[发明专利]一种用于乙烷液化的压力能回收系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于乙烷液化的压力能回收系统及方法，压力能回收系统包括冷箱、原料分离器、膨胀机、膨胀机出口分离器和乙烷低压分离器，其中：冷箱的中压乙烷气出口与原料分离器连接，原料分离器的气相出口依次与膨胀机和膨胀机出口分离器相连，原料分离器的液相出口与乙烷低压分离器相连；所述膨胀机出口分离器和乙烷低压分离器的气相出口合并后与冷箱的低压乙烷气进口相连；所述膨胀机出口分离器和乙烷低压分离器的液相出口合并后依次与乙烷低温常压储罐和闪蒸气压缩机相连。本发明可将乙烷压力能充分利用实现乙烷液化缓存和能量转换的目的，具有工艺流程简单，充分利用压力能，经济效益好和操作简单灵活的优点。

技术领域

本发明涉及轻烃回收领域，尤其是乙烷液化领域，具体为利用乙烷输送过程中的压力能实现乙烷的液化，适用气相乙烷输送时压力较高(一般大于1MPa)而下游乙烷用户的使用压力较低(小于0.5MPa)的气质条件，达到既能满足下游用户需求，又能充分利用压力能实现乙烷液化和能量转换，从而达到能量综合利用的目的。

背景技术

乙烷作为目前最优质的乙烯原料，具备“一高三低”的特点，收率高，相对投资低，成本低和能耗低。当乙烷回收工厂与乙烯工厂相隔一定距离时，乙烷多数采用气相管线输送至乙烯工厂。但是乙烷作为乙烯工厂的原料，为保证工厂的正常运行，一般都需要建设液态乙烷缓存设施，以满足乙烷断供期间工厂正常生产需要。因此，工厂有乙烷液化的需要。

目前乙烷液化工艺主要多数采用单组分(丙烷或R22)制冷工艺和混合冷剂制冷工艺。“丙烷或R22单组分制冷”工艺，因为采用单组分制冷剂，开车简单，操作稳定，主要依靠制冷剂膨胀制冷提供冷量，但原料气压力不太高，不能提供足够的冷量时，乙烷液化率较低，缓存的液态乙烷量少，达不到缓存液化的目的，后期仍然存在冷量和压力损失的情况。“混合冷剂制冷”工艺采用多组分制冷剂混合制冷，原料气预冷温度相对较低，可以弥补膨胀制冷提供冷量不足的缺陷，在一定程度上提高乙烷液化率，但是实际操作中混合冷剂制冷配比不容易掌握，开车时间较长，也同样存在冷量和压力损失的情况。由于乙烯工厂内乙烷参与聚合反应的压力一般较低(小于0.2MPa)，而乙烷气体输送起点压力为2.0MPa左右，到达乙烯工厂末点压力大于1.0MPa。因此，在乙烯工厂内利用乙烷的压力能来实现乙烷液化的工艺，不但可提供较低的预冷温度使乙烷液化达到乙烷缓存的目的，而且该方法又可以将压力能转换成电能，从而实现能量的充分利用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种用于乙烷液化的压力能回收系统及方法，具有工艺流程简单、充分利用乙烷压力能，外输电能高，操作简单灵活的优点。

本发明所采用的技术方案是：一种用于乙烷液化的压力能回收系统，包括冷箱、原料分离器、膨胀机、膨胀机出口分离器和乙烷低压分离器，其中：冷箱的中压乙烷气出口与原料分离器连接，原料分离器的气相出口依次与膨胀机和膨胀机出口分离器相连，原料分离器的液相出口与乙烷低压分离器相连；所述膨胀机出口分离器和乙烷低压分离器的气相出口合并后与冷箱的低压乙烷气进口相连；所述膨胀机出口分离器和乙烷低压分离器的液相出口合并后依次与乙烷低温常压储罐和闪蒸气压缩机相连。

本发明还提供了一种用于乙烷液化的压力能回收方法，包括如下内容：

(1)乙烷液化：

将1.0～～2.0MPa.g的中压乙烷气在冷箱中冷却至-20～～-30℃后，进入原料分离器进行气液分离，其中：分离出的气相经膨胀机压力降至0.5～～0.6MPa.g后直接进入膨胀机出口分离器；分离出的液相经节流至0.5～～0.6MPa.g后进入乙烷低压分离器；所述膨胀机出口分离器塔底的液态乙烷与乙烷低压分离器塔底的乙烷混合后经节流降压至0.02～～0.03MPa.g后，输送至乙烷低温常压储罐储存；

(2)乙烷闪蒸气回收：

乙烷低温常压储罐闪蒸出的温度为-80～～-90℃，压力为0.02MPa.g的乙烷低温气进入闪蒸气压缩机增压至0.55～～0.65MPa.g后作为低压乙烷气输送至下游。