[发明专利]一种尾气中乙烯的深冷回收系统及回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及乙烯回收技术领域，具体涉及一种尾气中乙烯的深冷回收系统及回收方法。

背景技术

乙烯生产工艺中的深冷分离部分主要目的之一是在一定的低温范围下(一般最低可达到-170℃)在板翅式换热器内将气相进料(主要为氢气、甲烷、乙烯)降温冷凝后，在气液分离容器内分离组分较重的液相(主要是甲烷和乙烯)后继续冷凝分离出气相，经多次冷凝分离，最终将氢气、甲烷与乙烯分开，得到氢气产品和甲烷氢副产品(主要成分为甲烷，还包含少量氢气)，甲烷氢副产品基本以自产燃料的形式为裂解反应提供燃料。

为降低尾气中乙烯的含量，减小乙烯损失，现有做法是将分离过程的气液分离设备改为精馏塔，通过精馏降低尾气中的乙烯含量，如图1所示，经多级冷凝、分离后的气相进料，经第三板翅式换热器31冷却后进入精馏塔51，精馏塔51底部液相经第三板翅式换热器31回收冷量后送入乙烯回收装置，精馏塔51顶部气体经第四板翅式换热器41冷却部分冷凝后在气液分离容器6内分离出液相部分和以甲烷及氢气为主要成分的气相部分，液相部分作为精馏塔51回流，气相部分进一步冷却分离后得到氢气和以甲烷为主要成分的甲烷氢副产品即尾气，作为燃料气使用。由于塔顶冷凝器是分离所用的板翅式换热器的一部分，因此冷凝器放置在塔顶或高于塔顶的位置，前者方案综合多方面因素，塔不能太高，板翅换热器不可能做得太大，板翅换热器对于塔的强度设计影响很大；后者方案则需设计一高于塔的框架，综合考虑也不经济。由于板翅换热器的设计和制造目前以供应商为主，因此对于工期比较紧的项目来说，受限制比较多。另外，塔顶气相冷凝所需的冷量都取自于深冷分离部分，因此造成冷分离部分冷量不足，为弥补冷量不足所采取的措施是将深冷部分液相减压循环至深冷前的系统，这样增加整体系统能耗和相关设备的尺寸。由于冷量主要来自于深冷分离部分，这样造成的结果是不可能用更低的温度对吸收塔顶部的气相进行冷凝，否则后续分离所需的冷量无法弥补，或者需加大系统的循环量，弥补系统冷却所需的冷量，造成更大的能量浪费，很大程度上抵消了回收乙烯得到的收益，由于循环量增大，设备投资也要增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尾气中乙烯的深冷回收系统，在不增加系统能耗的基础上，提高乙烯回收率。

本发明的另一目的在于提供一种尾气中乙烯的深冷回收方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种尾气中乙烯的深冷回收系统，包括甲烷分馏塔、甲烷分馏塔回流分离设备、至少两台换热设备以及吸收塔；所述甲烷分馏塔顶部出料口经过换热器与所述甲烷分馏塔回流分离设备进料口相连通，所述甲烷分馏塔回流分离设备底部液相出口的第一液相分支依次串接第一换热设备和第二换热设备，所述吸收塔底端进口与所述第一换热设备出口连通，所述吸收塔顶端气相出口和所述第二换热设备的气相进口连通，所述吸收塔顶端进液口与所述第二换热设备的液相出口连通，所述吸收塔底端液相出口与所述第一换热设备底端进口连通，所述第一换热设备底端液相出口与所述甲烷分馏塔的第一进液口连通。

上述方案中，所述吸收塔为板式塔，所述板式塔的塔板数为3-30块。

上述方案中，所述吸收塔为填料塔，所述填料塔的填料高度为0.1～10米。

上述方案中，所述甲烷分馏塔回流分离设备底部液相出口的第一液相分支经过所述至少两台换热设备交换热量后温度低于所述吸收塔顶部气体温度，温度差为0℃～200℃。

上述方案中，所述甲烷分馏塔回流分离设备底部液相出口的第一液相分支经过所述至少两台换热设备交换热量后温度高于所述吸收塔顶部气体温度，温度差为0℃～50℃。

上述方案中，所述至少两台换热设备为板翅式换热器。

上述方案中，所述吸收塔顶端进液口进入的液体为甲烷液体，或者氢气液体，或者甲烷和氢气混合液体，或甲烷和氢气及乙烯混合液体。

上述方案中，所述甲烷分馏塔回流分离设备底部液相出口与所述甲烷分馏塔的第二进液口连通。

一种尾气中乙烯的深冷回收方法，包括如下步骤：

(1)将含有乙烯的尾气经第一换热设备冷却后，在吸收塔内对所述冷却后的含有乙烯的尾气进行吸收，分离出含有乙烯的液相部分和以甲烷、氢气为主要成分的气相部分；

(2)所述分离后的含有乙烯的液相部分经第一换热设备回收冷量，冷量回收后的液相返回甲烷分馏塔，从所述甲烷分馏塔下端出料口流出后送入乙烯塔，分离出乙烯产品；同时，所述分离后的以甲烷、氢气为主的气相部分经第二换热设备冷却分离后，分离出氢气产品和甲烷氢副产品；