[发明专利]提高乙烯回收率的轻烃分离方法

说明书

本发明属于化学工程领域，尤其涉及乙烯装置以及其他轻烃加工装置的回收乙烯方法的改进。

众所周知轻烃是指脱除了碳五或碳四以上重组分的烃类裂解产物，也可以指其他来源的其组成主要包括氢、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷等碳五以下烃的混合物。轻烃需进一步加工，分离成乙烯、丙烯等产品。轻烃进行分离一般采用精馏和闪蒸。衡量分离方法优劣的指标是能耗、投资和产品回收率，尤其是主产品乙烯的回收率，这三个指标往往是相互矛盾的：如要求产品回收率高则常常需要较高的能耗和/或投资。一个优秀的分离方法在于能同时兼顾三个方面的要求，从而使生产成本最低。

轻烃分离过程大致可分为脱甲烷系统、脱碳二系统和脱碳三系统三大部分，乙烯的损失主要发生在脱甲烷系统和脱碳二系统，而发生在脱甲烷系统的乙烯损失通常占乙烯总损失的60％以上，分离过程中能耗最大的两个塔是乙烯精馏塔和脱甲烷塔，因此要充分重视脱甲烷系统的设计。目前有多种分离流程，其中大量采用的一种脱甲烷系统流程(以下称流程一)参见图一。该流程是轻烃经过压缩机C101，冷却器E101，干燥器V101和冷却器E102后进入闪蒸罐F101，闪蒸罐出口的液体进入脱甲烷塔D101，出口的气体再经过几级冷却和闪蒸，闪蒸罐F102、F103和F104的出口液体仍然进入脱甲烷塔，F104出口的气体是甲烷、氢和受相平衡约束的乙烯，该气体继续通过换热器E109，冷却至-165℃左右进入最后一级闪蒸罐F105，出口气体主要是氢，出口液体主要是甲烷。E109所需的冷量由氢和减压后的甲烷提供。出E109的低压甲烷和氢进入前几级换热器E107～E103或E102，继续作为冷源提供冷量。为了达到F104的出口温度，一般在-127℃--130℃之间，除了由脱甲烷塔塔顶的气相产品甲烷经减压后也作为冷源外，尚需以液相状态抽出部分甲烷产品作为补充冷源，由抽出液相甲烷的数量来控制F104的温度。脱甲烷塔的分离要求是塔底产物脱除甲烷、塔顶产物脱除乙烯至规定指标，控制的方法同常规精馏塔。脱甲烷塔底部产物为碳二及以上馏分，送至脱乙烷塔D104。D104的塔顶产物碳二馏分经过乙炔加氢反应器R101除去乙炔后进入乙烯精馏塔，从该塔的上部得到主产品乙烯，塔底产物为乙烷。脱乙烷塔底部产物为碳三或更重馏分，进入脱碳三系统。

由以上叙述可知，脱甲烷系统的乙烯损失发生在三处，即A、F104的气相出料B、脱甲烷塔D101的气相出料C、脱甲烷塔D101的液相出料

A点的损失在一定进料组成下取决于F104的温度，温度越低则乙烯损失越少，但脱甲烷塔的冷凝器负荷越大，而且此点的温度还受到相平衡和传热温差要求的限制，温度一般不低于-130℃。

B、C两点的乙烯损失取决于脱甲烷塔的回流比和液相甲烷的抽出量，要降低这两点的乙烯损失必须以增加能耗为代价，这点是不言而喻的。

发明专利90101957.7叙述了一种从含甲烷、乙烷和乙烯等气体混台物中回收乙烯的工艺。该工艺采用一系列传热和传质同时进行的设备和两个以上的脱甲烷塔，该法有很高的乙烯回收率，但能耗和设备投资不一定低。

发明专利ZL92100471.0即双塔前脱乙烷流程的能耗较低，但乙烯回收率低于发明专利90101957.7，

本发明的目的是提高乙烯回收率、降低脱甲烷塔的负荷以及降低能耗。

本发明是一种节能、乙烯回收率高和脱甲烷塔负荷小的轻烃分离方法，流程是进料经过压缩、冷却和脱除水份后，进一步冷却和闪蒸，得到气体和液体分别进入高压脱乙烷塔，进行碳二馏份的非清晰切割，高压脱乙烷塔底部产物去低压脱乙烷塔进行碳二和碳三馏份的分离。高压脱乙烷塔塔顶产物经过逐级冷却和闪蒸得到一股以上的液体作为脱甲烷塔的进料。气体进一步冷却后进入一吸收塔，用液相甲烷去吸收进口气体中的乙烯，吸收塔出口液体返回脱甲烷塔作为上部进料，脱甲烷塔釜液不含碳三馏份，去乙炔加氢反应器或乙烯精馏塔。低压脱乙烷塔的顶部出料在脱除乙炔后去乙烯精馏塔，作为该塔的第二股进料，釜液去脱碳三系统。流程的特征是在脱甲烷塔的上游有以甲烷为吸收剂的吸收塔或者是在脱甲烷塔的上游有塔顶出料只含部分碳二馏份的高压脱乙烷塔和以甲烷为吸收剂的吸收塔。甲烷吸收剂的温度在-120℃～-145℃范围，较适宜的温度是-130℃～-140℃。