CN210458013U - 一种粗氢中乙烯的回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种粗氢中乙烯的回收系统，主要包括冷箱、第一分离罐、第二分离罐、第三分离罐、脱甲烷塔和脱甲烷塔回流罐；裂解气进气管道经冷箱后连接至第一分离罐，第一分离罐顶部经冷箱后连接至第二分离罐，第一分离罐底部连接至脱甲烷塔；第二分离罐顶部连接至第三分离罐，第二分离罐底部连接至脱甲烷塔；第三分离罐顶部连接至冷箱回收冷量，第三分离罐底部连接至脱甲烷塔；脱甲烷塔顶部经冷箱后连接至脱甲烷塔回流罐，脱甲烷塔的底部设有第四液相出口；脱甲烷塔回流罐顶部连接至冷箱回收冷量，脱甲烷塔回流罐底部经管道分别连接至第三分离罐和脱甲烷塔。本实用新型在不增加装置能耗的情况下，提高了乙烯的收率。

Description

一种粗氢中乙烯的回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种粗氢中乙烯的回收系统，属于化工设备领域。

背景技术

乙烯工业是石油化工的龙头，乙烯的生产能力代表一个国家的石油化工生产水平。目前乙烯装置的裂解原料主要有乙烷、丙烷、液化石油气、石脑油、加氢尾油等。一般来说，乙烯装置的原料越轻，其乙烯收率越高，能耗越低。近年来，随着国内外液化石油气及页岩气的开发利用，乙烯装置的原料逐渐向轻质化发展，特别是以乙烷为裂解原料的乙烯装置得到了广泛应用。

然而，目前国内普遍采用的是以石脑油等重质原料裂解生产乙烯，深冷工艺流程也普遍是针对重质原料裂解的裂解气定制，不太适合轻组分含量较高的轻质原料裂解的裂解气。因此，对于乙烷等轻质裂解原料，需要对目前的深冷工艺流程及设备进行改进以降低深冷过程中的乙烯损失。

深冷过程中乙烯的损失普遍发生在乙烯装置温度最低处，即分离出的粗氢物流中；粗氢中存在的大量物流不但会降低装置中的乙烯收率，还会增加氢气提纯装置的负荷。针对粗氢中乙烯含量较多的情况可以采用低温冷剂冷凝的方法，通过使粗氢气体气液分离的方法回收粗氢中的乙烯。但该方法需要温度极低的冷剂，会大大增加装置的能耗。

发明内容

针对现有技术中存在的粗氢物流中乙烯含量较高的缺陷，本实用新型提供了一种乙烯回收系统，在不额外增加装置能耗的前提下，利用脱甲烷塔回流罐底部的液相物流与粗氢混合的方法，使粗氢中的乙烯液化回到脱甲烷塔中达到回收粗氢中乙烯的目的。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种粗氢中乙烯的回收系统，所述回收系统主要包括冷箱、第一分离罐、第二分离罐、第三分离罐、脱甲烷塔和脱甲烷塔回流罐；裂解气进气管道经冷箱后连接至第一分离罐，所述第一分离罐顶部的第一气相出口经冷箱后连接至第二分离罐，所述第一分离罐底部的第一液相出口连接至脱甲烷塔；所述第二分离罐顶部的第二气相出口连接至第三分离罐，所述第二分离罐底部的第二液相出口连接至脱甲烷塔；所述第三分离罐顶部的第三气相出口连接至冷箱回收冷量，所述第三分离罐底部的第三液相出口连接至脱甲烷塔；所述脱甲烷塔顶部的第四气相出口经冷箱后连接至脱甲烷塔回流罐，所述脱甲烷塔的底部设有第四液相出口；所述脱甲烷塔回流罐顶部的第五气相出口连接至冷箱回收冷量，所述脱甲烷塔回流罐底部的液相甲烷出口经管道分别连接至第三分离罐和脱甲烷塔。

进一步地，所述第三分离罐的上部设有第三液相进料口，所述第三分离罐的下部设有第三气相进料口，所述第三液相进料口与所述脱甲烷回流罐底部的液相甲烷出口相连，所述第三气相进料口与所述第二分离罐顶部的第二气相出口相连。

进一步地，所述第二分离罐与所述第三分离罐之间设有混合器，所述第二分离罐顶部的第二气相出口连接至所述混合器，所述脱甲烷塔回流罐底部的液相甲烷出口也连接至所述混合器，所述混合器的出料口连接至所述第三分离罐。

进一步地，与所述液相甲烷出口相连的管道上设有增压泵。

进一步地，与所述液相甲烷出口相连的管道分成第一液相甲烷管道和第二液相甲烷管道，所述第一液相甲烷管道与所述第三分离罐上部的第三液相进料口相连，所述第二液相甲烷管道与所述第三分离罐底部的第三液相出料管道汇合后连接至脱甲烷塔。

进一步地，与所述液相甲烷出口相连的管道分成第一液相甲烷管道和第二液相甲烷管道，所述第一液相甲烷管道连接至所述混合器，所述第二液相甲烷管道与所述第三分离罐底部的第三液相出料管道汇合后连接至脱甲烷塔。

进一步地，所述冷箱内设有至少两个尾气换热器，包括第一尾气换热器和第二尾气换热器，所述裂解气进气管道经所述第二尾气换热器连接至所述第一分离罐，所述第一气相出口经所述第一尾气换热器连接至所述第二分离罐，所述第四气相出口经所述第一尾气换热器连接至所述脱甲烷塔回流罐。

进一步地，所述脱甲烷塔的侧部由下至上依次设有第一液相进口、第二液相进口和第三液相进口，所述第一液相进口与所述第一液相出口相连，所述第二液相进口与所述第二液相出口相连，所述第三液相进口与所述第三液相出口相连。

上述乙烯回收系统的工作方式如下：主要成分为氢气、甲烷、乙烯、乙烷的裂解气在冷箱中被冷凝后进入第一分离罐气液分离，第一分离罐底部的液相物流进入脱甲烷塔，第一分离罐顶部的气相物流在冷箱中冷凝后进入第二分离罐，第二分离罐底部的液相物流进入脱甲烷塔，脱甲烷塔塔顶的温度在-140℃～-80℃范围内，压力在0.5MPa～3MPa范围内，脱甲烷塔顶部的气相物流在冷箱中冷凝后进入脱甲烷塔回流罐。脱甲烷塔回流罐底部的液相物流经过增压后，一部分会与第二分离罐顶部的气相物流一起通过预先共混或直接进入第三分离罐，一部分会与第三分离罐底部的液相物流混合作为脱甲烷塔的进料。第二分离罐顶部的气相物流中氢气的体积分数在80％～95％范围内，第二分离罐顶部的气相物流中乙烯的体积分数<10％。第二分离罐顶部的气相物流、脱甲烷塔回流罐底部的液相物流，这两相物流在相互接触的过程中会伴随着大量液相甲烷汽化导致两相物流温度降低，气相乙烯液化后去往脱甲烷塔，两种物流会在第三分离罐中重新达到两相平衡。第二分离罐顶部的气相物流与脱甲烷塔回流罐底部的液相物流的质量流量比在1：5～5：1范围内。第三分离罐顶部的气相物流进入冷箱中回收冷量，第三分离罐顶部的温度在-160℃～-100℃范围内，压力在0.5MPa～5MPa范围内，第三分离罐顶部的气相物流中乙烯的体积分数<1％。脱甲烷塔回流罐顶部的气相物流也进入冷箱内回收冷量。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的回收系统利用第二分离罐顶部气相物流与脱甲烷塔回流罐底部液相物流在达到两相平衡过程中气相乙烯液化的方法，大大降低了第三分离罐顶部气相物流中乙烯的含量，在不增加装置能耗的情况下，提高了乙烯的收率，尤其适用于轻质原料裂解生产乙烯的装置。与现有技术相比，本回收系统使乙烯收率提高近0.7％，对于一套1250万吨/年乙烯装置来说，相当于多回收1.1t/h乙烯。

附图说明

图1为对比例中提供的乙烯回收系统的结构示意图。

图2为实施例1中提供的乙烯回收系统的结构示意图。

图3为实施例2中提供的乙烯回收系统的结构示意图。

其中，1-第二尾气换热器；2-冷箱；3-第一尾气换热器；4-裂解气进气管道；5-第一气相出口；6-第一分离罐；7-第一液相出口；8-第二气相出口；9-第二分离罐；10-第二液相出口；11-第四气相出口；12-脱甲烷塔；13-第四液相出口；14-第五气相出口；15-脱甲烷塔回流罐；16-液相甲烷出口；17-增压泵；18-第三气相出口；19-第三分离罐；20-第三液相出料管道；21-第三液相进料口；22-第三气相进料口；23-第三液相出口；24-第二液相甲烷管道，25-第一液相甲烷管道；26-第三液相进口；27-第二液相进口；28-第一液相进口；29-混合器。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型。但这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

对比例

如图1所示，一种粗氢中乙烯的回收系统，所述回收系统主要包括冷箱2、第一分离罐6、第二分离罐9、脱甲烷塔12和脱甲烷塔回流罐15。所述冷箱2内包括第一尾气换热器3和第二尾气换热器1，裂解气进气管道4经第二尾气换热器1连接至所述第一分离罐6，所述第一分离罐6顶部的第一气相出口5经第一尾气换热器3连接至所述第二分离罐9，所述第一分离罐6底部的第一液相出口7连接至脱甲烷塔12。所述第二分离罐9顶部的第二气相出口8连接至冷箱2回收冷量，所述第二分离罐9底部的第二液相出口10连接至脱甲烷塔12。所述脱甲烷塔12顶部的第四气相出口11经第一尾气换热器3连接至所述脱甲烷塔回流罐15，所述脱甲烷塔12的底部设有第四液相出口13。所述脱甲烷塔回流罐15顶部的第五气相出口14连接至冷箱2回收冷量，所述脱甲烷塔回流罐15底部的液相甲烷出口16经增压泵17连接至所述脱甲烷塔12。

一套年产125万吨/年乙烯装置的裂解气在冷箱2中被第二尾气换热器1冷凝后进入第一分离罐6进行气液分离。第一分离罐6底部液相物流进入脱甲烷塔12，第一分离罐6顶部气相物流则在冷箱2中被第一尾气换热器3冷凝后为物流(1)进入第二分离罐9。第二分离罐9底部液相物流(3)进入脱甲烷塔12，第二分离罐9顶部气相物流(2)进入冷箱2中回收冷量。

下表2为本对比例中各物流的参数。

从上述对比例的结果来看，本发明采出的粗氢物流(2)的质量流量为23.6t/h，乙烯的体积分数为0.79％，粗氢中的乙烯损失量为1.40t/h。

实施例1

如图2所示，一种粗氢中乙烯的回收系统，所述回收系统主要包括冷箱2、第一分离罐6、第二分离罐9、第三分离罐19、脱甲烷塔12和脱甲烷塔回流罐15。所述冷箱2内包括第一尾气换热器3和第二尾气换热器1，裂解气进气管道4经第二尾气换热器1连接至所述第一分离罐6，所述第一分离罐6顶部的第一气相出口5经第一尾气换热器3连接至所述第二分离罐9，所述第一分离罐6底部的第一液相出口7连接至脱甲烷塔12。所述第二分离罐9顶部的第二气相出口8连接至第三分离罐19下部的第三气相进料口22，所述第二分离罐9底部的第二液相出口10连接至脱甲烷塔12；所述第三分离罐19顶部的第三气相出口18连接至冷箱2回收冷量。所述脱甲烷塔12顶部的第四气相出口11经第一尾气换热器3连接至所述脱甲烷塔回流罐15，所述脱甲烷塔12的底部设有第四液相出口13。所述脱甲烷塔回流罐15顶部的第五气相出口14连接至冷箱2回收冷量，与所述脱甲烷塔回流罐15底部的液相甲烷出口16相连的管道分成第一液相甲烷管道25和第二液相甲烷管道24，所述第一液相甲烷管道25与第三分离罐19上部的第三液相进料口21相连，所述第二液相甲烷管道24与所述第三分离罐19底部的第三液相出料管道20汇合后连接至脱甲烷塔12。与所述液相甲烷出口16相连的管道上设有增压泵17。所述脱甲烷塔12的侧部由下至上依次设有第一液相进口28、第二液相进口27和第三液相进口26，所述第一液相进口28与所述第一液相出口7相连，所述第二液相进口27与所述第二液相出口10相连，所述第三液相进口26与所述第三液相出口23相连。

实施例2

如图3所示，一种粗氢中乙烯的回收系统，所述回收系统主要包括冷箱2、第一分离罐6、第二分离罐9、第三分离罐19、脱甲烷塔12和脱甲烷塔回流罐15。所述冷箱2内包括第一尾气换热器3和第二尾气换热器1，裂解气进气管道4经第二尾气换热器1连接至所述第一分离罐6，所述第一分离罐6顶部的第一气相出口5经第一尾气换热器3连接至所述第二分离罐9，所述第一分离罐6底部的第一液相出口7连接至脱甲烷塔12。所述第二分离罐9与所述第三分离罐19之间设有混合器29，所述第二分离罐9顶部的第二气相出口8连接至所述混合器29，所述第二分离罐9底部的第二液相出口10连接至脱甲烷塔12；所述脱甲烷塔12顶部的第四气相出口11经第一尾气换热器3连接至所述脱甲烷塔回流罐15，所述脱甲烷塔12的底部设有第四液相出口13。所述第三分离罐19顶部的第三气相出口18连接至冷箱2回收冷量。所述脱甲烷塔回流罐15顶部的第五气相出口14连接至冷箱2回收冷量，与所述脱甲烷塔回流罐15底部的液相甲烷出口16相连的管道分成第一液相甲烷管道25和第二液相甲烷管道24，所述第一液相甲烷管道25连接至所述混合器29，所述混合器29的出料口连接至所述第三分离罐19。所述第二液相甲烷管道24与所述第三分离罐19底部的第三液相出料管道20汇合后连接至脱甲烷塔12。与所述液相甲烷出口16相连的管道上设有增压泵17。所述脱甲烷塔12的侧部由下至上依次设有第一液相进口28、第二液相进口27和第三液相进口26，所述第一液相进口28与所述第一液相出口7相连，所述第二液相进口27与所述第二液相出口10相连，所述第三液相进口26与所述第三液相出口23相连。

一套年产125万吨/年乙烯装置的裂解气在冷箱2中被第二尾气换热器1冷凝后进入第一分离罐6进行气液分离。第一分离罐6底部的液相物流进入脱甲烷塔12，第一分离罐6顶部的气相物流则在冷箱2中被第一尾气换热器3冷凝后进入第二分离罐9。第二分离罐9底部的液相物流进入脱甲烷塔12，第二分离罐9顶部气相物流(1)与脱甲烷塔回流罐15底部液相物流(2)在混合器29内混合后进入第三分离罐19。物流(1)与物流(2)会在混合的过程中重新达到两相平衡。第三分离罐19底部液相物流(5)与脱甲烷塔回流罐15底部液相物流(6)混合进入脱甲烷塔12，第三分离罐19顶部气相物流(4)进入冷箱2中回收冷量。

下表1为本实施例2中各物流的参数。

从上述实施例的结果来看，本发明采出的粗氢物流(4)的质量流量为23.6t/h，乙烯的体积分数为0.15％，粗氢中的乙烯损失量为0.28t/h。与对比例相比，同样年产的乙烯装置，采用本实施例的回收系统，每年可多回收9000吨乙烯。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种粗氢中乙烯的回收系统，其特征在于：所述回收系统主要包括冷箱、第一分离罐、第二分离罐、第三分离罐、脱甲烷塔和脱甲烷塔回流罐；裂解气进气管道经冷箱后连接至第一分离罐，所述第一分离罐顶部的第一气相出口经冷箱后连接至第二分离罐，所述第一分离罐底部的第一液相出口连接至脱甲烷塔；所述第二分离罐顶部的第二气相出口连接至第三分离罐，所述第二分离罐底部的第二液相出口连接至脱甲烷塔；所述第三分离罐顶部的第三气相出口连接至冷箱回收冷量，所述第三分离罐底部的第三液相出口连接至脱甲烷塔；所述脱甲烷塔顶部的第四气相出口经冷箱后连接至脱甲烷塔回流罐，所述脱甲烷塔的底部设有第四液相出口；所述脱甲烷塔回流罐顶部的第五气相出口连接至冷箱回收冷量，所述脱甲烷塔回流罐底部的液相甲烷出口经管道分别连接至第三分离罐和脱甲烷塔。

2.如权利要求1所述的一种粗氢中乙烯的回收系统，其特征在于：所述第三分离罐的上部设有第三液相进料口，所述第三分离罐的下部设有第三气相进料口，所述第三液相进料口与所述脱甲烷回流罐底部的液相甲烷出口相连，所述第三气相进料口与所述第二分离罐顶部的第二气相出口相连。

3.如权利要求1所述的一种粗氢中乙烯的回收系统，其特征在于：所述第二分离罐与所述第三分离罐之间设有混合器，所述第二分离罐顶部的第二气相出口连接至所述混合器，所述脱甲烷塔回流罐底部的液相甲烷出口也连接至所述混合器，所述混合器的出料口连接至所述第三分离罐。

4.如权利要求2或3所述的一种粗氢中乙烯的回收系统，其特征在于：与所述液相甲烷出口相连的管道上设有增压泵。

5.如权利要求2所述的一种粗氢中乙烯的回收系统，其特征在于：与所述液相甲烷出口相连的管道分成第一液相甲烷管道和第二液相甲烷管道，所述第一液相甲烷管道与所述第三分离罐上部的第三液相进料口相连，所述第二液相甲烷管道与所述第三分离罐底部的第三液相出料管道汇合后连接至脱甲烷塔。

6.如权利要求3所述的一种粗氢中乙烯的回收系统，其特征在于：与所述液相甲烷出口相连的管道分成第一液相甲烷管道和第二液相甲烷管道，所述第一液相甲烷管道连接至所述混合器，所述第二液相甲烷管道与所述第三分离罐底部的第三液相出料管道汇合后连接至脱甲烷塔。

7.如权利要求1所述的一种粗氢中乙烯的回收系统，其特征在于：所述冷箱内设有至少两个尾气换热器，包括第一尾气换热器和第二尾气换热器，所述裂解气进气管道经所述第二尾气换热器连接至所述第一分离罐，所述第一气相出口经所述第一尾气换热器连接至所述第二分离罐，所述第四气相出口经所述第一尾气换热器连接至所述脱甲烷塔回流罐。

8.如权利要求1所述的一种粗氢中乙烯的回收系统，其特征在于：所述脱甲烷塔的侧部由下至上依次设有第一液相进口、第二液相进口和第三液相进口，所述第一液相进口与所述第一液相出口相连，所述第二液相进口与所述第二液相出口相连，所述第三液相进口与所述第三液相出口相连。

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