[发明专利]一种产品为高浓度乙烯的催化裂解气分离工艺与装置

说明书

本发明提供一种产品为高浓度乙烯的催化裂解气分离工艺与装置，应用于催化裂解装置产品气分离技术领域。本发明包括如下工艺：经压缩单元、脱杂单元等处理后的产品气经预冷、分凝后进入脱乙烷塔，脱乙烷塔压力为1.5‑2.0MPaG，塔釜温度不高于90℃；脱乙烷塔进料采用预冷分凝的方法，通过高压的闪蒸气相膨胀和液相节流回收冷量给进料预冷，达到提前分离出一部分H₂和CH₄的目的，降低脱乙烷塔的负荷及冷剂用量。闪蒸液相作为脱乙烷塔进料。闪蒸气相与脱乙烷塔顶采出气相混合为高浓度乙烯气产品。本发明是在中冷温度下操作，并且使用精馏分离，能耗与投资均低于深冷分离流程，高浓度乙烯气产品中乙烯含量也符合下游乙苯装置的要求。

技术领域

本发明属于催化裂解气分离技术领域，尤其涉及一种产品为高浓度乙烯的催化裂解气分离工艺与装置

背景技术

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，作为化学工业重要的基础原料，通过乙烯可得到一系列极有价值的衍生物，其中乙烯与苯经烷基化反应可生成乙苯。乙苯是重要的有机化工原料，其主要用于脱氢生产苯乙烯，少量的乙苯也用于溶剂、稀释剂以及生产二乙基苯。从目前国内外对干气中稀乙烯利用的技术开发情况来看，由于将乙烯通过分离提纯再行利用的方法投资较大，经济性差，因此稀乙烯的利用倾向于将稀乙烯直接加工即干气稀乙烯制乙苯技术。对于高浓度乙烯，目前主流技术是液相法制乙苯，相比气相法，其反应温度低，具有产品质量高能耗低的优势。

乙烯通常由烃类热裂解或催化裂解制得，裂解原料可以是轻烃、加氢石脑油、加氢柴油等。当前生产乙烯的主要方式为热裂解，热裂解温度较高，使得该法存在反应设备投资高、耗能高、易结焦、对原料要求苛刻等劣势。烃类催化裂解是指在催化剂作用下使烃类裂解生成低碳烯烃的过程，该技术的反应温度低于热裂解，且该技术具有产品分布灵活、结焦少等优势。裂解方式不同，其产品气存在一定差异，某些裂解装置的产品气与常规乙烯装置比较，其乙烯占比低、丙烯占比高，且含氧气较多(其与氮氧化物、有机物在-82℃以下可生成硝基树脂，有发生堵塞、爆炸的风险)。目前，大部分催化裂解装置的分离流程均采用急冷、压缩、深冷分离等单元分离得氢气、甲烷、聚合级乙烯、聚合级丙烯等产品。对于一些乙烯含量较低的催化裂解装置产品气，采用上述流程的能耗较高。而且由于催化裂解产品气中含氧较多，深冷分离流程为避免生成硝基树脂，需使用价格昂贵的催化剂及除氧设备，又会增加投资。

专利CN107417484A公开一种裂解装置生产高浓度乙烯制乙苯的工艺流程。该专利的分离采取了吸收解吸工艺，得到高浓度乙烯气中丙烯含量约为1％(mol)，之后富乙烯气至乙苯装置生成乙苯。一些工程应用也证明原料气中的丙烯含量需加以控制，否则其乙苯产品中二甲苯含量会较高。

专利CN110715505A公开的一种利用深冷分离回收乙烯的装置及其方法，该专利采用深冷分离的方法回收乙烯，通过设置多级换热器进行回收控制，产品及副产品回收率大，但该专利采用深冷分离，需乙烯制冷压缩机，降低能耗及设备投资的效果均不显著。

专利WO2005/026085A2公开一种裂解装置生产高浓度乙烯，并利用高浓度乙烯生产乙苯的方法。该专利前端流程采用常规乙烯装置深冷分离流程，通过乙烯精馏塔采侧线的方式，采出一股高浓度乙烯，该专利仅能降低乙烯精制部分的能耗，降低能耗及设备投资的效果均不显著。

专利CN111238164A公开的一种催化裂解产品气的中冷分离装置与工艺，脱乙烷塔采用开式热泵技术，中冷分离，无需使用乙烯冷制，但其仅能降低脱乙烷塔工段能耗，整体工艺能耗方面下降幅度相对较小。

发明内容

本发明提出一种通过中冷分离将催化裂解产品气分离为高浓度乙烯气的工艺和装置，应用于催化裂解装置产品气分离技术领域。该工艺不包含深冷工艺，避免了深冷低温设备的使用，在无需深冷冷剂的条件下生产高浓度乙烯气产品，符合下游生产乙苯，尤其是满足高浓度乙烯气液相法制乙苯的要求。