[发明专利]一种将巴氏精馏应用于脱乙烷-乙烯分馏的轻烃分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用巴氏精馏的轻烃分离方法，特别是涉及一种将巴氏精馏应用于脱乙烷-乙烯分馏的轻烃分离方法，适用于前脱丙烷前加氢分离流程。

背景技术

轻烃分离，指的是乙烯装置等相关生产装置对其回收的氢气及碳一至碳五烃类混合物(缩写：H₂-C₁-C₅)进行的分离。

甲烷及更轻馏分(氢)缩写为C₁^-，碳二馏分缩写为C₂，碳三馏分缩写为C₃，碳二与碳三馏分混和物缩写为C₂-C₃，碳四及更重馏分缩写为C₄⁺。

把脱乙烷塔系和乙烯分馏塔系作为一个系统加以研究时，其分离过程表示为“脱乙烷-乙烯分馏”，该分离系统表示为“脱乙烷-乙烯分馏系统”。

在轻烃分离领域，设计者常在分馏塔侧线采出塔盘上方设若干塔盘，用这一段塔盘的分馏作用，将进料中比侧线产品更易挥发的轻组分脱除。为此，需让塔顶馏出物部分冷凝以获得回流液，而排出未冷凝的气相物，轻组分随之脱除。这种脱除轻组分的方法称为“巴氏精馏”，所设若干塔盘所在的塔器分段称为“巴氏精馏段”。在现有技术中，设计者采用巴氏精馏段，目的是用其代替为进料专设的脱轻组分塔，以免去多建造一台脱轻组分塔的投资，也免去脱轻组分塔的再沸热量消耗。

在前脱丙烷前加氢分离流程中，现有技术的脱乙烷塔系与乙烯分馏塔系是分处于上、下游的两个系统。脱乙烷塔的任务仅仅是将C₂馏分与C₃馏分分开。C₂馏分从塔顶馏出后被冷凝，冷凝液的一部分作为回流液，另一部分被送入乙烯分馏塔进行乙烯、乙烷分离。因为绝大多数用户需要的是气态乙烯产品，所以几乎全部的乙烯馏分都不得不先在脱乙烷塔中气化、液化，再在乙烯分馏塔中气化、液化，最后在乙烯产品送出时还要再进行一次气化。这样，全部乙烯馏分在变为乙烯产品过程中，都不得不反复气化、液化、再气化、再液化、再气化，不必要地消耗了过多能量。

如果能够让一部分乙烯馏分在气化后不再经历所述第二、三次液化-气化，而直接作为合格气体乙烯产品送出，就可以把对应的那部分不必要消耗的能量节省下来。

发明内容

本发明的目的是提供一种将巴氏精馏应用于脱乙烷-乙烯分馏的轻烃分离方法，用更低的能耗将脱除了碳二炔烃的C₂-C₃馏分分离为气体聚合级乙烯、液体聚合级乙烯、C₃馏分三部分。改“轻组分脱除”为“轻组分提浓”，将巴氏精馏段用于脱乙烷塔，在脱乙烷塔侧线采出部分C₂馏分的同时，用巴氏精馏段在侧线采出塔盘上方对另一部分C₂馏分继续分馏而提浓其中的乙烯，使脱乙烷塔顶(即巴氏精馏段顶)馏出的气相物成为达到聚合级产品规格要求的乙烯气体。鉴于用户需要的正是气体产品，因而不再让它经历第二、三次液化、气化，而让它作为合格的聚合级气体乙烯产品直接输出。这样，脱乙烷-乙烯分馏过程的能耗就明显降低了。

本发明所述的将巴氏精馏应用于脱乙烷-乙烯分馏的轻烃分离方法，包括两个技术方案。一个将巴氏精馏用于脱乙烷-常规乙烯分馏系统；另一个将巴氏精馏用于脱乙烷-开式热泵乙烯分馏系统(近年来，前加氢工艺乙烯装置的乙烯分馏采用开式热泵系统已成为趋势)。

方案-1巴氏精馏应用于脱乙烷-常规乙烯分馏系统：

在上游经过脱酸气、脱水、脱碳二炔烃并脱除了C₁^-和C₄⁺馏分的C₂-C₃馏分，分为三股进料到脱乙烷塔01a(采用多股进料是轻烃分离工艺的常规手段)。脱乙烷塔01a是带有巴氏精馏段的塔器。经过脱乙烷塔01a的分馏，三股进料中挥发度较低的C₃馏分与挥发度较高的C₂馏分被分开。

C₃馏分作为本系统的产品从塔底排出本系统。塔底物料再沸的热量由急冷水通过脱乙烷塔再沸器05提供。

不含C₃馏分的C₂馏分在脱乙烷塔01a的侧线采出塔盘上分为两路，一路作为侧线出料被送往乙烯分馏塔02,另一路上升至巴氏精馏段继续分馏。