不合格碳二回收系統(tǒng)以及乙烯分離裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及化學(xué)工程領(lǐng)域乙烯生產(chǎn)過程中的開車技術(shù)，尤其涉及一種減少開車物料排放火炬損失的不合格碳二回收系統(tǒng)以及乙烯分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯裝置是以煉油廠產(chǎn)出的石腦油、輕柴油、加氫尾油、戊烷油和飽和液化氣以及油田產(chǎn)出的凝析油、戊烷油、乙烷、丙烷和丁烷等輕烴為原料生產(chǎn)乙烯、丙烯、混合碳四等產(chǎn)品的化工裝置。該裝置涉及兩個方面的工藝技術(shù)，一是乙烯原料管式爐蒸汽裂解技術(shù)，二是裂解氣分離技術(shù)。裂解爐將乙烯原料熱裂解為含氫氣、甲烷、碳二、碳三、碳四、裂解汽油、水和酸性氣體等的裂解氣。裂解氣分離技術(shù)主要有順序、前脫丙烷和前脫乙烷分離三種分離工藝，可以分離裂解氣得到氫氣、甲烷、乙烯、丙烯和混合碳四等產(chǎn)品。
[0003]絕大多數(shù)乙烯裝置都是為正常運(yùn)行狀態(tài)下生產(chǎn)乙烯等產(chǎn)品而設(shè)計(jì)和建設(shè)的，很少考慮乙烯裝置開車過程的情況，這樣給乙烯裝置的開車帶來了一些問題。因裂解氣壓縮機(jī)的負(fù)荷、防喘振控制閥的尺寸及碳二加氫反應(yīng)器的流量等設(shè)計(jì)約束條件的限制，乙烯裝置需要大量的原料開車，在乙烯裝置開車期間，在氫氣、乙烯等產(chǎn)品合格前，將有大量的裂解氣放火炬，既浪費(fèi)大量有價值的烴物料，還因烴物料排放火炬燃燒而帶來噪音及燃燒廢氣污染。
[0004]乙烯裝置裂解氣分離工藝不同，其開車方法也不同。順序分離工藝的乙烯裝置開車方法有較多的文獻(xiàn)報(bào)道，且有專利申請，而其它兩種分離工藝的乙烯裝置開車方法報(bào)道較少。
[0005]美國Equistar化學(xué)公司的James H.Walker發(fā)明了一種稀徑生產(chǎn)裝置的開車方法(US7270740B2)，在裂解氣壓縮機(jī)一段吸入口引入一股人工合成氣體，該合成氣體由氫氣、甲烷、乙烷和丙烷中的兩種或兩種以上組份組成，其中各組份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與急冷系統(tǒng)的實(shí)際裂解氣組份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近。當(dāng)乙烯裝置開車時，裂解爐先不進(jìn)乙烯原料，急冷系統(tǒng)未運(yùn)行，先引入人工合成氣體啟動裂解氣壓縮機(jī)，當(dāng)裂解氣壓縮機(jī)出口壓力達(dá)到17?19Mpa時，人工合成氣進(jìn)入冷箱和脫甲烷塔系統(tǒng)，冷箱和脫甲烷塔系統(tǒng)的氣相物料循環(huán)回裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，逐步使裂解氣壓縮機(jī)、冷箱和脫甲烷塔系統(tǒng)的溫度、壓力和流量達(dá)到正常操作條件，然后才開始裂解爐投乙烯原料。該專利適用于順序分離工藝的乙烯裝置開車，解決了裂解爐投乙烯原料后急冷系統(tǒng)、裂解氣壓縮機(jī)出口、冷箱和脫甲烷塔塔頂氣體不排放火炬的問題，但從引人工合成氣到裂解氣壓縮機(jī)、冷箱和脫甲烷塔系統(tǒng)達(dá)到正常操作條件期間，依靠人工合成氣置換系統(tǒng)內(nèi)氮?dú)猓㈩A(yù)冷冷箱和脫甲烷塔系統(tǒng)，使裂解氣壓縮機(jī)、冷箱和脫甲烷塔系統(tǒng)達(dá)到正常溫度、壓力和流量，會有大量人工合成氣排放火炬，浪費(fèi)的人工合成氣較多，若預(yù)冷期間發(fā)生泄露，需退料處理，重新開車，也會浪費(fèi)大量的人工合成氣；裂解爐產(chǎn)生的超高壓蒸汽較少，需要較多的外來超高壓蒸汽確保裂解氣壓縮機(jī)在人工合成氣下正常運(yùn)行。
[0006]中國石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司發(fā)明了改進(jìn)后的乙烯裝置脫甲烷塔與脫乙烷系統(tǒng)(實(shí)用新型專利申請?zhí)?01120022696.X)，該專利適用于前脫乙烷分離工藝的乙烯裝置開車，在脫甲烷塔塔底新增設(shè)一條管線，與脫乙烷塔塔頂乙烯補(bǔ)入線相連，在乙烯裝置投料開車期間，隨著脫甲烷塔塔底積液，可將其部分塔底液體返回至脫乙烷塔。前脫乙烷分離工藝的乙烯裝置利用該實(shí)用新型專利開車，雖然可降低脫甲烷塔塔底液體排放火炬的量，減少脫乙烷塔的乙烯補(bǔ)入量，但只能在脫乙烷塔操作調(diào)整期間回收部分碳二物料，而前脫乙烷系統(tǒng)操作正常后冷箱及脫甲烷塔開車操作調(diào)整期間的大部分物料還都排放火炬。
[0007]現(xiàn)有前脫乙烷工藝的乙烯裝置開車過程及存在的問題是:
[0008]①、裂解爐投料，產(chǎn)生的裂解氣開始在急冷系統(tǒng)放火炬，然后在裂解氣壓縮機(jī)末段出口放火炬。隨著裂解爐投料的臺數(shù)的增加，乙烯裝置負(fù)荷不斷提高，裂解氣壓縮機(jī)逐漸調(diào)整操作至正常操作條件，在此期間，裂解氣在急冷系統(tǒng)和裂解氣壓縮機(jī)末段出口放火炬較多。裂解氣壓縮機(jī)達(dá)到正常運(yùn)行條件后，裂解氣進(jìn)入前脫乙烷系統(tǒng)的碳三吸收塔，置換工藝系統(tǒng)中的氮?dú)?，在碳三吸收塔塔頂放火炬，直至該股物流中的碳三體積分?jǐn)?shù)低于0.5%。
[0009]②、裂解氣壓縮機(jī)操作正常后，急冷系統(tǒng)物料停止放火炬，裂解氣壓縮機(jī)末段出口物料也停止放火炬。前脫乙烷系統(tǒng)被裂解氣實(shí)物料預(yù)冷，直至達(dá)到正常操作溫度。在碳三吸收塔塔頂碳二及碳二以下餾份合格前，裂解氣在碳三吸收塔塔頂排放火炬。
[0010]③、碳三吸收塔塔頂物料合格，向碳二加氫反應(yīng)器進(jìn)料，在碳二加氫反應(yīng)器出口物料中乙炔體積分?jǐn)?shù)低于Ippm前，裂解氣在碳二加氫反應(yīng)器出口排放火炬。
[0011]④、碳二加氫反應(yīng)器出口物料合格，向冷箱和脫甲烷塔系統(tǒng)進(jìn)料。脫甲烷塔塔底液位建立，當(dāng)塔底碳二餾份合格后，塔底液體停止排放火炬系統(tǒng)，而全部改向乙烯精餾塔進(jìn)料，乙烯產(chǎn)品隨之合格外放。在脫甲烷塔塔底物料中甲烷體積分?jǐn)?shù)低于10ppm前，其塔底物料排放火炬，損失碳二餾份。
[0012]因此，對于現(xiàn)有前脫乙烷工藝的乙烯裝置開車而言，雖然吉林石化分公司改進(jìn)了乙烯裝置脫甲烷塔與脫乙烷系統(tǒng)(實(shí)用新型專利申請?zhí)?01120022696.X)，能將脫甲烷塔塔底部分不合格碳二餾分返回低壓脫乙烷塔，但最終分離系統(tǒng)中的碳二餾分還是要在脫甲烷塔塔底累計(jì)而排放火炬，沒有起到減少物料排放火炬的作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]本實(shí)用新型的目的在于，優(yōu)化前脫乙烷工藝的乙烯裝置開車過程，在開車的三個主要環(huán)節(jié)減少烴物料排放火炬。既降低了乙烯裝置開車成本，又減輕了乙烯裝置開車期間火炬燃燒所帶來的廢氣污染。
[0014]上述目的之一是在乙烯裝置開車期間，裂解氣進(jìn)入預(yù)冷及前脫乙烷塔系統(tǒng)，在碳三吸收塔塔頂物料中碳三含量不合格期間，可允許不合格物料往工藝下游輸送，走碳二加氫反應(yīng)器旁通線去冷箱系統(tǒng)，而不排放火炬系統(tǒng)。
[0015]上述目的之二是在碳二加氫反應(yīng)器開車期間，當(dāng)碳二加氫反應(yīng)器出口物料不合格時，可允許不合格物料送往下游冷箱系統(tǒng)，而不排放火炬系統(tǒng)。
[0016]上述目的之三是避免脫甲烷塔塔底物料排放火炬，而增加脫甲烷塔塔底物料送至不合格乙烯球罐的工藝流程，將不合格的碳二餾分全部回收至不合格乙烯球罐貯存。
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種不合格碳二回收系統(tǒng)，應(yīng)用于乙烯分離裝置，所述乙烯分離裝置包括:依次連接的預(yù)冷及前脫乙烷塔系統(tǒng)、碳二加氫反應(yīng)器系統(tǒng)、冷箱系統(tǒng)、脫甲烷塔、乙烯精餾塔及乙烯制冷壓縮機(jī)開式熱泵系統(tǒng)、乙烯產(chǎn)品冷卻器、乙烯產(chǎn)品冷凝器、乙烯產(chǎn)品過冷器以及乙烯球罐，其特征在于，所述不合格碳二回收系統(tǒng)包括:回收管路，連接在所述脫甲烷塔的底部與所述乙烯產(chǎn)品冷凝器的入口之前。
[0018]上述的不合格碳二回收系統(tǒng)，其中，所述回收管路上還設(shè)置有截止閥。
[0019]上述的不合格碳二回收系統(tǒng)，其中，所述截止閥為單向閥。
[0020]上述的不合格碳二回收系統(tǒng)，其中，所述回收管路為低溫不銹鋼管。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供一種乙烯分離裝置，其包括:預(yù)冷及前脫乙烷塔系統(tǒng)、碳二加氫反應(yīng)器系統(tǒng)、冷箱系統(tǒng)、脫甲烷塔、乙烯精餾塔及乙烯制冷壓縮機(jī)開式熱泵系統(tǒng)、乙烯產(chǎn)品冷卻器、乙烯產(chǎn)品冷凝器、乙烯產(chǎn)品過冷器、乙烯球罐以及不合格碳二回收系統(tǒng)，所述預(yù)冷及前脫乙烷塔系統(tǒng)、碳二加氫反應(yīng)器系統(tǒng)、冷箱系統(tǒng)、脫甲烷塔、乙烯精餾塔及乙烯制冷壓縮機(jī)開式熱泵系統(tǒng)、乙烯產(chǎn)品冷卻器、乙烯產(chǎn)品冷凝器、乙烯產(chǎn)品過冷器以及乙烯球罐為依次連接，所述不合格碳二回收系統(tǒng)包括:回收管路，連接在所述脫甲烷塔的底部與所述乙烯產(chǎn)品冷凝器的入口之前。
[0022]上述的乙烯分離裝置，其中，所述回收管路為低溫不銹鋼管。
[0023]上述的乙烯分離裝置，其中，所述低溫管路上還設(shè)置有截止閥。
[0024]上述的乙烯分離裝置，其中，所述乙烯產(chǎn)品冷卻器與所述冷凝器之間設(shè)置有截止閥。
[0025]上述的乙烯分離裝置，其中，所述乙烯產(chǎn)品冷凝器為_19°C丙烯冷劑的冷凝器設(shè)備、所述乙烯產(chǎn)品過冷器為-38 V丙烯冷劑的過冷器設(shè)備。
[0026]本實(shí)用新型的有益功效在于:
[0027]采用本實(shí)用新型提供的具有不合格碳二回收系統(tǒng)的乙烯分離裝置，可以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，可全部回收乙烯裝置開車期間的不合格碳二餾分，減少開車物料排放火炬。
[0028]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實(shí)用新型的限定。
【附圖說明】
[0029]圖1為現(xiàn)有前脫乙烷工藝的乙烯裝置開車流程簡圖；
[0030]圖2為本實(shí)用新型前脫乙烷工藝的乙烯裝置開車回收不合格碳二餾分流程簡圖。
[0031]其中，附圖標(biāo)記
[0032]BI 不合格碳二回收系統(tǒng)
[0033]Dl 預(yù)冷及前脫乙烷塔系統(tǒng)
[0034]D2 碳二加氫反應(yīng)器系統(tǒng)
[0035]D3 冷箱系統(tǒng)
[0036]D4 脫甲烷塔
[0037]D5 乙烯精餾塔及乙烯制冷壓縮機(jī)開式熱泵系統(tǒng)
[0038]El 乙烯產(chǎn)品冷卻器
[0039]E2 乙烯產(chǎn)品冷凝器
[0040]E3乙烯產(chǎn)品過冷器
[0041]SI合格乙烯球罐
[0042]S2不合格乙烯球罐
[0043]V1、V2、V3 截止閥
[0044]I經(jīng)干燥的裂解氣
[0045]2Dl 出口物料
[0046]3D2 出口物料
[0047]4D3出口液相物料
[0048]5D4出口不合格物料
[0049]6、7合格氣相乙烯產(chǎn)品
[0050]8合格液相乙烯產(chǎn)品
[0051]9不合格液相乙烯產(chǎn)品
[0052]21Dl出口不合格物料
[0053]22D2出口不合格物料
[0054