CN108456553B - 一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统及分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统及分离方法，分离系统包括包括乙烷乙烯分离模块和甲烷分离模块，乙烷乙烯分离模块包括分壁塔分离系统和乙烯分离系统；甲烷分离模块包括甲烷分离系统和氩循环制冷系统；干气进入分壁塔分离系统进行精馏分离，分离的塔底液排出系统，自分壁塔塔中分出的液相组分进入乙烯分离系统中进行精馏精馏分离；自分壁塔塔顶分出的塔顶气进入甲烷分离系统中进行精馏分离，分离出的液态甲烷进入氩循环制冷系统中，将液态甲烷的冷能传递给循环氩，循环氩用于为甲烷分离系统提供冷能，实现干气分离过程和冷能回收利用过程。本发明的干气分壁塔分离方法，可实现干气中氢气甲烷及乙烯乙烷四种组份的回收。

Description

一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统及分离方法
技术领域
本发明属于含氮富甲烷工业尾气中产品回收领域技术领域，涉及一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统及分离方法。
背景技术
炼厂干气主要来源于石油加工的重油催化裂化、延迟焦化、加氢裂化、催化重整等过程，其主要成份包括氢气、氮气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烷等，其中氢气、乙烯、乙烷等价值较高。乙烯本身即是高价值产品，氢气可回用于加氢裂化或作为产品出售，乙烷和丙烷等轻烃作为优质裂解原料可回用于乙烯装置。然而除极少数有配套乙烯装置的炼化企业采用了乙烯原料回收工艺，多数炼厂将干气作为燃料气使用，存在高价产品的低值化使用，造成资源浪费。
干气中高价产物的分离回收通常采用吸附、吸收、膜及深冷分离中的一种或其组合。吸附法利用选择性吸附剂通过压力及温度改变实现吸附与解吸的循环，得到相对纯的某一组份。如专利CN201410220850.2，采用浅冷吸附吸收回收干气中的氢气及乙烯。吸附法收率及纯度相对偏低，装置投资及占地较大。吸收法则采用溶剂吸收进行选择性吸收，再通过精馏分离才能获得高纯产品。如专利CN201410220882.2、CN201410359774.3分别采用丁烷、戊烷、芳烃或乙腈等溶剂进行选择性吸收，回收干气中的氢气、乙烯。因溶剂特性，吸收性存在选择性不高，分离收率低的缺点，并且仍需要提供冷能进行精密分离，从而限制了该方法的应用。膜分离是利用干气中不同组份在特种膜中的渗透性差异实现组份的分离，其适于带压低氢干气中氢气的回收，但纯度不高。深冷分离一般以甲烷、乙烯丙烯丙烷为制冷剂，通过压缩、冷凝节流膨胀过程获得所需的低温冷能。深冷分离能保证产品纯度及高收率，用于干气分离可以得到聚合级的乙烯，用于驰放气分离可提高甲烷回收率，但常规深冷法操作压力高能耗大，昂贵的制冷成本制约了该方法的广泛应用，仅适于大规模处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统及分离方法。本发明的氩循环制冷系统以氩为循环工质，通过热泵、冷能回收换热器回收分离系统甲烷及氮气冷能，部分氩气通过膨胀制冷补充冷能，再利用氩气焦耳-汤姆逊效应提高冷能品位后将其传递给乙烯塔塔顶气分离系统，以较低制冷能耗实现高效分离，实现干气资源的高效利用，甲烷回收率可达99%以上。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统，包括乙烷乙烯分离模块和甲烷分离模块，所述乙烷乙烯分离模块包括分壁塔分离系统和乙烯分离系统；所述甲烷分离模块包括甲烷分离系统和氩循环制冷系统；
干气进入所述分壁塔分离系统后进行精馏分离，自分壁塔塔底出的塔底重组份液排出系统，自分壁塔塔中分出的液相乙烯乙烷组分进入乙烯分离系统中进行精馏分离；自分壁塔塔顶分出的塔顶气进入甲烷分离系统中进行精馏分离，分离的液态甲烷自甲烷精馏塔的塔底流出后进入所述氩循环制冷系统中的液态甲烷-氩气换热器中，将液态甲烷的冷能传递给循环氩，循环氩用于为甲烷分离系统中的甲烷塔顶分凝器提供冷能，实现干气分离过程和冷能回收利用过程。
进一步地，所述分壁塔分离系统包括进料换热器、分壁塔、分壁塔底再沸器、分壁塔顶分凝器、重组份节流膨胀阀、重组份冷能换热器，所述干气原料通过进料管道进入进料换热器换热后，进入分壁塔底再沸器与分壁塔塔底液换热，然后进入分壁塔进行精馏分离；分离的分壁塔塔底液经过重组份节流膨胀阀进入重组份冷能换热器的吸热管路释放冷能后进入进料换热器吸热管路再次释放冷能后排出系统。干气原料通过进料管道进入进料换热器，吸收重组份冷能后进入塔底再沸器与塔底循环液换热，然后进入分壁塔；分壁塔塔底为液相的丙烯丙烷等重组份，部分在塔底再沸器内循环被进料加热产生蒸汽，出系统塔底液相重组份经过节流膨胀阀及冷能换热器气化释放冷能，再进入进料换热器进一步释放冷能复热后排出系统；分壁塔塔顶气相为含甲烷氮气氢气的轻组份，进入甲烷分离模块回收氢气和甲烷；在分壁塔中部抽出液相乙烷乙烯，进入冷能换热器吸收冷能后进入乙烯乙烷分离系统。
进一步地，所述乙烯分离系统包括乙烯塔、乙烯塔底再沸器、乙烯塔顶分凝器；所述分壁塔塔中分出的液相乙烯乙烷组分进入重组份冷能换热器的放热管路换热后进入乙烯塔底再沸器与乙烯塔塔底液换热，然后进入乙烯塔进行精馏分离；分离出的液相乙烷由乙烯塔塔底排出系统；分离出的液相乙烯由乙烯塔塔顶排出系统。乙烯塔塔底为液相乙烷，部分在塔底再沸器内循环被进料加热产生蒸汽，其它部分作为液相乙烷产品排出系统；乙烯塔塔顶为聚合级乙烯，抽出液相作为产品排出系统。
进一步地，所述分壁塔顶分凝器和乙烯塔顶分凝器与制冷机组连接。塔顶制冷系统目的是为分壁塔和乙乙烯塔提供冷能形成回流液，以便完成分离过程。通常采用以甲烷或乙烯为制冷工质的制冷机组，属常规工业技术。
进一步地，所述甲烷分离系统包括甲烷精馏塔、甲烷塔底再沸器和甲烷塔顶分凝器；分离的分壁塔塔顶气进入甲烷塔底再沸器与甲烷精馏塔塔底液换热相后输送至甲烷精馏塔内。甲烷分离模块用于分离出甲烷；甲烷精馏塔塔顶含氢氮气通过变压吸附或膜分离回收氢气，分壁塔塔顶气作为甲烷塔底再沸器热源在甲烷塔底再沸器内将热能传递给塔底循环液，部分塔底液气化形成气相进行分离；塔内上升气相中部分氮气在甲烷塔顶分凝器内吸收氩气冷能冷凝为液氮，形成塔内回流液实现甲烷氮气的高效分离。经过甲烷分离塔，在塔顶得到不含甲烷的轻组份，包括氮气和氢气，塔底得到液体甲烷。
进一步地，所述氩循环制冷系统包括甲烷节流膨胀阀、液态甲烷-氩气换热器、液氩节流膨胀阀、冷能回收换热器、循环氩气压缩机和第一水冷换热器，所述液态甲烷自甲烷节流膨胀阀流入液态甲烷-氩气换热器的吸热管路将冷能释放给的循环氩，循环氩通过液氩节流膨胀阀进入甲烷塔顶分凝器释放冷能后，通过低压冷氩气管道进入冷能回收换热器中再次释放冷能，然后自低压复热氩气管道进入循环氩气压缩机中压缩后，进一步提高压力，然后进入进入第一水冷换热器中降温预冷，通过高压氩气管道再次进入冷能回收换热器中降温预冷，然后进入液态甲烷-氩气换热器中再次获得冷能，实现氩循环制冷主回路。
进一步地，所述甲烷分离系统中分离出的气体自甲烷精馏塔的塔顶流出后进入所述冷能回收换热器中释放冷能，然后自复热塔顶气管道流入塔顶气利用或排放系统中。塔顶气相通过冷能回收换热器将冷能释放给制冷系统，可以进一步回收冷能，提高冷能的利用率。复热后塔顶气相则通过管道排出系统，通过变压吸附或膜分离可实现氢气与氮气的分离，提高干气的利用率。甲烷气的压缩冷却及塔顶气的变压吸附或膜分离可采用工业上常用技术方法进行。
进一步地，所述液态甲烷-氩气换热器的吸热管路中流出的冷甲烷气，通过冷甲烷气管道进入冷能回收换热器中再次释放冷能，然后自复热甲烷气管道流入甲烷利用系统中。复热后的甲烷气通过管道排出系统，根据用户压力要求，进行压缩和冷却后输入用户管网。
进一步地，所述氩循环制冷系统中还包括氩循环制冷副回路，所述氩循环制冷副回路中包括氩气膨胀机，具体为：从氩循环制冷主回路中分出的一路循环氩气进入冷能回收换热器降温预冷后直接通过膨胀机膨胀端进口管道进入膨胀机内膨胀降温，再经膨胀机膨胀端出口管道回到冷能回收换热器释放冷能并复热后，通过膨胀机压缩端进口管道进入膨胀机压缩端提高压力并经膨胀机压缩端出口管道进入第二水冷换热器降温，然后再经过循环氩气压缩机进一步提高压力后进入第一水冷换热器降温，通过高压氩气管道进入冷能回收换热器降温预冷，形成氩循环制冷副回路。该系统以循环氩为工质，通过热泵及冷能回收换热器回收甲烷及氮气冷能，部分氩气通过膨胀机制冷对氩循环制冷主回路进行冷能补充，再利用氩气焦耳-汤姆逊效应提高冷能品位后将其传递给甲烷分离系统。
进一步地，本发明还提供了基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统的分离方法，包括乙烯乙烷分离模块和甲烷分离模块，所述乙烯乙烷分离模块包括分壁塔分离系统和乙烯分离系统；所述干气进入所述分壁塔分离系统后，丙烯丙烷等重组份自分壁塔塔底排出系统，自乙烯塔塔中抽出的液相乙烯乙烷进入乙烯分离系统中进行精馏分离，自分壁塔塔顶分出的轻组分进入甲烷分离系统中进行精馏分离，分离的液态甲烷自甲烷精馏塔的塔底流出后进入所述氩循环制冷系统中的液态甲烷-氩气换热器中，将液态甲烷的冷能传递给循环氩，循环氩用于为甲烷分离系统中的甲烷塔顶分凝器提供冷能，实现干气分离过程和冷能回收利用过程。
有益效果
本发明的干气分壁塔分离系统中的乙烷乙烯分壁塔分离模块，分壁塔分离系统采用分壁塔脱重脱轻，塔底取出丙烯丙烷等重组份（可含少量乙烷），塔顶采出甲烷和比甲烷轻的氮气氢气等轻组份，塔中抽出乙烯乙烷组份。通过分壁塔分出三个馏份，相比传统分离过程，减少一个精馏塔，提高了能量利用效率。
本发明的干气分壁塔分离系统中的乙烷乙烯分壁塔分离模块中，进系统的原料温度通常高于塔的进料板温度，在进塔前先与塔底液换热，提供塔底再沸器热能，同时本身得以冷却后进塔，有助于提高进塔后的分离效率。若进料热能不足，则需要从系统外引入热能补充再沸器热能。
本发明的干气分壁塔分离系统中的乙烷乙烯分壁塔分离模块，分壁塔塔底液通过重组分节流膨胀降低温度，首先与进乙烯塔的进料换热，再与进分壁塔的原料换热，将冷能充分释放后复出系统，可充分回收冷能，节能分离能耗。
本发明的干气分壁塔分离系统中处理干气回收氢气甲烷及乙烯乙烷的分壁塔分离方法，通过乙烷乙烯分壁分离模块和甲烷分离模块，结合变压吸附或膜分离等技术方法，即可实现干气中氢气甲烷及乙烯乙烷四种组份的回收。
本发明的干气分壁塔分离系统中的氩循环制冷系统，以氩气为工质通过热泵、冷能回收换热器回收分离系统甲烷及氮气冷能，部分氩气通过膨胀制冷补充冷能，再利用氩气焦耳-汤姆逊效应提高冷能品位后将其传递给乙烯塔塔顶气分离系统，以较低制冷能耗实现高效分离，实现干气资源的高价利用，甲烷回收率可达99%以上。
附图说明
图1为本发明的一种基于氩循环制冷的乙烷乙烯分离分壁塔模块的示意图；
图2为本发明的一种基于氩循环制冷的甲烷分离模块的示意图；
图3为本发明的一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统的示意图；
其中，乙烷乙烯分离分壁塔模块：S1-进料换热器、S1-1-干气进料管道、S1-2-复热重组份出料管道、S2-分壁塔、S2-1-分壁塔进料管道、S2-2-分壁塔塔中出料管道、S2-3-分壁塔塔底出料管道、S3-分壁塔底再沸器、S4-分壁塔顶分凝器、S5-重组份节流膨胀阀、S6-重组份冷能换热器、S7-制冷机组、S7-1-回制冷机组介质管道、S7-2-回制冷机组介质管道、S7-3-出制冷机组介质管道、S7-4-出制冷机组介质管道、S8-乙烯塔、S8-1-乙烯塔进料管道、S8-2-乙烯塔底出料管道、S8-3-乙烯塔顶出料管道、S9-乙烯塔底再沸器、S10-乙烯塔顶分凝器。
其中，甲烷分离模块：1-甲烷塔底再沸器、1-1-原料气管道、2-甲烷精馏塔、2-1-甲烷精馏塔进料管道、2-2-塔顶气相出料管道、2-3-塔底液相出料管道、3-甲烷塔顶分凝器、3-1-低压冷氩气管道、4-冷能回收换热器、4-1-复热塔顶气管道、4-2-复热甲烷气管道、4-3-低压复热氩气管道、5-循环氩气压缩机、6-第一水冷换热器、6-1-高压预冷氩气管道、7-液态甲烷-氩气换热器、7-1-高压冷氩气管道、7-2-冷甲烷气管道、8-液氩节流膨胀阀、8-1-高压液氩管道、8-2-低压液氩管道、9-氩气膨胀机、9-1-膨胀机膨胀端进口管道、9-2-膨胀机膨胀端出口管道、9-3-膨胀机压缩端进口管道、9-4-膨胀机压缩端出口管道、10-第二水冷换热器、11-甲烷节流膨胀阀。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如附图1-3所示，是本发明的一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统，包括乙烷乙烯分离模块和甲烷分离模块，乙烷乙烯分离模块包括分壁塔分离系统和乙烯分离系统；甲烷分离模块包括甲烷分离系统和氩循环制冷系统；
干气进入分壁塔分离系统后进行精馏分离，液相丙烯丙烷等重组份自分壁塔塔底排出系统，自分壁塔塔中抽出的液相乙烯乙烷组分进入乙烯分离系统中进行精馏分离；自分壁塔塔顶分出的塔顶气进入甲烷分离系统中进行精馏分离，分离的液态甲烷自甲烷精馏塔的塔底流出后进入氩循环制冷系统中的液态甲烷-氩气换热器中，将液态甲烷的冷能传递给循环氩，循环氩用于为甲烷分离系统中的甲烷塔顶分凝器提供冷能，实现干气分离过程和冷能回收利用过程。
进一步地，分壁塔分离系统包括进料换热器S1、分壁塔S2、分壁塔底再沸器S3、分壁塔顶分凝器S4、重组份节流膨胀阀S5、重组份冷能换热器S6，干气原料通过干气进料管道S1-1进入进料换热器S1换热后，进入分壁塔底再沸器S3与分壁塔塔底液换热，然后通过分壁塔进料管道S2-1进入分壁塔S2进行精馏分离；分离的分壁塔塔底液经过重组份节流膨胀阀S5进入重组份冷能换热器S6的吸热管路释放冷能后进入进料换热器S1吸热管路再次释放冷能后通过复热重组份出料管道S1-2排出系统。干气原料通过进料管道进入进料换热器，吸收重组份冷能后进入塔底再沸器与塔底循环液换热，然后进入分壁塔；分壁塔塔底为液相的丙烯丙烷等重组份，部分在塔底再沸器内循环被进料加热产生蒸汽，出系统塔底液相重组份经过节流膨胀阀及冷能换热器气化释放冷能，再进入进料换热器进一步释放冷能复热后排出系统；分壁塔塔顶气相为含甲烷氮气氢气的轻组份，进入甲烷分离模块回收氢气和甲烷；在分壁塔中部抽出液相乙烷乙烯，进入冷能换热器吸收冷能后进入乙烯乙烷分离系统。
进一步地，乙烯分离系统包括乙烯塔S8、乙烯塔底再沸器S9、乙烯塔顶分凝器S10；分壁塔S2塔中分出的液相组分通过出料管道S2-2进入重组份冷能换热器S6的放热管路换热后进入乙烯塔底再沸器S9与乙烯塔塔底液换热，然后通过乙烯塔进料管道S8-1进入乙烯塔进行精馏分离；分离出的液相乙烷通过乙烯塔底出料管道S8-2排出系统；分离出的液相乙烯通过乙烯塔顶出料管道S8-3排出系统。乙烯塔塔底为液相乙烷，部分在塔底再沸器内循环被进料加热产生蒸汽，其它部分作为液相乙烷产品排出系统；乙烯塔塔顶为聚合级乙烯，抽出液相作为产品排出系统。
进一步地，分壁塔顶分凝器S4和乙烯塔顶分凝器S10与制冷机组S7连接，通过回制冷机组介质管道S7-1、回制冷机组介质管道S7-2、出制冷机组介质管道S7-3、出制冷机组介质管道S7-4完成制冷循环，塔顶制冷系统目的是为分壁塔和乙烷塔S8提供冷能形成回流液，以便完成分离过程。通常采用以甲烷或乙烯为制冷工质的制冷机组，属常规工业技术。
进一步地，甲烷分离系统包括甲烷精馏塔2、甲烷塔底再沸器1和甲烷塔顶分凝器3；分离的分壁塔塔顶气通过原料气管道1-1进入甲烷塔底再沸器2与甲烷精馏塔塔底液换热相后输送至甲烷精馏塔内。
甲烷分离系统包括甲烷精馏塔2、甲烷塔底再沸器1和甲烷塔顶分凝器3；甲烷塔底再沸器1的一端连接有输送分壁塔塔顶气的原料气管道1-1，另一端通过甲烷精馏塔进料管道2-1将分壁塔塔顶气输送至甲烷精馏塔2内。分壁塔塔顶气作为甲烷塔底再沸器1热源，在甲烷塔底再沸器1内将热能传递给塔底循环液，部分塔底液气化形成气相进行分离；塔内上升气相中部分氮气在甲烷塔顶分凝器3内吸收氩气冷能冷凝为液氮，形成塔内回流液实现甲烷氮气的高效分离。经过甲烷精馏塔3，在塔顶得到不含甲烷的轻组份，包括氮气和氢气，塔底得到液体甲烷。
进一步地，氩循环制冷系统包括甲烷节流膨胀阀11、液态甲烷-氩气换热器7、液氩节流膨胀阀8、冷能回收换热器4、循环氩气压缩机5和第一水冷换热器6，液态甲烷自甲烷节流膨胀阀11流入液态甲烷-氩气换热器7的吸热管路将冷能释放给的循环氩，循环氩在通过液氩节流膨胀阀8之前的管道为高压液氩管道8-1，通过液氩节流膨胀阀8之后的管道为低压液氩管道8-2；循环氩通过液氩节流膨胀阀8进入甲烷塔顶分凝器3释放冷能后，通过低压冷氩气管道3-1进入冷能回收换热器4中再次释放冷能，然后自低压复热氩气管道4-3进入循环氩气压缩机5中压缩后，进入第一水冷换热器6中降温预冷，通过高压氩气管道再次进入冷能回收换热器4中降温预冷，然后通过高压冷氩气管道7-1进入液态甲烷-氩气换热器7中再次获得冷能，实现氩循环制冷主回路。
进一步地，甲烷分离系统中分离的气体自甲烷精馏塔2的塔顶流出后进入冷能回收换热器4中释放冷能，然后自复热塔顶气管道4-1流入塔顶气利用或排放系统中。塔顶气相通过冷能回收换热器4将冷能释放给制冷系统，可以进一步回收冷能，提高冷能的利用率。复热后塔顶气相则通过管道排出系统，通过变压吸附或膜分离可实现氢气与氮气分离提高干气的利用率。甲烷气压缩冷却及塔顶气的变压吸附或膜分离可采用工业上常用技术方法进行。
进一步地，液态甲烷-氩气换热器7的吸热管路中流出的冷甲烷气，通过冷甲烷气管道7-2进入冷能回收换热器4中再次释放冷能，然后自复热甲烷气管道4-2流入甲烷利用系统中。复热后的甲烷气通过管道排出系统，根据用户压力要求，进行压缩和冷却后输入用户管网。
进一步地，氩循环制冷系统中还包括氩循环制冷副回路，氩循环制冷副回路中包括氩气膨胀机9，具体为：从氩循环制冷主回路中分出的一路循环氩气进入冷能回收换热器4降温预冷后直接通过膨胀机膨胀端进口管道9-1进入膨胀机9内膨胀降温，再经膨胀机膨胀端出口管道9-2回到冷能回收换热器4释放冷能并复热后，通过膨胀机压缩端进口管道9-3进入膨胀机压缩端提高压力并经膨胀机压缩端出口管道9-4进入第二水冷换热器10降温，然后再经过循环氩气压缩机5进一步提高压力后进入第一水冷换热器6降温，通过高压预冷氩气管道6-1进入冷能回收换热器4降温预冷，形成氩循环制冷副回路。该系统以循环氩为工质，通过热泵及冷能回收换热器4回收甲烷及氮气冷能，部分氩气通过膨胀机9-1制冷对氩循环制冷主回路进行冷能补充，再利用氩气焦耳-汤姆逊效应提高冷能品位后将其传递给甲烷分离系统。
进一步地，本发明还提供了基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统的分离方法，将分壁塔塔顶气在甲烷分离系统分离后，分离的液态甲烷进入液态甲烷-氩气换热器7中，将液态甲烷的冷能传递给循环氩，循环氩用于为甲烷分离系统中的甲烷塔顶分凝器3提供冷能，实现乙烯塔塔顶气的分离。
本发明的氩循环制冷系统以氩为循环工质，通过热泵、冷能回收换热器回收分离系统甲烷及氮气冷能，部分氩气通过膨胀制冷补充冷能，再利用氩气焦耳-汤姆逊效应提高冷能品位后将其传递给甲烷塔塔顶气分离系统，以较低制冷能耗实现高效分离，实现干气资源的高价利用，甲烷回收率可达99%以上。
本发明的氩循环制冷系统采用液态甲烷-氩气换热器，以氩气为工质通过热泵回收液相甲烷冷能，利用氩气焦耳-汤姆逊效应提高冷能品位后传递给被冷却介质，可以有效提高液相甲烷冷能利用率，使液相甲烷冷能利用率提高到90％以上，更好的实现绿色环保理念，该节能效果清楚记载在本申请人在申请号2018100218512或申请号2018200373138的专利文本中。
本发明公开和提出的方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (6)

1.一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统，其特征是：包括乙烷乙烯分离模块和甲烷分离模块，所述乙烷乙烯分离模块包括分壁塔分离系统和乙烯分离系统；所述甲烷分离模块包括甲烷分离系统和氩循环制冷系统；
干气进入所述分壁塔分离系统后进行精馏分离，自分壁塔塔底分离出的C3以上重组份排出系统，自分壁塔塔中部分出的液相C2组分进入乙烯分离系统中进行精馏分离；自分壁塔塔顶分出的含甲烷轻组份进入甲烷分离系统中进行精馏分离，分离的液态甲烷自甲烷精馏塔的塔底流出后进入所述氩循环制冷系统中的液态甲烷-氩气换热器中，将液态甲烷的冷能传递给循环氩，循环氩用于为甲烷分离系统中的甲烷塔顶分凝器提供冷能，实现干气分离过程和冷能回收利用过程；
所述氩循环制冷系统包括甲烷节流膨胀阀、液态甲烷-氩气换热器、液氩节流膨胀阀、冷能回收换热器、循环氩气压缩机和第一水冷换热器，所述液态甲烷自甲烷节流膨胀阀流入液态甲烷-氩气换热器的吸热管路将冷能释放给的循环氩，循环氩通过液氩节流膨胀阀进入甲烷塔顶分凝器释放冷能后，通过低压冷氩气管道进入冷能回收换热器中再次释放冷能，然后自低压复热氩气管道进入循环氩气压缩机中压缩后，进一步提高压力，然后进入第一水冷换热器中降温预冷，通过高压氩气管道再次进入冷能回收换热器中降温预冷，然后进入液态甲烷-氩气换热器中再次获得冷能，实现氩循环制冷主回路；
所述甲烷分离系统中自甲烷精馏塔塔顶分离出的气相进入所述冷能回收换热器中释放冷能，然后自复热塔顶气管道流入塔顶气利用或排放系统中；
所述液态甲烷-氩气换热器的吸热管路中流出的冷甲烷气，通过冷甲烷气管道进入冷能回收换热器中再次释放冷能，然后自复热甲烷气管道流入甲烷利用系统中；
所述氩循环制冷系统中还包括氩循环制冷副回路，所述氩循环制冷副回路中包括氩气膨胀机，具体为：从氩循环制冷主回路中分出的一路循环氩气进入冷能回收换热器降温预冷后直接通过膨胀机膨胀端进口管道进入膨胀机内膨胀降温，再经膨胀机膨胀端出口管道回到冷能回收换热器释放冷能并复热后，通过膨胀机压缩端进口管道进入膨胀机压缩端提高压力并经膨胀机压缩端出口管道进入第二水冷换热器降温，然后再经过循环氩气压缩机进一步提高压力后进入第一水冷换热器降温，通过高压氩气管道进入冷能回收换热器降温预冷，形成氩循环制冷副回路。
2.根据权利要求1所述的一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统，其特征是：所述分壁塔分离系统包括进料换热器、分壁塔、分壁塔底再沸器、分壁塔顶分凝器、重组份节流膨胀阀、重组份冷能换热器，所述干气原料通过进料管道进入进料换热器换热后，进入分壁塔底再沸器与分壁塔塔底液换热，然后进入分壁塔进行精馏分离；分离的分壁塔塔底液经过重组份节流膨胀阀进入重组份冷能换热器的吸热管路释放冷能后进入进料换热器吸热管路再次释放冷能后排出系统。
3.根据权利要求2所述的一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统，其特征是：所述乙烯分离系统包括乙烯塔、乙烯塔底再沸器、乙烯塔顶分凝器；所述分壁塔塔中部抽出的液相C2组分进入重组份冷能换热器的放热管路换热后进入乙烯塔底再沸器与乙烯塔塔底液换热，然后进入乙烯塔进行精馏分离；分离出的液相乙烷由乙烯塔塔底排出系统；分离出的液相乙烯由乙烯塔塔顶排出系统。
4.根据权利要求3所述的一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统，其特征是：所述分壁塔顶分凝器和乙烯塔顶分凝器与制冷机组连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统，其特征是：所述甲烷分离系统包括甲烷精馏塔、甲烷塔底再沸器和甲烷塔顶分凝器；分离出的分壁塔塔顶气相进入甲烷塔底再沸器与甲烷精馏塔塔底液换热相后输送至甲烷精馏塔内。
6.根据权利要求1-4任一所述的基于氩循环制冷的干气分壁塔分离系统的分离方法，其特征是：包括乙烯乙烷分离模块和甲烷分离模块，所述乙烯分离模块包括分壁塔分离系统和乙烯分离系统；所述干气进入所述分壁塔分离系统后，自分壁塔塔底分离出的液相C3以上的重组份排出系统，自分壁塔塔中部分离出的液相C2组份进入乙烯乙烷分离系统中进行精馏分离，自分壁塔塔顶分出的甲烷轻组分进入甲烷分离系统中进行精馏分离，分离出的液态甲烷自甲烷精馏塔塔底流出后进入所述氩循环制冷系统中的液态甲烷-氩气换热器中，将液态甲烷的冷能传递给循环氩，循环氩用于为甲烷分离系统中的甲烷塔顶分凝器提供冷能，实现干气分离过程和冷能回收利用过程。
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