[发明专利]一种用于生产乙苯的乙烯冷储汽化系统及方法

说明书

本发明涉及的用于生产乙苯的乙烯冷储汽化系统，包括低压或常压乙烯储罐，联动式换热器、乙烯气化器、乙烯缓冲罐和乙苯装置；所述联动式换热器包括上层、下层换热筒体和联通管；本发明涉及的乙烯冷储汽化方法，具体为：（1）、在上层换热筒体内壳侧的冷媒气体与上换热管内的低温乙烯进行换热，使低温乙烯升温，换热后冷媒气体凝成冷媒液体下降进入下层换热筒体内；（2）、利用冷冻水作为换热源进入乙烯气化器的壳侧换热，进一步提升管侧内乙烯的温度；（3）、冷冻水再次作为换热源进入下换热管内与壳侧的冷媒液体进行换热，使冷媒液体汽化形成冷媒气体进入上层换热筒体内进行循环换热。本发明构建的系统运行稳定，装置能耗低。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及用于乙苯生产所需原料乙烯的冷储汽化的工艺及设备系统，主要包括低温乙烯气体压缩、乙烯汽化输送、冷量回收等工艺方法，使用该工艺方法及设备可以在能耗最低的条件下，稳定运行、满足乙苯生产原料需要、装置冷量需要。

背景技术

乙苯是重要的化工原料,主要用于脱氢生产制造化工原料单体苯乙烯，目前世界上生产乙苯基本采用苯与乙烯烷基化的工艺路线，根据原料乙烯来源不同，乙苯的生产工艺分为纯乙烯工艺（原料乙烯为聚合级乙烯）及稀乙烯（原料为含乙烯的干气）工艺，由于目前后者供应量有限，目前90%的乙苯采用聚合级乙烯为原料进行生产，生产的乙苯进一步脱氢反应生产苯乙烯。

乙苯生产的常规工艺流程如图1所示，原料苯及乙烯在烃化反应器中进行烃化反应生成乙苯，反应物料进入分离单元的苯回收塔、乙苯回收塔、多乙苯回收塔系统，分离得到产品乙苯。装置需要的原料苯为液相，经过循环苯泵增压后进入烃化反应器；装置需要的原料乙烯为气相，由于烃化反应器的入口压力为3.8MPaG左右，所以原料乙烯需要达到压力4.0MPaG满足进入反应器反应要求。罐区的乙烯液体在常压低温（-103.7℃）条件下储存，由此可见，乙苯生产的原料乙烯需要经历增压汽化至4.0MPaG气相的工艺过程，来满足生产乙苯需要。本发明即为实现原料乙烯的汽化增压而设置。

目前工业化乙苯生产的原料乙烯汽化增压工艺方案与专利CN102213361B报道类似，液态乙烯储罐内乙烯通过低温乙烯潜液泵增压，带压的乙烯经过蒸汽汽化器汽化后，进入乙烯压缩机，进一步增压后，送至下游乙苯装置。其中蒸汽汽化器的壳侧使用导热媒介传递蒸汽与乙烯之间的能量，专利报道的工艺流程方框图如图2。该报道的内容国内装置普遍使用，工艺不完善地方较多，导致装置能耗高：首先，使用蒸汽汽化低温乙烯，消耗高能耗的蒸汽；其次，乙烯增压使用乙烯压缩机的工艺，由于气相压缩电耗远大于液相增压电耗，导致总的电耗增加；另外，乙烯本身的冷量未充分利用，带来冷量的损失，进一步增加化工装置能耗；最后，由于使用蒸汽作为热源，当操作不当时，蒸汽的凝液有被冷冻结晶的可能性，导致损坏设备，乙烯泄露，带来安全风险。

国内其他专利有关于低温乙烯冷储汽化工艺系统的报道，但均未能在乙苯装置上使用，主要原因分析如下。

专利CN201410186491及CN201420227457公开一种采用经济器/再冷凝器的节能型低温乙烯汽化工艺系统，该系统中，低温乙烯泵设置在低温液态乙烯储罐内，经济器与低温液态乙烯储罐相连接，低温乙烯泵将低温液态乙烯储罐内的低温乙烯加压输送至经济器，低温液态乙烯储罐中的BOG经BOG压缩机组压缩后在经济器中冷凝成乙烯，进一步进入乙烯增压泵入口，增压后的乙烯通过乙烯蒸发器汽化输出。该专利未考虑BOG气相组分量大的情况，此时通过经济器冷凝气体乙烯的同时，可能导致部分液体乙烯汽化，汽化的乙烯进入乙烯增压泵时会导致泵汽蚀，而无法正常运行，当乙烯储罐的的装卸方式为槽车时，更容易出现此问题。另外，由于乙苯装置的乙烯输出是根据产能确定的，低温乙烯输出量有限，而BOG压缩机是乙烯储罐压力控制需要，当下游装置乙烯需要量少或不需要此低温乙烯输送时，BOG气体将不能实现冷凝，所以该方法存在一定安全隐患。