CN203079879U - 低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统及其与烯烃分离系统的耦合系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统及其与烯烃分离系统的耦合系统。该低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统包括：低温甲醇洗单元，烷烃脱氢单元，与低温甲醇洗单元通过二氧化碳输送管线相连通以利用低温甲醇洗单元得到的二氧化碳氧化烷烃；一氧化碳吸附单元，与烷烃脱氢单元通过生成气输送管线相连通以吸收烷烃脱氢单元的生成气中的一氧化碳，且与低温甲醇洗单元之间设置有第一气体输送管线和第二气体输送管线，并通过第一气体输送管线将一氧化碳输送至低温甲醇洗单元；氢气回收装置，设置在低温甲醇洗单元与一氧化碳吸附单元之间的第二气体输送管线上以回收脱除一氧化碳后的生成气中的氢气并将氢气输送回低温甲醇洗单元。该系统CO₂排放减少。

Description

低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统及其与烯烃分离系统的耦合系统

技术领域

本实用新型涉及气体分离领域，具体而言，涉及一种低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统及其与烯烃分离系统的耦合系统。

背景技术

低温甲醇洗工艺是一种吸收分离方法，吸收分离就是利用溶剂对气体混合物中各组分溶解度的不同，有选择性地吸收溶解度大的气体，达到从气体混合物除去或进一步回收该气体的目的。低温甲醇洗法是以甲醇作为吸收溶剂进行物理吸收，利用甲醇在低温、高压的条件下，对硫化氢、硫氧化碳和二氧化碳有较高的吸收能力，对不欲除去的气体组分一氧化碳和氢气有较低的溶解度，即甲醇作为吸收溶剂对被吸收的气体具有较高的选择性。

该技术主要用在大型合成氨、合成甲醇、制氢等工业装置上作为气化原料合成气（H₂、CO、COS、二氧化碳和硫化氢等）中酸性气体脱除（COS、二氧化碳和硫化氢等）工艺。低温甲醇洗工艺流程包括吸收、解吸和甲醇热再生三部分得到以氢气和一氧化碳为主的有效合成气，，该工艺是根据高压低温甲醇中COS、二氧化碳和硫化氢及其他有机硫化物等杂质溶解度大，H₂、CO等有效气体的溶解度很小的特点，在高压（2～8Mpa）和低温（-70℃～-30℃）的条件下，利用冷甲醇同时吸收脱除合成气中的杂质如COS、二氧化碳和硫化氢及其他有机硫化物等，吸收杂质气体后的甲醇经过减压、氮气气提和加热再生处理，分别解吸出二氧化碳和硫化氢气体，其中的甲醇可循环使用，系统的低温可以通过氨制冷或丙烯制冷和二氧化碳的解吸得到（二氧化碳溶解在高压低温甲醇中时会放热升温，当二氧化碳从低压甲醇中解吸从来时会吸热降温）。利用低温甲醇洗系统得到的二氧化碳一般都是作为废气排放到大气中，对环境造成污染。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种烯烃分离系统及其与烯烃分离系统的耦合系统，减少了低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统中二氧化碳的排放量。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统包括：低温甲醇洗单元，烷烃脱氢单元，与低温甲醇洗单元通过二氧化碳输送管线相连通以利用低温甲醇洗单元得到的二氧化碳氧化烷烃；一氧化碳吸附单元，与烷烃脱氢单元通过生成气输送管线相连通以吸收烷烃脱氢单元的生成气中的一氧化碳，且与低温甲醇洗单元之间设置有第一气体输送管线和第二气体输送管线，并通过第一气体输送管线将一氧化碳输送至低温甲醇洗单元；氢气回收装置，设置在低温甲醇洗单元与一氧化碳吸附单元之间的第二气体输送管线上以回收脱除一氧化碳后的生成气中的氢气并将氢气输送回低温甲醇洗单元。

进一步地，上述二氧化碳输送管线包括第一二氧化碳输送管线和第二二氧化碳输送管线，生成气输送管线包括第一生成气输送管线和第二生成气输送管线，烷烃脱氢单元包括：乙烷脱氢反应器，与低温甲醇洗单元通过第一二氧化碳输送管线相连通，且与一氧化碳吸附单元通过第一生成气输送管线相连通；丙烷脱氢反应器，与低温甲醇洗单元通过第二二氧化碳输送管线相连通，且与一氧化碳吸附单元通过第二生成气输送管线相连通。

进一步地，上述一氧化碳吸附单元包括至少两台相互独立工作的一氧化碳吸附装置。

进一步地，上述氢气回收装置为第一膜分离组件或第一变压吸附系统。

进一步地，上述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统还包括生成气再处理单元，与氢气回收装置相连通将脱除一氧化碳和氢气后的生成气中的二氧化碳去除。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统与烯烃分离系统的耦合系统，耦合系统包括：烯烃分离系统，烯烃分离系统包括脱丙烷单元、脱甲烷单元、脱乙烷单元、乙烯精馏单元和丙烯精馏单元，脱丙烷单元、脱甲烷单元、脱乙烷单元与乙烯精馏单元依次相连通，且脱甲烷单元、脱乙烷单元与丙烯精馏单元构成封闭的回路；上述的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的氢气回收装置与脱丙烷单元相连通向脱丙烷单元提供部分待分离的原料气。

进一步地，上述脱丙烷单元包括：脱丙烷塔，脱丙烷塔的塔顶出口与脱甲烷单元之间设置有初脱气相物流管线；干燥器，干燥器的进口与氢气回收装置相连通，干燥器的出口与脱丙烷塔的进口相连通向脱丙烷塔输送待分离原料气；第二压缩机，设置在脱丙烷塔与脱甲烷单元之间的初脱气相物流管线上；第三冷剂激冷器，设置在第二压缩机与脱甲烷单元之间的初脱气相物流管线上。

进一步地，上述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的烷烃脱氢单元包括：乙烷脱氢反应器，与低温甲醇洗单元通过第一二氧化碳输送管线相连通，且与一氧化碳吸附单元通过第一生成气输送管线相连通，乙烯精馏单元包括乙烯精馏塔，乙烯精馏塔的塔底出口与乙烷脱氢反应器通过乙烷输送管线相连通为乙烷脱氢反应器提供乙烷；丙烷脱氢反应器，与低温甲醇洗单元通过第二二氧化碳输送管线相连通，且与一氧化碳吸附单元通过第二生成气输送管线相连通，丙烯精馏单元还包括丙烯精馏塔，丙烯精馏塔的塔底出口与丙烷脱氢反应器通过丙烷输送管线相连通向丙烷脱氢反应器提供丙烷。

进一步地，上述乙烯精馏塔的塔底出口与乙烷脱氢反应器之间的乙烷输送管线上设置有加热器。

进一步地，上述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统还包括生成气再处理单元，设置在氢气回收装置与脱丙烷单元之间。

进一步地，上述脱甲烷单元包括初脱甲烷塔、中间分离组件和次脱甲烷塔，中间分离组件为第二膜分离组件或第二变压吸附系统，初脱气相物流管线设置在脱丙烷塔的塔顶出口与初脱甲烷塔的进口之间；初脱甲烷塔的塔顶出口与中间分离组件的进口之间设置有第一气相物流管线；中间分离组件的富烃气流出口与次脱甲烷塔的进口之间设置有富烃气流管线。

进一步地，上述脱甲烷单元还包括第一压缩机、第一冷箱、第一换热器、第二换热器、第一冷剂激冷器和膨胀机，次脱甲烷塔的塔顶出口与膨胀机的进口之间具有第二气相物流管线；第一压缩机设置在富烃气流管线上；第一冷箱具有：第一气相物流第一冷箱内流路，串接在第一气相物流管线中；富烃气流第一冷箱内流路，串接在第一压缩机与次脱甲烷塔的进口之间的富烃气流管线中；初脱气相物流第一冷箱内流路，串接在第二压缩机与第三冷剂激冷器之间的初脱气相物流管线上；第一换热器具有：富烃气流第一换热器内流路，串接在富烃气流第一冷箱内流路与次脱甲烷塔的进口之间的富烃气流管线中；第二液相物流第一换热器内流路，与次脱甲烷塔的塔底出口相连通，富烃气流与第二液相物流在第一换热器内进行换热；第二换热器具有：富烃气流第二换热器内流路，串接在富烃气流第一换热器内流路与次脱甲烷塔的进口之间的富烃气流管线中；第二气相物流第二换热器内流路，与膨胀机的出口相连通，富烃气流与第二气相物流在第二换热器内进行换热；第一冷剂激冷器设置在富烃气流第二换热器内流路与次脱甲烷塔的进口之间。

进一步地，上述脱甲烷单元还包括：第一再沸器，与初脱甲烷塔的第一塔底出口相连通并与初脱甲烷塔的塔釜相连形成第一循环管线；第二再沸器，与初脱甲烷塔的第二塔底出口相连通并与初脱甲烷塔的塔釜相连形成第二循环管线。

进一步地，上述乙烯精馏单元还包括加氢脱炔反应器，加氢脱炔反应器具有：氢气气流进口，与中间分离组件的富氢气流出口之间具有富氢气流管线；烃类物料进口，与次脱甲烷塔的塔底出口之间具有第二液相物流管线；乙烯产物出口，与乙烯精馏塔的进口相连通。

进一步地，上述脱乙烷单元包括脱乙烷塔，脱乙烷塔具有：第一液相物流进口，与初脱甲烷塔的第三塔底出口之间具有第一液相物流管线；脱乙烷塔塔顶物流出口，与加氢脱炔反应器的烃类物料进口之间具有烃类脱炔物料输送管线；塔底出口，与丙烯精馏塔之间具有第三液相物流管线；上述丙烯精馏单元还包括：塔顶回流罐，与丙烯精馏塔的塔顶丙烯出口相连通并与丙烯精馏塔构成第三循环管线，第一再沸器或第二再沸器具有与第三循环管线相连通的丙烯进口和丙烯出口。

进一步地，上述第三循环管线上还设置有控制阀，控制阀与第一再沸器或第二再沸器并联设置。

进一步地，上述脱甲烷单元还包括第二冷箱，丙烷脱氢反应器与丙烯精馏塔之间的丙烷输送管线穿过第二冷箱；第二冷箱具有第二气相液流第二冷箱内流路，第二气相液流第二冷箱内流路与第二换热器的第二气相物流第二换热器内流路相连通；丙烯精馏塔与第二冷箱之间具有第四液相物流管线，第四液相物流管线穿过第二冷箱后延伸至与初脱甲烷塔相连通，脱甲烷单元还包括第二冷剂激冷器，第二冷剂激冷器设置在第二冷箱与初脱甲烷塔之间的第四液相物流管线上。

进一步地，上述中间分离组件为第二膜分离组件，烯烃分离系统还包括第二变压吸附系统，第二变压吸附系统设置在第二膜分离组件的富烃气流出口与第一压缩机之间的富烃气流管线上且通过第二变压吸附系统的富烃气流出口与富烃气流管线相连通。

进一步地，上述第二变压吸附系统的富氢气流出口与加氢脱炔反应器相连通。

进一步地，上述中间分离组件为第二膜分离组件，烯烃分离系统还包括第二变压吸附系统，第二变压吸附系统设置在第二膜分离组件的富氢气流出口与加氢脱炔反应器之间的富氢气流管线上且通过第二变压吸附系统的高纯氢气流出口与富氢气流管线相连通。

进一步地，上述第二变压吸附系统的富烃气流出口与第一压缩机相连通。

应用本实用新型的技术方案，低温甲醇洗单元与烷烃脱氢单元相连通，将低温甲醇洗单元得到的CO₂用于烷烃的脱氢得到含有烯烃和CO的生成气，而且得到的生成气在一氧化碳吸附单元中将生成气中的CO吸附再脱附后输送至低温甲醇洗单元重复利用，生成气去除CO后再进入氢气回收装置进行氢气的回收，并将回收得到的氢气输送回低温甲醇洗单元进行重复利用，在该低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统中将低温甲醇洗单元产生的CO₂消耗之后减少了其排放量，回收了CO和氢气，并且增加了烯烃的产量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一种优选的实施例中的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一种优选的实施例中的耦合系统的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的另一种优选的实施例中的耦合系统的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的又一种优选的实施例中的耦合系统的结构示意图；以及

图5示出了根据本实用新型的又一种优选的实施例中的耦合系统的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，在本实用新型一种典型的实施方式中，提供了一种低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，该低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统包括低温甲醇洗单元7、烷烃脱氢单元、一氧化碳吸附单元9和氢气回收装置10，烷烃脱氢单元与低温甲醇洗单元7通过二氧化碳输送管线相连通以利用低温甲醇洗单元7得到的二氧化碳氧化烷烃；一氧化碳吸附单元9与烷烃脱氢单元通过生成气输送管线相连通以吸收烷烃脱氢单元的生成气中的一氧化碳，且与低温甲醇洗单元7之间设置有第一气体输送管线和第二气体输送管线，并通过第一气体输送管线将从一氧化碳吸附单元9中脱附出来的一氧化碳输送至低温甲醇洗单元7；氢气回收装置10设置在低温甲醇洗单元7与一氧化碳吸附单元9之间的第二气体输送管线上以回收脱除一氧化碳后的生成气中的氢气并将氢气输送回低温甲醇洗单元7。

具有上述结构的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，低温甲醇洗单元7与烷烃脱氢单元相连通，将经低温甲醇洗单元7分离得到的CO₂用于烷烃的脱氢得到含有烯烃和CO的生成气，而且得到的生成气在一氧化碳吸附单元9中将生成气中的CO吸附再脱附后输送至低温甲醇洗单元7重复利用，生成气去除CO后再进入氢气回收装置10进行氢气的回收，并将回收得到的氢气输送回低温甲醇洗单元7进行重复利用，在该低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统中将低温甲醇洗单元产生的CO₂消耗之后减少了其排放量，回收了CO和氢气，并且增加了烯烃的产量。

在本实用新型一种优选的实施例中，上述二氧化碳输送管线包括第一二氧化碳输送管线和第二二氧化碳输送管线，生成气输送管线包括第一生成气输送管线和第二生成气输送管线，烷烃脱氢单元包括乙烷脱氢反应器81和丙烷脱氢反应器82，乙烷脱氢反应器81与低温甲醇洗单元7通过第一二氧化碳输送管线相连通，且与一氧化碳吸附单元9通过第一生成气输送管线相连通；丙烷脱氢反应器82与低温甲醇洗单元7通过第二二氧化碳输送管线相连通，且与一氧化碳吸附单元9通过第二生成气输送管线相连通。

将低温甲醇洗单元7产生的原本用于外排的CO₂用于氧化乙烷和丙烷以形成乙烯和丙烯，从而增加了作为重要的化工原料的乙烯和丙烯的产量。

为了便于将吸附出来的CO及时地输送回低温甲醇洗单元7，优选一氧化碳吸附单元9包括至少两台相互独立工作的吸附装置。这样当其中的一台或多台吸附装置用于CO的吸附时，在另外的吸附装置上将CO从吸附剂上脱附下来，及时地输送至低温甲醇洗单元7。

上述的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的氢气回收装置10为第一膜分离组件或第一变压吸附系统。采用第一膜分离组件或第一变压吸附系统均能很好地将氢气从生成气中分离出来，且第一变压吸附系统的分离效果更好。

经过一氧化碳与氢气从生成气中分离出来之后，以烯烃为主的生成气还含有少量的杂质，为了便于将其进一步利用，优选上述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统还包括生成气再处理单元50，与氢气回收装置10相连通将脱除一氧化碳和氢气后的生成气中的二氧化碳去除。在再处理单元50中通过碱洗、水洗、加压以及降温工序后去除其中的未分离出的CO₂，然后进行干燥、加压以及降温以作为烯烃分离系统等工艺系统的原料气使用。

如图2至图5所示，在本实用新型另一种典型的实施方式中，还提供了一种低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统与烯烃分离系统的耦合系统，该耦合系统包括烯烃分离系统和上述的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，烯烃分离系统包括脱丙烷单元、脱甲烷单元、脱乙烷单元、乙烯精馏单元和丙烯精馏单元，脱丙烷单元、脱甲烷单元、脱乙烷单元与乙烯精馏单元依次相连通，且脱甲烷单元、脱乙烷单元与丙烯精馏单元构成封闭的回路；低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的氢气回收装置10与脱丙烷单元相连通向脱丙烷单元提供部分待分离的原料气。

将上述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统中形成的主要成分为烯烃的生成气与石油裂解气或炼厂干气或甲醇制烯烃产品气混合作为烯烃分离系统的原料气进行分离，不仅有效利用率低温甲醇系统中产生的CO₂，而且增加了烯烃的产量。当然，低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统中形成的生成气也可以单独作为烯烃分离系统的原料气进入烯烃分离系统，本领域技术人员可以根据生成气的实际组成选择该生成气在烯烃分离系统中的分离过程。

如图2至图5所示，上述耦合系统的脱丙烷单元包括脱丙烷塔51、干燥器52、第二压缩机132和第三冷剂激冷器163，脱丙烷塔51的塔顶出口与脱甲烷单元之间设置有初脱气相物流管线；干燥器52的进口与氢气回收装置10相连通，干燥器52的出口与脱丙烷塔51的进口相连通向脱丙烷塔51输送待分离原料气；第二压缩机132设置在脱丙烷塔51与脱甲烷单元之间的初脱气相物流管线上；第三冷剂激冷器163设置在第二压缩机132与脱甲烷单元之间的初脱气相物流管线上。

为了满足低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统中形成的生成气以及成分复杂的石油裂解气、炼厂干气、甲醇制烯烃产品气等气体的较好的分离，在上述烯烃分离系统中设置了脱丙烷单元，利用脱丙烷塔51将待分离气体中的碳四烃类以及碳四以上烃类与碳三烃类以及碳三以下烃类分开形成含有碳三烃类以及碳三以下烃类的初脱气相物流和含有碳四烃类以及碳四以上烃类的初脱液相物流。其中的初脱气相物流进入上述的脱甲烷单元进行分离处理，而且，在初脱气相物流在进入初脱甲烷单元之前进行适当的压缩增压和冷却得到很大程度的降温，因此，降低了脱甲烷单元进行深冷分离的能耗。其中的初脱液相物流进入脱丁烷塔61进行分离并经塔顶冷凝器62的冷凝后得到碳四产品和碳五产品，实现了对原料气充分细致的分离，有利于原料气的利用。

如图2至图5所示，在本实用新型的又一种优选的实施例中，上述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的烷烃脱氢单元包括乙烷脱氢反应器81和丙烷脱氢反应器82，乙烷脱氢反应器81，与低温甲醇洗单元7通过第一二氧化碳输送管线相连通，且与一氧化碳吸附单元9通过第一生成气输送管线相连通，乙烯精馏单元包括乙烯精馏塔22，乙烯精馏塔22的塔底出口与乙烷脱氢反应器81通过乙烷输送管线相连通为乙烷脱氢反应器81提供乙烷；丙烷脱氢反应器82，与低温甲醇洗单元7通过第二二氧化碳输送管线相连通，且与一氧化碳吸附单元9通过第二生成气输送管线相连通，丙烯精馏单元还包括丙烯精馏塔41，丙烯精馏塔41的塔底出口与丙烷脱氢反应器82通过丙烷输送管线相连通向丙烷脱氢反应器82提供丙烷。

将烯烃分离系统的乙烯精馏单元分离出的乙烷和丙烯精馏单元分离出的丙烷利用低温甲醇系统产生的CO₂进行氧化，不仅减少了CO₂的排放量，而且对烯烃分离系统产生的乙烷和丙烷进行了重复利用增加了乙烯和丙烯的产量。

由于经乙烯精馏塔22分离出的乙烷温度较低，为了满足脱氢温度的需求，在进入乙烷脱氢反应器81之前将乙烷进行加热，优选乙烯精馏塔22的塔底出口与乙烷脱氢反应器81之间的乙烷输送管线上设置有加热器23。

在低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统中，经过一氧化碳与氢气从生成气中分离出来之后，以烯烃为主的生成气还含有少量的杂质，为了便于将其进一步利用，优选低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统还包括生成气再处理单元50，设置在氢气回收装置10与脱丙烷单元之间。在再处理单元50中通过碱洗、水洗、加压以及降温工序后去除其中的未分离出的CO₂以作为烯烃分离系统的原料气使用。

如图2和图3所示，在本实用新型的又一种优选的实施例中，上述脱甲烷单元包括初脱甲烷塔11、中间分离组件和次脱甲烷塔17，中间分离组件为第二膜分离组件121或第二变压吸附系统122，初脱气相物流管线设置在脱丙烷塔51的塔顶出口与初脱甲烷塔11的进口之间；初脱甲烷塔11的塔顶出口与第二膜分离组件121的进口之间设置有第一气相物流管线；第二膜分离组件121的富烃气流出口与次脱甲烷塔17的进口之间设置有富烃气流管线。

具有上述结构的脱甲烷单元，采用初脱甲烷塔11、中间分离组件和次脱甲烷塔17进行配合使用，经过初脱甲烷塔11的深冷处理后，合理控制初脱甲烷塔11的塔顶工作温度和压力对待分离的气体进行非清晰切割或清晰切割，使待分离的气体经过初脱甲烷塔11处理后得到不含碳三及碳三以上烃类的第一气相物流进一步经过中间分离组件的分离后有效地将第一气相物流分为富烃气流和富氢气流，增大了进入次脱甲烷塔17的富烃气流中的CH₄/H₂分子比值，进而增加了次脱甲烷塔17塔顶处CH₄的分压，因此只需要将次脱甲烷塔17的温度降低到较高的露点即可分离出CH₄和H₂，那么在分离过程中降温所需的能耗减少了；而且，由于露点的增高使得只需较低的冷量就可使得次脱甲烷塔17塔顶分离的第二气相物流中只有极少甚至是没有乙烯，因此减少了乙烯的损失；同时，上述技术效果的实现可以大大减少烯烃分离的投资。

如图2和图3所示，在本实用新型的又一种优选的实施例中，上述脱甲烷单元还包括第一压缩机131、第一冷箱141、第一换热器151、第二换热器152、第一冷剂激冷器161和膨胀机18，次脱甲烷塔17的塔顶出口与膨胀机18的进口之间具有第二气相物流管线；第一压缩机131设置在富烃气流管线上；第一冷箱141具有第一气相物流第一冷箱内流路、富烃气流第一冷箱内流路和初脱气相物流第一冷箱内流路，第一气相物流第一冷箱内流路串接在第一气相物流管线中；富烃气流第一冷箱内流路串接在第一压缩机131与次脱甲烷塔17的进口之间的富烃气流管线中；初脱气相物流第一冷箱内流路串接在第二压缩机132与第三冷剂激冷器163之间的初脱气相物流管线上；第一换热器151具有富烃气流第一换热器内流路和第二液相物流第一换热器内流路，富烃气流第一换热器内流路串接在富烃气流第一冷箱内流路与次脱甲烷塔17的进口之间的富烃气流管线中；第二液相物流第一换热器内流路，与次脱甲烷塔17的塔底出口相连通，富烃气流与第二液相物流在第一换热器151内进行换热；第二换热器152具有富烃气流第二换热器内流路和第二气相物流第二换热器内流路，富烃气流第二换热器内流路串接在富烃气流第一换热器内流路与次脱甲烷塔17的进口之间的富烃气流管线中；第二气相物流第二换热器内流路与膨胀机18的出口相连通，富烃气流与第二气相物流在第二换热器152内进行换热；第一冷剂激冷器161设置在富烃气流第二换热器内流路与次脱甲烷塔17的进口之间。

在具有上述脱甲烷单元的烯烃分离系统中，来自中间分离组件的富烃气流经第一压缩机131压缩增压后与来自初脱甲烷塔11的第一气相物流在第一冷箱141中进行热交换后温度降低，然后进入第一换热器151与冷却介质进行再次换热后继续进入第二换热器152与经膨胀机18膨胀后温度急剧下降的第二气相物流换热后温度降低；随后富烃气流继续进入第一冷剂激冷器161与冷剂进行热交换进一步降温以较低的温度进入次脱甲烷塔17再次进行深冷分离，富烃气流所进行的一系列换热使温度得到很大程度的降低，进一步减少了次脱甲烷塔17中深冷分离的能耗。

如图2和图3所示，脱甲烷单元还包括第一再沸器191和第二再沸器192，第一再沸器191与初脱甲烷塔11的第一塔底出口相连通并与初脱甲烷塔11的塔釜相连形成第一循环管线；第二再沸器192与初脱甲烷塔11的第二塔底出口相连通并与初脱甲烷塔11的塔釜相连形成第二循环管线。

部分由初脱甲烷塔11的第一塔底出口和第二塔底出口流出的第一液相物流经第一再沸器191或第二再沸器192加热后变为气相返回初脱甲烷塔11的塔釜内，并与由塔顶留下的液相物流逆向接触传质，达到深冷精馏的目的。

如图2和图3所示，上述乙烯精馏单元还包括加氢脱炔反应器21，加氢脱炔反应器21具有氢气气流进口、烃类物料进口和乙烯产物出口，氢气气流进口与中间分离组件的富氢气流出口之间具有富氢气流管线；烃类物料进口与次脱甲烷塔17的塔底出口之间具有第二液相物流管线；乙烯产物出口与乙烯精馏塔22的进口相连通。

由次脱甲烷塔17分离出的以碳二烃类为主的第二液相物流作为第一换热器151的冷却介质与第一气相物流进行换热后温度升高然后再进入加氢脱炔反应器21进行加氢反应，在加氢脱炔反应器21中氢气来源于第二变压吸附系统122分离出的富氢气流和/或外来氢气，加氢完成后得到的物料经乙烯精馏塔22精馏后形成乙烯产品。在上述结构中使分离出的氢气得到合理利用，减少了乙炔加氢的外来氢气消耗量，节约了乙炔加氢成本。

如图2和图3所示，上述脱乙烷单元包括脱乙烷塔31，脱乙烷塔31具有第一液相物流进口、脱乙烷塔塔顶物流出口和塔底出口，第一液相物流进口与初脱甲烷塔11的第三塔底出口之间具有第一液相物流管线；脱乙烷塔塔顶物流出口与加氢脱炔反应器21的烃类物料进口之间具有烃类脱炔物料输送管线，塔底出口与丙烯精馏塔41之间具有第三液相物流管线；丙烯精馏单元还包括塔顶回流罐42，塔顶回流罐42与丙烯精馏塔41的塔顶丙烯出口相连通并与丙烯精馏塔41构成第三循环管线，第一再沸器191或第二再沸器192具有与第三循环管线相连通的丙烯进口和丙烯出口。

在上述烯烃分离系统中，初脱甲烷塔11分离出的第一液相物流经脱乙烷塔31处理后形成的以乙烯为主要成分的乙烯混合气可以作为加氢脱炔反应器21的进料，以脱除其中的少量炔类有机物；同时因为次脱甲烷塔17分离出的第二液相物流几乎都为碳二馏分，所以这股物流无需进入脱乙烷塔31，只有初脱甲烷塔11含有碳二和碳三组分的第一液相物流进入脱乙烷塔31进行分离，从而大大减轻了脱乙烷塔31的负荷，有利于降低脱乙烷塔31的能耗和投资费用；脱乙烷塔31分离出的以丙烯为主的第三液相物流进入丙烯精馏塔41进行精馏后得到的塔顶丙烯产品进入脱甲烷单元的第一再沸器191或第二再沸器192与第一液相物流进行换热后降温，同时塔顶丙烯产品的热量被第一液相物流吸收后第一液相物流变为气相返回初脱甲烷塔11的塔釜内，并与由塔顶留下的液相物流逆向接触传质，达到深冷精馏的目的这样利用塔顶丙烯产品替代热蒸汽与第一液相物流在第一再沸器191或第二再沸器192中进行换热，充分利用了系统内剩余的热量和冷量，减少了热蒸汽和水的用量，节约了能耗与水资源，省去了冷却水的使用和塔顶水冷器的设备投资。冷却后的塔顶丙烯产品经过产品保护床等装置除去其中少量的甲醇、氧化物及其他杂质后得到合格的丙烯产品。

为了有效地控制塔顶丙烯产品的换热和调节初脱甲烷塔11运行（如操作温度），如图3所示，第三循环管线上还设置有控制阀43，控制阀43与第一再沸器191或第二再沸器192并联设置，用以调节流经第一再沸器191或第二再沸器192的丙烯产品的量。

如图2和图3所示，上述脱甲烷单元还包括第二冷箱142，丙烷脱氢反应器82与丙烯精馏塔41之间的丙烷输送管线穿过第二冷箱142；第二冷箱142具有第二气相液流第二冷箱内流路，第二气相液流第二冷箱内流路与第二换热器152的第二气相物流第二换热器内流路相连通；丙烯精馏塔41与第二冷箱142之间具有第四液相物流管线，第四液相物流管线穿过第二冷箱142后延伸至与初脱甲烷塔11相连通，脱甲烷单元还包括第二冷剂激冷器162，第二冷剂激冷器162设置在第二冷箱142与初脱甲烷塔11之间的第四液相物流管线上。

在上述烯烃分离系统中，由来自次脱甲烷塔17的第二气相物流经膨胀机18膨胀冷却、第二换热器152中通过的富烃气流的冷却后在第二冷箱142中作为冷却介质冷却第四液相物流，一方面第二气相物流经换热后温度有所上升输送出烯烃分离系统作为燃料使用，另一方面冷却后的部分第四液相物流再经第二冷剂激冷器162进一步激冷后进入初脱甲烷塔11的塔顶部分用于吸收初脱甲烷塔11的塔顶处第一气相物流中的乙烯，另一部分第四液相物流则作为低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的丙烷脱氢反应器82的丙烷原料。

如图4所示，上述中间分离组件为第二膜分离组件121，烯烃分离系统还包括第二变压吸附系统122，第二变压吸附系统122设置在第二膜分离组件121的富烃气流出口与第一压缩机131之间的富烃气流管线上且通过第二变压吸附系统122的富烃气流出口与富烃气流管线相连通。

将第二膜分离组件121与第二变压吸附系统122进行连用，优化了氢气与烃类物质的分离效果，进一步增大了进入次脱甲烷塔17的富烃气流中的CH₄/H₂分子比值，进而较少了在次脱甲烷塔17中降温所需的能耗。

为了充分利用第二变压吸附系统122中分离出的氢气，优选第二变压吸附系统122的富氢气流出口与加氢脱炔反应器21相连通。

如图5所示，上述中间分离组件为第二膜分离组件121，烯烃分离系统还包括第二变压吸附系统122，第二变压吸附系统122设置在第二膜分离组件121的富氢气流出口与加氢脱炔反应器21之间的富氢气流管线上且通过第二变压吸附系统122的高纯氢气流出口与富氢气流管线相连通。

将第二膜分离组件121与第二变压吸附系统122进行连用，使由第二膜分离组件121分离出的富氢气流进行变压吸附以进一步地将富氢气流中的烃类分离出来并收集高纯氢。

为了充分利用第二变压吸附系统122分离出的富烃气流，优选第二变压吸附系统122的富烃气流出口与第一压缩机131相连通。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，其特征在于，所述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统包括：

低温甲醇洗单元（7）；

烷烃脱氢单元，与所述低温甲醇洗单元（7）通过二氧化碳输送管线相连通以利用所述低温甲醇洗单元（7）得到的二氧化碳氧化烷烃；

一氧化碳吸附单元（9），与所述烷烃脱氢单元通过生成气输送管线相连通以吸收所述烷烃脱氢单元的生成气中的一氧化碳，且与所述低温甲醇洗单元（7）之间设置有第一气体输送管线和第二气体输送管线，并通过所述第一气体输送管线将所述一氧化碳输送至所述低温甲醇洗单元（7）；

氢气回收装置（10），设置在所述低温甲醇洗单元（7）与所述一氧化碳吸附单元（9）之间的所述第二气体输送管线上以回收脱除一氧化碳后的生成气中的氢气并将所述氢气输送回所述低温甲醇洗单元（7）。

2.根据权利要求1所述的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，其特征在于，所述二氧化碳输送管线包括第一二氧化碳输送管线和第二二氧化碳输送管线，所述生成气输送管线包括第一生成气输送管线和第二生成气输送管线，所述烷烃脱氢单元包括：

乙烷脱氢反应器（81），与所述低温甲醇洗单元（7）通过第一二氧化碳输送管线相连通，且与所述一氧化碳吸附单元（9）通过所述第一生成气输送管线相连通；

丙烷脱氢反应器（82），与所述低温甲醇洗单元（7）通过第二二氧化碳输送管线相连通，且与所述一氧化碳吸附单元（9）通过所述第二生成气输送管线相连通。

3.根据权利要求1所述的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，其特征在于，所述一氧化碳吸附单元（9）包括至少两台相互独立工作的一氧化碳吸附装置。

4.根据权利要求1所述的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，其特征在于，所述氢气回收装置（10）为第一膜分离组件或第一变压吸附系统。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，其特征在于，所述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统还包括生成气再处理单元（50），与所述氢气回收装置（10）相连通将脱除一氧化碳和氢气后的生成气中的二氧化碳去除。

6.一种低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统与烯烃分离系统的耦合系统，其特征在于，所述耦合系统包括：

烯烃分离系统，所述烯烃分离系统包括脱丙烷单元、脱甲烷单元、脱乙烷单元、乙烯精馏单元和丙烯精馏单元，所述脱丙烷单元、所述脱甲烷单元、所述脱乙烷单元与所述乙烯精馏单元依次相连通，且所述脱甲烷单元、所述脱乙烷单元与所述丙烯精馏单元构成封闭的回路；

权利要求1所述的低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统，所述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的氢气回收装置（10）与所述脱丙烷单元相连通向所述脱丙烷单元提供部分待分离的原料气。

7.根据权利要求6所述的耦合系统，其特征在于，所述脱丙烷单元包括：

脱丙烷塔（51），所述脱丙烷塔（51）的塔顶出口与所述脱甲烷单元之间设置有初脱气相物流管线；

干燥器（52），所述干燥器（52）的进口与所述氢气回收装置（10）相连通，所述干燥器（52）的出口与所述脱丙烷塔（51）的进口相连通向所述脱丙烷塔（51）输送待分离原料气；

第二压缩机（132），设置在所述脱丙烷塔（51）与所述脱甲烷单元之间的所述初脱气相物流管线上；

第三冷剂激冷器（163），设置在所述第二压缩机（132）与所述脱甲烷单元之间的所述初脱气相物流管线上。

8.根据权利要求6所述的耦合系统，其特征在于，所述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统的所述烷烃脱氢单元包括：

乙烷脱氢反应器（81），与所述低温甲醇洗单元（7）通过第一二氧化碳输送管线相连通，且与所述一氧化碳吸附单元（9）通过所述第一生成气输送管线相连通，所述乙烯精馏单元包括乙烯精馏塔（22），所述乙烯精馏塔（22）的塔底出口与所述乙烷脱氢反应器（81）通过乙烷输送管线相连通为所述乙烷脱氢反应器（81）提供乙烷；

丙烷脱氢反应器（82），与所述低温甲醇洗单元（7）通过第二二氧化碳输送管线相连通，且与所述一氧化碳吸附单元（9）通过所述第二生成气输送管线相连通，所述丙烯精馏单元还包括丙烯精馏塔（41），所述丙烯精馏塔（41）的塔底出口与所述丙烷脱氢反应器（82）通过丙烷输送管线相连通向所述丙烷脱氢反应器（82）提供丙烷。

9.根据权利要求8所述的耦合系统，其特征在于，所述乙烯精馏塔（22）的塔底出口与所述乙烷脱氢反应器（81）之间的所述乙烷输送管线上设置有加热器（23）。

10.根据权利要求8所述的耦合系统，其特征在于，所述低温甲醇洗烷烃脱氢组合系统还包括生成气再处理单元（50），设置在所述氢气回收装置（10）与所述脱丙烷单元之间。

11.根据权利要求8所述的耦合系统，其特征在于，所述脱甲烷单元包括初脱甲烷塔（11）、中间分离组件和次脱甲烷塔（17），所述中间分离组件为第二膜分离组件（121）或第二变压吸附系统（122），

所述初脱气相物流管线设置在所述脱丙烷塔（51）的塔顶出口与所述初脱甲烷塔（11）的进口之间；

所述初脱甲烷塔（11）的塔顶出口与所述中间分离组件的进口之间设置有第一气相物流管线；

所述中间分离组件的富烃气流出口与所述次脱甲烷塔（17）的进口之间设置有富烃气流管线。

12.根据权利要求11所述的耦合系统，其特征在于，所述脱甲烷单元还包括第一压缩机（131）、第一冷箱（141）、第一换热器（151）、第二换热器（152）、第一冷剂激冷器（161）和膨胀机（18），

所述次脱甲烷塔（17）的塔顶出口与所述膨胀机（18）的进口之间具有第二气相物流管线；

所述第一压缩机（131）设置在所述富烃气流管线上；

所述第一冷箱（141）具有：

第一气相物流第一冷箱内流路，串接在所述第一气相物流管线中；

富烃气流第一冷箱内流路，串接在所述第一压缩机（131）与所述次脱甲烷塔（17）的进口之间的富烃气流管线中；

初脱气相物流第一冷箱内流路，串接在所述第二压缩机（132）与所述第三冷剂激冷器（163）之间的所述初脱气相物流管线上；

所述第一换热器（151）具有：

富烃气流第一换热器内流路，串接在所述富烃气流第一冷箱内流路与所述次脱甲烷塔（17）的进口之间的所述富烃气流管线中；

第二液相物流第一换热器内流路，与所述次脱甲烷塔（17）的塔底出口相连通，所述富烃气流与所述第二液相物流在所述第一换热器（151）内进行换热；

所述第二换热器（152）具有：

富烃气流第二换热器内流路，串接在富烃气流第一换热器内流路与所述次脱甲烷塔（17）的进口之间的所述富烃气流管线中；

第二气相物流第二换热器内流路，与所述膨胀机（18）的出口相连通，所述富烃气流与所述第二气相物流在所述第二换热器（152）内进行换热；

所述第一冷剂激冷器（161）设置在所述富烃气流第二换热器内流路与所述次脱甲烷塔（17）的进口之间。

13.根据权利要求12所述的耦合系统，其特征在于，所述脱甲烷单元还包括：

第一再沸器（191），与所述初脱甲烷塔（11）的第一塔底出口相连通并与所述初脱甲烷塔（11）的塔釜相连形成第一循环管线；

第二再沸器（192），与所述初脱甲烷塔（11）的第二塔底出口相连通并与所述初脱甲烷塔（11）的塔釜相连形成第二循环管线。

14.根据权利要求12所述的耦合系统，其特征在于，所述乙烯精馏单元还包括加氢脱炔反应器（21），所述加氢脱炔反应器（21）具有：

氢气气流进口，与所述中间分离组件的富氢气流出口之间具有富氢气流管线；

烃类物料进口，与所述次脱甲烷塔（17）的塔底出口之间具有第二液相物流管线；

乙烯产物出口，与所述乙烯精馏塔（22）的进口相连通。

15.根据权利要求14所述的耦合系统，其特征在于，

所述脱乙烷单元包括脱乙烷塔（31），所述脱乙烷塔（31）具有：

第一液相物流进口，与所述初脱甲烷塔（11）的第三塔底出口之间具有第一液相物流管线；

脱乙烷塔塔顶物流出口，与所述加氢脱炔反应器（21）的烃类物料进口之间具有烃类脱炔物料输送管线；

塔底出口，与所述丙烯精馏塔（41）之间具有第三液相物流管线；

所述丙烯精馏单元还包括：

塔顶回流罐（42），与所述丙烯精馏塔（41）的塔顶丙烯出口相连通并与所述丙烯精馏塔（41）构成第三循环管线，所述第一再沸器（191）或第二再沸器（192）具有与所述第三循环管线相连通的丙烯进口和丙烯出口。

16.根据权利要求15所述的耦合系统，其特征在于，所述第三循环管线上还设置有控制阀（43），所述控制阀（43）与所述第一再沸器（191）或第二再沸器（192）并联设置。

17.根据权利要求14所述的耦合系统，其特征在于，所述脱甲烷单元还包括第二冷箱（142），

所述丙烷脱氢反应器（82）与所述丙烯精馏塔（41）之间的丙烷输送管线穿过所述第二冷箱（142）；

所述第二冷箱（142）具有第二气相液流第二冷箱内流路，所述第二气相液流第二冷箱内流路与所述第二换热器（152）的第二气相物流第二换热器内流路相连通；

所述丙烯精馏塔（41）与所述第二冷箱（142）之间具有第四液相物流管线，所述第四液相物流管线穿过所述第二冷箱（142）后延伸至与所述初脱甲烷塔（11）相连通，所述脱甲烷单元还包括第二冷剂激冷器（162），所述第二冷剂激冷器（162）设置在所述第二冷箱（142）与所述初脱甲烷塔（11）之间的第四液相物流管线上。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的耦合系统，其特征在于，所述中间分离组件为第二膜分离组件（121），所述烯烃分离系统还包括第二变压吸附系统（122），所述第二变压吸附系统（122）设置在所述第二膜分离组件（121）的富烃气流出口与所述第一压缩机（131）之间的富烃气流管线上且通过所述第二变压吸附系统（122）的富烃气流出口与所述富烃气流管线相连通。

19.根据权利要求18所述的耦合系统，其特征在于，所述第二变压吸附系统（122）的富氢气流出口与所述加氢脱炔反应器（21）相连通。

20.根据权利要求14至17中任一项所述的耦合系统，其特征在于，所述中间分离组件为第二膜分离组件（121），所述烯烃分离系统还包括第二变压吸附系统（122），所述第二变压吸附系统（122）设置在所述第二膜分离组件（121）的富氢气流出口与所述加氢脱炔反应器（21）之间的富氢气流管线上且通过所述第二变压吸附系统（122）的高纯氢气流出口与所述富氢气流管线相连通。

21.根据权利要求20所述的耦合系统，其特征在于，所述第二变压吸附系统（122）的富烃气流出口与所述第一压缩机（131）相连通。

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