專利名稱：烯烴分離系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氣體分離領域，具體而言，涉及一種烯烴分離系統(tǒng)。
背景技術：
石油裂解氣、煉廠干氣和甲醇制烯烴產品氣中除含有乙烯、丙烯外，還含有大量其他成份，如氫氣、甲烷、乙炔、丙烷和氮氣等，由于乙烯、丙烯是重要的化工原料，因此可以采用以上石油裂解氣、煉廠干氣和甲醇制烯烴產品氣為原料分離其中的乙烯和丙烯，目前，深冷分離方法最為成熟，采用最多。典型的常規(guī)深冷分離方法存在不少缺點，比如通常要求對原料氣進行4至5級壓縮，需要大量的低溫冷卻介質，如甲烷一氫分離需要-100°c以下的冷凍系統(tǒng)進行冷卻，因此，常規(guī)深冷分離方法的能耗較高，對設備的要求也高，要想實現(xiàn)理想的分離效果不得不加大投資。在深冷分離過程中，氫氣和甲烷分離是整個分離系統(tǒng)中能耗和費用消耗最多的一塊，而且工藝復雜。因為，原料氣中ch4/h2分子比值對尾氣中乙烯損失影響很大，這是因為脫甲烷塔項由于H2和其它惰性氣體的存在降低了 CH4分壓，只有提高壓力或降低溫度才滿足塔頂對露點的要求，提高壓力和降低溫度在分離出CH4的同時，部分乙烯也會與CH4 —同被分離出來，造成乙烯的損失，上述影響是由相平衡決定的，并不取決于塔板數(shù)和回流比的多少，因此在溫度與壓力條件一定時，原料氣中CH4/H2分子比值愈小，尾氣中乙烯損失就愈大，反之則小，能耗也越低。因此，如何將氫氣盡可能多的從裂解氣或烯烴混合氣中分離出來，以降低氫氣甲烷分離的能耗弓I起人們的廣泛關注?，F(xiàn)有魯姆斯技術為深冷烯烴分離中比較先進的技術之一，如圖1所示的魯姆斯烯烴深冷分離系統(tǒng)的結構示意圖:原料氣經干燥器52’干燥后進入脫丙烷塔51’，脫丙烷塔51’的塔頂氣相經脫丙烷單元的塔頂冷凝器54’部分冷凝后進行氣液分離，冷凝下來的液體作為脫丙烷系統(tǒng)的回流，其余含有碳三烴類及碳三以下烴類組分的氣相進入壓縮機53’升壓后，依次經第二再沸器192’、第一冷劑激冷器161’和第二冷劑激冷器162’一系列換熱冷卻過程后進入脫甲烷塔11’ ；脫 丙烷塔51’塔底產物為碳四及碳四以上組分被送到脫丁烷塔61’。脫甲烷單元的塔頂冷凝器利用丙烯(或乙烯)作冷劑，部分冷凝的塔頂物流進入回流罐后(圖1中未示出脫甲烷單元的塔頂冷凝器和回流罐)，回流罐分離出來的液相作為脫甲烷塔11’的回流，氣相(以氫氣和甲烷為主，稱為氫氣甲烷氣流)經過冷箱142’換熱后，送到裝置外的燃氣管網。脫甲烷塔11’塔底含有碳二烴類和碳三烴類組成的物流進入脫乙烷塔31’，脫乙烷塔31’的塔頂物流首先經過加氫脫炔反應器21’將物流中的炔類(主要是乙炔)轉化成乙烯和乙烷然后進入乙烯精餾塔22’，乙烯精餾塔22’的塔頂氣相作為乙烯產品送入裝置罐區(qū)，乙烯精餾塔22’的塔底乙烷經換熱器加熱汽化后送入燃料氣系統(tǒng)作為燃料使用或回收利用處理。脫乙烷塔31’的塔底物流進入丙烯精餾單元，丙烯精餾塔41’的塔頂丙烯產品經塔頂水冷器43’冷凝后部分經塔頂回流罐42’將部分液相物質回流，再經過產品保護床(圖1中未示出)除去甲醇、氧化物及其它雜質后作為丙烯產品送入裝置丙烯罐區(qū)，部分回流丙烯精餾塔41’。丙烯精餾塔41’塔底的丙烷物流經冷箱142’與氫氣甲烷氣流換熱降溫，經第三冷劑激冷器163’被冷劑激冷后引入脫甲烷塔11’的塔頂以吸收脫甲烷塔11’處的甲烷、氫氣物流中的乙烯；另一股經冷箱142’換熱后進入燃氣管網作為燃氣使用。丙烯精餾單元分離出的含碳四及以上組分的物料進入脫丁烷塔61’分離碳四烴類及碳四以上烴類產品。上述的常規(guī)深冷技術以及魯姆斯技術由于都是采用一次脫甲烷處理難以得到理想的甲烷和氫氣的分子比值，因此導致尾氣在分離乙烯的過程中能耗高、乙烯損失量大和投資高的缺點，本實用新型主要是在魯姆斯技術的基礎上為了實現(xiàn)降低能耗、減少乙烯損失而對魯姆斯技術做出的改進。

實用新型內容本實用新型旨在提供一種烯烴分離系統(tǒng)，降低了烯烴分離過程中的能耗。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種烯烴分離系統(tǒng)，上述烯烴分離系統(tǒng)包括脫甲烷單元，脫甲烷單元包括初脫甲烷塔、膜分離組件、變壓吸附系統(tǒng)和次脫甲烷塔，初脫甲烷塔的塔頂出口與膜分離組件的進口之間設置有第一氣相物流管線；且變壓吸附系統(tǒng)的連接方式采用如下之一:連接方式一:膜分離組件的富烴氣流出口與變壓吸附系統(tǒng)的進口相連通，變壓吸附系統(tǒng)的富烴氣流出口與次脫甲烷塔的進口之間設置有富烴氣流管線；或連接方式二:膜分離組件的富氫氣流出口與變壓吸附系統(tǒng)的進口相連通，膜分離組件的富烴氣流出口以及變壓吸附系統(tǒng)的富烴氣流出口與次脫甲烷塔的進口之間設置有富烴氣流管線。進一步地，上述脫甲烷單元還包括第一壓縮機、第一冷箱、第一換熱器、第二換熱器、第一冷劑激冷器和膨脹機，次脫甲烷塔的塔頂出口與膨脹機的進口之間具有第二氣相物流管線；第一壓縮機設置在富烴氣流管線上；第一冷箱具有:第一氣相物流第一冷箱內流路，串接在第一氣相物流管線中；富烴氣流第一冷箱內流路，串接在第一壓縮機與次脫甲烷塔的進口之間的富烴氣流管線中；第一換熱器具有:富烴氣流第一換熱器內流路，串接在富烴氣流第一冷箱內流路與次脫甲烷塔的進口之間的富烴氣流管線中；第二液相物流第一換熱器內流路，與次脫甲烷塔的塔底出口相連通；第二換熱器具有:富烴氣流第二換熱器內流路，串接在富烴氣流第一換熱器內流路與次脫甲烷塔的進口之間的富烴氣流管線中；第二氣相物流第二換熱器內流路，與膨脹機的出口相連通；第一冷劑激冷器設置在富烴氣流第二換熱器內流路與次脫甲烷塔的進口之間。進一步地，上述脫甲烷單元還包括:第一再沸器，與初脫甲烷塔的第一塔底出口相連通并與初脫甲烷塔的塔釜相連形成第一循環(huán)管線；第二再沸器，與初脫甲烷塔的第二塔底出口相連通并與初脫甲烷塔的塔釜相連形成第二循環(huán)管線。進一步地,上述烯烴分離系統(tǒng)還包括乙烯精懼單元，乙烯精懼單元包括:加氫脫炔反應器，具有:氫氣氣流進口，當變壓吸附系統(tǒng)采用連接方式一時，氫氣氣流進口與變壓吸附系統(tǒng)的富氫氣流出口以及膜分離組件的富氫氣流出口之間具有富氫氣流管線，當變壓吸附系統(tǒng)采用連接方式二時，氫氣氣流進口與變壓吸附系統(tǒng)的高純氫氣流出口之間具有高純氫氣流管線，且高純氫氣流管線上設置有流量調節(jié)閥；烴類物料進口，與次脫甲烷塔的塔底出口之間具有第二液相物流管線；乙烯產物出口 ；乙烯精餾塔，與乙烯產物出口相連通。進一步地，上 述烯烴分離系統(tǒng)還包括脫乙烷單元和丙烯精餾單元，脫乙烷單元包括脫乙烷塔，脫乙烷塔具有:第一液相物流進口，與初脫甲烷塔的第三塔底出口之間具有第一液相物流管線；脫乙烷塔塔頂物流出口，與加氫脫炔反應器的烴類物料進口之間具有烴類脫炔物料輸送管線；丙烯精餾單元包括:丙烯精餾塔，具有:第三液相物流進口，與脫乙烷塔的塔底出口之間具有第三液相物流管線；塔頂丙烯出口；塔頂回流罐，與丙烯精餾塔的塔頂丙烯出口相連通并與丙烯精餾塔構成第三循環(huán)管線，第一再沸器或第二再沸器具有與第三循環(huán)管線相連通的丙烯進口和丙烯出口。進一步地，上述丙烯精餾塔與塔頂回流罐之間的第三循環(huán)管線上還設置有控制閥，控制閥與第一再沸器或第二再沸器并聯(lián)設置。進一步地，上述烯烴分離系統(tǒng)還包括第二冷箱，第二冷箱具有第二氣相液流第二冷箱內流路，第二氣相液流第二冷箱內流路與第二換熱器的第二氣相物流第二換熱器內流路相連通；丙烯精餾塔與第二冷箱之間具有兩條第四液相物流管線，其中的一條第四液相物流管線穿過第二冷箱后與燃氣管網相連通；另一條第四液相物流管線穿過第二冷箱后延伸至與初脫甲烷塔相連通，烯烴分離系統(tǒng)還包括第二冷劑激冷器，第二冷劑激冷器設置在第二冷箱與初脫甲烷塔之間的第四液相物流管線上。進一步地，上述烯烴分離系統(tǒng)還包括:脫丙烷單元，包括:脫丙烷塔，脫丙烷塔的塔頂出口與初脫甲烷塔之間設置有初脫氣相物流管線；干燥器，與脫丙烷塔的進口相連通向脫丙烷塔輸送待分離原料氣；第二壓縮機，設置在脫丙烷塔與初脫甲烷塔之間的初脫氣相物流管線上；第三冷劑激冷器，設置在第二壓縮機與初脫甲烷塔之間的初脫氣相物流管線上，第一冷箱具有與第二壓縮機與第三冷劑激冷器之間的初脫氣相物流管線相連通的初脫氣相物流進口和初脫氣相物流出口 ；脫丁烷單元，包括:脫丁烷塔，與脫丙烷塔之間設置有初脫液相物流管線；塔頂冷凝器，具有與脫丁烷塔的塔頂出口相連通的進口以及供冷凝后產物流出的出口。應用本實用新型的技術方案，采用初脫甲烷塔、膜分離組件、變壓吸附系統(tǒng)和次脫甲烷塔進行配合使用，經過初脫甲烷塔的深冷處理后，合理控制初脫甲烷塔的塔頂工作溫度和壓力對待分離的氣體進行非清晰切割或清晰切割，使待分離的氣體經過初脫甲烷塔處理后得到不含碳三及碳三 以上烴類的第一氣相物流進一步經過膜分離組件的膜分離后得到第一富氫氣流和第一富烴氣流，所得到的第一富烴氣流可以直接進入次脫甲烷塔進行進一步的深冷分離，也可以經變壓吸附系統(tǒng)吸附處理后得到第二富氫氣流和第二富烴氣流，無論是第一富烴氣流還是第二富烴氣流其ch4/h2分子比值都較原料氣有了很大的提高，進而增加了次脫甲烷塔塔頂處CH4的分壓，因此只需要將次脫甲烷塔的溫度降低到較高的露點即可分離出CH4和H2，那么在分離過程中降溫所需的能耗減少了 ；而且，由于露點的增高使得只需較低的冷量就可使得次脫甲烷塔塔頂分離的第二氣相物流中只有極少甚至是沒有乙烯，因此減少了乙烯的損失；同時，上述技術效果的實現(xiàn)可以大大減少烯烴分離的投資。

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:[0017]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的魯姆斯烯烴深冷分離系統(tǒng)的結構示意圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型的一種優(yōu)選的實施例中的烯烴分離系統(tǒng)的結構示意圖；以及圖3示出了根據(jù)本實用新型的另一種優(yōu)選的實施例中的烯烴分離系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。如圖2和圖3所示，在本實用新型一種典型的實施方式中，提供了一種烯烴分離系統(tǒng)，該烯烴分離系統(tǒng)包括脫甲烷單元，脫甲烷單元包括初脫甲烷塔11、膜分離組件121、變壓吸附系統(tǒng)122和次脫甲烷塔17，初脫甲烷塔11的塔頂出口與膜分離組件121的進口之間設置有第一氣相物流管線；且變壓吸附系統(tǒng)122的連接方式采用如下之一，連接方式一:膜分離組件121的富烴氣流出口與變壓吸附系統(tǒng)122的進口相連通，變壓吸附系統(tǒng)122的富烴氣流出口與次脫甲烷塔17的進口之間設置有富烴氣流管線；連接方式二:膜分離組件121的富氫氣流出口與變壓吸附系統(tǒng)122的進口相連通，膜分離組件121的富烴氣流出口以及變壓吸附系統(tǒng)122的富烴氣流出口與次脫甲烷塔17的進口之間設置有富烴氣流管線具有上述結構的烯烴分離系統(tǒng)，采用初脫甲烷塔11、膜分離組件121、變壓吸附系統(tǒng)122和次脫甲烷塔17進行配合使用，經過初脫甲烷塔11的深冷處理后，合理控制初脫甲烷塔11的塔頂工作溫度和壓力對待分離的氣體進行非清晰切割或清晰切割，使待分離的氣體經過初脫甲烷塔11處理后得到不含碳三及碳三以上烴類的第一氣相物流進一步經過膜分離組件121的膜分離后得到第一富氫氣流和第一富烴氣流，所得到的第一富烴氣流可以直接進入次脫甲烷塔進行進一步的深冷分離，也可以經變壓吸附系統(tǒng)122吸附處理后得到第二富氫氣流和第二 富烴氣流，無論是第一富烴氣流還是第二富烴氣流其CH4/H2分子比值都較原料氣有了很大的提高，進而增加了次脫甲烷塔17塔頂處CH4的分壓，因此只需要將次脫甲烷塔17的溫度降低到較高的露點即可分離出CH4和H2，那么在分離過程中降溫所需的能耗減少了 ；而且，由于露點的增高使得只需較低的冷量就可使得次脫甲烷塔17塔頂分離的第二氣相物流中只有極少甚至是沒有乙烯，因此減少了乙烯的損失；同時，上述技術效果的實現(xiàn)可以大大減少烯烴分離的投資。當變壓吸附系統(tǒng)122采用連接方式二時，膜分離組件121的富烴氣流出口以及變壓吸附系統(tǒng)122的富烴氣流出口與次脫甲烷塔17的進口之間設置的富烴氣流管線，可以為兩條也可以先將膜分離組件121的富烴氣流出口以及變壓吸附系統(tǒng)122的富烴氣流出口匯集之后再設與次脫甲烷塔17的進口相連通設置為一條帶有分支的富烴氣流管線。如圖2和圖3所示，在本實用新型一種優(yōu)選的實施例中，上述脫甲烷單元還包括第一壓縮機131、第一冷箱141、第一換熱器151、第二換熱器152、第一冷劑激冷器161和膨脹機18，次脫甲烷塔17的塔頂出口與膨脹機18的進口之間具有第二氣相物流管線；第一壓縮機131設置在富烴氣流管線上；第一冷箱141具有第一氣相物流第一冷箱內流路和富烴氣流第一冷箱內流路，第一氣相物流第一冷箱內流路串接在第一氣相物流管線中；富烴氣流第一冷箱內流路串接在第一壓縮機131與次脫甲烷塔17的進口之間的富烴氣流管線中；第一換熱器151具有富烴氣流第一換熱器內流路和第二液相物流第一換熱器內流路，富烴氣流第一換熱器內流路串接在富烴氣流第一冷箱內流路與次脫甲烷塔17的進口之間的富烴氣流管線中；第二液相物流第一換熱器內流路與次脫甲烷塔17的塔底出口相連通；第二換熱器152具有富烴氣流第二換熱器內流路和第二氣相物流第二換熱器內流路，富烴氣流第二換熱器內流路串接在富烴氣流第一換熱器內流路與次脫甲烷塔17的進口之間的富烴氣流管線中；第二氣相物流第二換熱器內流路與膨脹機18的出口相連通；第一冷劑激冷器161設置在富烴氣流第二換熱器內流路與次脫甲烷塔17的進口之間。在上述烯烴分離系統(tǒng)中，當變壓吸附系統(tǒng)122采用連接方式一時來自變壓吸附系統(tǒng)122的第二富烴氣流或當變壓吸附系統(tǒng)122采用連接方式二時來自膜分離組件121的第一富烴氣流和來自變壓吸附系統(tǒng)122的第三富烴氣流經第一壓縮機131壓縮增壓后與來自初脫甲烷塔11的第一氣相物流在第一冷箱141中進行熱交換后溫度降低，然后進入第一換熱器151與冷卻介質進行再次換熱后繼續(xù)進入第二換熱器152與經膨脹機18膨脹后溫度急劇下降的第二氣相物流換熱后溫度降低；隨后第一富烴氣流或第二富烴氣流繼續(xù)進入第一冷劑激冷器161與冷劑進行熱交換進一步降溫以較低的溫度進入次脫甲烷塔17再次進行深冷分離，第一富烴氣流或第二富烴氣流所進行的一系列換熱使溫度得到很大程度的降低，進一步減少了次脫甲烷塔17中深冷分離的能耗。上述烯烴分離系統(tǒng)的第一壓縮機131的設置可以采用以下不同的方式，當變壓吸附系統(tǒng)122采用連接方式一時，第一壓縮機131設置在富烴氣流管線上，當變壓吸附系統(tǒng)122采用連接方式二時，第一壓縮機131設置在膜分離組件121的富烴氣流出口以及變壓吸附系統(tǒng)122的富烴氣流出口匯集之后的富烴氣流管線上。本領域技術人員可以依據(jù)實際需要以及廠區(qū)管道的布局來選擇適當?shù)膲嚎s機的連接方式。如圖2所示，脫甲烷單元還包括第一再沸器191和第二再沸器192，第一再沸器191與初脫甲烷塔11的第一塔底出口相連通并與初脫甲烷塔11塔釜相連形成第一循環(huán)管線；第二再沸器192與初脫甲烷塔11的第二塔底出口相連通并與初脫甲烷塔11塔釜相連形成第二循環(huán)管線。部分由初脫甲烷塔11的第一塔底出口和第二塔底出口流出的第一液相物流經第一再沸器191或第二再沸器192加熱后變?yōu)闅庀喾祷爻趺摷淄樗?1的塔釜內，并與由塔頂留下的液相物流逆向接觸傳質，達到深冷精餾的目的。如圖2和圖3所示，烯烴分離系統(tǒng)還包括乙烯精餾單元，乙烯精餾單元包括加氫脫炔反應器21和乙烯精餾塔22，加氫脫炔反應器21具有氫氣氣流進口、烴類物料進口和乙烯產物出口，當變壓吸附系統(tǒng)122采用連接方式一時，氫氣氣流進口與變壓吸附系統(tǒng)122的富氫氣流出口以及膜分離組件121的富氫氣流出口之間具有富氫氣流管線，當變壓吸附系統(tǒng)122采用連接方式二時，氫氣氣流進口與變壓吸附系統(tǒng)122的高純氫氣流出口之間具有高純氫氣流管線，且高純氫氣流管線上設置有流量調節(jié)閥；烴類物料進口與次脫甲烷塔17的塔底出口之間具有第二液相物流管線；乙烯精餾塔22與乙烯產物出口相連通。由次脫甲烷塔17分離出的以碳二烴類為主的第二液相物流作為第一換熱器151的冷卻介質與第一氣相物流進行換熱后溫度升高然后再進入加氫脫炔反應器21進行加氫反應，在加氫脫炔反應器21 中氫氣來源于膜分離組件121以及變壓吸附系統(tǒng)122分離出的富氫氣流和/或外來氫氣或者與來源于變壓吸附系統(tǒng)122的高純氫氣流和/或外來氫氣，加氫完成后得到的物料經乙烯精餾塔22精餾后形成乙烯產品。在上述結構中使分離出的氫氣得到合理利用，減少了乙炔加氫的外來氫氣消耗量，節(jié)約了乙炔加氫成本。此外，當變壓吸附系統(tǒng)122采用連接方式二時，也可以將變壓吸附系統(tǒng)122產生的高純氫氣流引出該烯烴分離系統(tǒng)用于其他工藝。如圖2所示，烯烴分離系統(tǒng)還包括脫乙烷單元和丙烯精餾單元，脫乙烷單元包括脫乙烷塔31，脫乙烷塔31具有第一液相物流進口和脫乙烷塔塔頂物流出口，第一液相物流進口與初脫甲烷塔11的第三塔底出口之間具有第一液相物流管線；脫乙烷塔塔頂物流出口與加氫脫炔反應器21的烴類物料進口之間具有烴類脫炔物料輸送管線；丙烯精餾單元包括丙烯精餾塔41和塔頂回流罐42，丙烯精餾塔41具有第三液相物流進口和塔頂丙烯出口，第三液相物流進口與脫乙烷塔31的塔底出口之間具有第三液相物流管線；塔頂回流罐42與丙烯精餾塔41的塔頂丙烯出口相連通并與丙烯精餾塔41構成第三循環(huán)管線，第一再沸器191或第二再沸器192具有與第三循環(huán)管線相連通的丙烯進口和丙烯出口。在上述烯烴分離系統(tǒng)中，初脫甲烷塔11分離出的第一液相物流經脫乙烷塔31處理后形成的以乙烯為主要成分的乙烯混合氣可以作為加氫脫炔反應器21的進料，以脫除其中的少量炔類有機物；同時因為次脫甲烷塔17分離出的第二液相物流幾乎都為碳二餾分，所以這股物流無需進入脫乙烷塔31，只有初脫甲烷塔11含有碳二和碳三組分的第一液相物流進入脫乙烷塔31進行分離，從而大大減輕了脫乙烷塔31的負荷，有利于降低脫乙烷塔31的能耗和投資費用；脫乙烷塔31分離出的以丙烯為主的第三液相物流進入丙烯精餾塔41進行精餾后得到的塔頂丙烯產品進入脫甲烷單元的第一再沸器191或第二再沸器192與第一液相物流進行換熱后降溫，同時塔頂丙烯產品的熱量被第一液相物流吸收后第一液相物流變?yōu)闅庀喾祷爻趺摷淄樗?1的塔釜內，并與由塔頂留下的液相物流逆向接觸傳質，達到深冷精餾的目的，這樣利用塔頂丙烯產品替代熱蒸汽與第一液相物流在第一再沸器191或第二再沸器192中進行換熱，充分利用了系統(tǒng)內剩余的熱量和冷量，減少了熱蒸汽和水的用量，節(jié)約了能耗與水資源，省去了冷卻水的使用和塔頂水冷器的設備投資。冷卻后的塔頂丙烯產品經過產品保護床等裝置除去其中少量的甲醇、氧化物及其他雜質后得到合格的丙烯產品。
為了有效地控制塔頂丙烯產品的換熱和調節(jié)初脫甲烷塔11運行(如操作溫度)，如圖2所示，丙烯精餾塔41與塔頂回流罐42之間的第三循環(huán)管線上還設置有控制閥43，控制閥43與第一再沸器191或第二再沸器192并聯(lián)設置，用以調節(jié)流經第一再沸器191或第二再沸器192的丙烯產品的量。如圖2所示，烯烴分離系統(tǒng)還包括第二冷箱142，第二冷箱142具有第二氣相液流第二冷箱內流路，第二氣相液流第二冷箱內流路與第二換熱器152的第二氣相物流第二換熱器內流路相連通；；丙烯精餾塔41與第二冷箱142之間具有兩條第四液相物流管線，其中的一條第四液相物流管線穿過第二冷箱142后與燃氣管網相連通；另一條第四液相物流管線穿過第二冷箱142后延伸至與初脫甲烷塔11相連通，烯烴分離系統(tǒng)還包括第二冷劑激冷器162，第二冷劑激冷器162設置在第二冷箱142與初脫甲烷塔11之間的第四液相物流管線上。在上述烯烴分離系統(tǒng)中，由來自次脫甲烷塔17的第二氣相物流經膨脹機18膨脹冷卻、第二換熱器152中通過的富烴氣流的冷卻后在第二冷箱142中作為冷卻介質冷卻第四液相物流，一方面第二氣相物流經換熱后溫度有所上升輸送出烯烴分離系統(tǒng)作為燃料使用，另一方面冷卻后的部分第四液相物流再經第二冷劑激冷器162進一步激冷后進入初脫甲烷塔11的塔頂部分用于吸收初脫甲烷塔11的塔頂處第一氣相物流中的乙烯，另一部分第四液相物流可以送入燃氣管網作為燃氣使用。如圖2所示，烯烴分離系統(tǒng)還包括脫丙烷單元和脫丁烷單元，脫丙烷單元包括脫丙烷塔51、干燥器52、第二壓縮機132和第三冷劑激冷器163，脫丙烷塔51的塔頂出口與初脫甲烷塔11之間設置有初脫氣相物流管線；干燥器52與脫丙烷塔51的進口相連通向脫丙烷塔51輸送待分離原料氣；第二壓縮機132設置在脫丙烷塔51與初脫甲烷塔11之間的初脫氣相物流管線上；第三冷劑激冷器163設置在第二壓縮機132與初脫甲烷塔11之間的初脫氣相物流管線上，第一冷箱141具有與第二壓縮機132與第三冷劑激冷器163之間的初脫氣相物流管線相連通的初脫氣相物流進口和初脫氣相物流出口 ；脫丁烷單元包括脫丁烷塔61和塔頂冷凝器62，脫丁烷塔61與脫丙烷塔51之間設置有初脫液相物流管線；塔頂冷凝器62具有與脫丁烷塔61的塔頂出口相連通的進口以及供冷凝后產物流出的出口。為了滿足成分復雜的石油裂解氣、煉廠干氣、甲醇制烯烴產品氣等氣體的較好的分離，在上述烯烴分離系統(tǒng)中設置了脫丙烷單元和脫丁烷單元，利用脫丙烷塔51將待分離氣體中的碳四烴類以及碳四以上烴類與碳三烴類以及碳三以下烴類分開形成含有碳三烴類以及碳三以下烴類的初脫氣相物流和含有碳四烴類以及碳四以上烴類的初脫液相物流。其中的初脫氣相物流進入上述的脫甲烷單元進行分離處理，而且，在初脫氣相物流在進入初脫甲烷塔11之前依次在第一冷箱141中與初脫甲烷塔11分離出的第一氣相物流換熱、在第三冷劑激冷器163中與冷劑換熱后得到很大程度的降溫，因此，降低了初脫甲烷塔11進行深冷分離的能耗。其中的初脫液相物流進入脫丁烷塔61進行分離得到碳四產品和碳五產品，實現(xiàn)了對原料氣充分細致的分離，有利于原料氣的利用。根據(jù)本實用新型的另一種典型的實施方式，還提供了一種采用上述烯烴分離系統(tǒng)進行烯烴分離的方法，該烯烴分離方法包括分離主要成分為氫氣、碳三烴類以及碳三以下烴類的混合氣的過程，該過程包括初脫甲烷過程、膜分離過程、變壓吸附過程和次脫甲烷過程，初脫甲烷過程包括使混合氣在初脫甲烷過程中進行非清晰切割得到相互分離的第一氣相物流和第一液相物流，第一氣相物流包括氫氣、甲烷和碳二烴類，第一液相物流包括碳二烴類和碳三烴類；膜分離過程包括使第一氣相物流進行膜分離得到相互分離的第一富烴氣流和第一富氫氣流；變壓吸附過程采用以下方式，方式一:使第一富烴氣流進行變壓吸附得到相互分離的第二富烴氣流和第二富氫氣流，方式二:使所述第一富氫氣流進行變壓吸附得到高純氫氣流和第三富烴氣流；次脫甲烷過程包括使方式一中的第一富烴氣流或方式二中的第一富烴氣流和第三富烴氣流在次脫甲烷過程中進行清晰切割得第二氣相物流和第二液相物流。上述烯烴分離方法在初脫甲烷塔11的塔頂處采用非清晰切割方法替代目前常用的清晰切割方法，減少了初脫甲烷分離過程中所需的冷量負荷和熱負荷即減少了能耗。以初脫甲烷塔11和次脫甲烷塔17為例說明上述烯烴分離方法，所謂的非清晰切割是對初脫甲烷塔11的塔頂組分的碳二烴類的含量并不需要達到清晰切割的5%以下，而是將初脫甲烷塔11的一部分碳二烴 類與塔頂?shù)妮p組分一起作為第一氣相物流被分離，而另一部分碳二烴類與碳三烴類作為第一液相物流從塔底被分離，這樣塔第一氣相物流中不含有碳三及碳三以上烴類，從而在初脫甲烷塔11中損失的碳三烴類的體積占碳三總體積的0.01%以下，本領域技術人員可以根據(jù)裝置的耐受溫度和壓力選擇適當?shù)姆乔逦懈畹臏囟群蛪毫ΑＩ鲜鱿N分離方法采用的膜分離過程將第一氣相物流中的烴類的氫氣有效分離得到第一富烴氣流和第一富氫氣流，其中可用于本實用新型的分離膜包括但不限于聚醚酰亞胺材料的分離膜；然后利用變壓吸附過程將第一富烴氣流進一步進行吸附分離得到第二富烴氣流和第二富氫氣流，或利用變壓吸附過程將第一富氫氣流進一步進行吸附分離得到高純氫氣流和第三富烴氣流，其中可用于本實用新型的吸附劑包括但不限于活性炭吸附劑、活性氧化鋁等。膜分離得到的第一富烴氣流和變壓吸附分離出的第二富烴氣流、第三富烴氣流中的ch4/h2分子比值較膜分離得到的第一富烴氣流中的ch4/h2分子比值進一步增大，進而增加了次脫甲烷塔17塔頂處CH4的分壓，因此只需要將次脫甲烷塔17的溫度降低到較高的露點即可分離出CH4和H2，那么在分離過程中降溫所需的能耗減少了 ；而且，由于露點的增高使得次脫甲烷塔17塔頂分離的第二氣相物流中只有極少甚至是沒有乙烯，第二液相物流中沒有氫氣和甲烷，因此減少了乙烯的損失；同時，上述技術效果的實現(xiàn)可以大大減少烯烴分尚的投資。在本實用新型另一種優(yōu)選的實施例中，初脫甲烷過程得到的第一氣相物流中含有體積百分比為15、0%的碳二烴類；膜分離過程得到的第一富氫氣流中氫氣的體積百分比為75 95%，富氫氣流中氫氣的體積占第一氣相物流中氫氣總體積的45 65% ;當變壓吸附過程采用方式一時，變壓吸附過程得到的第二富氫氣流中氫氣的體積百分比為85 99.99%;次脫甲烷過程得到的第二氣相物流中乙烯的體積含量< 2%。本領域技術人員可以根據(jù)所處理的原料氣的成分和所用的裝置選擇合理的壓力和溫度，得到預想的非清晰切害I]、變壓吸附和清晰切割的結果，有利于整個烯烴分離方法得到的產物的控制。為了合理使用分離過程中所產生的熱量和冷量，上述分離主要成分為氫氣、碳三烴類以及碳三以下烴類的混合氣的過程還包括使混合氣依次經過與由非清晰切割得到的第一氣相物流進行換熱、與冷劑進行換熱后進行初脫甲烷過程；使方式一中的第一富烴氣流或方式二中的第一富烴氣流和第三富烴氣流依次經過壓縮處理、與由初脫甲烷過程分離出的第一氣相物流進行換熱、與由次脫甲烷過程分離出的第二液相物流進行換熱、與由次脫甲烷過程分離出的第二氣相物 流進行換熱后進行次脫甲烷過程；使由次脫甲烷分離出的第二氣相物流與第二富烴氣體進行換熱之前進行膨脹降溫；使部分第一液相物流由初脫甲烷分離后經再加熱沸騰重復進行所述初脫甲烷過程。在烯烴分離過程中，將待分離的混合氣與初脫甲烷過程分離出的溫度較低的第一氣相物流進行換熱、富烴氣流與第一氣相物、第二液相物和第二氣相物流進行換熱，都是利用分離過程中個分離步驟中熱量的差別進行的換熱，而且，對由次脫甲烷分離出的第二氣相物流進行膨脹降溫的目的是能更多的回收冷量，因此可以減少外來冷卻介質的投入，節(jié)約分離成本。在本實用新型又一種優(yōu)選的實施例中，上述烯烴分離方法還包括使待分離原料氣進行脫丙烷處理后逐步壓縮以獲得適宜的分離溫度；使部分第一液相物流進行脫乙烷處理得到脫乙烷塔塔頂物流和第三液相物流；當變壓吸附過程采用方式一時，使脫乙烷塔塔頂物流與第一富氫氣流和/或第二富氫氣流和/或外來氫氣進行加氫脫炔反應得到脫炔后的含乙烯混合物，當所述變壓吸附過程采用方式二時，使脫乙烷塔塔頂物流與高純氫氣流和/或外來氫氣進行加氫脫炔反應得脫炔后的含乙烯混合物；將含乙烯混合物精餾得到乙烯產品；將第三液相物流精餾得到第四氣相物流和第四液相相物流，使第四氣相物流與部分第一液相物流換熱后經進一步除雜質處理形成丙烯產品；使第四液相物流與第二氣相物流進行換熱后，將一部分換熱后的第四液相物流與冷劑進一步進行換熱用于吸收初脫甲烷過程中欲形成所述第一氣相物流的氣相物質中的乙烯，將另一部分換熱后的第四液相物流作為燃氣輸送。將待分離原料氣進行脫丙烷處理后再壓縮是為了獲得適宜分離溫度的混合氣。可用于本實用新型的待分離原料氣包括但不限于石油裂解氣、煉廠干氣、甲醇制烯烴產品氣，利用從原料氣中分離出的第一富氫氣流和第二富氫氣流作為乙炔加氫反應的氫氣源，減少了外來氫氣的用量，節(jié)約了乙烯的合成成本。而且，經初脫甲烷過程的非清晰切割形成的第一氣相物流中不含碳三及碳三以上烴類，因此只有第一液相物流需要進行脫乙烷處理即可，使得脫乙烷處理的能耗和負荷將減小，進而對脫乙烷裝置的投資和運行成本可以相應減少。[0045]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種烯烴分離系統(tǒng)，所述烯烴分離系統(tǒng)包括脫甲烷單元，其特征在于，所述脫甲烷單元包括初脫甲烷塔(11)、膜分離組件(121)、變壓吸附系統(tǒng)(122)和次脫甲烷塔(17)， 所述初脫甲烷塔(11)的塔頂出口與所述膜分離組件(121)的進口之間設置有第一氣相物流管線；且 所述變壓吸附系統(tǒng)(122)的連接方式采用如下之一: 連接方式一:所述膜分離組件(121)的富烴氣流出口與所述變壓吸附系統(tǒng)(122)的進口相連通，所述變壓吸附系統(tǒng)(122)的富烴氣流出口與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間設置有富烴氣流管線；或 連接方式二:所述膜分離組件(121)的富氫氣流出口與所述變壓吸附系統(tǒng)(122)的進口相連通，所述膜分離組件(121)的富烴氣流出口以及所述變壓吸附系統(tǒng)(122)的富烴氣流出口與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間設置有富烴氣流管線。
2.根據(jù)權利要求1所述的烯烴分離系統(tǒng)，其特征在于，所述脫甲烷單元還包括第一壓縮機(131)、第一冷箱(141)、第一換熱器(151)、第二換熱器(152)、第一冷劑激冷器(161)和膨脹機(18)， 所述次脫甲烷塔(17)的塔頂出口與所述膨脹機(18)的進口之間具有第二氣相物流管線.所述第一壓縮機(131)設置在所述富烴氣流管線上； 所述第一冷箱(141)具有: 第一氣相物流第一冷箱內流路，串接在所述第一氣相物流管線中； 富烴氣流第一冷箱內流路，串接在所述第一壓縮機(131)與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間的富烴氣流管線中； 所述第一換熱器(151)具有: 富烴氣流第一換熱器內流路，串接在所述富烴氣流第一冷箱內流路與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間的所述富烴氣流管線中； 第二液相物流第一換熱器內流路，與所述次脫甲烷塔(17)的塔底出口相連通；所述第二換熱器(152)具有: 富烴氣流第二換熱器內流路，串接在富烴氣流第一換熱器內流路與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間的所述富烴氣流管線中； 第二氣相 物流第二換熱器內流路，與所述膨脹機(18)的出口相連通； 所述第一冷劑激冷器(161)設置在所述富烴氣流第二換熱器內流路與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的烯烴分離系統(tǒng)，其特征在于，所述脫甲烷單元還包括: 第一再沸器(191)，與所述初脫甲烷塔(11)的第一塔底出口相連通并與所述初脫甲烷塔(11)的塔釜相連形成第一循環(huán)管線； 第二再沸器(192)，與所述初脫甲烷塔(11)的第二塔底出口相連通并與所述初脫甲烷塔(11)的塔釜相連形成第二循環(huán)管線。
4.根據(jù)權利要求3所述的烯烴分離系統(tǒng)，其特征在于，所述烯烴分離系統(tǒng)還包括乙烯精懼單元,所述乙烯精懼單元包括: 加氫脫炔反應器(21)，具有:氫氣氣流進口，當所述變壓吸附系統(tǒng)(122)采用連接方式一時，所述氫氣氣流進口與所述變壓吸附系統(tǒng)(122)的富氫氣流出口以及所述膜分離組件(121)的富氫氣流出口之間具有富氫氣流管線，當所述變壓吸附系統(tǒng)(122)采用連接方式二時，所述氫氣氣流進口與所述變壓吸附系統(tǒng)(122)的高純氫氣流出口之間具有高純氫氣流管線，且所述高純氫氣流管線上設置有流量調節(jié)閥； 烴類物料進口，與所述次脫甲烷塔(17)的塔底出口之間具有第二液相物流管線； 乙烯產物出口； 乙烯精餾塔(22)，與所述乙烯產物出口相連通。
5.根據(jù)權利要求4所述的烯烴分離系統(tǒng)，其特征在于，所述烯烴分離系統(tǒng)還包括脫乙烷單元和丙烯精餾單元， 所述脫乙烷單元包括脫乙烷塔(31)，所述脫乙烷塔(31)具有: 第一液相物流進口，與所述 初脫甲烷塔(11)的第三塔底出口之間具有第一液相物流管線.脫乙烷塔塔頂物流出口，與所述加氫脫炔反應器(21)的烴類物料進口之間具有烴類脫炔物料輸送管線； 所述丙烯精懼單元包括: 丙稀精懼塔(41)，具有: 第三液相物流進口，與所述脫乙烷塔(31)的塔底出口之間具有第三液相物流管線； 塔頂丙烯出口； 塔頂回流罐(42)，與所述丙烯精餾塔(41)的塔頂丙烯出口相連通并與所述丙烯精餾塔(41)構成第三循環(huán)管線，所述第一再沸器(191)或第二再沸器(192)具有與所述第三循環(huán)管線相連通的丙烯進口和丙烯出口。
6.根據(jù)權利要求5所述的烯烴分離系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烯精餾塔(41)與所述塔頂回流罐(42)之間的所述第三循環(huán)管線上還設置有控制閥(43)，所述控制閥(43)與所述第一再沸器(191)或第二再沸器(192)并聯(lián)設置。
7.根據(jù)權利要求5所述的烯烴分離系統(tǒng)，其特征在于，所述烯烴分離系統(tǒng)還包括第二冷箱(142)， 所述第二冷箱(142)具有第二氣相液流第二冷箱內流路，所述第二氣相液流第二冷箱內流路與所述第二換熱器(152)的第二氣相物流第二換熱器內流路相連通； 所述丙烯精餾塔(41)與所述第二冷箱(142)之間具有兩條第四液相物流管線， 其中的一條第四液相物流管線穿過所述第二冷箱(142)后與燃氣管網相連通； 另一條第四液相物流管線穿過所述第二冷箱(142)后延伸至與所述初脫甲烷塔(11)相連通，所述烯烴分離系統(tǒng)還包括第二冷劑激冷器(162)，所述第二冷劑激冷器(162)設置在所述第二冷箱(142 )與所述初脫甲烷塔(11)之間的第四液相物流管線上。
8.根據(jù)權利要求7所述的烯烴分離系統(tǒng)，其特征在于，所述烯烴分離系統(tǒng)還包括: 脫丙燒單元，包括: 脫丙烷塔(51)，所述脫丙烷塔(51)的塔頂出口與所述初脫甲烷塔(11)之間設置有初脫氣相物流管線； 干燥器(52)，與所述脫丙烷塔(51)的進口相連通向所述脫丙烷塔(51)輸送待分離原料氣； 第二壓縮機(132 )，設置在所述脫丙烷塔(51)與所述初脫甲烷塔(11)之間的所述初脫氣相物流管線上； 第三冷劑激冷器(163)，設置在所述第二壓縮機(132)與所述初脫甲烷塔(11)之間的所述初脫氣相物流管線上，所述第一冷箱(141)具有與所述第二壓縮機(132)與所述第三冷劑激冷器(163 )之間的所述初脫氣相物流管線相連通的初脫氣相物流進口和初脫氣相物流出口 ；脫丁烷單元，包括: 脫丁烷塔(61)，與所述脫丙烷塔(51)之間設置有初脫液相物流管線； 塔頂冷凝器(62)，具有與所述脫丁烷塔(61)的塔頂出口相連通的進口以及供冷凝后產物流出的出 口。
專利摘要本實用新型提供了一種烯烴分離系統(tǒng)。該烯烴分離系統(tǒng)包括脫甲烷單元，脫甲烷單元包括初脫甲烷塔、膜分離組件、變壓吸附系統(tǒng)和次脫甲烷塔，初脫甲烷塔的塔頂出口與膜分離組件的進口之間設置有第一氣相物流管線；且變壓吸附系統(tǒng)的連接方式采用如下之一連接方式一膜分離組件的富烴氣流出口與變壓吸附系統(tǒng)的進口相連通，變壓吸附系統(tǒng)的富烴氣流出口與次脫甲烷塔的進口之間設置有富烴氣流管線；或連接方式二膜分離組件的富氫氣流出口與變壓吸附系統(tǒng)的進口相連通，膜分離組件的富烴氣流出口以及變壓吸附系統(tǒng)的富烴氣流出口與次脫甲烷塔的進口之間設置有富烴氣流管線。該烯烴分離系統(tǒng)次脫甲烷塔中CH4/H2的比值較大，能耗降低。
文檔編號C07C7/04GK203079878SQ201320047528
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權日2013年1月28日
發(fā)明者唐煜 申請人:神華集團有限責任公司, 中國神華煤制油化工有限公司, 中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司