一种脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于天然气加工处理领域，具体涉及一种脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的装置。


背景技术：

[0002]
乙烷是乙烯的优质原料，乙烷裂解制乙烯的生产成本是石脑油的三分子二，国际上乙烯原料c2-c4占比48%左右，而我国受到原料的制约，则以石脑油为主。从天然气中回收乙烷产品，将其作为蒸汽法热裂解制乙烯的原料，对提高乙烯产品产量，减低乙烯装置能耗，提质增效有积极意义。
[0003]
乙烷是优质的乙烯原料，综合生产成本约是石脑油原料的三分之二，国内已有多家企业开始采用以进口乙烷作为乙烯原料的建设项目，乙烯原料轻质化将成为发展趋势，而乙烯又是一个国家最基本的化工原料之一。
[0004]
脱乙烷塔是天然气乙烷回收工程中关键设备之一，其主要功能是完成乙烷与c
3+
轻烃组分的分离，该设备进料为c
2+
混烃，通过塔底重沸器导热油的加热重沸和塔顶丙烷蒸发器的冷却回流，控制塔顶产品乙烷的质量指标和塔底c
3+
轻烃组分中乙烷的含量，脱乙烷塔塔顶气态乙烷的冷却为半冷凝模式，回流量即是冷凝量，回流量影响塔顶气态乙烷出塔的温度，未冷凝的气态乙烷则作为产品外输；塔顶气态乙烷的温度影响乙烷产品的质量指标，以往常规的控制方式是控制冷凝的温度，冷凝温度与冷凝量相关，但塔顶气态乙烷由于乙烷含量较高，很小的温度变化会造成冷凝量的较大变化，且温度检测较为滞后而造成塔顶气态乙烷的出塔温度难以稳定。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的装置，可以稳定、准确的控制天然气乙烷回收工程脱乙烷塔塔顶气态乙烷的冷凝率，从而控制脱乙烷塔塔顶回流量和塔顶温度，达到控制乙烷产品质量指标的目的。
[0006]
本实用新型所采用的技术方案如下：
[0007]
一种脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的装置，该装置至少包括脱乙烷塔、丙烷蒸发器、气液分离器及乙烷回流泵，所述脱乙烷塔中上部侧壁上设置有原料入口，脱乙烷塔的塔顶设置有塔顶气相出口，塔底设置有塔底c
3+
混烃出口，脱乙烷塔的中下部外接有塔底重沸器；
[0008]
c
2+
混烃通过脱乙烷塔中上部的原料入口进入脱乙烷塔内，脱乙烷塔塔顶的塔顶气相出口通过管路依次与丙烷蒸发器、气液分离器连接；气液分离器的顶部设置有气相出口，气液分离器的底部设置有液相出口，气液分离器顶部的气相出口通过管路连接乙烷储罐，气液分离器底部的液相出口通过回流管线依次与乙烷回流泵、脱乙烷塔连接；脱乙烷塔塔底的塔底c
3+
混烃出口通过管路连接c
3+
混烃球罐。
[0009]
进一步地，所述塔底重沸器的顶部设置有进油口和重沸混烃出口，塔底重沸器的
底部设置有出油口和重沸混烃进口，塔底重沸器的进油口通过进油管线连接高温导热油，塔底重沸器的出油口通过出油管线连接低温导热油，塔底重沸器的重沸混烃进口、重沸混烃出口分别与脱乙烷塔的混烃出塔口、混烃回塔口连接；
[0010]
进一步地，所述进油管线上配置有导热油温度调节阀和塔釜温度检测仪，所述塔釜温度检测仪的一端连接于脱乙烷塔上，塔釜温度检测仪的另一端与导热油温度调节阀连接。
[0011]
进一步地，所述丙烷蒸发器的顶部设置有气相出口，底部设置有液相进口，丙烷蒸发器底部的液相进口通过管路连接液态丙烷储罐，丙烷蒸发器顶部的气相出口通过排气管线外排气态丙烷，所述排气管线上安装有丙烷螺杆压缩机。
[0012]
进一步地，所述液态丙烷储罐与丙烷蒸发器液相进口之间的连接管路上配置有丙烷液位计、丙烷液位调节阀，所述丙烷液位计的一端与丙烷液位调节阀连接，丙烷液位计的一端与丙烷蒸发器连接；所述丙烷螺杆压缩机上设置有丙烷螺杆压缩机滑阀，丙烷蒸发器与丙烷螺杆压缩机滑阀之间连接有丙烷压力检测仪；所述丙烷液位计与丙烷液位调节阀构成液位调节回路；丙烷压力检测仪与丙烷螺杆压缩机滑阀构成压力调节回路。
[0013]
进一步地，所述气液分离器上安装有乙烷液位计，所述乙烷液位计、丙烷压力检测仪分别与丙烷螺杆压缩机滑阀组成控制回路。
[0014]
进一步地，所述气液分离器上还连接有放空管线，所述放空管线上安装有定压放空阀。
[0015]
进一步地，所述气液分离器上还安装有乙烷气体压力检测仪，气液分离器气相出口与乙烷储罐之间的连接管路上安装有压力调节阀，所述乙烷气体压力检测仪与压力调节阀、定压放空阀构成压力调节和保护回路。
[0016]
进一步地，所述乙烷回流泵出口与脱乙烷塔之间的回流管线上配置有回流液流量计、回流液流量调节阀及塔顶温度检测仪，所述塔顶温度检测仪的一端连接于回流管线上，塔顶温度检测仪的另一端分别与回流液流量调节阀、回流液流量计连接。
[0017]
所述脱乙烷塔塔底的塔底c
3+
混烃出口与c
3+
混烃球罐之间的连接管路上配置有塔釜液位计和液位调节阀，所述塔釜液位计的一端连接于脱乙烷塔塔底的侧壁上，塔釜液位计的另一端与液位调节阀连接。
[0018]
采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：
[0019]
（1）本实用新型采用了组合控制方式，采用控制回流量的方式间接控制出塔气态乙烷的温度；采用分离器液位和丙烷螺杆压缩机的吸入压力串级调节模式控制塔顶气态乙烷冷凝率，利用了丙烷制冷压力与温度一一对应的原理，通过改变蒸发压力调整换热温差的方式调节换热负荷；设置了浸没式蒸发冷凝器，换热列管全部淹没在液态丙烷中，依靠丙烷的蒸发对塔顶气态乙烷进行冷却；设置分离器对气液两相塔顶乙烷进行分离，乙烷分离器的液相经回流泵增压后全部返回脱乙烷塔塔顶，乙烷分离器的气相则全部作为乙烷产品外输。
[0020]
（2）本实用新型所述脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的装置可以准确、快速、稳定控制塔顶气态乙烷的温度，从而确保乙烷产品的质量指标，避免了以往常规的控制冷凝温度模式造成冷凝量的不稳定，使出塔气态乙烷温度的波动而影响脱乙烷塔的稳定运行。
[0021]
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的
技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]
图1是本实用新型的工艺流程示意图。
[0024]
附图标记说明：
[0025]
1、c
2+
混烃；2、脱乙烷塔；3、塔顶气相出口；4、塔顶温度检测仪；5、回流液流量调节阀；6、回流液流量计；7、回流管线；8、丙烷蒸发器；9、丙烷液位计；10、丙烷液位调节阀；11、定压放空阀；12、压力调节阀；13、乙烷气体压力检测仪；14、气液分离器；15、乙烷液位计；16、乙烷回流泵；17、塔釜温度检测仪；18、混烃出塔口；19、混烃回塔口；20、塔釜液位计；21、丙烷压力检测仪；22、塔底c
3+
混烃出口；23、液位调节阀；24、塔底重沸器；25、导热油温度调节阀；26、c
3+
混烃球罐；27、低温导热油；28、高温导热油；29、乙烷储罐；30、放空管线；31、液态丙烷储罐；32、气态丙烷；33、丙烷螺杆压缩机；34、丙烷螺杆压缩机滑阀。
具体实施方式
[0026]
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0027]
现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0028]
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0029]
第一实施方式：
[0030]
本实施方式涉及一种脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的装置，如图1所示，该装置至少包括脱乙烷塔2、丙烷蒸发器8、气液分离器14及乙烷回流泵16，所述脱乙烷塔2中上部侧壁上设置有原料入口，脱乙烷塔2的塔顶设置有塔顶气相出口3，塔底设置有塔底c
3+
混烃出口22，脱乙烷塔2的中下部外接有塔底重沸器24；
[0031]
c
2+
混烃1通过脱乙烷塔2中上部的原料入口进入脱乙烷塔2内，脱乙烷塔2塔顶的塔顶气相出口3通过管路依次与丙烷蒸发器8、气液分离器14连接；气液分离器14的顶部设置有气相出口，气液分离器14的底部设置有液相出口，气液分离器14顶部的气相出口通过管路连接乙烷储罐29，气液分离器14底部的液相出口通过回流管线7依次与乙烷回流泵16、脱乙烷塔2连接；脱乙烷塔2塔底的塔底c
3+
混烃出口22通过管路连接c
3+
混烃球罐26。
[0032]
本实用新型采用了组合控制方式，采用控制回流量的方式间接控制出塔气态乙烷的温度；采用分离器液位和丙烷压缩机的吸入压力串级调节模式控制塔顶气态乙烷冷凝率，利用了丙烷制冷压力与温度一一对应的原理，通过改变蒸发压力调整换热温差的方式调节换热负荷；设置了浸没式蒸发冷凝器，换热列管全部淹没在液态丙烷中，依靠丙烷的蒸发对塔顶气态乙烷进行冷却；设置分离器对气液两相塔顶乙烷进行分离，乙烷分离器的液相经回流泵增压后全部返回脱乙烷塔塔顶，乙烷分离器的气相则全部作为乙烷产品外输。
[0033]
第二实施方式：
[0034]
在第一实施方式的基础上，进一步地，所述塔底重沸器24的顶部设置有进油口和重沸混烃出口，塔底重沸器24的底部设置有出油口和重沸混烃进口，塔底重沸器24的进油口通过进油管线连接高温导热油28，塔底重沸器24的出油口通过出油管线连接低温导热油27，塔底重沸器24的重沸混烃进口、重沸混烃出口分别与脱乙烷塔2的混烃出塔口18、混烃回塔口19连接；
[0035]
所述进油管线上配置有导热油温度调节阀25和塔釜温度检测仪17，所述塔釜温度检测仪17的一端连接于脱乙烷塔2上，塔釜温度检测仪17的另一端与导热油温度调节阀25连接，所述塔釜温度检测仪17与导热油温度调节阀25构成温度调节回路。
[0036]
进一步地，所述丙烷蒸发器8的顶部设置有气相出口，底部设置有液相进口，丙烷蒸发器8底部的液相进口通过管路连接液态丙烷储罐31，丙烷蒸发器8顶部的气相出口通过排气管线外排气态丙烷32，所述排气管线上安装有丙烷螺杆压缩机33。
[0037]
所述液态丙烷储罐31与丙烷蒸发器8液相进口之间的连接管路上配置有丙烷液位计9、丙烷液位调节阀10，所述丙烷液位计9设置于丙烷蒸发器8与丙烷液位调节阀10之间；所述丙烷螺杆压缩机33上设置有丙烷螺杆压缩机滑阀34，丙烷蒸发器8与丙烷螺杆压缩机滑阀34之间连接有丙烷压力检测仪21；具体地，所述的液态丙烷储罐31、丙烷液位调节阀10、丙烷蒸发器8、丙烷螺杆压缩机滑阀34、丙烷螺杆压缩机33、高压气态丙烷32通过管线首尾连接；所述丙烷液位计9与丙烷液位调节阀10构成液位调节回路；丙烷压力检测仪21与丙烷螺杆压缩机滑阀34构成压力调节回路。
[0038]
进一步地，所述气液分离器14上安装有乙烷液位计15。
[0039]
进一步地，所述气液分离器14上还连接有放空管线30，所述放空管线30上安装有定压放空阀11。所述气液分离器14上还安装有乙烷气体压力检测仪13，气液分离器14气相出口与乙烷储罐29之间的连接管路上安装有压力调节阀12，所述乙烷气体压力检测仪13与压力调节阀12、定压放空阀11构成压力调节和保护回路。
[0040]
进一步地，所述乙烷回流泵16出口与脱乙烷塔2之间的回流管线7上配置有回流液流量计6、回流液流量调节阀5及塔顶温度检测仪4，所述塔顶温度检测仪4的一端连接于回流管线7上，塔顶温度检测仪4的另一端分别与回流液流量调节阀5、回流液流量计6连接；具体地，所述的脱乙烷塔2、塔顶气相出口3、塔底温度检测仪4、丙烷蒸发器8、气液分离器14、乙烷回流泵16、回流液流量计6、回流液流量调节阀5与脱乙烷塔2通过管路首尾连接；塔底温度检测仪4、回流液流量调节阀5与回流液流量计6构成串级调节回路。
[0041]
所述脱乙烷塔2塔底的塔底c
3+
混烃出口22与c
3+
混烃球罐26之间的连接管路上配置有塔釜液位计20和液位调节阀23，所述塔釜液位计20的一端连接于脱乙烷塔2塔底的侧壁上，塔釜液位计20的另一端与液位调节阀23连接，所述塔釜液位计20与液位调节阀23构
成液位调节回路。
[0042]
本实用新型所述一种脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的方法可以准确、快速、稳定控制塔顶气态乙烷的温度，从而确保乙烷产品的质量指标，避免了以往常规的控制冷凝温度模式造成冷凝量的不稳定，使出塔气态乙烷温度的波动而影响脱乙烷塔的稳定运行。
[0043]
第三实施方式：
[0044]
本实施方式涉及一种脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的方法，包括如下步骤：
[0045]
s1，将自界区外来的c
2+
混烃1计量调节后，引入脱乙烷塔2中上部，c
2+
混烃1在塔内分为气液两相，其液相下降并与上升的气相逆向接触进行传质传热，其气相上升与下降的液相逆向接触进行传质传热；
[0046]
s2，将步骤s1中自脱乙烷塔2塔顶外排的气相物流进行温度检测，并引入丙烷蒸发器8进行冷却，气态变为气液两相乙烷；具体地，自脱乙烷塔2塔顶外排的气相物流由引入丙烷蒸发器8内的界区外来液态丙烷进行冷却，气相物流温度由10~15℃降至7~9℃成为气液两相，液态丙烷温度由0℃升至55~60℃变为气态丙烷32，气态丙烷32经丙烷螺杆压缩机33增压后外排；
[0047]
s3，将步骤s2的气液两相乙烷引入气液分离器14进行分离，分为气态乙烷和液态乙烷；
[0048]
s4，将步骤s3所述的液态乙烷引入乙烷回流泵16进行增压，并经计量和调节后引入脱乙烷塔2塔顶作为回流液；
[0049]
s5，将步骤s3所述的气态乙烷由气液分离器14的顶部排出并经压力调节后外输至乙烷储罐29；
[0050]
s6，将步骤s1中脱乙烷塔2塔底外排的液相物流经液位调节阀23调节后外输至c
3+
混烃球罐26。值得一提的是脱乙烷塔2塔底的c
3+
混烃在排出前，先由外接于脱丁烷塔2中下部的塔底重沸器24对其进行加热，并控制塔底混烃温度为100~105℃。
[0051]
需要说明的是，c
2+
混烃由乙烷、丙烷、c
4+
、甲烷和co2组成，其中乙烷体积含量69.62%、丙烷体积含量12.5%、c
4+
体积含量6.25%、甲烷体积含量0.09%和co2体积含量10.71%，其压力为3.05mpa，温度为32℃。
[0052]
外输气态乙烷由乙烷、丙烷、c
4+
、甲烷和co2组成，其中乙烷体积含量83.45%、丙烷体积含量2.56%、c
4+
体积含量0.0021%、甲烷体积含量1.08%和co2体积含量12.88%，其压力为3.00mpa，温度为8.5℃。
[0053]
c
3+
混烃由丙烷、乙烷和c
4+
组成，其丙烷体积含量61.45%、乙烷体积含量1.53%和c
4+
质量含量37.03%，其压力为3.05mpa，温度为105℃。
[0054]
自界外来高温导热油压力为0. 4mpa，温度为230℃，出装置低温导热油的温度不低于180℃。
[0055]
自界外来液态丙烷，其压力为1.3mpa，温度为0℃；出装置气态丙烷压力为1.3mpa，温度为60℃。
[0056]
第四实施方式：
[0057]
本实施方式涉及一种脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的方法，包括如下步骤：
[0058]
s1，将自界区外来的c
2+
混烃1计量调节后，引入脱乙烷塔2中上部，c
2+
混烃1在塔内
分为气液两相，其液相下降并与上升的气相逆向接触进行传质传热，其气相上升与下降的液相逆向接触进行传质传热；
[0059]
s2，将步骤s1中自脱乙烷塔2塔顶外排的气相物流进行温度检测，并引入丙烷蒸发器8进行冷却，温度由12.15℃冷却至8.5℃，气态变为气液两相，液化率为49%；
[0060]
s3，将步骤s2的气液两相乙烷引入气液分离器14进行分离，分为气态乙烷和液态乙烷；
[0061]
s4，将步骤s3所述的液态乙烷引入乙烷回流泵16进行增压，并经计量和调节后引入脱乙烷塔2塔顶作为回流液；
[0062]
s5，将步骤s3所述的气态乙烷由气液分离器14的顶部排出并经压力调节后外输至乙烷储罐29；
[0063]
s6，将步骤s1中脱乙烷塔2塔底外排的液相物流经液位调节阀23调节后外输至c
3+
混烃球罐26；
[0064]
s7，自界区外来的液态丙烷经液位调节阀后引入丙烷蒸发器，液态丙烷蒸发为气态丙烷排出丙烷蒸发器；
[0065]
s8，将步骤s7排出的气态丙烷引入丙烷螺杆压缩机33进行增压，压力由300kpa增压至1.3mpa，并由丙烷螺杆压缩机滑阀34对入口气态丙烷进行压力控制；
[0066]
s9，自界区外来的高温导热油28，进入脱乙烷塔2塔底重沸器24，设置温度调节阀对脱乙烷塔塔釜混烃进行加热，控制塔底混烃温度为105℃。
[0067]
本实施方式在实际生产中的应用：
[0068]
长庆油田上古天然气处理总厂的原料天然气处理量为6000
×
104m3/d，来气压力4.1mpa，温度7℃～26℃，设置相同规模的液烃回收处理装置共4套，单套装置处理规模达到1500
×
104m3/d。
[0069]
综上所述，本实用新型采用控制回流量的方式间接控制出塔气态乙烷的温度；采用分离器液位和丙烷螺杆压缩机的吸入压力串级调节模式控制塔顶气态乙烷冷凝率，利用了丙烷制冷压力与温度一一对应的原理，通过改变蒸发压力调整换热温差的方式调节换热负荷；设置了浸没式蒸发冷凝器，换热列管全部淹没在液态丙烷中，依靠丙烷的蒸发对塔顶气态乙烷进行冷却；设置分离器对气液两相塔顶乙烷进行分离，乙烷分离器的液相经回流泵增压后全部返回脱乙烷塔塔顶，乙烷分离器的气相则全部作为乙烷产品外输。
[0070]
本实用新型所述脱乙烷塔塔顶气态乙烷冷凝率控制的装置可以准确、快速、稳定控制塔顶气态乙烷的温度，从而确保乙烷产品的质量指标，避免了以往常规的控制冷凝温度模式造成冷凝量的不稳定，使出塔气态乙烷温度的波动而影响脱乙烷塔的稳定运行。
[0071]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

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