CN101539364B

CN101539364B - 一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进方法

Info

Publication number: CN101539364B
Application number: CN2009100495588A
Authority: CN
Inventors: 李围潮; 蒲黎明; 吴铁锁; 龚雪飞; 李延生; 杨春生
Original assignee: Wison Engineering Ltd
Current assignee: Wison Engineering Ltd
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: CN101539364A

Abstract

本发明涉及一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进工艺，该工艺是在裂解气压缩机末段出口设置换热器，裂解气压缩机出口的轻烃原料在换热器中被逐级冷却至10-20℃，冷却过程中设置气液分离装置，分离出的气相物料被送至气相干燥器，经干燥后送至下游深冷系统，分离出的液相物料一部分返回裂解气压缩机上一级的吸入缓冲罐或者凝液汽提塔，剩余的液相物料送至液相干燥器，经干燥后直接送至下游的深冷及脱甲烷分离系统。与现有技术相比，本发明具有避免了凝液在闪蒸和汽提时产生的轻组分物料在裂解气压缩机段间循环，降低了裂解气压缩机的负荷、消除了改造瓶颈，为现有乙烯装置的节能增产改造提供有效的脱瓶颈改造措施等优点。

Description

一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进方法

技术领域

本发明涉及一种轻烃混合物的深冷分离方法，尤其是涉及一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进工艺。

背景技术

乙烯装置中，烃类裂解产生的轻烃为H₂、CH₄、C2和C3等组分组成的混合物，一般通过深冷方法进行分离。深冷分离流程按照第一个精馏塔轻重关键组分的不同又分为顺序分离流程、前脱乙烷分离流程和前脱丙烷分离流程。其中，顺序分离流程在工业装置中被广泛采用，该流程通常的做法是先将原料气用裂解气压缩机压缩到3.6-4.0MPa后，进入深冷系统对气相逐级冷却和气液分离，最后冷却至-165℃左右，在氢气罐中分离出氢气和甲烷，各级凝液分别送至脱甲塔分离出CH₄、C2及更重组分。

顺序分离流程中通常裂解气压缩机需要三至五段，在各段的入口设置气液分离装置以避免液相物料进入压缩机，在各段的出口设置冷却器以降低轻烃的温度。轻烃在冷却器中部分冷凝，冷凝下来的水返回急冷系统，冷凝下来的烃凝液通常进行减压闪蒸和汽提，闪蒸和汽提得到的气相物料返回裂解气压缩机进行再压缩，闪蒸和汽提得到的液相物料进入凝液汽提塔进行汽提操作，在凝液汽提塔塔釜分离出部分C3及更重组分送至脱丙烷塔。

在一定的压力范围内，烃类的冷凝和气化温度随着压力的增大而升高。在深冷分离中，一方面，轻烃原料需要在裂解气压缩机中提高压力以提高冷凝温度；另一方面，由于轻烃原料所含的较重组分中的不饱和烯烃容易在高温下发生聚合结焦、影响装置的长周期运行，所以希望在较低的压力和温度下分离出部分C4及更重组分以减缓裂解气压缩机的结垢倾向。

基于以上考虑，顺序分离流程在裂解气压缩机段间设置减压闪蒸和凝液汽提装置对轻烃原料进行分离，分离出的气相物料经裂解气压缩机升高到合适压力后送至深冷系统，分离出的液相物料组成较重，该部分物料在较低的压力下从凝液汽提塔被送至脱丙烷塔。该过程在分离出组分较重的液相物料的同时，也产生了许多组分较轻的气相物料，这些气相物料在裂解气压缩机段间循环，加大了裂解气压缩机的负荷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种减小裂解气压缩机段间的气相循环量，降低裂解气压缩机负荷的轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进工艺，其特征在于，该工艺是在裂解气压缩机末段出口设置换热器，裂解气压缩机出口的轻烃原料在换热器中被逐级冷却至10-20℃，冷却过程中设置气液分离装置，分离出的气相物料被送至气相干燥器，经干燥后送至下游深冷系统，分离出的液相物料一部分返回裂解气压缩机上一级的吸入缓冲罐或者凝液汽提塔，剩余的液相物料送至液相干燥器，经干燥后直接送至下游的深冷及脱甲烷分离系统。

所述的换热器的制冷介质为循环冷却水和丙烯。

所述的轻烃原料逐级冷却后的温度为15℃。

所述的气液分离装置为一个或多个气液分离罐或塔设备。

所述的气液分离装置可设置5个。

本发明在裂解气压缩机末段出口的气液分离装置中的凝液不再进行减压闪蒸和汽提操作，将其直接送至液相干燥器，经干燥并降低到合适的温度后送至脱甲烷分离系统，从而减小了裂解气压缩机的段间气相循环量、降低了裂解气压缩机的负荷。与现有技术相比，具有以下优点：

1.优化裂解气压缩机的操作

采用本发明的方法后，取消了裂解气压缩机末段出口的气液分离装置中部分凝液的减压闪蒸和汽提操作，裂解气压缩机的段间气相循环量减少，降低了裂解气压缩机的流量和所需要的轴功率。

一套年产35万吨乙烯的装置采用顺序分离四段压缩工艺，用本发明提供的方法对其进行改造，改造后的流程简图如图2所示。裂解气压缩机第三段的质量流量比原流程减少2.59％，裂解气压缩机第四段的质量流量比原流程减少6.86％，裂解气压缩机三段和四段所需要的功率合计减少307kw。

2.降低能耗

本发明的方法从三个方面减少了能耗。

(1)降低裂解气压缩机的功率消耗

通常，裂解气压缩机所消耗的功率约占装置总功率的40％，降低其功率对于装置节能降耗具有重要意义。采用本发明的方法后，能够有效地降低裂解气压缩机段间循环量、显著地降低裂解气压缩机的轴功率。

(2)减少压缩工段换热器的负荷

采用本发明的方法后，裂解气压缩机末段出口不再设置汽提装置，凝液无需全部返回前段，减少了压缩工段汽提所需的加热负荷；同时，裂解气压缩机段间气相循环量减少后，裂解气压缩机出口冷却器的冷凝负荷也相应降低。

一套年产35万吨乙烯的装置采用顺序分离四段压缩工艺，用本发明提供的方法对其进行改造，改造后的流程简图如图2所示。由于凝液汽提塔8处理的物料量减少，其再沸器7的负荷降低约40％；由于裂解气压缩机段间气相循环量减少，换热器18的负荷显著减少，仅为改造前的32％，并取消用于凝液汽提的换热器23；由于裂解气压缩机的流量降低，裂解气压缩机出口的冷却器11、20和22的负荷也相应降低。

(3)降低了乙烯制冷机和丙烯制冷机的负荷

采用本发明的方法后，在裂解气压缩机末段出口采出的液相干燥器进料中约40％mol为C2及以下组分，该部分物料无需在深冷系统中冷凝，在被降低到合适温度后直接送至脱甲烷系统，从而降低了冷箱中冷剂的消耗量、减少了乙烯制冷机和丙烯制冷机的负荷。

附图说明

图1为原有顺序分离四段压缩工艺的流程图；

图2为本发明实施例1的顺序分离四段压缩工艺的流程图；

图3为本发明实施例2的顺序分离四段压缩工艺的流程图。

图中2、5、10、19分别为裂解压缩机的一至四段，8为凝液汽提塔，15为碱洗塔，1、4、9、12、17、21为气液分离罐，3、6、11、14、16为冷却器、20、22 为换热器、24为气液分离罐，7为凝液汽提塔再沸器，25为泵，26为液相干燥器，18、23为分离罐汽提再沸器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

比较例1

某乙烯装置原设计的生产能力为30万吨乙烯/年，采用顺序分离四段压缩工艺，原工艺流程图如图1所示。裂解气依次进入四段压缩过程进行分离：第一段裂解气进入汽液分离罐1后，分离出的气相物料进入裂解气压缩机2压缩，再进入冷却器3进行冷却，重复第一段的操作步骤，从冷却器3出来的物理再依次经过汽液分离罐4、裂解气压缩机5、冷却器6、汽液分离罐9、裂解气压缩机10、冷却器11、汽液分离罐12进行压缩分离，得到的物料经冷却器14冷却后进入碱洗塔15碱洗，然后送至冷却器16冷却，再经气液分离罐17分离，分离后的液相物料经分离罐汽提再沸器18进行回流，剩余部分通过凝液汽提塔8分离，其汽相部分返回汽液分离罐9，液相部分去脱丙烷塔，凝液汽提塔8底部设有凝液汽提塔再沸器7；气液分离罐17分离后的气相物料经裂解气压缩机19压缩后经换热器20和换热器22逐级冷却至15℃后送至气液分离罐21进行气液分离，分离出的气相物料送至气相干燥器，液相物料经分离罐汽提再沸器23减压闪蒸后返回气液分离罐17。

在装置的裂解气压缩机不作更换和改造的前提下，拟将装置的生产能力提高到35万吨乙烯/年，按照本发明的方法对其进行改造后的实施方式的流程图如图2和图3所示。装置增产到35万吨乙烯/年后，采用比较例1的原设计流程和实施例1和实施例2的本发明的改造流程分别进行模拟计算，计算结果见表1和表2。

实施例1

如图2所示，一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进工艺，是将轻烃原料在裂解气压缩机19中压缩到3.6MPag～4.0MPag，再用循环冷却水、工艺物料和丙烯在换热器20中将其逐级冷却至20℃～40℃后送至气液分离罐21进行气液分离。气液分离罐21中液相物料经减压闪蒸后返回气液分离罐17，气相物料用丙烯等冷剂在换热器22中冷却至15℃左右，后送至气液分离罐24。气液分离罐24的气相物料送至气相干燥器，气液分离罐24中的液相物料一部分送至液相干燥器26，经干燥、降温后送至脱甲烷系统，其余部分用泵25注入到气液分离罐21的入口管线中。

实施例2

如图3所示，一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进工艺，是将轻烃原料被裂解气压缩机19中压缩到3.6MPag～4.0MPag，再用循环冷却水、工艺物料和丙烯将其逐级冷却至15℃左右，然后送至气液分离罐21，在气液分离罐21的底部设置再沸器23以汽提凝液，气液分离罐21的气相物料被送至气相干燥器，气液分离罐21中的液相物料一部分经减压闪蒸后返回气液分离罐17，其余液相物料送至液相干燥器26，经干燥、降温后送至脱甲烷系统。该实施方式减少了设备台数并降低了工程量。

对原设计流程和本发明提供的改造流程分别进行模拟计算，计算结果见表1和表2。

表1裂解气压缩机最后两段的操作条件

表2压缩工段相关换热器负荷比较

从表1和表2可以看出，采用本发明的方法后，裂解气压缩机段间气相循环量比原流程减少，压缩工段的换热器的负荷降低。改造后，裂解气压缩机第三段的质量流量比原流程减少2.59％，裂解气压缩机第四段的质量流量比原流程减少6.86％，裂解气压缩机三段和四段所需要功率合计减少307kw。

表3为改造前后深冷、脱甲烷塔和脱乙烷塔所需要总的冷剂负荷比较。从表中可以看出，采用本发明的方法后深冷、脱甲烷塔和脱乙烷塔的总冷剂需求减少，同时耗冷过程前移，有利于减少乙烯制冷机和丙烯制冷机的负荷。

表3深冷、脱甲烷塔和脱乙烷塔能耗比较

表4为改造前后的物料表。从表4可以看出，采用本发明的方法后，液在裂解气压缩机末段出口采出的液相干燥器进料中约40％mol为碳二及以下组分，该部分物料无需在深冷系统中冷凝，在被降低到合适温度后直接送至脱甲烷系统，从而节省了冷凝所需的冷量、汽提所需的加热负荷以及在汽提所产生的气体在裂解气压缩机段间循环所需的功率。

表4改造前后的物料表

上述的裂解气压缩机19后的气液分离装置可根据需要设置1-5个，裂解气压缩机末段出口冷却器的凝液也可以全部直接送至下游的深冷及脱甲烷分离系统，本发明的方法还可用于新建轻烃分离装置。

Claims

1.一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进方法，其特征在于，该工艺是在裂解气压缩机末段出口设置换热器，末段的裂解气压缩机出口的轻烃原料在换热器中被逐级冷却至10-20℃，冷却过程中设置气液分离装置，分离出的气相物料被送至气相干燥器，经干燥后送至下游深冷系统，分离出的液相物料一部分返回末段的裂解气压缩机末端的气液分离罐或末段的裂解气压缩机上一级的气液分离罐，剩余的液相物料送至液相干燥器，经干燥后直接送至下游的深冷及脱甲烷分离系统。

2.根据权利要求1所述的一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进方法，其特征在于，所述的换热器的制冷介质为循环冷却水或丙烯。

3.根据权利要求1所述的一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进方法，其特征在于，所述的轻烃原料逐级冷却后的温度为15℃。

4.根据权利要求1所述的一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进方法，其特征在于，所述的气液分离装置为一个或多个气液分离罐或塔设备。

5.根据权利要求4所述的一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进方法，其特征在于，所述的气液分离装置设置5个。