一种乙烷裂解装置中再生气的综合处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种乙烷裂解装置中再生气的综合处理系统，属于化工设备领域。

背景技术：

全乙烷裂解生产乙烯装置已在全球成功应用多年，著名乙烯技术专利商如lummus、s＆w、kbｒ、linde、tpl/kti等公司，以及中国寰球工程公司、中国石化工程建设公司(sei)等，都具有成熟可靠的乙烷裂解制乙烯技术。由于目前原料的限制，全乙烷裂解制乙烯装置主要分布在美国、加拿大、中东和西欧，生产商主要有埃克森美孚化学公司、ineosamericas公司、sweenytexas公司等。

我国用于生产乙烯的原料大多是来自于石油裂解过程中产生的石脑油和部分轻烃，原料偏重，组分复杂，经裂解后得到的裂解气成分复杂，后期的分离工序繁琐，进而生产成本高。乙烷裂解相对于传统的石脑油裂解优势明显，其表现在原料成本低、乙烯收率高、分离流程短及能耗低等特点。随着乙烯生产原料的轻质化和装置的大型化，大规模的乙烷裂解制乙烯装置正逐渐崭露头角，全乙烷裂解制乙烯相对于国内传统的石脑油制乙烯生产成本低、乙烯收率高、装置投资少，在国外这种工艺比较成熟，但国内还刚刚起步。

通常，全乙烷裂解生产乙烯装置的工艺流程大体上分为裂解、急冷、压缩、分离几个部分。裂解部分是将罐区来的低温乙烷与冷箱中的多股物流接触，回收其冷量，然后与稀释蒸汽混合降低烃分压，进入裂解炉中进行裂解反应，得到目的产品乙烯和其他副产物。为快速终止裂解反应，须将裂解气快速进入急冷锅炉和急冷塔进行冷却，分离裂解气中的重组分和水。经冷却后的裂解气进入压缩机进行多段压缩，压缩后的裂解气进入碱洗塔除去夹带的酸性气。因裂解气中夹带少部分的水，需进入干燥器内进行处理，经过干燥处理后的裂解气进入冷箱分离得到粗氢产品，较重的裂解气进入精馏塔内逐步分离得到甲烷、乙烯、混合c3及混合c4产品。

为保证装置的连续生产，设置了三台干燥器用于裂解气除水，两台处于干燥阶段，一台处于再生及备用阶段。由于干燥器中的干燥剂吸附了较多水分，为了尽可能减少再生时间，尽快使干燥器投入使用，维持装置的连续生产，这就要求用于干燥剂再生的气源不得含有水分和较重的碳三碳四组分，经过深冷处理得到的粗氢成为最佳的再生气源。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种适用于乙烷裂解装置的变压吸附与干燥器再生的综合系统，利用乙烷裂解生产装置中副产的氢气对干燥器内的干燥剂进行再生处理后，进入变压吸附单元提纯再生气尾气中的氢气，可最大程度得到高附加值的氢气产品，提高装置的整体效益。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种乙烷裂解装置中再生气的综合处理系统，所述处理系统包括第一气液分离罐、冷箱、第二气液分离罐、干燥器和变压吸附单元；所述第一气液分离罐设有进气口，所述进气口的进气为来自乙烷裂解装置的氢气占比高的裂解气；所述第一气液分离罐的出气口经冷箱后与所述第二气液分离罐入口相连，所述第二气液分离罐的出气口经冷箱后，再通过温度调节装置与所述干燥器入口相连，所述温度调节装置用于调整进入干燥器的再生气温度；所述干燥器的出气口通过再生气尾气管线与变压吸附单元入口相连，所述变压吸附单元可从再生气尾气中提纯分离得到高纯度的氢气产品。

进一步地，所述第二气液分离罐的出气口经冷箱后分成两路管线连接至干燥器，分别为低温再生气管线和高温再生气管线，所述低温再生气管线和高温再生气管线组成温度调节装置，所述低温再生气管线内的低温再生气与所述高温再生气管线内的高温再生气混合后进入干燥器，所述温度调节装置用于调节进入所述干燥器的再生气温度。

进一步地，所述高温再生气管线上设有加热器，所述低温再生气管线上设有第一压力调节阀，所述低温再生气管线输出的低温再生气的量通过所述第一压力调节阀控制；进入所述干燥器的再生气的温度通过低温再生气的量控制。

进一步地，所述冷箱与所述温度调节装置之间的管线上连有再生气副线，所述再生气副线连接至变压吸附单元；所述再生气副线上设有第二压力调节阀，当所述第一气液分离罐灌顶的压力过高时，再生气会通过再生气副线直接进入变压吸附单元。

进一步地，所述第一气液分离罐底部和所述第二气液分离罐底部均设有液相出口，所述液相出口均连接至精馏单元。

进一步地，所述干燥器的再生包括冷吹、升温、恒温及降温四个阶段，各个阶段产生的再生气尾气的组成有差异，所述变压吸附单元的操作温度、压力及吸附时间可根据再生气尾气的组成进行调整，以保证所述变压吸附单元输出的氢气纯度不低于99.99%。

上述综合处理系统的工作方式如下：乙烷裂解装置中，自深冷分离出来的粗氢，其原始温度极低，可达-150℃，粗氢进入第一气液分离罐内进行气液分离，液相组分经液相出口进入精馏单元进一步提纯，气相组分进入冷箱进一步降温；经冷箱冷却后的气液混合物进入第二气液分离罐内进行气液分离，液相组分经液相出口进入精馏单元进一步提纯，气相组分进入冷箱换热后得到38±2℃的再生气；再生气调整温度后进入干燥器。完成干燥器再生后产生的再生气尾气进入变压吸附单元，所述变压吸附单元可从再生气尾气中提纯分离得到纯度不低于99.99%的氢气产品。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的乙烷裂解装置中再生气的综合处理系统，将乙烷裂解中产生的副产粗氢先用于干燥器内干燥剂再生，再通过变压吸附单元分离出高纯度的氢气，获得高附加值的氢气产品，提高了装置的整体效益。经变压吸附单元分离得到的氢气纯度高达99.99%，收率接近90%。

附图说明

图1为本实用新型提供的综合处理系统的结构示意图。

其中，1-第一气液分离罐；2-精馏单元；3-冷箱；4-第二气液分离罐；5-第一压力调节阀；6-低温再生气管线；7-加热器；8-高温再生气管线；9-第二压力调节阀；10-再生气副线；11-干燥器；12-再生气尾气管线；13-变压吸附单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型。但这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1所示，一种乙烷裂解装置中再生气的综合处理系统，所述处理系统包括第一气液分离罐1、冷箱3、第二气液分离罐4、干燥器11和变压吸附单元13；所述第一气液分离罐1设有进气口，所述进气口的进气为来自乙烷裂解装置的氢气占比高的裂解气；所述第一气液分离罐1的出气口经冷箱3后与所述第二气液分离罐4入口相连，所述第二气液分离罐4的出气口经冷箱3后，再通过温度调节装置与所述干燥器11入口相连，所述温度调节装置用于调整进入干燥器11的再生气温度；所述干燥器11的出气口通过再生气尾气管线12与变压吸附单元13入口相连，所述变压吸附单元13可从再生气尾气中提纯分离得到高纯度的氢气产品。

所述第二气液分离罐4的出气口经冷箱3后分成两路管线连接至干燥器11，分别为低温再生气管线6和高温再生气管线8，所述低温再生气管线6和高温再生气管线8组成温度调节装置，所述低温再生气管线6内的低温再生气与所述高温再生气管线8内的高温再生气混合后进入干燥器11，所述温度调节装置用于调节进入所述干燥器11的再生气温度。所述高温再生气管线8上设有加热器7，所述低温再生气管线6上设有第一压力调节阀5，所述低温再生气管线6输出的低温再生气的量通过所述第一压力调节阀5控制；进入所述干燥器11的再生气的温度通过低温再生气的量控制。

所述冷箱3与所述温度调节装置之间的管线上连有再生气副线10，所述再生气副线10连接至变压吸附单元13；所述再生气副线10上设有第二压力调节阀9，当所述第一气液分离罐1灌顶的压力过高时，再生气会通过再生气副线10直接进入变压吸附单元13。

所述第一气液分离罐1底部和所述第二气液分离罐4底部均设有液相出口，所述液相出口均连接至精馏单元2。

所述干燥器11的再生包括冷吹、升温、恒温及降温四个阶段，其中在冷吹阶段，会有部分裂解气混入再生气中，增大了变压吸附单元13提氢的困难，而在升降温及恒温阶段，只会有少量的水进入到再生气中，相对来讲，变压吸附单元13提氢的困难减小。各个阶段产生的再生气尾气的组成有差异，所述变压吸附单元13的操作温度、压力及吸附时间可根据再生气尾气的组成进行调整，以保证所述变压吸附单元13输出的氢气纯度不低于99.99%。

上述综合处理系统的工作方式如下：乙烷裂解装置中，自深冷分离出来的粗氢，其原始温度极低，可达-150℃，粗氢进入第一气液分离罐1内进行气液分离，液相组分经液相出口进入精馏单元2进一步提纯，气相组分进入冷箱3进一步降温；经冷箱3冷却后的气液混合物进入第二气液分离罐4内进行气液分离，液相组分经液相出口进入精馏单元2进一步提纯，气相组分进入冷箱3换热后得到38±2℃的再生气；再生气调整温度后进入干燥器11。完成干燥器11再生后产生的再生气尾气进入变压吸附单元13，所述变压吸附单元13可从再生气尾气中提纯分离得到纯度不低于99.99%的氢气产品。

实施例1

经气液分离后冷箱3出口粗氢纯度83%，温度38℃，压力1.0mpa，干燥器11冷吹阶段进入变压吸附单元13的再生气尾气组分：氢气70%、甲烷16%、乙烯7%、乙烷5%、水1.5%、碳三及以上0.5%；变压吸附操作条件：2.5mpa，温度35℃，10-2-4方案，得到氢气产品纯度：99.99%，收率89%。干燥器11升温、恒温及降温阶段进入变压吸附单元13的再生气尾气组分：氢气82%、甲烷16%、乙烯、乙烷及更重组分＜1%、水1.5%；变压吸附操作条件：2.5mpa，温度35℃，10-2-4方案，得到氢气产品纯度：99.99%，收率91%。

上述10-2-4方案具体为：变压吸附单元13内设置10个吸附塔，同时有2个吸附塔在进行吸附过程，其他吸附塔在进行均降压升压、顺放逆放等吸附剂的再生过程，4代表在吸附剂再生过程中进行4次均压过程。变压吸附单元13是在高压下吸附，低压下解吸，为达到解吸所需的条件，需进行均降压过程，降到一定压力后，利用装置自产的顺放气进行顺放，顺放完后吸附塔泄净余压进行逆放过程，然后利用一部分产品气进行冲洗过程，完成吸附剂的再生，然后再进行均升压过程达到吸附压力进行吸附过程，即一个循环周期包括：吸附、四次均降压、顺放、逆放、冲洗、四次均升压。

实施例2

经气液分离后冷箱3出口粗氢纯度81%，温度38℃，压力1.0mpa，干燥器11冷吹阶段进入变压吸附单元13的再生气尾气组分：氢气68%、甲烷17%、乙烯8%、乙烷5%、水1.2%、碳三及以上0.8%；变压吸附操作条件：2.4mpa，温度36℃，10-2-4方案，得到氢气产品纯度：99.99%，收率88%。干燥器11升温、恒温及降温阶段进入变压吸附单元13的再生气尾气组分：氢气81%、甲烷17%、乙烯、乙烷及更重组分＜1%、水1.3%；变压吸附操作条件：2.5mpa，温度35℃，10-2-4方案，得到氢气产品纯度：99.99%，收率90%。所述10-2-4方案同实施例1。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

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