專利名稱：吸收法與分餾法集成的碳二/碳三輕烴分離方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳ニ /碳三輕烴分離方法及系統(tǒng)，特別是涉及ー種吸收法與分餾法集成的碳ニ /碳三輕烴分離方法及系統(tǒng)，用于前脫こ烷分離流程的C27C3+分離。
背景技術(shù)：
輕烴分離，指的是こ烯裝置等相關(guān)生產(chǎn)裝置對(duì)其回收的氫氣及碳一至 碳五烴類混合物(縮寫H2-C1-C5)進(jìn)行的分離。 碳ニ餾分縮寫為C2，碳ニ及更輕餾分縮寫為C2—，碳三餾分縮寫為C3，碳三及更重餾分縮寫為C3+?，F(xiàn)有的輕烴分離技術(shù)多采用單一的分餾法。分餾法在輕烴分離的許多環(huán)節(jié)是唯一選擇，但在有些環(huán)節(jié)中卻有能耗較高的缺點(diǎn)，前脫こ烷流程中的C27C3+分離環(huán)節(jié)若采用單一分餾法就存在這樣的缺點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)采用單一分餾法在前脫こ烷流程中實(shí)現(xiàn)C27C3+分離，做法是將進(jìn)料的H2-C1-C5全餾分一起送入一臺(tái)分餾塔。對(duì)于相同理論板數(shù)的分餾塔來(lái)說(shuō)，這樣做需要較大的回流液量和再沸氣量。加之，該分餾塔處于整個(gè)(前脫こ烷)分離流程上游，不得不采用較高操作壓カ以便為下游過程提供足夠的壓頭。高壓導(dǎo)致的相對(duì)揮發(fā)度降低，使同樣理論板數(shù)的分餾塔需消耗更多能量才能達(dá)到預(yù)期分離要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種吸收法與分餾法集成的輕烴分離方法，用以將輕烴混合物(H2-C1-C5)分離為C2_與C3+兩部分(表示為“C2_/C3+分離”)。本發(fā)明在前脫こ烷流程中應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)C27C3+分離，可以收到明顯降低能耗的效果。為收到上述效果，本發(fā)明的吸收法與分餾法集成的碳ニ/碳三輕烴分離方法包括在上游經(jīng)過多級(jí)加壓、冷卻冷凝、氣液分離并脫酸氣、脫水后形成的進(jìn)料氣和進(jìn)料液，分別進(jìn)入碳三吸收塔和脫こ烷塔；進(jìn)入碳三吸收塔的進(jìn)料氣在吸收劑的作用下分離為塔底液和塔頂氣，塔底液為C3+和一小部分C2_，塔頂氣為氫氣、甲烷和大部分C2，所述塔頂氣送到下游系統(tǒng)處理；碳三吸收塔的塔底液和來(lái)自上游的進(jìn)料液被送入脫こ烷塔，在回流液和再沸氣體的共同作用下分離為塔底液C3+和塔頂氣C2—，所述塔底液C3+送到下游系統(tǒng)處理；所述塔頂氣C2—在冷卻冷凝器中冷卻和部分冷凝，然后在脫こ烷塔回流罐(即氣液分離罐，回流罐是分餾塔通常必備的配套設(shè)備，主要作用是留存塔頂餾出物的冷凝液，以便穩(wěn)定、可控地向分餾塔最上層塔板提供回流。沒有它，大多數(shù)分餾塔的回流無(wú)法建立。部分冷凝式分餾塔的回流罐也起氣液分離罐的作用)中分為氣液兩相；脫こ烷塔回流罐中液相的一部分作為吸收劑送至碳三吸收塔，另一部分作為回流液返回脫こ烷塔。
本發(fā)明的方法，其中優(yōu)選所述脫こ烷塔的塔壓為32_36Bar(a)的高壓，所述冷卻冷凝器的冷劑為-38至-42°C的丙烯；或者是，脫こ烷塔的塔壓為22-26Bar(a)的低壓，所述冷卻冷凝器兩臺(tái)串聯(lián)，第一臺(tái)冷卻冷凝器的冷劑為-38至_42°C的丙烯，第二臺(tái)冷卻冷凝器的冷劑為-47至_52°C的エ藝物流。所述-47至_52°C的エ藝物流是下游某低溫設(shè)備的進(jìn)料；該物流在進(jìn)料到該低溫設(shè)備前流經(jīng)所述第二臺(tái)冷卻冷凝器，為脫こ烷塔頂氣體的冷卻冷凝提供冷量。用下游某設(shè)備的進(jìn)料(該進(jìn)料的溫度或節(jié)流膨脹后的溫度與所需冷劑溫度相符)作為本系統(tǒng)某換熱器的冷劑，這是輕烴深冷分離的常用手法。對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該エ藝物流與丙烯、こ烯冷劑一樣，只是可供選擇的ー種冷劑。本發(fā)明的方法，其中所述脫こ烷塔回流罐中的氣相物料為不含C3+的C2.餾分，因其流量小且壓カ低于碳三吸收塔頂端的C2_產(chǎn)品流股，故使之循環(huán)回到上游進(jìn)料壓縮機(jī)的最末一段壓縮段重新壓縮、進(jìn)料、回收。進(jìn)料壓縮機(jī)可能為四段或五段壓縮機(jī)。氣相物料應(yīng)回到壓縮機(jī)的最末一段。即如果是四段壓縮機(jī)，它就應(yīng)回到第四段入口 ；如果是五段壓縮機(jī)，它就應(yīng)回到第五段入口。無(wú)論回到進(jìn)料壓縮機(jī)的第幾段，其作用都是將這股氣體物料重新升壓。本發(fā)明還涉及ー種吸收法與分餾法集成的碳ニ /碳三輕烴分離系統(tǒng)，包括碳三吸收塔、脫こ烷塔、冷卻冷凝器和回流罐；其中碳三吸收塔的頂端的出氣ロ與下游的C2_處理系統(tǒng)連通，碳三吸收塔底端的出液ロ與脫こ烷塔的進(jìn)料ロ連通；脫こ烷塔頂端的出氣ロ通過冷卻冷凝器與回流罐的進(jìn)料ロ連通，脫こ烷塔底端的出液ロ與下游的C3+處理系統(tǒng)連通；回流罐底端的出液ロ通過回流泵分別與碳三吸收塔最上層塔板的進(jìn)液口和脫こ烷塔最上層塔板的進(jìn)液ロ連通。本發(fā)明的系統(tǒng)，其中優(yōu)選所述脫こ烷塔的塔壓為32_36Bar(a)的高壓，所述冷卻冷凝器的冷劑為-38至-42°C的丙烯；或者是，脫こ烷塔的塔壓為22-26Bar(a)的低壓，所述冷卻冷凝器兩臺(tái)串聯(lián)，第一臺(tái)冷卻冷凝器的冷劑為-38至_42°C的丙烯，第二臺(tái)冷卻冷凝器的冷劑為-47至_52°C的エ藝物流。所述-47至_52°C的エ藝物流是下游某低溫設(shè)備的進(jìn)料；該物流在進(jìn)料到該低溫設(shè)備前流經(jīng)所述第二臺(tái)冷卻冷凝器，為脫こ烷塔頂氣體的冷卻冷凝提供冷量。本發(fā)明的系統(tǒng)，其中所述脫こ烷塔回流罐頂端的出氣ロ與上游進(jìn)料壓縮機(jī)的最末一段壓縮段吸入ロ連通。脫こ烷塔回流罐中的氣相物料為不含C3+的C2—餾分，因其流量小且壓カ低于碳三吸收塔頂端的C2_產(chǎn)品流股，故使之循環(huán)回到上游進(jìn)料壓縮機(jī)的最末一段壓縮段重新壓縮、進(jìn)料、回收。本發(fā)明還涉及上述吸收法與分餾法集成的碳ニ /碳三輕烴分離系統(tǒng)在前脫こ烷分離流程的C27C3+分離中的應(yīng)用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于，本發(fā)明既不是單純的吸收法，也不是單純的分餾法，而是這兩種分離方法的集成。本發(fā)明先用吸收塔的吸收分離作用將進(jìn)料中包括氫氣、甲烷等輕組分在內(nèi)的大部分C2_分出來(lái)，再讓余下的小部分C2與全部C3+進(jìn)脫こ烷塔進(jìn)行分餾。、
在輕烴分離流程中，經(jīng)常會(huì)存在兩股相關(guān)的物流。一股氣體物流，其中某易溶組分的含量較高，稱為“富氣”；另ー股液體物流，其中該易溶組分的含量較低，稱為“貧液”。本發(fā)明吸收塔的吸收劑就是來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的“貧液”。從脫こ烷塔回流罐中的液相取出一部分作為吸收劑(即“貧液”)送至碳三吸收塔，讓貧液與富氣(進(jìn)料氣)逆向接觸，富氣中的易溶組分就會(huì)被貧液吸收，貧液由此變?yōu)椤案灰骸?，富氣由此變?yōu)椤柏殮狻?。這樣，易溶組分被液體吸收，導(dǎo)致不易溶組分在氣體中富集，提高了氣體中不易溶組分的含量，同時(shí)降低了易溶組分在氣體中的含量。吸收劑吸收了較多易溶組分而成為富液(碳三吸收塔的塔底液)后，不需要常規(guī)吸收分離流程中通常都有的解吸塔來(lái)把富液再變成貧液。富液只需用脫こ烷塔分餾，就可以分離為C3+和不含C3+的C2_餾分。該不含C3+的C2_餾分經(jīng)過冷卻冷凝、氣液分離后，液相的一部分便成為貧液(即吸收劑)。這種吸收法與分餾法的集成本身就比單一分餾法能耗低。
加之，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)應(yīng)用于前脫こ烷分離流程的C2_/C3+分離時(shí)，分餾塔(即脫こ烷塔)可以采用26Bar(a)乃至更低的操作壓力，因此加大了輕關(guān)鍵組分對(duì)重關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度，達(dá)到降低分離能耗的目的。下面結(jié)合附圖、實(shí)施例和エ藝參數(shù)，對(duì)本發(fā)明的吸收法與分餾法集成的碳ニ/碳三輕烴分離方法及系統(tǒng)作進(jìn)ー步說(shuō)明。


圖I為本發(fā)明的吸收塔與高壓脫こ烷塔集成實(shí)施方式エ藝流程示意圖；圖2為本發(fā)明的吸收塔與低壓脫こ烷塔集成實(shí)施方式エ藝流程示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的單一脫こ烷塔實(shí)施方式流程示意圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明01-碳三吸收塔；02_脫こ烷塔；03_回流罐；04-再沸器；05、07-冷卻冷凝器；06_回流泵；LPS-低壓蒸汽；C3R-丙烯冷劑；PR_用作冷劑的エ藝物流。
具體實(shí)施例方式以下為實(shí)施例及其エ藝參數(shù)等，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于這些實(shí)例的范圍。如圖I所示，本發(fā)明吸收塔與高壓脫こ烷塔集成的碳ニ/碳三輕烴分離系統(tǒng)，包括碳三吸收塔01、脫乙烷塔02、冷卻冷凝器05和回流罐03等；其中，碳三吸收塔01頂端的出氣ロ與下游的C2-餾分處理系統(tǒng)連通，碳三吸收塔01底端的出液ロ與脫こ烷塔02側(cè)面自上而下第二個(gè)進(jìn)液ロ連通；脫こ烷塔02頂端的出氣ロ通過冷卻冷凝器05與回流罐03的進(jìn)料ロ連通，脫こ烷塔02底端的出液ロ與下游的C3+餾分處理系統(tǒng)連通；回流罐03的底端出液ロ通過回流泵06分別與碳三吸收塔01上端的進(jìn)液口和脫こ烷塔02上端的進(jìn)液ロ連通。脫こ烷塔02為塔壓32_36Bar (a)的高壓塔，冷卻冷凝器05中的冷劑為丙烯，丙烯冷劑的溫度為-38至-42°C。脫こ烷塔02的再沸器04由來(lái)自低壓蒸汽管網(wǎng)的低壓蒸汽提供再沸熱量。回流罐03頂端的出氣ロ與上游進(jìn)料壓縮機(jī)的最末一段壓縮段吸入ロ連通(圖中未標(biāo)出)。脫こ烷塔回流罐03中的氣相物料為不含C3+的02_餾分，因其流量小且壓カ低于碳三吸收塔01頂端的C2_產(chǎn)品流股，故使之循環(huán)回到上游進(jìn)料壓縮機(jī)的最末一段壓縮段重新壓縮、進(jìn)料、回收。
如圖2所示，在本發(fā)明的吸收塔與低壓脫こ烷塔集成的碳ニ/碳三輕烴分離系統(tǒng)中，脫こ烷塔02為塔壓為22-26Bar(a)的低壓塔。冷卻冷凝器為兩臺(tái)串聯(lián)連通的冷卻冷凝器05、07。一臺(tái)冷卻冷凝器05中的冷劑為-38至-42°C的丙烯，另一臺(tái)冷卻冷凝器07中的冷劑為-47至-52°C (PR)的エ藝物流。脫こ烷塔02采用了較低塔壓，因此輕重關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度較大，操作回流量和再沸量較小。但較低壓カ對(duì)應(yīng)的較低溫度使-38至-42°C的丙烯冷劑溫度顯得不夠低，故從系統(tǒng)外引入一股-47°C的エ藝物流(PR)作為補(bǔ)充冷劑。該-47至-5 2°C的エ藝物流(PR)是下游某低溫設(shè)備的進(jìn)料，它在進(jìn)料到該設(shè)備前流經(jīng)冷卻冷凝器07，為脫こ烷塔02塔頂氣體的冷卻冷凝提供冷量。實(shí)施例I吸收塔與高壓脫こ烷塔集成在上游經(jīng)過多級(jí)加壓、冷卻冷凝、氣液分離并脫酸氣、脫水后形成的進(jìn)料氣和兩股進(jìn)料液，分別進(jìn)入碳三吸收塔01和脫こ烷塔02 (該三股進(jìn)料由上游系統(tǒng)得到，圖I未顯示該三股進(jìn)料的形成過程，采用多股進(jìn)料是現(xiàn)有分餾エ藝的常用做法之一)如圖I所示，進(jìn)料氣首先進(jìn)到碳三吸收塔01，碳三吸收塔01是ー種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的塔器，內(nèi)裝相當(dāng)于約10塊理論板的塔盤或填料。在碳三吸收塔01內(nèi)，進(jìn)料氣與來(lái)自脫こ烷塔回流泵06的吸收劑(即“貧液”)逆向接觸。進(jìn)料中的易溶組分、即幾乎全部C3+和一小部分C2_溶于吸收劑而使之成為“富液”，從碳三吸收塔01底端采出。進(jìn)料中的難溶組分、即幾乎全部氫氣、甲烷和大部分C2，因未溶于吸收劑而從塔頂逸出。逸出的這些不含C3+的氣相物料，作為本系統(tǒng)的C2_產(chǎn)品被送到下游系統(tǒng)處理。從碳三吸收塔01底采出的“富液”被送入脫こ烷塔02，上述從上游來(lái)的兩股進(jìn)料液也被送入脫こ烷塔02。在回流液體和再沸氣體的共同作用下，三股進(jìn)料中揮發(fā)度較低的C3+餾分與揮發(fā)度較高的C2—餾分被分開。C3+餾分作為本系統(tǒng)的產(chǎn)品被從脫こ烷塔02的塔底送至下游系統(tǒng)處理。塔底物料再沸的熱量由低壓蒸汽(LPS)通過脫こ烷塔再沸器04提供。不含C3+的C2_餾分從脫こ烷塔02塔頂餾出，在脫こ烷塔冷卻冷凝器05中被-40°C丙烯冷劑(C3R)冷卻和部分冷凝，然后在脫こ烷塔回流罐03中分為氣液兩相。液相物料被脫こ烷塔回流泵06泵出，一股作為回流液回流到脫こ烷塔02的最上層塔板；另ー股即是吸收齊U，被送到碳三吸收塔01的最上層塔板。脫こ烷塔回流罐03中的氣相物料為不含C3+的C2_餾分，因其流量小且壓カ低于C2_產(chǎn)品流股，故循環(huán)回到上游進(jìn)料壓縮機(jī)的最末一段壓縮段重新壓縮、進(jìn)料、回收。脫こ烷塔02采用與-40°C冷劑相適應(yīng)的約32. 6Bar (a)塔壓，因此操作的回流量和再沸量都比較大。實(shí)施例I應(yīng)用于年產(chǎn)100萬(wàn)噸こ烯裝置前脫こ烷流程的C2_/C3+分離時(shí)，其主要相關(guān)エ藝參數(shù)如表I所示。表I實(shí)施例I的主要相關(guān)エ藝參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種吸收法與分餾法集成的碳ニ /碳三輕烴分離方法，該方法包括 在上游經(jīng)過多級(jí)加壓、冷卻冷凝、氣液分離并脫酸氣、脫水后形成的進(jìn)料氣和進(jìn)料液，分別進(jìn)入碳三吸收塔和脫こ烷塔； 進(jìn)入碳三吸收塔的進(jìn)料氣在吸收劑的作用下分離為塔底液和塔頂氣，塔底液為C3+和一小部分C2_，塔頂氣為氫氣、甲烷和大部分C2，所述塔頂氣送到下游系統(tǒng)處理； 碳三吸收塔的塔底液和來(lái)自上游的進(jìn)料液被送入脫こ烷塔，在回流液和再沸氣體的共同作用下分離為塔底液C3+和塔頂氣C2—，所述塔底液C3+送到下游系統(tǒng)處理；所述塔頂氣C2—在冷卻冷凝器中冷卻和部分冷凝，然后在脫こ烷塔回流罐中分為氣液兩相； 脫こ烷塔回流罐中液相的一部分作為吸收劑送至碳三吸收塔，另一部分作為回流液返回脫こ烷塔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述脫こ烷塔的塔壓為32-36Bar(a)的高壓，所述冷卻冷凝器的冷劑為-38至-42 °C的丙烯；或者是，脫こ烷塔的塔壓為22-26Bar(a)的低壓，所述冷卻冷凝器兩臺(tái)串聯(lián)，第一臺(tái)冷卻冷凝器的冷劑為-38至_42°C的丙烯，第二臺(tái)冷卻冷凝器的冷劑為-47至_52°C的エ藝物流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述-47至-52°C的エ藝物流是下游某低溫設(shè)備的進(jìn)料；該物流在進(jìn)料到該低溫設(shè)備前流經(jīng)所述第二臺(tái)冷卻冷凝器，為脫こ烷塔頂氣體的冷卻冷凝提供冷量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述脫こ烷塔回流罐的氣相物料送回上游進(jìn)料壓縮機(jī)最末一段壓縮段重新壓縮、進(jìn)料、回收。
5.一種吸收法與分餾法集成的碳ニ /碳三輕烴分離系統(tǒng)，包括碳三吸收塔、脫こ烷塔、冷卻冷凝器和回流罐；其中 碳三吸收塔的頂端的出氣ロ與下游的02_處理系統(tǒng)連通，碳三吸收塔底端的出液ロ與脫こ烷塔的進(jìn)料ロ連通； 脫こ烷塔頂端的出氣ロ通過冷卻冷凝器與回流罐的進(jìn)料ロ連通，脫こ烷塔底端的出液ロ與下游的C3+處理系統(tǒng)連通； 回流罐底端的出液ロ通過回流泵分別與碳三吸收塔最上層塔板的進(jìn)液口和脫こ烷塔最上層塔板的進(jìn)液ロ連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述脫こ烷塔的塔壓為32-36Bar(a)的高壓，所述冷卻冷凝器的冷劑為-38至-42 °C的丙烯；或者是，脫こ烷塔的塔壓為22-26Bar(a)的低壓，所述冷卻冷凝器兩臺(tái)串聯(lián)，第一臺(tái)冷卻冷凝器的冷劑為_38至_42°C的丙烯，第二臺(tái)冷卻冷凝器的冷劑為-47至_52°C的エ藝物流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述-47至-52°C的エ藝物流是下游某低溫設(shè)備的進(jìn)料；該物流在進(jìn)料到該低溫設(shè)備前流經(jīng)所述第二臺(tái)冷卻冷凝器，為脫こ烷塔頂氣體的冷卻冷凝提供冷量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述脫こ烷塔回流罐頂端的出氣ロ與上游進(jìn)料壓縮機(jī)的最末一段壓縮段吸入ロ連通。
9.權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述吸收法與分餾法集成的碳ニ/碳三輕烴分離系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于應(yīng)用于前脫こ烷分離流程的C27C3+分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸收法與分餾法集成的碳二/碳三輕烴分離方法及系統(tǒng)，用于前脫乙烷分離流程的C2-/C3+分離。本發(fā)明先用吸收塔將進(jìn)料中包括氫氣、甲烷等輕組分在內(nèi)的大部分C2-分出來(lái)，再讓余下的小部分C2與全部C3+進(jìn)分餾塔分餾。吸收塔的吸收劑是來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的“貧液”，即分餾塔回流罐中液相的一部分。這種吸收法與分餾法的集成比單一分餾法省能，加之它可使脫乙烷塔采用較低塔壓而加大了輕關(guān)鍵組分與重關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度，因而達(dá)到降低分離能耗的目的。分餾塔采用22至26Bar(a)的較低塔壓時(shí)，僅需多設(shè)一臺(tái)使用-47至-52℃冷劑的換熱器，整個(gè)系統(tǒng)的分離能耗便可明顯低于現(xiàn)有技術(shù)。
文檔編號(hào)C07C7/04GK102643153SQ20121011048
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者徐文浩, 羅自堅(jiān) 申請(qǐng)人:中國(guó)寰球工程公司