CN103411337A - 一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法。此系统由以下部分组成：压缩机吸入罐，螺杆压缩机组，冷剂冷却器，冷剂收集罐，冷箱，节流阀等；本发明在传统离心式复迭制冷的基础上增加了螺杆压缩机制冷循环，同时对冷剂配比进行了改进和创新，首次采用烯烃分离装置中的循环乙烷和循环丙烷作为冷剂的主要组成成分，通过自身制冷循环可提供15℃～-160℃各级别的冷剂；本发明可大大降低烯烃分离装置制冷系统改造的成本，缩短设备制造周期和施工安装周期，相对于传统的更换转子的方法，造价仅为其10％左右，制造和施工周期也可缩短一半左右，且可调性强，操作稳定。

Description

一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法

技术领域

本发明专利适用于烯烃分离装置制冷系统的优化，特别是乙烯装置、甲醇制烯烃(MTO)气体分离装置制冷系统的改进和优化，同时也适用于其他类似石油化工装置制冷系统及原有制冷系统的改进。

技术背景

烯烃是石油化学工业中大多数中间产品和最终产品的基础原料，烯烃分离装置如乙烯装置、甲醇制烯烃装置(MTO)是主要的烯烃生产装置。为保证烯烃分离效果，需要有充足的冷剂。传统分离工艺都采用离心式丙烯制冷循环和丙烯-乙烯复迭制冷循环及混合冷剂复迭制冷循环来提供冷剂，如辽宁盘锦烯烃分离装置采用离心式丙烯制冷循环和丙烯-乙烯复迭制冷循环来满足烯烃分离工艺对冷剂的需求。各台制冷机全部采用离心式压缩机，采用冷剂为甲烷、丙烯、乙烯或其混合物。制冷循环系统中的关键设备是离心式压缩机。

随着现代烯烃分离装置持续的扩能增产或者原料变化，烯烃分离装置普遍存在着制冷能力不足的问题，导致烯烃损失增加。限制制冷系统能力的主要因素是制冷压缩机的处理能力，为提高制冷压缩机的处理能力，常用的方法有：更换新的制冷压缩机、更换压缩机转子或者新增离心式制冷压缩机。然而更换制冷压缩机或更换转子的造价都特别昂贵，通常更换一台的造价为1～2个亿人民币，制造周期特别长，通常为一年以上，此外施工周期也较长，一般都需要在大检修或长时间停车状态下才能更换。同时由于乙烯装置采用复迭制冷，因此需同时更换多台制冷压缩机或更换其转子。为此本发明，提出了一种较为经济的螺杆压缩机组制冷循环系统，以提高烯烃回收率和产量。

发明内容

为了解决烯烃分离装置冷剂负荷不足的问题，本发明提供了一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法，通过新增一套螺杆压缩机制冷循环系统，同时，通过对冷剂配比进行技术改进和创新，满足了烯烃分离装置对冷剂的需求。此系统和方法具有总投资低、流程简单、变工况能力强、整个系统可实现国产化等特征。

本发明解决其技术问题所采用的系统是：一种使用螺杆压缩机的混合制冷系统，由压缩机吸入罐、螺杆压缩机组、冷剂冷却器、冷剂收集罐、冷箱、压缩机吸入罐依次连接，组成螺杆压缩机制冷系统。系统所用冷剂均来自烯烃分离装置厂现有产品和物料(物料也可外购)。

本发明还提供了一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的方法，包括如下步骤：

从烯烃分离装置来的循环乙烷、循环丙烷、甲烷氢尾气等按一定配比组成的混合冷剂进入压缩机吸入罐混合均匀后，进入螺杆压缩机组低压段增压至0.3～1.0Mpa.g，经段间冷却器冷却至35～50℃后，进入螺杆压缩机组高压段增压至1.5～4.5Mpa.g，再经冷剂冷却器冷却至35～50℃，进入冷剂收集罐气液分离，罐底的液相冷剂经节流阀减压至0.03～0.8Mpa.g，可得15℃～-50℃冷剂，进入冷箱换热，换热后完全气化的冷剂返回压缩机组压缩循环；罐项的气相冷剂先进入冷箱预冷至-10℃～-130℃，经节流阀减压至0.03～0.8Mpa.g，可得到-40℃～-160℃的冷剂，返回冷箱，作为冷剂使用，换热后完全气化的冷剂进入压缩机组再次压缩循环，从烯烃分离装置来的冷剂用户进入冷箱换热。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

1、本发明首次将螺杆压缩机组应用于烯烃分离装置制冷系统改造，可大大降低烯烃分离装置制冷系统改造的成本，缩短设备制造周期和施工安装周期。此系统和方法相对于传统的更换转子的方法，造价仅为传统方法的10％左右，制造和施工周期也可缩短一半左右。

2、本系统和方法不需消耗烯烃分离装置的其他制冷压缩机提供的冷剂，不会增加原有制冷系统的负荷。

3、本系统和方法进行了冷剂配比的技术改进和创新，首次在烯烃分离装置中使用自产的循环乙烷(主要成分是乙烷，含少量的乙烯和丙烯等)和循环丙烷(主要成分为丙烷，含少量的丙烯等)作为混合冷剂的主要组成。

4、本系统和方法所用的混合冷剂组分，可以全部来自烯烃分离装置现有产品和物料，不需要增加额外的冷剂储存系统。

5、本系统和方法采用的是混合冷剂循环制冷技术，通过调整压缩机出口压力和冷剂组成配比，可得到15℃～-160℃各个温度级别冷剂，操作灵活，满足了绝大多数乙烯装置对冷剂的需求。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是实施例一示意图

图2是实施例二示意图

具体实施方式

实施例一

本实施例中，来自烯烃分离装置中脱甲烷塔塔顶物料、气化后的循环乙烷和循环丙烷进入压缩机吸入罐，混合均匀后进螺杆一增压至0.74MPa.g，经段间水冷器冷却至38℃后，冷剂分别进入螺杆二、螺杆三，压缩至3.2MPa.g，经冷剂冷却器冷却至38℃，进入冷剂收集罐，罐底液相冷剂减压至0.78MPa.g进入冷箱，换热至30℃，从螺杆二、螺杆三吸入口返回压缩机组压缩循环；罐顶气相冷剂进冷箱预冷至-98℃出冷箱，经节流阀减压至0.08MPa.g，返回冷箱作为冷剂使用，此股冷剂在冷箱内换热至-20℃，返回压缩机吸入罐，从螺杆一入口进入压缩机组压缩循环。

本实施例可为两个用户提供冷剂，可将用户一从-52(冷却至-98℃，可将用户二从-132℃冷却至-134℃。

实施例二

本实施例中，来自烯烃分离装置气化后的循环乙烷和循环丙烷进入压缩机吸入罐，混合均匀后经螺杆一增压至0.48MPa.g，进入段间水冷器冷却至38℃，进螺杆二增压至1.85MPa.g，经冷剂冷却器冷却至38℃，冷剂全部液化后进入冷剂收集罐，罐底液相冷剂先进入冷箱预冷至-35℃出冷箱，经节流阀减压至0.08MPa.g，返回冷箱作为冷剂使用，换热至20℃，返回压缩机吸入罐，进入压缩机组压缩循环。

本实施例可以为一个用户提供冷剂，可将用户从-32℃冷却至-37℃。

Claims (7)

1.一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法，此系统包括1个压缩机组，1个压缩机吸入罐，1个冷剂收集罐，1个冷箱和1个管壳式换热器，其特征在于：压缩机吸入罐、压缩机组、冷剂冷却器、冷剂收集罐、冷箱、压缩机吸入罐依次连接，组成制冷系统；此方法包括以下主要步骤：

(1)冷剂从烯烃分离装置经冷剂补充管线引出，进入压缩机吸入罐，混合均匀后进压缩机组增压至一定压力，经冷剂冷却器冷却后，进入冷剂收集罐；

(2)冷剂在冷剂收集罐中气液分离，罐底部液相冷剂TR1经节流阀减压至一定压力后进入冷箱作为较低级别的冷剂使用，换热后完全气化的冷剂，返回压缩机组再次压缩循环；罐顶气相冷剂TR2可以提供温度较低的高级别冷剂，TR2先进入冷箱，预冷至一定温度后出冷箱，经节流阀减压后重新返回冷箱，作为冷剂使用，换热后完全气化的冷剂进入压缩机组再次压缩循环；

(3)从烯烃分离装置来的冷剂用户(即烯烃分离装置中需要被冷却的物料)进入冷箱中换热后返回烯烃分离装置区。

2.根据权利要求1所述的一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法，其特征在于：所用的压缩机类型为螺杆压缩机，单台或多台并联和/或串联使用，串联使用时需添加级间冷却器。

3.根据权利要求1所述的一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法，其特征在于：冷剂可直接经节流阀减压后进入冷箱，提供冷量，也可先在冷箱中预冷至一定温度，再经节流阀减压后返回冷箱，作为冷剂使用。

4.根据权利要求1所述的一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法，其特征在于：冷剂可分为多股分别节流膨胀，减压至高出压缩机组低压级入口压力或高压级入口压力5KPa～100KPa。

5.根据权利要求1所述的一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法，其特征在于：系统所选用的冷剂是由脱甲烷塔尾气、乙烯产品储罐、丙烯产品储罐、乙烯精馏塔、丙烯精馏塔、循环乙烷、循环丙烷气化后物料(上述物料也可外购)按一定配比组成的混合冷剂。

6.根据权利要求1所述的一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法，其特征在于：此系统的冷剂用户可以是烯烃分离装置中温度在38℃至-160℃任何需要被冷却物料中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种用于提高烯烃分离装置制冷能力的系统和方法，其特征在于：根据系统用户需要，冷箱可设置两个或多个。

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