CN102906232B - 来自烃类热裂解设备的裂化气流的处理方法和相关设备 - Google Patents

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Abstract

该方法包括在中间分离器（44B）中分离部分冷凝的上游裂化气流以回收中间液体（136）和中间裂化气流（138）、和在中间脱甲烷塔（68）中引入中间液体（140）。所述处理方法包括提取一部分中间液体（136）和膨胀从提取部分（190）获得的至少一第一分部分（194）。所述处理方法包括使膨胀的第一分部分与来自脱甲烷塔（68）的中间顶部流（146）建立热交换关系，以至少部分地冷凝中间顶部流（146）。所述处理方法包括在第一回流分离器（76）中分离部分冷凝的中间顶部流，以形成引入中间脱甲烷塔（68）中的液流（148）、和气态燃料流（150）。

Description

来自烃类热裂解设备的裂化气流的处理方法和相关设备
技术领域
本发明涉及一种对来自烃类热裂解设备的裂化气流的处理方法，所述方法包括以下步骤：
－在至少一个上游热交换区域中对粗裂化气流进行上游冷却和部分冷凝；
－在至少一个上游分离器中分离部分冷凝的粗裂化气流，以回收上游液体和上游裂化气流；
－将所述上游液体引入到上游脱甲烷塔中，以在所述上游脱甲烷塔的顶部回收富甲烷的上游顶部流和在所述上游脱甲烷塔的底部回收富C2 +烃的第一液流；
－在至少一个中间热交换区域中对所述上游裂化气流进行中间冷却和部分冷凝；
－在至少一个中间分离器中分离部分冷凝的上游裂化气流，以回收至少一中间液体和至少一中间裂化气流；
－将所述中间液体引入到中间脱甲烷塔中，以在所述中间脱甲烷塔的顶部回收中间顶部流和在所述中间脱甲烷塔的底部回收富C2 +烃的第二液流；
－将来自所述上游脱甲烷塔的所述上游顶部流的至少一个部分引入到所述中间脱甲烷塔中；
－在至少一个下游热交换区域中对所述中间裂化气流进行下游冷却和部分冷凝；
－在下游分离总成中分离部分冷凝的中间裂化气流，以回收下游液体和经过处理的下游气流；
－将所述下游液体引入到所述中间脱甲烷塔中。
背景技术
利用烃类热裂解设备如蒸气裂化炉获得裂化气。引入到热裂解设备中的气体有利地包括混合或单一的乙烷、丙烷、丁烷、石脑油和/或柴油。
前述类型的方法用于对裂化气进行处理，以能够提取多于99.5％摩尔的在裂化气中含有的乙烯，和用于获得具有高于99.95％摩尔的乙烯的含量的富乙烯馏分。
允许获取这类性能的前述类型的方法例如在文献US-5 253 479中进行描述。
该方法被应用以便对相当大量的、例如高于每小时50吨、特别是高于每小时100吨的裂化气进行处理。
为同时保证所生产的乙烯流的非常高的纯度和最大的乙烯回收率，需要按步骤冷却裂化气，直到低于-100℃的温度，特别是低于-120℃的温度。
为此，裂化气相继地在越来越冷的热交换区域中进行冷却。裂化气在每个热交换区域中被部分冷凝。
在每个热交换区域的出口，回收含有C2 +烃的冷凝液体。
在较高温度冷凝的液体被输送到上游脱甲烷塔中，以在底部回收富C2 +烃的第一馏分。
在较低温度获得的中间液体及下游液体被输送到中间脱甲烷塔中，中间脱甲烷塔在底部产生富C2 +烃的第二馏分。
来自上游塔的顶部流被引入到中间塔中。
在文献US-5 253 479中，为进一步改进乙烯回收，来自中间脱甲烷塔的顶部流在冷却后被引入到第三分离塔中。第三塔的底部流(pied)在第一低温泵中泵送后，继而部分地作为回流被再引入中间塔中。第三塔的顶部流(tête)在冷却和经过第二低温泵泵送后，被引入到构成第四蒸馏塔的乙烯吸收器中。
在文献US-5 253 479中所描述的方法因此对于实现优良的乙烯回收是特别有效的。
但是，考虑到四个蒸馏塔和两个低温泵的存在，该设备的结构和所述方法的能量消耗仍可进一步改进。
发明内容
因此，本发明的一目的在于以最低投资和设备简化，获得一种裂化气处理方法，这种处理方法允许提取几乎全部的在裂化气中含有的乙烯，同时具有改进的能量性能和操作性能。
为此，本发明的对象在于前述类型的一种方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
－提取来自中间分离器的中间液体的一部分和在附加热交换区域中冷却提取部分；
－膨胀从所述提取部分获得的至少一个第一冷却分部分，和在第一顶部热交换器中使膨胀的第一冷却分部分与所述中间顶部流建立热交换关系，以至少部分地冷凝所述中间顶部流；
－在第一回流分离器中分离部分冷凝的中间顶部流，以形成第一燃料气流、和通过重力流动引入所述中间脱甲烷塔中的液体回流；
－膨胀所述第一燃料气流并使所述第一燃料气流通过在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中通行来加热。
根据本发明的方法可包括一个或多个以下的特征，所述特征可单独采用或根据技术上可能的所有组合采用：
－所述中间脱甲烷塔包括集成式热交换器，所述中间液体被引入到所述集成式热交换器的下方，所述下游液体被引入到所述集成式热交换器的上方；
－所述方法包括通过在至少一个压缩装置中压缩来自所述烃类热裂解设备的裂化气来形成粗裂化气流的形成步骤，所述方法包括以下步骤：
-在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中加热所述第一顶部热交换器中的所述第一冷却分部分；和
-在所述压缩装置的上游或该压缩装置内将加热的第一冷却分部分引入所述裂化气中；
－来自所述第一回流分离器的所述第一燃料气流在第一动态膨胀透平机中进行膨胀，继而在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中进行加热，所述方法包括在与所述第一动态膨胀透平机相联接的至少一个第一压缩机中再压缩加热的第一燃料流的再压缩步骤；
－来自所述第一回流分离器的所述第一燃料气流在静态膨胀阀中进行膨胀；
－下游分离总成包括乙烯吸收塔，所述方法包括以下步骤：
-将部分冷凝的中间裂化气流引入到所述乙烯吸收塔中，
-回收来自所述乙烯吸收塔的气态的附加顶部流；
-膨胀从所述中间液体中提取的提取部分获得的第二冷却分部分；和
-在第二顶部热交换器中使膨胀的第二冷却分部分与所述附加顶部流建立热交换关系，以至少部分地冷凝所述附加顶部流；
-将部分冷凝的附加顶部流引入到第二回流分离器中，以形成经过处理的气流和通过重力流动引入所述乙烯吸收塔中的第二液体回流；
－所述方法包括以下步骤：
-通过在压缩装置中压缩来自所述烃类热裂解设备的裂化气来形成所述粗裂化气流；
-在所述第二顶部热交换器的下游，在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中加热所述第二冷却分部分；
-在所述压缩装置的上游或该压缩装置内，将加热的第二冷却分部分引入来自所述烃类热裂解设备的裂化气中；
－所述方法包括以下步骤：
-在至少一个第二动态膨胀透平机中膨胀所述经过处理的气流的至少一个第一部分，
-将所述经过处理的气流的所述第一部分在膨胀后在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中进行加热；
-在与所述第二动态膨胀透平机相联接的至少一个第二压缩机中压缩加热的第一部分；
－所述方法包括在静态膨胀阀中膨胀所述经过处理的气流的至少一个第一部分的膨胀步骤；
－将所述经过处理的气流的至少一个第二部分引入氢提纯单元中，以产生富氢流和辅助的可燃气流，如有需要还产生富甲烷的副流；
－将提取部分的第三分部分在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中直接加热之前进行膨胀；
－所述方法包括以下步骤：
-将所述粗裂化气流分为第一粗裂化气分部分和第二粗裂化气分部分；
-在所述上游热交换区域中对所述第一粗裂化气分部分进行上游冷却和部分冷凝；
-将所述第二粗裂化气分部分在上游重沸交换器中通过与来自所述上游脱甲烷塔的上游重沸流进行热交换来冷却，继而将第二粗裂化气分部分在中间重沸交换器中通过与来自所述中间脱甲烷塔的中间重沸流进行热交换来冷却；
-通过混合冷却的第一粗裂化气分部分和冷却的第二粗裂化气分部分，形成部分冷凝的粗裂化气流；
－部分冷凝的粗裂化气在被引入到所述上游分离器中之前的温度低于-25℃；部分冷凝的上游裂化气流在被引入到所述中间分离器中之前的温度低于-60℃；并且，部分冷凝的中间流在被引入到所述下游分离总成中之前的温度低于-115℃。
此外，本发明的对象还在于对来自烃类热裂解设备的裂化气流进行处理的一种处理设备，其包括：
－粗裂化气流的上游冷却和部分冷凝部件，其包括至少一个上游热交换区域；
－部分冷凝的粗裂化气流的分离部件，其包括至少一个上游分离器，用以回收上游液体和上游裂化气流；
－上游脱甲烷塔和将所述上游液体引入到所述上游脱甲烷塔中的引入部件，用以在所述上游脱甲烷塔的顶部回收富甲烷的上游顶部流和在所述上游脱甲烷塔的底部回收富C2 +烃的第一液流；
－上游裂化气流的中间冷却和部分冷凝部件，其包括至少一个中间热交换区域；
－部分冷凝的上游裂化气流的分离部件，其包括至少一个中间分离器，用以回收至少一中间液体和至少一中间裂化气流；
－中间脱甲烷塔和将所述中间液体引入到所述中间脱甲烷塔中的引入部件，用以在所述中间脱甲烷塔的顶部回收中间顶部流和在所述中间脱甲烷塔的底部回收富C2 +烃的第二液流；
－将来自所述上游脱甲烷塔的所述上游顶部流的至少一个部分引入到所述中间脱甲烷塔中的引入部件；
－中间裂化气流的下游冷却和部分冷凝部件，其包括至少一个下游热交换区域；
－部分冷凝的中间裂化气流的分离部件，其包括下游分离总成，用以回收下游液体和经过处理的下游气流；
－将所述下游液体引入到所述中间脱甲烷塔中的引入部件；
其特征在于，设备包括：
-提取来自中间分离器的中间液体的一部分的提取部件和冷却提取部分的冷却部件，所述冷却部件包括附加热交换区域；
-膨胀从所述提取部分获得的至少一个第一冷却分部分的膨胀部件，和使膨胀的第一冷却分部分与所述中间顶部流建立热交换关系的部件，所述建立热交换关系的部件包括第一顶部热交换器，用以至少部分地冷凝所述中间顶部流；
-部分冷凝的中间顶部流的分离部件，其包括第一回流分离器，用以形成第一燃料气流和引入到所述中间脱甲烷塔中的液体回流；
-第一燃料气流的加热部件，其包括用于实现在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中通行的部件。
根据本发明的设备可包括一个或多个以下的特征，所述特征可单独地采用或根据技术上所有可能的组合采用：
－所述设备包括：
-通过压缩来自所述烃类热裂解设备的裂化气来形成所述粗裂化气流的形成部件，其包括至少一个压缩装置；
-在所述第一顶部热交换器的下游加热所述第一冷却分部分的加热部件，其包括用于实现在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中通行的部件；和
-在所述压缩装置的上游或该压缩装置内将加热的第一冷却分部分引入所述裂化气中的引入部件；
－下游分离总成包括乙烯吸收塔，设备包括：
-将部分冷凝的中间裂化气流引入到所述乙烯吸收塔中的引入部件，
-回收来自所述乙烯吸收塔的气态的附加顶部流的回收部件；
-膨胀从提取部分获得的第二冷却分部分的膨胀部件；和
-使膨胀的第二冷却分部分与所述附加顶部流建立热交换关系的热交换部件，其包括第二顶部热交换器，用以至少部分地冷凝所述附加顶部流；
-部分冷凝的附加顶部流的分离部件，其包括第二回流分离器，用以形成经过处理的气流和引入所述乙烯吸收塔中的第二液体回流；以及
－设备包括：
-通过压缩来自所述烃类热裂解设备的裂化气来形成所述粗裂化气流的形成部件，其包括至少一个压缩装置；
-在所述第二顶部热交换器的下游加热所述第二冷却分部分的加热部件，其包括用于实现在所述附加热交换区域、所述下游热交换区域、所述中间热交换区域和所述上游热交换区域中的至少一个区域中通行的部件；
-在所述压缩装置的上游或该压缩装置内将加热的第二冷却分部分引入来自所述烃类热裂解设备的裂化气中的引入部件。
附图说明
通过阅读接下来的仅作为示例提供且参照附图进行的说明，本发明将更好地得到理解，附图中：
－唯一的图是用于实施根据本发明的第一方法的根据本发明的第一处理设备的运行概图。
具体实施方式
在接下来的整个说明中，相同标号表示在管道中流动的流和载送该流的管道。此外，除相反指示外，百分比是摩尔百分比，压力意指相对压力(巴)。
根据本发明的第一蒸气裂化单元10在唯一的附图上示出。
该单元10利用原料12产生富C2 +的流14A、14B，流14A、14B用于形成富乙烯馏分、可燃气体16和富氢流18。
单元10包括产生粗裂化气22的烃类热裂解设备20和处理粗裂化气22的处理设备24。
热裂解设备20包括多个蒸气裂化炉25。蒸气裂化炉25能够使原料12流动，以将原料加热到高于800℃的温度。这引起原料12中所含有的烃分子的热裂化，以形成粗裂化气22。
分馏设备24相继地包括裂化气的压缩总成26和裂化气的冷却与相继分离总成28。
分馏设备24此外包括上游蒸馏总成30、中间蒸馏总成32和下游分离总成34。分馏设备24还包括可燃气体的下游膨胀和加热总成36。
冷却和压缩总成26包括冷却装置(未显示)、主压缩机38和副压缩机40，副压缩机40位于主压缩机38的下游。
分离和冷却总成28包括上游分离瓶42、第一中间分离瓶44A、第二中间分离瓶44B。此外，分离和冷却总成还包括集成式热交换器，所述集成式热交换器包括冷箱46。冷箱46包括越来越冷的上游热交换区域48、中间热交换区域50、下游热交换区域52和附加热交换区域54。
冷却总成28此外还包括丙烷或丙烯制冷循环和乙烯制冷循环，丙烷或丙烯制冷循环具有循环的上游交换器56，乙烯制冷循环包括循环的第一组中间交换器58和循环的第二组中间交换器60。作为选择，冷却总成28此外包括附加的上游冷却交换器60A，制冷流体供给该附加的上游冷却交换器60A，制冷流体由C2烃分离器的中间重沸流或由用于被汽化的乙烷流形成。
上游蒸馏总成30包括上游蒸馏塔62、塔底的上游重沸器64和塔底的上游泵66。
上游蒸馏塔62在10巴到14巴之间的压力运行。上游蒸馏塔包括例如在14个到20个之间的理论塔盘。
中间蒸馏总成32包括中间脱甲烷塔68、集成式交换器69、中间重沸交换器70和塔底的中间泵72。
中间蒸馏总成32此外包括第一回流热交换器74和第一回流分离瓶76，其通过降液管道78与中间脱甲烷塔68相连接，所述降液管道78被构形成避免气体从塔62流向第一回流分离瓶76。该总成32避免安装回流低温泵。
中间脱甲烷塔68在10巴到14巴之间的压力运行。中间脱甲烷塔包括例如在22个到28个之间的理论塔盘。
集成式交换器69在中间脱甲烷塔68中被布置在中间脱甲烷塔68的上部分和下部分之间。
下游分离总成34包括乙烯吸收塔80、第二回流热交换器82和第二回流分离瓶84，第二回流分离瓶84通过降液管道86与乙烯吸收塔80相连接，降液管道86被构形以避免气体从乙烯吸收塔80流向第二回流分离瓶84。该下游分离总成34避免安装回流低温泵。
如在下文中将看见的，在文献US5 253 479中存在的回流低温泵可从中间脱甲烷塔68取消，这使得通过交换器82在下游分离总成34中产生吸收乙烯所需的液体。
乙烯吸收塔80在30巴到40巴之间的压力运行。乙烯吸收塔包括例如在4个到8个之间的理论塔盘。
下游总成36包括与第一压缩机90相联接的第一动态膨胀透平机88、与第二压缩机94相联接的第二动态膨胀透平机92、和氢提纯单元96。
现在将描述在单元10中实施的根据本发明的第一方法。
最初，原料12包括单一或混合的乙烷、丙烷、丁烷、石脑油和/或柴油。原料被引入到蒸气裂化炉25中，以被加热到高于800℃的温度和经受热裂化。
粗裂化气从蒸气裂化炉以高于800℃的温度被提取，继而快速地被冷却以便产生温度高于160℃和压力高于1巴的气流22。
气体22继而被冷却和被引入到主压缩机38中以在主压缩机中被压缩到高于10巴的压力，继而被引入到副压缩机40中，以在副压缩机中被压缩到高于30巴的压力。被压缩的粗裂化气流100继而被分为第一粗裂化气分部分102和第二粗裂化气分部分104。
第一粗裂化气分部分102被输送直到冷箱46，以在冷箱被冷却到低于-25℃的温度、特别是在-30℃到-40℃之间的温度，以在冷箱中在上游热交换区域48内被部分地冷凝。
第二粗裂化气分部分104相继地在上游重沸交换器64中、可选的冷却交换器60A中、丙烷或丙烯循环的上游交换器56中被冷却，然后重新在中间重沸交换器70中被冷却，以达到低于-25℃的温度、特别是在-30℃到-40℃之间的温度。分部分104此外部分地被冷凝。
在交换器64上游的流104的温度在-2℃到-12℃之间，和在交换器70中重沸下游的流104的温度在-30℃到-40℃之间。
第一分部分102的摩尔流量与第二分部分104的摩尔流量之比例如在0.25到0.40之间。
形成部分冷凝的裂化气流的第一分部分102及第二分部分104继而被引入到上游分离瓶42中，以在其中被分离为裂化气的上游气流108和上游液体106。
上游液体106包含：在45％到55％摩尔之间的存在于粗裂化气22中的C2烃；和在85％到95％摩尔之间的在粗裂化气22中含有的C3 +烃。
继而在第一静态膨胀阀110中使上游液体106膨胀，以将上游液体引入到上游脱甲烷塔62的上塔位。
上游塔62在底部产生富C2 +烃的第一液流112，第一液流112被输送直到上游泵66，以产生被泵送的富C2 +烃的第一流14A。第一流14A用于向脱乙烷塔输送，以从中提取富乙烯馏分，所述富乙烯馏分然后被提纯以达到高于99.95％的乙烯含量。
在第一流112中的C2烃的摩尔含量高于50％。在第一流112中的甲烷摩尔含量低于0.01％。
上游塔62此外产生富甲烷的气态顶部流114。气态顶部流114在经过阀116中之后，被引入到中间塔68中于该中间塔的下塔位N1处。
上游裂化气流108的第一部分118继而被引入到中间热交换区域50中，以在中间热交换区域被冷却直到低于-60℃的温度、特别是在-65℃到-76℃之间的温度和在其中被部分地冷凝。
上游裂化气流108的第二部分120相继地被引入到乙烯循环的第一组中间交换器58中，以在其中被冷却直到低于-60℃的温度、例如在-65℃到-76℃之间的温度和在其中被部分地冷凝。
第一部分118的流量与第二部分120的流量之比例如在0.15到0.25之间。
第一部分118和第二部分120继而被混合，以形成部分冷凝的上游裂化气流122，部分冷凝的上游裂化气流122被引入到第一中间分离瓶44A中。在部分冷凝的上游裂化气流122中的液体摩尔百分数(fractionmolaire)高于25％。
流122继而在第一中间分离瓶44A中被分为裂化气的第一中间流126和第一中间液体124。
第一中间液体124在被引入到中间塔的位于塔位N1上方的塔位N2之前，在第三静态膨胀阀128中被膨胀直到低于14巴的压力。
第一中间液体124包含：60％到75％之间的在粗裂化气22中所含的C2烃；和10％摩尔到15％摩尔之间的在粗裂化气22中所含的C3 +烃。
第一中间裂化气流126的第一部分130继而被引入到中间热交换区域50中，以在其中被冷却到低于-90℃的温度、特别是在-92℃到-99℃之间的温度和在其中被部分地冷凝。
中间流126的第二部分132被引入到乙烯制冷循环的第二组中间交换器60中，以在其中被冷却到低于-90℃、特别是在-92℃到-99℃之间的温度和在其中被部分地冷凝。
第一部分130和132继而被混合，以形成部分冷凝的裂化气的第一中间流134。流134的液体摩尔含量高于15％。
流134继而被引入到第二中间分离瓶44B中，以在其中被分离为裂化气的第二中间流138和第二中间液体136。
第二中间液体136包含：55％摩尔到65％摩尔之间的在粗裂化气流22中所含有的C2烃；和0.5％摩尔到1.5％摩尔之间的在粗裂化气22中所含有的C3 +烃。
第二中间液体136的第一部分140继而在第四静态膨胀阀142中被膨胀直到低于14巴的压力，以被引入到中间塔68的位于塔位N2上方的塔位N3。
塔位N3位于集成式交换器69的下方。
中间脱甲烷塔68在底部产生富C2 +烃的第二底部流144。流144经过中间泵72被泵压直到高于20巴的压力，以形成用于向脱乙烷塔输送的富C2 +的第二流14B。
在流144和流14B中的C2 +烃的摩尔含量高于90％。在流144、流14B中的甲烷摩尔含量低于0.01％摩尔。
中间塔68在顶部产生中间顶部流146，中间顶部流146在第一回流热交换器74中被冷却和部分地冷凝直到低于-115℃、例如在-118℃到-123℃之间的温度。
部分冷凝的中间顶部流继而被引入到第一回流分离瓶76中，以在其中被分为第一液体回流148和第一高压可燃气流150。
第一回流148经过管道78被引入到塔68的顶部塔位N4。塔位N4位于集成式交换器69的上方。该重力流动回流系统避免安装低温泵。
第一可燃气流150包含多于90％摩尔的甲烷和不足0.1％摩尔的C2烃。流150继而有利地在第一动态膨胀透平机88中被膨胀直到例如低于4.5巴的一压力，以形成被冷却到低于-135℃的温度的低压燃料流152。
流152继而被引入到冷箱46中，以在其中相继地在附加热交换区域54、下游热交换区域52、中间热交换区域50和上游热交换区域48中通过与分别在这些区域中流动的流进行热交换而被加热。
来自第一热交换区域48的加热的第一燃料流154继而被引至与透平机88相联接的第一压缩机90中，以被压缩直到高于5.0巴的压力和形成一部分可燃气流16。
在一变型中，由膨胀透平机88和压缩机90形成的总成由一总静态膨胀阀替代。
来自第二中间分离瓶44B的第二中间裂化气流138继而在冷箱46的下游热交换区域52中被冷却和部分地冷凝，以形成部分冷凝的中间裂化气流160。
继而，流160以低于-110℃、特别是在-115℃到-120℃之间的温度被引入到乙烯吸收塔80的下塔位。
乙烯吸收塔80在例如介于30巴到36巴之间的一压力运行。
继而，在乙烯吸收塔80的底部产生的附加底部流162在被引入到中间脱甲烷塔68的位于塔位N3和塔位N4之间的塔位N5之前，经过第五静态膨胀阀164被膨胀直到低于15巴的压力。
该流162包含：3.0％摩尔到5.0％摩尔之间的在裂化气22中存在的C2烃；0.01％摩尔到0.04％摩尔之间的在粗裂化气22中存在的C3 +烃。
在乙烯吸收塔80中产生的附加顶部流166被引入到第二回流热交换器82中，以被冷却到低于-115℃、特别是在-118℃到-130℃之间的温度和被部分地冷凝。
部分冷凝的附加顶部流166继而被引入到第二回流分离瓶84中，以形成第二液体回流168和经过处理的高压气流170。
第二液体回流168经过管道86回流进乙烯吸收塔80中。这种重力流动回流吸收系统避免安装低温泵。
经过处理的流170的第一部分172向第二动态膨胀透平机92输送，以在其中被膨胀到低于4.5巴的压力和形成冷却到低于-140℃的温度的第二低压可燃气流174。
流174继而在冷箱46中相继地经过附加热交换区域54、下游热交换区域52、中间热交换区域50和上游热交换区域48而被加热，以形成加热的第二可燃气流176。
第二流176继而被引入到第二压缩机94中，以形成一部分可燃气流16。
在一变型中，膨胀透平机92和压缩机94总成由一总静态膨胀阀替代。
经过处理的气流170的第二部分178被输送直到氢提纯致冷单元96，以形成富氢流180和第三低压燃料流182。
由单元96产生的富氢流180中的氢含量高于90％摩尔。流180的温度低于-125℃。
流180然后相继地经过冷箱46的附加热交换区域54、下游热交换区域52、中间热交换区域50和上游热交换区域48，以在其中通过与分别在这些区域中流动的流进行热交换而被加热和形成富氢流18。
来自单元96的第三燃料流182具有的温度低于-125℃。该流182于是相继地经过附加热交换区域54、下游热交换区域52、中间热交换区域50，继而经过上游热交换区域48，以通过与分别在这些区域中流动的流进行热交换而被加热。
继而，加热的第三燃料流184与在压缩机94中压缩后的加热的第一燃料流154、和加热的第二燃料流176混合，以形成一部分燃料流16。
根据本发明，冷凝来自中间塔68的气态的中间顶部流146所需的冷能(frigorie)通过与在焦耳-汤姆逊(JOULE-THOMPSON)类型的半开循环中流动的流进行热交换来提供。
在一变型(未显示)中，冷凝来自中间塔68的气态的中间顶部流146所需的冷能通过要么与低压燃料流152、要么与第二可燃气流174进行的热交换而在相同的热交换器74中部分地被提供，低压燃料流152和第二可燃气流174分别地在膨胀透平机88的排放口或在膨胀透平机92的排放口获得，作为焦耳-汤姆逊类型的半开循环的补充。
此外，冷凝来自吸收塔80的顶部流166所需的冷能通过与在焦耳-汤姆逊类型的半开循环中流动的流进行热交换来提供。
在一变型(未显示)中，冷凝来自吸收塔80的顶部流166所需的冷能通过在相同的热交换器82中要么与低压燃料流152的热交换、要么与第二可燃气流174的热交换部分地被提供，低压燃料流152和第二可燃气流174分别地在膨胀透平机88的排放口或在膨胀透平机92的排放口获得，作为焦耳-汤姆逊类型的半开循环的补充。
为此，来自分离瓶44B的第二中间液体136的第二部分190被提取，并在附加热交换区域54中被冷却直到低于-125℃的温度，以形成冷却的第二提取部分192。
冷却的第二提取部分192继而被分成第一回流热交换器74的第一冷却分部分194、第二回流热交换器82的第二冷却分部分196和第三补给冷却分部分198。
为此，第一分部分194在第六静态膨胀阀200中被膨胀直到低于2巴的压力，这引起其冷却直到低于-140℃的温度。其继而在第一热交换器74中通过与顶部流146的热交换而被加热直到高于-120℃的温度，以形成加热的第一分部分202。
同样地，第二分部分196在第七静态膨胀阀204中被膨胀直到低于2巴的压力，这使其温度降低到低于-140℃。膨胀的第二分部分继而在第二回流热交换器82中通过与顶部流166的热交换而被加热直到高于-130℃的温度，以形成加热的第二分部分206。
第三分部分198在第八静态膨胀阀208中被膨胀直到低于2巴的压力，以产生在低于-140℃的温度的膨胀的第三分部分210。
膨胀的分部分202、206和210继而被混合以形成流212。流212相继地在附加热交换区域54、下游热交换区域52、中间热交换区域50和上游热交换区域48中通过与分别在这些区域中流动的流进行的热交换而被加热，以形成加热的流214。流214于是以混合的方式在第一压缩机38上游被再引入到裂化气22中，以在压缩机38、40中被再压缩。
提取中间液体136的一部分和使其在静态膨胀阀200、204、208中膨胀，因此产生用于形成塔68和80的回流所需的冷能，和通过形成集成有裂化气的压缩总成26的焦耳-汤姆逊类型的混合循环，允许冷箱46上的热平衡完成。
通过避免需要泵送致冷流体和通过实施更好的热集成，处理方法和相关联的处理设备24的这种特定布置很大地简化设备24的结构。
特别地，气态的中间顶部流146并不向吸收塔80泵送，而是被再导向热交换区域54到48，这允许避免通过低温泵将脱甲烷塔68连接到吸收塔80。
同样地，布置在脱甲烷塔68中的集成式交换器69允许使用单一的蒸馏塔，和因此减少设备中的设施数目。
此外，脱甲烷塔62、68产生各自的具有不同组分的底部流14A、14B，在脱乙烷器中的后分馏通过能量消耗的降低得到改进。
在任何情形下，处理设备24和在该设备24中实施的方法，允许回收超过99.5％摩尔的在裂化气22中存在的乙烯，同时能量消耗降低和设备结构简化，其具有降低的安装及维护成本。
此外，压缩的粗裂化气流100的分部分104在塔62、68的重沸热交换器64、70中的冷却，最小化该冷却所需的能量和设施数目，这是因为相同的热交换器64、70保证塔62、68的重沸作用和冷却粗裂化气的冷却作用。
来自乙烯吸收塔80的富氢气体170此外有利地被处理以回收富氢流18，同时允许来自吸收塔80的经过处理的富氢气体170的多余部分如有需要经过透平机92膨胀，以产生可在冷箱46中被加热的冷产品。
在一变型中，上游热交换区域48、中间热交换区域50、下游热交换区域52和附加热交换区域54中的至少两个区域被布置在没有被集成于冷箱46内的独立热交换器中。
在一变型中，每个区域48、50、52、54被布置在一专有的热交换器中。

Claims (18)

1.处理来自烃类热裂解设备(20)的裂化气(22)流的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
－在至少一个上游热交换区域(48)中对粗裂化气流(100)进行上游冷却和部分冷凝；
－在至少一个上游分离器(42)中分离部分冷凝的粗裂化气流，以回收上游液体(106)和上游裂化气流(108)；
－将所述上游液体(106)引入到上游脱甲烷塔(62)中，以在所述上游脱甲烷塔(62)的顶部回收富甲烷的上游顶部流(114)和在所述上游脱甲烷塔的底部回收富C2 +烃的第一液流(112)；
－在至少一个中间热交换区域(50)中对所述上游裂化气流(108)进行中间冷却和部分冷凝；
－在至少一个中间分离器(44A，44B)中分离部分冷凝的上游裂化气流，以回收至少一中间液体(124，136)和至少一中间裂化气流(138)；
－将所述中间液体(124，136)引入到中间脱甲烷塔(68)中，以在所述中间脱甲烷塔(68)的顶部回收中间顶部流(146)和在所述中间脱甲烷塔(68)的底部回收富C2 +烃的第二液流(144)；
－将来自所述上游脱甲烷塔(62)的所述上游顶部流(114)的至少一个部分引入到所述中间脱甲烷塔(68)中；
－在至少一个下游热交换区域(52)中对所述中间裂化气流(138)进行下游冷却和部分冷凝；
－在下游分离总成(34)中分离部分冷凝的中间裂化气流(160)，以回收下游液体(162)和经过处理的下游气流；
－将所述下游液体(162)引入到所述中间脱甲烷塔(68)中；
其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
－提取来自中间分离器(44A，44B)的中间液体的一部分和在附加热交换区域(54)中冷却提取部分(190)；
－膨胀从所述提取部分(190)获得的至少一个第一冷却分部分(194)，和在第一顶部热交换器(74)中使膨胀的第一冷却分部分与所述中间顶部流(146)建立热交换关系，以至少部分地冷凝所述中间顶部流(146)；
－在第一回流分离器(76)中分离部分冷凝的中间顶部流，以形成第一燃料气流(150)、和通过重力流动引入到所述中间脱甲烷塔(68)中的液体回流(148)；
－膨胀所述第一燃料气流(150)并使所述第一燃料气流通过在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中通行来加热。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述中间脱甲烷塔(68)包括集成式热交换器(69)，所述中间液体(124，136)被引入到所述集成式热交换器(69)的下方，所述下游液体(162)被引入到所述集成式热交换器(69)的上方。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括通过在至少一个压缩装置中压缩来自所述烃类热裂解设备(20)的裂化气(22)来形成所述粗裂化气流(100)的形成步骤，所述处理方法包括以下步骤：
－在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中加热所述第一顶部热交换器(74)中的所述第一冷却分部分(194)；和
－在所述压缩装置(38，40)的上游或该压缩装置内将加热的第一冷却分部分引入所述裂化气(22)中。
4.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，来自所述第一回流分离器(76)的所述第一燃料气流(150)在第一动态膨胀透平机(88)中进行膨胀，继而在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中进行加热，所述处理方法包括在与所述第一动态膨胀透平机(88)相联接的至少一个第一压缩机(90)中再压缩加热的第一燃料流(154)的再压缩步骤。
5.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，来自所述第一回流分离器(76)的所述第一燃料气流(150)在静态膨胀阀中进行膨胀。
6.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述下游分离总成包括乙烯吸收塔(80)，所述处理方法包括以下步骤：
－将部分冷凝的中间裂化气流(160)引入到所述乙烯吸收塔(80)中，
－回收来自所述乙烯吸收塔(80)的气态的附加顶部流(166)；
－膨胀从所述中间液体中的提取部分(190)获得的第二冷却分部分(196)；和
－在第二顶部热交换器(82)中使膨胀的第二冷却分部分与所述附加顶部流(166)建立热交换关系，以至少部分地冷凝所述附加顶部流(166)；
－将部分冷凝的附加顶部流引入到第二回流分离器(84)中，以形成经过处理的气流(170)和通过重力流动引入所述乙烯吸收塔(80)中的第二液体回流(168)。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
－通过在压缩装置(38，40)中压缩来自所述烃类热裂解设备(20)的裂化气(22)来形成所述粗裂化气流(100)；
－在所述第二顶部热交换器(82)的下游，在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中加热所述第二冷却分部分(196)；
－在所述压缩装置(38，40)的上游或该压缩装置内，将加热的第二冷却分部分引入来自所述烃类热裂解设备(20)的裂化气(22)中。
8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
－在至少一个第二动态膨胀透平机(92)中膨胀所述经过处理的气流(170)的至少一个第一部分(172)，
－将所述经过处理的气流(170)的所述第一部分(174)在膨胀后在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中进行加热；
－在与所述第二动态膨胀透平机(92)相联接的至少一个第二压缩机(94)中压缩加热的第一部分(172)。
9.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括在静态膨胀阀中膨胀所述经过处理的气流(170)的至少一个第一部分(172)的膨胀步骤。
10.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，将所述经过处理的气流(170)的至少一个第二部分(178)引入氢提纯单元(96)中，以产生富氢流(180)和辅助的可燃气流(182)。
11.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，将提取部分(190)的第三分部分(198)在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中直接加热之前进行膨胀。
12.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
－将所述粗裂化气流(100)分为第一粗裂化气分部分(102)和第二粗裂化气分部分(104)；
－在所述上游热交换区域(48)中对所述第一粗裂化气分部分(102)进行上游冷却和部分冷凝；
－将所述第二粗裂化气分部分(104)在上游重沸交换器(64)中通过与来自所述上游脱甲烷塔(62)的上游重沸流进行热交换来冷却，继而将第二粗裂化气分部分(104)在中间重沸交换器(70)中通过与来自所述中间脱甲烷塔(68)的中间重沸流进行热交换来冷却；
－通过混合冷却的第一粗裂化气分部分(104)和冷却的第二粗裂化气分部分(106)，形成部分冷凝的粗裂化气流。
13.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，部分冷凝的粗裂化气在被引入到所述上游分离器(42)中之前的温度低于-25℃；部分冷凝的上游裂化气流(122)在被引入到所述中间分离器中之前的温度低于-60℃；并且，部分冷凝的中间裂化气流(160)在被引入到所述下游分离总成(34)中之前的温度低于-115℃。
14.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，将所述经过处理的气流(170)的至少一个第二部分(178)引入氢提纯单元(96)中，以产生富氢流(180)和辅助的可燃气流(182)以及还产生富甲烷的副流。
15.处理来自烃类热裂解设备(20)的裂化气(22)流的处理设备(24)，所述处理设备包括：
－粗裂化气流(100)的上游冷却和部分冷凝部件，其包括至少一个上游热交换区域(48)；
－部分冷凝的粗裂化气流的分离部件，其包括至少一个上游分离器(42)，用以回收上游液体(106)和上游裂化气流(108)；
－上游脱甲烷塔(62)和将所述上游液体(106)引入到所述上游脱甲烷塔(62)中的引入部件，用以在所述上游脱甲烷塔(62)的顶部回收富甲烷的上游顶部流(114)和在所述上游脱甲烷塔的底部回收富C2 +烃的第一液流(112)；
－上游裂化气流(108)的中间冷却和部分冷凝部件，其包括至少一个中间热交换区域(50)；
－部分冷凝的上游裂化气流的分离部件，其包括至少一个中间分离器(44A，44B)，用以回收至少一中间液体(124，136)和至少一中间裂化气流(138)；
－中间脱甲烷塔(68)和将所述中间液体(124，136)引入到所述中间脱甲烷塔(68)中的引入部件，用以在所述中间脱甲烷塔(68)的顶部回收中间顶部流(146)和在所述中间脱甲烷塔(68)的底部回收富C2 +烃的第二液流(144)；
－将来自所述上游脱甲烷塔(62)的所述上游顶部流(114)的至少一个部分引入到所述中间脱甲烷塔(68)中的引入部件；
－中间裂化气流(138)的下游冷却和部分冷凝部件，其包括至少一个下游热交换区域(52)；
－部分冷凝的中间裂化气流(160)的分离部件，其包括下游分离总成(34)，用以回收下游液体(162)和经过处理的下游气流；
－将所述下游液体(162)引入到所述中间脱甲烷塔(68)中的引入部件；
其特征在于，所述处理设备包括：
－提取来自中间分离器(44A，44B)的中间液体的一部分的提取部件和冷却提取部分(190)的冷却部件，所述冷却部件包括附加热交换区域(54)；
－膨胀从所述提取部分(190)获得的至少一个第一冷却分部分(194)的膨胀部件，和使膨胀的第一冷却分部分与所述中间顶部流(146)建立热交换关系的部件，所述建立热交换关系的部件包括第一顶部热交换器(74)，用以至少部分地冷凝所述中间顶部流(146)；
－部分冷凝的中间顶部流的分离部件，其包括第一回流分离器(76)，用以形成引入到所述中间脱甲烷塔(68)中的液体回流(148)、和第一燃料气流(150)；
－第一燃料气流(150)的加热部件，其包括在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中通行的部件。
16.根据权利要求15所述的处理设备(24)，其特征在于，所述处理设备包括：
－通过压缩来自所述烃类热裂解设备(20)的裂化气(22)来形成所述粗裂化气流(100)的形成部件，其包括至少一个压缩装置(38，40)；
－在所述第一顶部热交换器(74)的下游加热所述第一冷却分部分(194)的加热部件，其包括在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中通行的部件；和
－在所述压缩装置(38，40)的上游或该压缩装置内将加热的第一冷却分部分引入所述裂化气(22)中的引入部件。
17.根据权利要求16所述的处理设备(24)，其特征在于，所述下游分离总成包括乙烯吸收塔(80)，所述处理设备(24)包括：
－将部分冷凝的中间裂化气流(160)引入到所述乙烯吸收塔(80)中的引入部件，
－回收来自所述乙烯吸收塔(80)的气态的附加顶部流(166)的回收部件；
－膨胀从提取部分(190)获得的第二冷却分部分(196)的膨胀部件；和
－使膨胀的第二冷却分部分与所述附加顶部流(166)建立热交换关系的热交换部件，其包括第二顶部热交换器(82)，用以至少部分地冷凝所述附加顶部流(166)；
－部分冷凝的附加顶部流的分离部件，其包括第二回流分离器(84)，用以形成经过处理的气流(170)和引入所述乙烯吸收塔(80)中的第二液体回流(168)。
18.根据权利要求17所述的处理设备(24)，其特征在于，所述处理设备包括：
－通过压缩来自所述烃类热裂解设备(20)的裂化气(22)来形成所述粗裂化气流(100)的形成部件，其包括至少一个压缩装置(38，40)；
－在所述第二顶部热交换器(82)的下游加热所述第二冷却分部分(196)的加热部件，其包括在所述附加热交换区域(54)、所述下游热交换区域(52)、所述中间热交换区域(50)和所述上游热交换区域(48)中的至少一个区域中通行的部件；
－在所述压缩装置(38，40)的上游或该压缩装置内将加热的第二冷却分部分引入来自所述烃类热裂解设备(20)的裂化气(22)中的引入部件。
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