CN206385043U - 乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，包括产品气压缩机、第一冷却器、第一气液分离器、干燥器、过滤器和膜分离器；第一气液分离器包括第一进料口、位于顶部的第一排气口和位于底部的第一排液口，膜分离器包括进料口、用于排出氢气的渗透气出口和渗余气出口；产品气压缩机、第一冷却器、第一进料口依次连通，第一排气口与干燥器、过滤器和膜分离器的进料口依次连通；膜分离器用于分离产品气中的氢。该设备的提氢流程简单，操作方便，占地面积小，灵活性高，无运动部件，控制部分少，耗能小，适于连续生产。

Description

乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备

技术领域

本实用新型涉及富氢轻烃中回收氢气技术领域，尤其是涉及一种乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备。

背景技术

基于我国“贫油、少气、富煤”的能源结构以及电石产能有严重过剩的现状，目前煤基乙炔制乙烯技术愈来愈受到人们的重视。煤基乙炔制乙烯技术与煤经甲醇制烯烃技术相比具有工艺简单，建设投资少，生产成本低，碳排放量低、水耗量低，产品附加值高等特点。

高浓度乙炔加氢制乙烯技术采用浆态床反应器，氢炔比高，粗产品气中未反应的氢气含量较高，氢气含量高达30-85％，因此必须把未反应的氢气进行分离以回收原料氢气。

粗产品气的提氢分离技术主要有：深冷分离法、中冷油吸收法、膜分离法、变压吸附法(PSA)，以及联合工艺等，各种方法各具特点。

深冷分离法虽工艺较为成熟，乙烯回收率高，但由于粗产品气中含有大量的未反应氢气，产品气中由于氢气的存在降低了乙烯的分压，因此深冷分离方案要采用足够高的压力或足够低的温度才能实现塔顶对露点的要求，上述影响是由相平衡决定的，并不取决于塔板数和回流比的多少。根据乙炔加氢制乙烯中粗产品气中氢含量高的特点，粗产品气的提氢分离避免深冷分离是合理的。

对于油吸收法，由于粗产品气中氢含量过高，吸收塔内大量的氢气同样会降低吸收油的分压，因此油吸收法也要采用足够高的压 力或足够低的温度，同时会消耗大量的吸收油，而吸收油再生温度又较高，然后再将此吸收油冷却到-20～-40℃进吸收塔，如此大量的吸收油先加热再冷却循环，能量消耗显然不经济。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，以解决现有技术中存在的从乙炔加氢制乙烯粗产品气中提氢设备投资大，能耗大，操作繁杂的技术问题。

本实用新型提供一种乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，包括产品气压缩机、第一冷却器、第一气液分离器、干燥器、过滤器和膜分离器；

第一气液分离器包括第一进料口、位于顶部的第一排气口和位于底部的第一排液口，膜分离器包括进料口、渗余气出口和用于排出氢气的渗透气出口；

产品气压缩机、第一冷却器、第一气液分离器的第一进料口依次连通，第一气液分离器的第一排气口与干燥器、过滤器和膜分离器的进料口依次连通；膜分离器的渗透气出口用于与乙炔加氢反应单元的原料气压缩机连通；第一气液分离器的第一排液口用于排出液相重烃组分；膜分离器用于分离产品气中的氢。

进一步地，乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备还包括第二冷却器和第二气液分离器；第二气液分离器包括第二进料口、位于顶部的第二排气口和位于底部的第二排液口；

第二冷却器的进料口与过滤器的出料口连通，第二冷却器的出料口与第二气液分离器的第二进料口连通，第二气液分离器的第二排气口与膜分离器的进料口连通，第二气液分离器的第二排液口用于排出含N-甲基吡硌烷酮溶剂的液相。

进一步地，乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，还包括精密过滤器和再加热器；第二气液分离器的第二排气口、精密过滤器、再加热器、膜分离器的进料口依次连通。

进一步地，产品气压缩机包括依次连通的压缩机一段、压缩机二段和压缩机三段；压缩机三段与第一冷却器的进料口连通；压缩机一段、压缩机二段和压缩机三段用于使产品气逐级升压。

进一步地，产品气压缩机包括压缩机一段、压缩机二段和压缩机三段；压缩机一段和压缩机二段连通，压缩机二段与第一冷却器的进料口连通；压缩机三段与膜分离器的渗余气出口连通；压缩机一段、压缩机二段和压缩机三段用于使产品气逐级升压。

进一步地，第一冷却器采用循环水冷却。

进一步地，第二冷却器采用丙烯冷剂冷却。

进一步地，再加热器采用热水加热。

进一步地，膜分离器包括芯部，芯部设置有多个中空纤维管。

本实用新型提供的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，采用膜分离提氢技术，将氢作为膜分离器的渗透气，渗透后的氢压力降低符合原料气压缩机入口压力低的要求，而作为渗余气的提浓产品气不必再升压而直接可进入下一步的烯烃分离单元，从而可节省压缩功而降低乙烯产品气各组分分离的成本；该设备的提氢流程简单，操作方便，占地面积小，灵活性高，无运动部件，控制部分少，适于连续生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的 一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例提供的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备的结构示意图；

图2为图1所示的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备中的第一气液分离器的结构示意图；

图3为图1所示的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备中的第二气液分离器的结构示意图；

图4为本实用新型另一个实施例提供的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备的结构示意图。

图中：01-产品气压缩机；02-第一冷却器；03-第一气液分离器；04-干燥器；05-过滤器；06-膜分离器；07-第二冷却器；08-第二气液分离器；09-精密过滤器；10-再加热器；11-乙炔加氢制乙烯反应单元；011-压缩机一段；012-压缩机二段；013-压缩机三段；031-第一进料口；032-第一排气口；033-第一排液口；081-第二进料口；082-第二排气口；083-第二排液口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位 或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型一个实施例提供的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备的结构示意图，图2为图1所示的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备中的第一气液分离器的结构示意图，图3为图1所示的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备中的第二气液分离器的结构示意图，图4为本实用新型另一个实施例提供的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备的结构示意图。

如图1至图4所示，本实用新型提供一种乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，包括产品气压缩机01、第一冷却器02、第一气液分离器03、干燥器04、过滤器05和膜分离器06；第一气液分离器03包括第一进料口031、位于顶部的第一排气口032和位于底部的第一排液口033，膜分离器06包括进料口、渗余气出口和用于排出氢气的渗透气出口；产品气压缩机01、第一冷却器02、第一气液分离器03的第一进料口031依次连通，第一气液分离器03的第一排气口032与干燥器04、过滤器05和膜分离器06的进料口依次连通；膜分离器06的渗透气出口用于与乙炔加氢反应单元的原料气压缩 机连通；第一气液分离器03的第一排液口033用于排出液相重烃组分；膜分离器06用于分离产品气中的氢。

其中，产品气压缩机01用于将乙烯产品气压缩至预设压力，较佳地是采用多段式压缩，各段产品气出口温度低于100℃，段间设冷却器对产品气进行冷却，较佳地压力范围为2.0-4.5MPaG，该范围不仅适用于提氢过程中各组分的分离，还适用于后期对产品气进一步分离的过程。

第一冷却器02较佳地是采用廉价的循环水冷却，冷却效率高，取材方便。本实施例中将产品气压缩至预设温度，将产品气冷却至预设温度，两者相配合，从而避免压力过大或者温度过低才能将产品气中的组分分离，大大减少了耗能，降低成本，且提氢后的产品气仍具有较高压力(与原产品气压力相比)，实现了对产品气的提浓。

膜分离器06包括芯部，芯部设置有多个中空纤维管，乙烯产品气通过中空纤维管时便进行渗透、溶解、扩散、解析过程，氢气进入每根中空纤维管内，汇集后从渗透气出口排出，未渗透的尾气(提浓产品气)从膜分离器06渗余气出口排出，从而将氢气从乙烯产品气中提出，对提出的氢气进行回收，再次作为原料进行制乙烯过程。分离出的氢中乙烯的含量应在4-14％(mol)范围之内，提浓产品气中氢气含量应在6-16％(mol)范围之内，满足上述条件下既能达到生产要求，又能降低膜分离器06的投资及后序对产品气进一步分离中吸收汽提塔的分离难度。如果出现没有达到上述标准的情况，可通过调节各个部件参数来调整氢中乙烯的含量，提浓产品气中氢的含量。

本实施例提供的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备工作时，乙烯产品气首先进入产品气压缩机01中，产品气压缩机01将产品气压缩至2.0-4.5MPaG，然后，产品气压缩机01将产品气送至第一冷 却器02中；第一冷却器02将产品气冷却至35℃～45℃，此时，产品气中的重烃组分(此处重烃组分是指在乙烯产品气中相对较重的组分)冷凝，然后，第一冷却器02将含有液相重烃组分的产品气输送至第一气液分离器03；第一气液分离器03对产品气进行气液分离，第一气液分离器03的底部分离出液相重烃组分，顶部排出不含有重烃组分的产品气，并将该产品气输送至干燥器04中；干燥器04将除去重烃组分的产品气中的水分脱去，此时产品气的温度为35℃～45℃，然后将干燥的产品气送至过滤器05；过滤器05将该产品气中的可能含有的液态烃或者固体颗粒除去，以保证进入膜分离器06的产品气干燥清洁，避免对膜分离器06中的中空纤维管造成损害；最后，产品气进入膜分离器06，膜分离器06对产品气中的氢气进行分离，分离出的氢气由膜分离器06的渗透气出口排出，作为原料返回原料气压缩机再利用，剩余组分作为渗余气体通过渗余气出口排出，进行下一步分离。

将氢气从乙烯粗产品气中分离，并循环利用，可简称该氢气为循环氢。

本实施例提供的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，采用膜分离提氢技术，将氢作为膜分离器06的渗透气，渗透后的氢压力降低符合原料气压缩机入口压力低的要求，而作为渗余气的提浓产品气不必再升压而直接可进入下一步的烯烃分离单元，从而可节省压缩功而降低乙烯产品气各组分分离的成本；该设备的提氢流程简单，操作方便，占地面积小，灵活性高，无运动部件，控制部分少，适于连续生产。

如图1和图4所示，在上述实施例基础之上，进一步地，乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备还包括第二冷却器和第二气液分离器08；第二气液分离器08包括第二进料口081、位于顶部的第二排气 口082和位于底部的第二排液口083；第二冷却器07的进料口与过滤器05的出料口连通，第二冷却器07的出料口与第二气液分离器08的第二进料口081连通，第二气液分离器08的第二排气口082与膜分离器06的进料口连通，第二气液分离器08的第二排液口083用于排出含N-甲基吡硌烷酮溶剂的液相。

其中，第二冷却器07的冷源较佳地采用丙烯冷剂。采用廉价易得的丙烯作冷剂，冷凝压力能满足用廉价的循环水冷凝，蒸发压力满足温和而经济的常压操作

经过过滤器05过滤后的产品气进入第二冷却器07，第二冷却器07将该产品气浅冷至20℃～-20℃，以使该产品气中的N-甲基吡硌烷酮溶剂冷凝，然后第二冷却器07将含有N-甲基吡硌烷酮溶剂的液相产品气送至第二气液分离器08中；第二气液分离器08对该产品气进行气液分离，液相N-甲基吡硌烷酮溶剂聚集在第二气液分离器08的底部并由第二排液口083排出，剩余气相组分聚集在第二气液分离器08的顶部，通过第二排气口082进入膜分离器06中。

将产品气中的N-甲基吡硌烷酮溶剂分离出，防止N-甲基吡硌烷酮对膜分离器06中的组件产生不利影响，延长膜分离器06的使用寿命，降低使用成本。

如图1和图4所示，在上述实施例基础之上，进一步地，乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，还包括精密过滤器09和再加热器10；第二冷却器07的第二排气口082、精密过滤器09、再加热器10、膜分离器06的进料口依次连通。

本实施例中，在将产品气送入膜分离前，精密过滤器09可除去产品气中夹带的细小固体颗粒和油雾，进一步保证了进入膜分离器06的产品气的清洁。

产品气通过精密分离器后，进入再加热器10中，再加热器10将该产品气过热至60℃～90℃，防止饱和气体在膜表面凝结。

其中，再加热器10较佳地采用本装置副产的热水进行加热，取材方便，可循环使用，成本低。

如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，产品气压缩机01包括依次连通的压缩机一段011、压缩机二段012和压缩机三段013；压缩机三段013与第一冷却器02的进料口连通；压缩机一段011、压缩机二段012和压缩机三段013用于使产品气逐级升压。

本实施例中，各段产品气出口温度低于100℃，段间设冷却器对产品气进行冷却，以避免压缩过程温升过大而造成产品气中炔烃和双烯烃在较高温度下发生聚合，以致发生形成聚合物堵塞叶轮流道和密封件的情况。

采用三段压缩将产品气压缩至预设压力，相对于直接将产品气压缩至预设压力，易实现，能耗低，效率高。

如图4所示，在上述实施例基础之上，进一步地，产品气压缩机01包括所述产品气压缩机01包括压缩机一段011、压缩机二段012和压缩机三段013；压缩机一段011和压缩机二段012连通，压缩机二段012与第一冷却器02的进料口连通；压缩机三段013与膜分离器06的渗余气出口连通；压缩机一段011、压缩机二段012和压缩机三段013用于使产品气逐级升压。

本实施例中，当加氢反应的氢炔比较高时，自乙炔加氢制乙烯反应单元来的粗产品气经产品气压缩机01二级压缩后，再经干燥、过滤、冷却冷凝、加热等步骤后进行膜提氢，提浓后产品气经进一步升压后，进入下游烯烃分离单元。仅提氢后的产品气进行三级压缩，节省了压缩功，减少了能耗。

如图1和图4所示，在上述实施例基础之上，进一步地，本实用新型还提供一种乙炔加氢制乙设备，包括乙炔加氢制乙烯反应单元11，还包括本实用新型提供的乙炔加氢制乙烯产品气提氢设备，乙炔加氢制乙烯反应单元11包括原料气压缩机和出气口，乙炔加氢制乙烯反应单元11的出气口与产品气压缩机01的进气口连通；膜分离器06的渗透气出口与原料气压缩机连通。

本实施例中，乙炔加氢制乙烯反应单元11用于制备乙烯产品气，通过膜分离器06中的渗透气出口排出的氢气可直接进入原料气压缩机中进行下一次的乙烯制备过程。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，包括：产品气压缩机、第一冷却器、第一气液分离器、干燥器、过滤器和膜分离器；

所述第一气液分离器包括第一进料口、位于顶部的第一排气口和位于底部的第一排液口，所述膜分离器包括进料口、渗余气出口和用于排出氢气的渗透气出口；

所述产品气压缩机、所述第一冷却器、所述第一气液分离器的第一进料口依次连通，所述第一气液分离器的第一排气口与所述干燥器、所述过滤器和所述膜分离器的进料口依次连通；所述膜分离器的渗透气出口用于与乙炔加氢反应单元的原料气压缩机连通；所述第一气液分离器的第一排液口用于排出液相重烃组分；

所述膜分离器用于分离产品气中的氢。

2.根据权利要求1所述的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，还包括第二冷却器和第二气液分离器；所述第二气液分离器包括第二进料口、位于顶部的第二排气口和位于底部的第二排液口；

所述第二冷却器的进料口与所述过滤器的出料口连通，所述第二冷却器的出料口与所述第二气液分离器的第二进料口连通，所述第二气液分离器的第二排气口与所述膜分离器的进料口连通，所述第二气液分离器的第二排液口用于排出含N-甲基吡硌烷酮溶剂的液相。

3.根据权利要求2所述的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，还包括精密过滤器和再加热器；

所述第二气液分离器的第二排气口、所述精密过滤器、所述再加热器、所述膜分离器的进料口依次连通。

4.根据权利要求1所述的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，所述产品气压缩机包括依次连通的压缩机一段、压缩机二段和压缩机三段；所述压缩机三段与所述第一冷却器的进料口连通；所述压缩机一段、所述压缩机二段和所述压缩机三段用于使产品气逐级升压。

5.根据权利要求1所述的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，所述产品气压缩机包括压缩机一段、压缩机二段和压缩机三段；所述压缩机一段和压缩机二段连通，所述压缩机二段与所述第一冷却器的进料口连通；

所述压缩机三段与所述膜分离器的渗余气出口连通；

所述压缩机一段、所述压缩机二段和所述压缩机三段用于使产品气逐级升压。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，第一冷却器采用循环水冷却。

7.根据权利要求2所述的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，所述第二冷却器采用丙烯冷剂冷却。

8.根据权利要求3所述的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，所述再加热器采用热水加热。

9.根据权利要求1所述的乙炔加氢制乙烯粗产品气提氢设备，其特征在于，所述膜分离器包括芯部，所述芯部设置有多个中空纤维管。