[实用新型]一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生产高纯乙烯技术领域，具体涉及一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置。

背景技术

1、从焦炉气中回收乙烯：是一种始于20世纪40年代并在60年代被淘汰的工业制备乙烯的方法。通常焦炉气中含有约2％的乙烯。最早采用浓硫酸法从焦炉气中分离乙烯，即用硫酸使乙烯先转化为乙醇，然后再经催化脱水得到乙烯。用这种方法生产的乙烯杂质多，纯度低，后来英国一家公司开发成功焦炉气低温分离法。继而德国公司也建成了几套低温分离制氢装置及乙烯精制装置，使乙烯的纯度达到了95％以上。

2、乙炔加氢法制乙烯：德国在20世纪30年代发展了以乙炔加氢法生产乙烯的工艺，并建成了数套工业规模装置。所用的加氢催化加以硅胶为载体、钯为活性组分，使用寿命可达8个月，在加氢前乙炔需进行提纯，但这种方法在20世纪60年代被淘汰。

3、乙醇脱水制乙烯：使用氧化铝催化剂进行乙醇脱水制取乙烯的工业方法，脱水催化剂除活性氧化铝外，还有载有磷酸的焦炭，反应温度为300～400℃，乙烯产品纯度为97％-99.5％，目前使用的催化剂为火星氧化铝。在印度、巴基斯坦和巴西等拥有丰富糖蜜或其他农产品资源的国家，由于石油资源短缺，采用此法生产乙烯，所使用的工艺则由固定床发展到流化床，据称反应选择性由前者的94％～96％提高到约99％，投资费用较低。中国也有一些企业采用此法生产乙烯。用此法生产乙烯的成本远高于烃类高温裂解法。

4、烃类高温裂解法：现代乙烯工业生产方法主要是以石油烃为原料，在隔绝空气和高温条件下将大分子裂解为小分子。此方法原料来源广泛，这也是目前使用最广泛的方法，但是其只能分离纯度99％左右的乙烯，无法达到高纯度。

5、以乙烯为原料的高纯乙烯制取流程(低温精馏法)，该工艺主要利用原料气各组分相对挥发度的差异，低温条件下，在精馏塔内进行液化精馏，乙烯纯度可达99.99％，但是传统的低温精馏法提纯乙烯技术存在缺陷，产品纯度的高低与设备投资等成正比，另外精馏过程中精馏的热效率低下，造成能量的浪费，生产成本的升高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷而提供一种采用热泵精馏和双塔精馏的低温精馏方式、工艺流程简单、操作简便，运行稳定、低能耗和制备液相乙烯纯度不低于99.999％的一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：包括原料液储罐、热泵、废气炉、副产品罐和产品罐，原料液储罐通过第一节流阀与第一精馏塔的第一原料液进口相连，第一精馏塔顶部的气相出口通过第一换热器的第一原料气进口、第一换热器的第一原料气出口与第一气液分离器的进口相连，第一气液分离器底部的液相出口与第一精馏塔的第二原料液进口相连；第一精馏塔底部液相出口通过第二调节阀和第二精馏塔的第一原料液进口相连，第二精馏塔顶部气相出口通过第一换热器的第二原料气进口和第一换热器的第二原料气出口与第二气液分离器相连，第二气液分离器底部液相出口通过管道分别与第二精馏塔的第二原料液进口和产品罐相连，第二精馏塔底部液相出口通过第三调节阀与副产品罐相连；第一气液分离器顶部的气相出口依次通过第二换热器的尾气进口、第二换热器的尾气出口和第一调节阀与废气炉相连；热泵循环气出口依次通过第二换热器的第一循环气进口、第二换热器的第一循环气出口、设在第一精馏塔底部的第一再沸器、设在第二精馏塔底部的第二再沸器、第二节流阀、第一换热器的循环液进口、第一换热器的循环气出口、第二换热器的第二循环气进口和第二换热器的第二循环气出口相连，所述的第二换热器的第二循环气出口通过管道与热泵循环气进口相连，所述第二换热器的第一循环气出口和设在第一精馏塔底部的第一再沸器之间设有第一三通，所述设在第一精馏塔底部的第一再沸器和设在第二精馏塔底部的第二再沸器之间设有第二三通，第一三通的第三端和第二三通的第三端之间设有近路管道。

一种以乙烯热泵精馏生产超高纯乙烯的装置的生产方法，包括如下步骤：

步骤一：原料液储罐中的原料液通过第一节流阀和第一精馏塔的第一原料液进口进入第一精馏塔内；所述的原料液为工业级乙烯，其组成成份为：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、甲烷、水、氢气；原料气的温度为：-24℃、压力为：2.5Mpa、流量为：200Nm³/h、气相分率为0、乙烯摩尔分数：99.9％；