺复杂和分离设备体积庞大的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种乙烯裂解气加工系统，其特征在于，所述系统包括：依次连通的急冷单元、压缩干燥单元、气体分离单元和冷箱单元，用于分离出乙烯裂解气中的c5+组分、初分离氢、高纯氢和燃料气；其中，所述气体分离单元包括：第一氢气膜分离单元、第二氢气膜分离单元、c5+膜分离单元；

3、所述c5+膜分离单元设置于所述第一氢气膜分离单元前、或所述第一氢气膜分离单元和所述第二氢气膜分离单元之间、或所述第二氢气膜分离单元后，用于分离得到所述c5+组分；

4、所述第一氢气膜分离单元用于初次分离得到所述初分离氢；

5、所述第二氢气膜分离单元设置于所述第一氢气膜分离单元的下游，用于再次分离得到所述高纯氢和燃料气。

6、本发明第二方面提供一种本发明第一方面所述的系统在乙烯裂解气分离中的应用。

7、本发明第三方面提供一种乙烯裂解气分离方法，其特征在于，在分离条件下，将待分离气通入第一方面所述的耦合气体分离单元的乙烯裂解气分离系统中进行分离，得到c5+组分、初分离氢、高纯氢和燃料气。

8、通过上述技术方案，本发明提供的一种乙烯裂解气加工系统及其应用和乙烯裂解气分离方法获得的有益效果如下：

9、采用本发明的技术方案，膜分离脱氢能够脱除待分离气体中98％的氢气，分离得到的高纯氢浓度大于99.95％，加氢用氢浓度满足大于95％的要求，c5+组分的回收率大于90％。工艺灵活，能够根据分离的需要调控初分离装置和再分离装置的数量，并且c5+膜分离单元能够选择设置于第一氢气膜分离单元前、第一氢气膜分离单元和第二氢气膜分离单元之间、第二氢气膜分离单元后的任意一处。该系统有效的克服了现有技术中存在的深冷单元能耗高、分离工艺复杂和分离设备体积庞大的问题。

技术特征：

1.一种乙烯裂解气加工系统，其特征在于，所述系统包括：依次连通的急冷单元、压缩干燥单元、气体分离单元和冷箱单元，用于分离出乙烯裂解气中的c5+组分、初分离氢、高纯氢和燃料气；其中，所述气体分离单元包括：第一氢气膜分离单元、第二氢气膜分离单元、c5+膜分离单元；

2.根据权利要求1所述的系统，其中，

3.根据权利要求2所述的系统，其中，

4.根据权利要求2或3所述的系统，其中，

5.根据权利要求3或4中所述的系统，其中，

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的系统，其中，

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的系统，其中，

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的系统，其中，

9.根据权利要求3-8中任意一项所述的系统，其中，

10.权利要求1-9中任意一项所述的耦合气体分离单元的乙烯裂解气分离系统在乙烯裂解气分离中的应用。

11.一种乙烯裂解气分离方法，其特征在于，在分离条件下，将待分离气通入权利要求1-9中任意一项所述的耦合气体分离单元的乙烯裂解气分离系统中进行分离，得到c5+组分、初分离氢、高纯氢和燃料气。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，

技术总结
本发明属于合成气分离技术领域，具体涉及一种乙烯裂解气加工系统及其应用和乙烯裂解气分离方法。该系统包括：依次连通的急冷单元、压缩干燥单元、气体分离单元和冷箱单元，其中，所述气体分离单元包括：第一氢气膜分离单元、第二氢气膜分离单元、C<subgt;5</subgt;<supgt;+</supgt;膜分离单元，所述C<subgt;5</subgt;<supgt;+</supgt;膜分离单元设置于所述第一氢气膜分离单元前、或所述第一氢气膜分离单元和所述第二氢气膜分离单元之间、或所述第二氢气膜分离单元后。该系统效的克服了现有技术中存在的深冷单元能耗高、分离工艺复杂和分离设备体积庞大的问题。

技术研发人员：徐一潇,郗仁杰,魏昕,邹琦,刘轶群,丁黎明
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11