CN214088345U - 一种生产高纯乙烯的装置系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利属于高纯乙烯生产的技术领域，尤其涉及炼厂含乙烯干气生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：设有变压吸附机构、压缩机构、净化机构与乙烯提纯机构，变压吸附机构与压缩机构连接，压缩机构与净化机构连接，净化机构与乙烯提纯机构连接；各个机构之间通过管道连接成一体。本实用新型可以得到纯度大于99.9％的高纯乙烯，降低了乙烯生产能耗低、工艺流程简单，是一种经济适用的装置系统。

Description

一种生产高纯乙烯的装置系统

技术领域

本实用新型属于高纯乙烯生产的技术领域，尤其涉及一种生产高纯乙烯的装置系统。

背景技术

乙烯是石油化学工业重要的基础原料之一，以乙烯为原料的化工产品在国民经济中占有重要地位，世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石化工业和经济发展水平的重要标志之一。乙烯的生产方法较多，石脑油或其它轻质油裂解、甲醇制烯烃、乙醇脱水等，其中主要生产方法是通过乙烯装置先裂解石油烃，再净化和深冷分离得到，乙烯装置是炼化一体的核心生产装置。而有的炼油企业，炼油过程中产生的富含乙烯的炼厂干气，因没有乙烯装置无法回收乙烯生产高价值的高纯乙烯，只能作为燃料气烧掉，造成了乙烯资源的浪费。

由于炼厂含乙烯干气等炼厂气中氢氮甲烷体积分数有～70％，含乙烯体积分数仅～13％，对中小型规模的炼油企业，如果直接用深冷分离技术处理，则能耗和投资都较大，无法被中小型企业采用。因此亟需一种经济简单的方法用于炼厂含乙烯干气生产高纯乙烯。

中国专利ZL00113109.5“从含有烃类的混合气中分离回收乙烯、乙烷、丙烯和氢气的方法”，公开了一种依次通过吸收、变温吸附、变压吸附和深冷分离结合从含有烃类的混合气中分离得到乙烯、乙烷、丙烯和氢气的方法。在变压吸附前设置吸收机构脱除混合气中酸性气体，专利中采用的醇胺液和氢氧化钠碱液使CO2体积分数达到1.0ml/m³，而对除H2S外的其它硫化物特别使硫醇硫醚是无法达到体积分数1.0ml/m³的净化精度，不能满足高纯乙烯对硫的含量要求；在变压吸附前设置变温吸附机构脱除混合气中C5重烃至1.0ml/m³，增加了回收能耗，方法工艺流程复杂。

中国专利ZL201410220969.X“高收率高纯度的催化裂化干气清晰分离精制方法及装置”，公开了催化裂化干气依次经加压、净化机构、通过第一变压吸附塔和第二变压吸附塔分离、再加压后进膜分离、膜分离后的非渗透汽进入深冷分离系统得到甲烷、乙烯、乙烷、丙烯。该专利中催化裂化干气需要首先经压缩机提高压力至0.7～1.2MPa，再进行加氢还原反应器脱除硫醇与羰基硫等方法净化催化裂化干气，避免造成后续变压吸附剂、膜组件等中毒情况发生，提高分离速率等；第一变压吸附机构的富乙烯干气和第二变压吸附的部分解吸气混合又需加压至1.0～3.5MPa，再进膜分离机构。该工艺需经2次压缩机加压，操作压力较高使得压缩能耗高；催化裂化干气在变压吸附前先进行净化处理，增加了净化机构规模和费用，净化机构包括：常规的加氢脱氧反应器脱氧、加氢还原反应器脱硫醇和羰基硫，通常需要给催化裂化干气增加温度以供加氢反应需要，同时未提及催化裂化干气中可能存在的硫醚处理方式；专利中变压吸附机构的吸附剂和膜件受硫化物及其它杂质影响中毒失效，因此该工艺将净化机构设置于变压吸附之前，导致该专利技术操作能耗高使用操作条件苛刻。

中国专利ZL201610192377.0“一种氢气与乙烯的联产工艺和装置”公开了一种将甲烷脱氢反应气依次经吸收分离法分离重烃得到氢甲烷乙烯混合气、氢甲烷乙烯混合气加压至1.0～6.0MPa、第一变压吸附分离得到氢甲烷气和乙烯甲烷气2股气、加压乙烯甲烷气至1.0～6.0MPa、冷分离得到乙烯、氢甲烷气进入第二变压吸附得到氢气的方法。该专利的变压吸附采用沸石等吸附剂，所以需要先脱除重烃，增加了吸收重烃机构，得到只含氢甲烷乙烯的混合气，进变压吸附的混合气需要加压且压力在1.0～6.0MPa，所以该专利能耗较高，处理气源适用性范围小。

以上方法中都存在工艺流程繁杂和能耗高的缺陷，为了降低高纯乙烯的生产能耗，简化工艺，因此亟需实用新型一种低能耗、适应性强和简单易操作的系统装置。

实用新型内容

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种生产高纯乙烯的装置系统，结构简单，生产成本低，可以得到纯度大于99.9％的高纯乙烯，能耗低。

解决以上技术问题的本实用新型中的一种生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：设有变压吸附机构、压缩机构、净化机构与乙烯提纯机构，变压吸附机构与压缩机构连接，压缩机构与净化机构连接，净化机构与乙烯提纯机构连接；各个机构之间通过管道连接成一体。

所述变压吸附机构设有N个吸附器、程控阀门和管道，N≥5，吸附器之间由管道并联连接，程控阀门设在转化吸附器之间及管道上，每个吸附器内设有吸附剂；吸附器下部得到富乙烯浓缩气去压缩机构，顶部得到的富氢甲烷气去燃料网管或其它装置，做燃料或提氢的原料。

变压吸附机构中吸附温度25～40℃,其操作步骤为吸附、置换、压力均衡降、逆放、抽空和升压等步骤。

所述压缩机构为富乙烯浓缩气压缩机，将变压吸附得到的富乙烯浓缩气增压至0.8～2.0MPag。

所述净化机构设有胺吸收塔、碱吸收塔、精脱硫塔和干燥塔，胺吸收塔与碱吸收塔连接，碱吸收塔与精脱硫塔连接，精脱硫塔与干燥塔连接，胺吸收塔与压缩机构连接；各个塔之间通过管道连接成一体。

所述压缩机构与胺吸收塔下部连接，胺吸收塔顶端部与碱吸收塔下部连接，碱吸收塔顶端部与精脱硫塔连接。

所述乙烯提纯机构设有冷却系统、脱甲烷塔和提纯乙烯塔，冷却系统与脱甲烷塔连接，脱甲烷塔和提纯乙烯塔连接，干燥塔与冷却系统连接，富甲烷气体从脱甲烷塔顶端部输出，混烃从提纯乙烯塔下部输出，高纯乙烯从提纯乙烯塔塔顶端部输出。

所述冷却系统为制冷器。

炼厂干气首先经历由吸附、置换、压力均衡降、逆放、抽空和升压步骤组成的变压吸附机构脱除炼厂干气中大部分氢氧氮甲烷，浓缩碳二以上的烃类组分得到富乙烯气；压缩机构将富乙烯浓缩气加压至0.8～2.0MPag；再进入净化机构脱除二氧化碳、硫化物和水；净化气进入提纯乙烯机构提纯乙烯，获得纯度大于99.9％的乙烯，分离出混烃和富甲烷气。混烃、富甲烷气和高纯度乙烯输出装置。

本实用新型将变压吸附分离机构、压缩机构、净化机构和提纯乙烯机构耦合，更新了吸附剂，吸附温度为25～40℃，吸附剂对重烃具有较好的吸附和解吸性能，保证吸附剂长周期使用，从而取消了脱除催化干气中C5等重烃的变温吸附机构，炼厂干气直接进入变压吸附机构吸附，简化了工艺流程，取消了变温吸附机构的再生能耗；减少了炼厂干气的压缩，利用炼厂干气的压力直接吸附分离，取消了炼厂干气的压缩能耗；净化机构里增加了精脱硫工序，该工序采用脱硫剂在常温下脱除硫醇和硫醚等硫化物，使乙烯浓缩气中总硫≤1.0mg/m³，无脱硫能耗；除了干燥剂外的所有净化剂都无需再生，到使用寿命期后直接更换，操作简单；整个工艺中仅变压吸附的富乙烯浓缩气需要加压，且压力只有0.8～2.0MPag，压缩能耗低。

本实用新型中炼厂含乙烯干气经过变压吸附分离工艺、净化工艺和精馏分离工艺分离纯化后，可以得到纯度大于99.9％的高纯乙烯，工艺简单，能耗低，生产成本大大降低。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做更进一步详细说明：

图1、图2和图3为本实用新型中装置系统结构示意图

图4为本实用新型中变压吸附结构示意图

1.变压吸附机构，2.压缩机，3.胺吸收塔，4.碱吸收塔，5.精脱硫塔，6.干燥塔，7.乙烯提纯机构，9.脱甲烷塔，10.提纯乙烯塔，11.冷却系统，12.净化机构，14.管道，15.吸附器，16.程控阀，17.保温层，18.压力表，19.调节阀，20.富氢甲烷气输出管，21.半产品气输出管，22.真空泵，23.原料输入管

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行进一步说明：

实施例1

一种生产高纯乙烯的装置系统，设有变压吸附机构、压缩机构、净化机构与乙烯提纯机构，变压吸附机构与压缩机构连接，压缩机构与净化机构连接，净化机构与乙烯提纯机构连接；各个机构之间通过管道连接成一体。压缩机构为富乙烯浓缩气压缩机，将变压吸附得到的富乙烯浓缩气增压至0.8～2.0MPag。

变压吸附机构设有5个及以上吸附器、程控阀门和管道，吸附器之间由管道并联连接，程控阀门设在转化吸附器之间及管道上，每个吸附器内设有吸附剂；吸附器下部得到富乙烯浓缩气去压缩机构，顶部得到的富氢甲烷气去燃料网管或其它装置，做燃料或提氢的原料。

变压吸附机构中吸附温度25～40℃,其操作步骤为吸附、置换、压力均衡降、逆放、抽空和升压等步骤。

净化机构设有胺吸收塔、碱吸收塔、精脱硫塔和干燥塔，胺吸收塔与碱吸收塔连接，碱吸收塔与精脱硫塔连接，精脱硫塔与干燥塔连接，胺吸收塔与压缩机构连接；各个塔之间通过管道连接成一体。压缩机与胺吸收塔下部连接，胺吸收塔顶端部与碱吸收塔下部连接，碱吸收塔顶端部与精脱硫塔连接。

乙烯提纯机构设有冷却系统、脱甲烷塔和提纯乙烯塔，冷却系统与脱甲烷塔连接，脱甲烷塔和提纯乙烯塔连接，干燥塔与冷却系统连接，富甲烷气体从脱甲烷塔顶端部输出，混烃从提纯乙烯塔下部输出，高纯乙烯从提纯乙烯塔塔顶端部输出。冷却系统为制冷器。

具体的，变压吸附机构设有变压吸附装置、富氢甲烷气输出管、半产品输出管，变压吸附装置设有5个及以上吸附器、程序控制阀、压力表和真空泵，吸附器之间并联连接，每个吸附器上下两端分别设有程序控制阀，富氢甲烷气输出管通过程序控制阀与吸附器顶端连接，富氢甲烷气输出管与外部管道连接；真空泵一端通过程序控制阀与吸附器底端连接，另一端与富乙烯浓缩半产品气输出管连接；压力表设在吸附器顶端与程序控制阀之间。压缩机的入口通过管道和与真空泵的出口连接，富氢甲烷气通过吸附器上出口连接的程控阀和管道排出装置，吸附器的下出口通过管道和程序控制阀与真空泵连接，真空泵抽出浓缩的气体经半产品压缩机压缩后输出至净化机构；所有机构之间通过管道连接；其中变压机构吸附器的工作状态和气体走向由程控阀控制。吸附器外表面上设有保温层，富氢甲烷气输出管与程序控制阀之间还设有调节阀。

变压吸附装置由5个或5个以上吸附器组成一个连续运转系统，各吸附器并联连接。吸附器内充填吸附剂，每个吸附器依次经历吸附、置换、压力均衡降、逆放、抽空和升压等步骤。

具体步骤如下：

(1)吸附

炼厂含乙烯干气经管道和程控阀自下而上的送入吸附塔内进行吸附，吸附塔内的吸附剂对干气中碳二以上组分进行吸附，未被吸附的富氢甲烷气自吸附塔顶部排出吸附塔去燃料气管网或提氢装置。当吸附完成后，关闭干气进入的程控阀，中止干气进入吸附塔、停止吸附。

(2)置换：开启置换程控阀，将部分富乙烯浓缩气返回吸附塔置换吸附床层，以提高塔内碳二以上组分浓度，置换完成后关闭置换程控阀。

(3)压力均衡降：

开启压力均衡降压程控阀，使完成了吸附步骤的吸附塔内的气体顺着吸附方向通过压力均衡升压程控阀进入刚完成抽空步骤的吸附塔，直至2个吸附塔的压力一致，这样降低了已完成吸附的吸附塔内压力，回收了吸附塔空间的乙烯。

(4)逆放：开启逆放程控阀，吸附塔的压力继续降低至接近大气压力，吸附床层降压的解吸气作为富乙烯浓缩气从吸附塔的下部排出，逆放步骤完成后，关闭逆放程控阀。

(5)抽真空：

利用真空泵对接近常压的吸附塔进一步降低吸附床层的压力，抽空气作为富乙烯浓缩气流出吸附塔，此步骤床层真空度达到-0.085MPa。

(6)压力均衡升

用处于压力均衡降步骤的吸附塔顶部流出的富氢甲烷气对完成抽空步骤的吸附塔进行升压至两个吸附塔压力一致。

(7)最终升压

压力均衡升步骤完成后，用富氢甲烷气对吸附塔继续进行升压，压力升至接近吸附压力，准备下次吸附。

每个吸附塔都将经历相同的步骤，时序上相互错开，以保证分离过程连续进行。

本实用新型中炼厂含乙烯干气首先经历由吸附、置换、压力均衡降、逆放、抽空和升压步骤组成的变压吸附机构脱除催化干气中大部分氢氧氮甲烷，浓缩碳二以上的烃类组分得到富乙烯气；压缩机构将富乙烯浓缩气加压至0.8～2.0MPag；再进入净化机构脱除二氧化碳、硫化物和水；净化气进入低温乙烯提纯机构获得纯度大于99.9％的高纯乙烯。

本实用新型装置系统的生产具体步骤如下：

(1)变压吸附浓缩机构：炼厂含乙烯干气从变压吸附机构的吸附塔底部进入，经吸附剂吸附浓缩，从吸附塔的顶部得到富含氢、氧、氮、一氧化碳、甲烷的气体，去做燃料或提氢的原料，从吸附塔的下部得到乙烯浓缩气，去乙烯压缩机；

(2)压缩：从变压吸附机构来的乙烯浓缩气经压缩机加压至0.8～2.0MPag。

(3)净化机构：从压缩机来的乙烯浓缩气在净化机构经各工序净化脱除其中的杂质。

胺吸收工序：乙烯浓缩气从胺吸收塔的下部进入，胺液从胺吸收塔的上部进入，两股物流逆向充分接触后，脱除乙烯浓缩气中大部分二氧化碳及硫化氢，然后去碱洗单工序。

碱吸收工序：乙烯浓缩气在碱吸收塔内与氢氧化钠溶液逆向接触，通过氢氧化南吸收，脱除乙烯浓缩气中二氧化碳等酸性杂质，脱除二氧化碳至≤1.0ml/m³。

精脱硫工序：乙烯浓缩气经碱吸收工序进入精脱硫工序，利用精脱硫剂在采用干法常温下脱除硫醇硫醚等硫化物，使硫化物≤1.0mg/m³。

干燥工序：乙烯浓缩气在干燥工序采用变温吸附法脱除其中水，使水含量≤1.0ml/m₃。干燥工序包括2台以上干燥器脱除乙烯浓缩气中水分。

(4)乙烯提纯机构：采用CH₄、C₂H₄、C₃H₆混合做制冷剂，制冷剂循环使用。乙烯浓缩气被冷剂冷却到一定温度后，进入脱甲烷塔，在脱甲烷塔中，脱除氢氧甲烷等组分，富甲烷气从塔顶抽出去燃料管网。脱甲烷塔釜液进入乙烯塔，经过精馏，在塔顶得到乙烯，乙烯塔釜得到一股混烃。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点，上述实施例和说明书所描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：设有变压吸附机构、压缩机构、净化机构与乙烯提纯机构，变压吸附机构与压缩机构连接，压缩机构与净化机构连接，净化机构与乙烯提纯机构连接；各个机构之间通过管道连接成一体。

2.根据权利要求1所述的一种生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：所述变压吸附机构设有N个吸附器、程控阀门和管道，N≥5，吸附器之间由管道并联连接，程控阀门设在转化吸附器之间及管道上，每个吸附器内设有吸附剂；吸附器下部得到富乙烯浓缩气去压缩机构，顶部得到的富氢甲烷气去燃料网管装置，做燃料或提氢的原料。

3.根据权利要求1所述的一种生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：所述压缩机构为富乙烯浓缩气压缩机。

4.根据权利要求1所述的一种生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：所述净化机构设有胺吸收塔、碱吸收塔、精脱硫塔和干燥塔，胺吸收塔与碱吸收塔连接，碱吸收塔与精脱硫塔连接，精脱硫塔与干燥塔连接，胺吸收塔与压缩机构连接；各个塔之间通过管道连接成一体。

5.根据权利要求4所述的一种生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：所述压缩机构与胺吸收塔下部连接，胺吸收塔顶端部与碱吸收塔下部连接，碱吸收塔顶端部与精脱硫塔连接。

6.根据权利要求1所述的一种生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：所述乙烯提纯机构设有冷却系统、脱甲烷塔和提纯乙烯塔，冷却系统与脱甲烷塔连接，脱甲烷塔和提纯乙烯塔连接，干燥塔与冷却系统连接，富甲烷气体从脱甲烷塔顶端部输出，混烃从提纯乙烯塔下部输出，高纯乙烯从提纯乙烯塔塔顶端部输出。

7.根据权利要求6所述的一种生产高纯乙烯的装置系统，其特征在于：所述冷却系统为制冷器。

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