CN204310982U - 不合格碳二回收系统以及乙烯分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种不合格碳二回收系统以及乙烯分离装置，所述不合格碳二回收系统应用于乙烯分离装置，所述乙烯分离装置包括：依次连接的预冷及前脱乙烷塔系统、碳二加氢反应器系统、冷箱系统、脱甲烷塔、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统、乙烯产品冷却器、乙烯产品冷凝器、乙烯产品过冷器以及乙烯球罐，其中，所述不合格碳二回收系统包括：回收管路，连接在所述脱甲烷塔的底部与所述乙烯产品冷凝器的入口之前。本实用新型还提供一种具有上述不合格碳二回收系统的乙烯分离装置，可以全部回收乙烯装置开车期间的不合格碳二馏分，减少开车物料排放火炬。

Description

不合格碳二回收系统以及乙烯分离装置

技术领域

本实用新型涉及化学工程领域乙烯生产过程中的开车技术，尤其涉及一种减少开车物料排放火炬损失的不合格碳二回收系统以及乙烯分离装置。

背景技术

乙烯装置是以炼油厂产出的石脑油、轻柴油、加氢尾油、戊烷油和饱和液化气以及油田产出的凝析油、戊烷油、乙烷、丙烷和丁烷等轻烃为原料生产乙烯、丙烯、混合碳四等产品的化工装置。该装置涉及两个方面的工艺技术，一是乙烯原料管式炉蒸汽裂解技术，二是裂解气分离技术。裂解炉将乙烯原料热裂解为含氢气、甲烷、碳二、碳三、碳四、裂解汽油、水和酸性气体等的裂解气。裂解气分离技术主要有顺序、前脱丙烷和前脱乙烷分离三种分离工艺，可以分离裂解气得到氢气、甲烷、乙烯、丙烯和混合碳四等产品。

绝大多数乙烯装置都是为正常运行状态下生产乙烯等产品而设计和建设的，很少考虑乙烯装置开车过程的情况，这样给乙烯装置的开车带来了一些问题。因裂解气压缩机的负荷、防喘振控制阀的尺寸及碳二加氢反应器的流量等设计约束条件的限制，乙烯装置需要大量的原料开车，在乙烯装置开车期间，在氢气、乙烯等产品合格前，将有大量的裂解气放火炬，既浪费大量有价值的烃物料，还因烃物料排放火炬燃烧而带来噪音及燃烧废气污染。

乙烯装置裂解气分离工艺不同，其开车方法也不同。顺序分离工艺的乙烯装置开车方法有较多的文献报道，且有专利申请，而其它两种分离工艺的乙烯装置开车方法报道较少。

美国Equistar化学公司的James H.Walker发明了一种烯烃生产装置的开车方法(US7270740B2),在裂解气压缩机一段吸入口引入一股人工合成气体，该合成气体由氢气、甲烷、乙烷和丙烷中的两种或两种以上组份组成，其中各组份的质量分数与急冷系统的实际裂解气组份的质量分数相近。当乙烯装置开车时，裂解炉先不进乙烯原料，急冷系统未运行，先引入人工合成气体启动裂解气压缩机，当裂解气压缩机出口压力达到17～19Mpa时，人工合成气进入冷箱和脱甲烷塔系统，冷箱和脱甲烷塔系统的气相物料循环回裂解气压缩机系统，逐步使裂解气压缩机、冷箱和脱甲烷塔系统的温度、压力和流量达到正常操作条件，然后才开始裂解炉投乙烯原料。该专利适用于顺序分离工艺的乙烯装置开车，解决了裂解炉投乙烯原料后急冷系统、裂解气压缩机出口、冷箱和脱甲烷塔塔顶气体不排放火炬的问题，但从引人工合成气到裂解气压缩机、冷箱和脱甲烷塔系统达到正常操作条件期间，依靠人工合成气置换系统内氮气，并预冷冷箱和脱甲烷塔系统，使裂解气压缩机、冷箱和脱甲烷塔系统达到正常温度、压力和流量，会有大量人工合成气排放火炬，浪费的人工合成气较多，若预冷期间发生泄露，需退料处理，重新开车，也会浪费大量的人工合成气；裂解炉产生的超高压蒸汽较少，需要较多的外来超高压蒸汽确保裂解气压缩机在人工合成气下正常运行。

中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司发明了改进后的乙烯装置脱甲烷塔与脱乙烷系统(实用新型专利申请号201120022696.X)，该专利适用于前脱乙烷分离工艺的乙烯装置开车，在脱甲烷塔塔底新增设一条管线，与脱乙烷塔塔顶乙烯补入线相连，在乙烯装置投料开车期间，随着脱甲烷塔塔底积液，可将其部分塔底液体返回至脱乙烷塔。前脱乙烷分离工艺的乙烯装置利用该实用新型专利开车，虽然可降低脱甲烷塔塔底液体排放火炬的量，减少脱乙烷塔的乙烯补入量，但只能在脱乙烷塔操作调整期间回收部分碳二物料，而前脱乙烷系统操作正常后冷箱及脱甲烷塔开车操作调整期间的大部分物料还都排放火炬。

现有前脱乙烷工艺的乙烯装置开车过程及存在的问题是：

①、裂解炉投料，产生的裂解气开始在急冷系统放火炬，然后在裂解气压缩机末段出口放火炬。随着裂解炉投料的台数的增加，乙烯装置负荷不断提高，裂解气压缩机逐渐调整操作至正常操作条件，在此期间，裂解气在急冷系统和裂解气压缩机末段出口放火炬较多。裂解气压缩机达到正常运行条件后，裂解气进入前脱乙烷系统的碳三吸收塔，置换工艺系统中的氮气，在碳三吸收塔塔顶放火炬，直至该股物流中的碳三体积分数低于0.5％。

②、裂解气压缩机操作正常后，急冷系统物料停止放火炬，裂解气压缩机末段出口物料也停止放火炬。前脱乙烷系统被裂解气实物料预冷，直至达到正常操作温度。在碳三吸收塔塔顶碳二及碳二以下馏份合格前，裂解气在碳三吸收塔塔顶排放火炬。

③、碳三吸收塔塔顶物料合格，向碳二加氢反应器进料，在碳二加氢反应器出口物料中乙炔体积分数低于1ppm前，裂解气在碳二加氢反应器出口排放火炬。

④、碳二加氢反应器出口物料合格，向冷箱和脱甲烷塔系统进料。脱甲烷塔塔底液位建立，当塔底碳二馏份合格后，塔底液体停止排放火炬系统，而全部改向乙烯精馏塔进料，乙烯产品随之合格外放。在脱甲烷塔塔底物料中甲烷体积分数低于100ppm前，其塔底物料排放火炬，损失碳二馏份。

因此，对于现有前脱乙烷工艺的乙烯装置开车而言，虽然吉林石化分公司改进了乙烯装置脱甲烷塔与脱乙烷系统(实用新型专利申请号201120022696.X)，能将脱甲烷塔塔底部分不合格碳二馏分返回低压脱乙烷塔，但最终分离系统中的碳二馏分还是要在脱甲烷塔塔底累计而排放火炬，没有起到减少物料排放火炬的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，优化前脱乙烷工艺的乙烯装置开车过程，在开车的三个主要环节减少烃物料排放火炬。既降低了乙烯装置开车成本，又减轻了乙烯装置开车期间火炬燃烧所带来的废气污染。

上述目的之一是在乙烯装置开车期间，裂解气进入预冷及前脱乙烷塔系统，在碳三吸收塔塔顶物料中碳三含量不合格期间，可允许不合格物料往工艺下游输送，走碳二加氢反应器旁通线去冷箱系统，而不排放火炬系统。

上述目的之二是在碳二加氢反应器开车期间，当碳二加氢反应器出口物料不合格时，可允许不合格物料送往下游冷箱系统，而不排放火炬系统。

上述目的之三是避免脱甲烷塔塔底物料排放火炬，而增加脱甲烷塔塔底物料送至不合格乙烯球罐的工艺流程，将不合格的碳二馏分全部回收至不合格乙烯球罐贮存。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种不合格碳二回收系统，应用于乙烯分离装置，所述乙烯分离装置包括：依次连接的预冷及前脱乙烷塔系统、碳二加氢反应器系统、冷箱系统、脱甲烷塔、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统、乙烯产品冷却器、乙烯产品冷凝器、乙烯产品过冷器以及乙烯球罐，其特征在于，所述不合格碳二回收系统包括：回收管路，连接在所述脱甲烷塔的底部与所述乙烯产品冷凝器的入口之前。

上述的不合格碳二回收系统，其中，所述回收管路上还设置有截止阀。

上述的不合格碳二回收系统，其中，所述截止阀为单向阀。

上述的不合格碳二回收系统，其中，所述回收管路为低温不锈钢管。

为了实现上述目的，本实用新型还提供一种乙烯分离装置，其包括：预冷及前脱乙烷塔系统、碳二加氢反应器系统、冷箱系统、脱甲烷塔、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统、乙烯产品冷却器、乙烯产品冷凝器、乙烯产品过冷器、乙烯球罐以及不合格碳二回收系统，所述预冷及前脱乙烷塔系统、碳二加氢反应器系统、冷箱系统、脱甲烷塔、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统、乙烯产品冷却器、乙烯产品冷凝器、乙烯产品过冷器以及乙烯球罐为依次连接，所述不合格碳二回收系统包括：回收管路，连接在所述脱甲烷塔的底部与所述乙烯产品冷凝器的入口之前。

上述的乙烯分离装置，其中，所述回收管路为低温不锈钢管。

上述的乙烯分离装置，其中，所述低温管路上还设置有截止阀。

上述的乙烯分离装置，其中，所述乙烯产品冷却器与所述冷凝器之间设置有截止阀。

上述的乙烯分离装置，其中，所述乙烯产品冷凝器为-19℃丙烯冷剂的冷凝器设备、所述乙烯产品过冷器为-38℃丙烯冷剂的过冷器设备。

本实用新型的有益功效在于：

采用本实用新型提供的具有不合格碳二回收系统的乙烯分离装置，可以解决上述现有技术的问题，可全部回收乙烯装置开车期间的不合格碳二馏分，减少开车物料排放火炬。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为现有前脱乙烷工艺的乙烯装置开车流程简图；

图2为本实用新型前脱乙烷工艺的乙烯装置开车回收不合格碳二馏分流程简图。

其中，附图标记

B1    不合格碳二回收系统

D1    预冷及前脱乙烷塔系统

D2    碳二加氢反应器系统

D3    冷箱系统

D4    脱甲烷塔

D5    乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统

E1    乙烯产品冷却器

E2    乙烯产品冷凝器

E3    乙烯产品过冷器

S1    合格乙烯球罐

S2    不合格乙烯球罐

V1、V2、V3 截止阀

1     经干燥的裂解气

2     D1出口物料

3     D2出口物料

4     D3出口液相物料

5     D4出口不合格物料

6、7  合格气相乙烯产品

8     合格液相乙烯产品

9     不合格液相乙烯产品

21    D1出口不合格物料

22    D2出口不合格物料

23    D4出口不合格物料

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1，为现有前脱乙烷工艺的乙烯装置开车流程简图。

在乙烯装置开车期间，开车负荷约75％～80％，当裂解气压缩机运行正常后，裂解气可进入下游干燥器干燥。经干燥的裂解气1，压力3.6Mpa以上，温度15℃，进入预冷及前脱乙烷塔系统D1，该系统中碳三吸收塔塔顶的出口物料2合格前，不合格物料21约150t/h排放火炬，排放时间至少0.5小时，损失物料75吨。

碳三吸收塔塔顶的出口物料2合格后，进入碳二加氢反应器系统D2，D2出口物料3(此时为合格物料)去冷箱系统D3，不合格物料22排放火炬。

碳二加氢反应器系统D2开车，催化剂钝化操作及正常操作，操作调整时间约6小时，排放火炬损失物料约900吨。

冷箱系统D3的出口液相物料4进入脱甲烷塔D4，脱甲烷塔D4塔底积液后，不合格物料23约110t/h排放火炬，排放时间约6小时，损失物料660t/h。

D4塔底合格物料5通过阀V1进入乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统D5，乙烯产品随之合格，大部分气相乙烯产品6去下游装置，少部分气相乙烯产品7各分别被10℃、-19℃、-38℃丙烯冷剂在乙烯产品冷却器E1、冷凝器E2、过冷器E3冷却后，得到-35℃、1.9Mpa的合格液相乙烯产品8，贮存至合格乙烯球罐S1。

现有乙烯装置开车，在以上三个环节物料排放火炬，共损失物料1635吨。

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种不合格碳二回收系统以及应用该不合格碳二回收系统的乙烯分离装置。

参见图2为本实用新型前脱乙烷工艺的乙烯装置开车回收不合格碳二馏分流程简图。

在图2所示的具体实施方式中，本实用新型揭示一种应用于乙烯装置的乙烯分离装置，所述乙烯分离装置包括：预冷及前脱乙烷塔系统D1、碳二加氢反应器系统D2、冷箱系统D3、脱甲烷塔D4、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统D5、乙烯产品冷却器E1、乙烯产品冷凝器E2、乙烯产品过冷器E3、合格乙烯球罐S1、不合格乙烯球罐S2以及不合格碳二回收系统B1。

如图2所示，所述预冷及前脱乙烷塔系统D1、碳二加氢反应器系统D2、冷箱系统D3、脱甲烷塔D4、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统D5、乙烯产品冷却器E1、乙烯产品冷凝器E2、乙烯产品过冷器E3、乙烯球罐S1为依次连接，所述不合格碳二回收系统B1连接在所述脱甲烷塔D4的底部与所述乙烯产品冷凝器的入口之前。

本实用新型在所述乙烯产品冷却器E1与冷凝器E2之间设置截止阀V3，在所述不合格碳二回收系统B1中设置截止阀V2，以便在乙烯装置开车期间用于隔离所述乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统D5。

所述的截止阀V2、V3采用单向截止阀。

本实用新型揭示的碳二加氢反应器系统D2与现有技术的不同之处在于，于所述碳二加氢反应器系统D2的内部还设置有一旁通线路，这样，当物料2合格后进入所述碳二加氢反应器系统D2中的碳二加氢反应器，而不合格物料2则通过进入所述碳二加氢反应器系统D2中的旁通线路直接进入所述冷箱系统D3，因此，本实用新型不同现有技术中于此环节中不合格物料22排放火炬。

因此，比较图1现有前脱乙烷工艺的乙烯装置开车流程简图与图2本实用新型前脱乙烷工艺的乙烯装置开车回收不合格碳二馏分流程简图，可以看出，本实用新型揭示的乙烯装置于所述预冷及前脱乙烷塔系统D1、碳二加氢反应器系统D2、脱甲烷塔D4三个环节均没有物料排放火炬，也就是说，本实用新型在乙烯装置开车期间的所有裂解气都经过如图2所示的流程，从D1→D2→D3→D4进而通过本实用新型揭示的不合格碳二回收系统B1而进入所述乙烯产品冷凝器的入口。再经过所述乙烯产品冷凝器E2→乙烯产品过冷器E3→最终不合格液相乙烯产品9贮存于所述不合格乙烯球罐S2中。

本实用新型所述冷却器E1是采用10℃丙烯冷剂的冷却器设备，所述冷凝器E2是采用-19℃丙烯冷剂的冷凝器设备，所述过冷器E3是采用-38℃丙烯冷剂的过冷器设备。

进一步地，参见图2揭示本实用新型的具体实施例。

在乙烯装置开车期间，截止阀V1、V3关闭，截止阀V2开启，开车负荷约75％～80％，当裂解气压缩机运行正常后，裂解气可进入下游干燥器干燥。经干燥的裂解气1，压力3.6Mpa以上，温度15℃，进入预冷及前脱乙烷塔系统D1，该系统中碳三吸收塔塔顶物料2进入碳二加氢反应器系统D2，当物料2不合格时走D2中碳二加氢反应器的旁通线路，当物料2合格后改进入D2中碳二加氢反应器。在碳二加氢反应器操作调整期间，D2出口物料3去冷箱系统D3。冷箱系统D3出口液相物料4进入脱甲烷塔D4，脱甲烷塔D4塔底压力为3.2Mpa，温度正常为-8℃，开车期间一般为0℃～-10℃，D4塔底积液后，不合格物料5约110t/h通过阀V2降压至1.9Mpa，然后去乙烯产品冷凝器E2和过冷器E3冷却至-35℃，然后不合格液相乙烯产品9进入不合格乙烯球罐S2贮存。

乙烯装置采用本实用新型开车，所述预冷及前脱乙烷塔系统D1、碳二加氢反应器系统D2、冷箱系统D3和脱甲烷塔D4操作调整时间约12小时，在此期间，不合格碳二物料都不排放火炬，可在所述脱甲烷塔D4塔底累积，全部回收至不合格乙烯球罐S2，共回收不合格碳二物料1320吨。

当所述脱甲烷塔D4塔底物料5合格后，开启截止阀V1，关闭截止阀V2，开启截止阀V3，合格乙烯走物料8进入所述合格乙烯球罐S1贮存，至此乙烯装置开车正常。

本实用新型揭示的不合格碳二回收系统B1，采用低温不锈钢管路，其材料选择为304L。

综上所述，本实用新型揭示应用于前脱乙烷分离工艺的乙烯装置，通过在脱甲烷塔塔底与乙烯产品冷凝器之间设置回收不合格碳二组份系统，可回收乙烯装置开车期间产生的不合格碳二组份。利用乙烯产品冷凝器和过冷器，将脱甲烷塔塔底不合格碳二组份冷却到-35℃后，送入不合格乙烯球罐贮存。乙烯装置采用该实用新型开车，可避免碳三吸收塔塔顶、碳二加氢反应器出口、脱甲烷塔塔底的不合格物料排放火炬，乙烯装置一次开车可减少排放火炬物料损失80％。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种不合格碳二回收系统，应用于乙烯分离装置，所述乙烯分离装置包括：依次连接的预冷及前脱乙烷塔系统、碳二加氢反应器系统、冷箱系统、脱甲烷塔、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统、乙烯产品冷却器、乙烯产品冷凝器、乙烯产品过冷器以及乙烯球罐，其特征在于，所述不合格碳二回收系统包括：回收管路，连接在所述脱甲烷塔的底部与所述乙烯产品冷凝器的入口之前。

2.根据权利要求1所述的不合格碳二回收系统，其特征在于，所述回收管路上还设置有截止阀。

3.根据权利要求2所述的不合格碳二回收系统，其特征在于，所述截止阀为单向阀。

4.根据权利要求3所述的不合格碳二回收系统，其特征在于，所述回收管路为低温不锈钢管。

5.一种乙烯分离装置，其特征在于，包括：预冷及前脱乙烷塔系统、碳二加氢反应器系统、冷箱系统、脱甲烷塔、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统、乙烯产品冷却器、乙烯产品冷凝器、乙烯产品过冷器、乙烯球罐以及不合格碳二回收系统，所述预冷及前脱乙烷塔系统、碳二加氢反应器系统、冷箱系统、脱甲烷塔、乙烯精馏塔及乙烯制冷压缩机开式热泵系统、乙烯产品冷却器、乙烯产品冷凝器、乙烯产品过冷器以及乙烯球罐为依次连接，所述不合格碳二回收系统包括：回收管路，连接在所述脱甲烷塔的底部与所述乙烯产品冷凝器的入口之前。

6.根据权利要求5所述的乙烯分离装置，其特征在于，所述回收管路为低温不锈钢管。

7.根据权利要求6所述的乙烯分离装置，其特征在于，所述低温管路上还设置有截止阀。

8.根据权利要求5所述的乙烯分离装置，其特征在于，所述乙烯产品冷却器与所述冷凝器之间设置有截止阀。

9.根据权利要求5所述的乙烯分离装置，其特征在于，所述乙烯产品冷凝器为-19℃丙烯冷剂的冷凝器设备、所述乙烯产品过冷器为-38℃丙烯冷剂的过冷器设备。