一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，所述冷箱系统主要包括第一冷箱、第二冷箱、第三冷箱和第四冷箱，所述第一冷箱为大冷箱，所述第一冷箱内依次设有第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器；所述第一冷箱内的各个换热器为串联设置，所述第一冷箱中的第三换热器通过物流管路与所述第二冷箱相连，所述第二冷箱通过物流管路与所述第三冷箱相连，所述第四冷箱通过物流管路与乙烯精馏塔顶回流罐相连。本实用新型专利技术提供的一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，包括一台大冷箱和三台小冷箱，具有处理流股多、处理量大、换热介质温度范围跨度大等优点。

A cold box system for ethane cracking unit

【技术实现步骤摘要】
一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统
本技术涉及一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，属于化工设备领域。
技术介绍
目前，我国生产乙烯的原料主要来源于石油裂解得到的石脑油，其用于生产乙烯时原料结构偏重、处理流程复杂、生产成本高、分离工序较多，而且对石油资源的依赖性较高。相比于国内常用的石脑油制乙烯装置，乙烷裂解制乙烯的工艺原料组分轻、裂解反应的副产品少，生产成本低、乙烯收率高、装置投资少，是国内乙烯生产领域优化原料结构、实现裂解原料多元化的重要发展方向之一。我国乙烯装置的生产规模也正在逐步扩大，据悉已经有150万吨/年规模的乙烯装置正在规划建设之中。乙烯装置的规模大型化是世界性的发展趋势，这将必然导致乙烯冷箱规模的大型化。通常乙烷裂解制乙烯装置的工艺流程大体上分为裂解、急冷、压缩、分离几个部分。裂解部分是将混合后的原料乙烷和稀释蒸汽在裂解炉中进行裂解反应，得到目的产品乙烯和其他副产物。为快速终止反应，减少二次反应的发生，须快速冷却裂解气，使其进入急冷锅炉和急冷塔，同时副产515℃、10.5MPa的超高压蒸汽。冷却后的裂解气进入离心压缩机进行多段压缩，为减少裂解气中的酸性气对设备管材的腐蚀，采用多段碱洗+水洗的方式除去裂解气中的酸性气。裂解气经干燥处理后进入分离部分，逐步精制得到聚合级乙烯、粗氢气、甲烷氢、混合C3、混合C4等产品。冷箱是乙烯装置中实现多股物流进行换热的关键设备，其深冷分离的效果直接关系到乙烯产品的质量和上下游工艺的稳定运行，它是依靠制冷剂的节流蒸发来降低工艺介质温度，达到提浓氢气、甲烷，分离乙烯/乙烷以及提高乙烯收率的目的。冷箱的工作温度一般在-170℃～40℃的范围内，大多包括多台串并联的板翅式换热器及必要的分离罐。为实现设备保冷，避免冷量损失，多在管线及壳体填充珠光砂。目前，冷箱在实现设备大型化上存在的瓶颈有：①运行工况复杂，设计流股多；②串并联的换热器台数多，流体均匀分配要求高；③因换热量大，导致单台冷箱的尺寸越做越大；④现有翅片的强度、密度及性能达不到工业生产的要求。申请号为201210241540.X的专利技术专利中公开了一种大型乙烯装置的乙烯深冷分离方法，混合气经过预冷，一系列冷却器冷却和组分分离容器分离得到气相和多股液相；气相再经一系列板翅式换热器和组分分离容器分离得到气相和多股液相，液相甲烷减压后经换热器回收冷量后送至下游系统，多股液相中一股液相和减压后的液相甲烷混合，其余液相进入脱甲烷塔，粗氢气产品送入下游系统；多股液相中先凝结的两股液相分别进入预脱甲烷塔，其余股液相分别进入脱甲烷塔。上述乙烯深冷分离方法减少了30%体积的冷箱，减少了设备和费用，节能降耗，保证了操作的稳定性。然而，上述现有技术中提供的深冷分离方法中的冷箱系统，其处理的流股数以及处理量仍无法很好的满足大规模乙烯的生产要求，换热介质的温度跨度也不够大，无法很好的满足各种不同温度物流的换热需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的是提供一种可用于多流股物料之间的换热，结构紧凑、换热效率高、占地面积小、换热介质温度范围跨度大的乙烷裂解装置的冷箱系统。本技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，所述冷箱系统主要包括第一冷箱、第二冷箱、第三冷箱和第四冷箱，所述第一冷箱为大冷箱，所述第一冷箱内依次设有第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器；所述第一冷箱内的各个换热器为串联设置，所述第一冷箱中的第三换热器通过物流管路与所述第二冷箱相连，所述第二冷箱通过物流管路与所述第三冷箱相连，所述第四冷箱通过物流管路与乙烯精馏塔顶回流罐相连。进一步地，所述冷箱系统与多个物流管路相连，可处理多股物流，与所述第一冷箱相连的物流管路包括二元制剂冷凝管路、粗氢冷量回收管路、粗甲烷冷量回收管路、循环乙烷冷量回收管路、高压乙烯冷量回收管路、裂解气冷却管路、脱甲烷塔釜物料冷量回收管路、脱乙烷塔顶馏分冷凝管路、脱甲烷塔进料冷凝管路、脱甲烷塔顶馏分冷凝管路。更进一步地，所述二元制剂冷凝管路通过第五换热器、第四换热器、第三换热器、第二换热器和第一换热器进行热交换冷凝；所述粗氢冷量回收管路和粗甲烷冷量回收管路均通过第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器进行热交换回收冷量；所述循环乙烷冷量回收管路和高压乙烯冷量回收管路均通过第五换热器进行热交换回收冷量；所述裂解气冷却管路通过第五换热器进行热交换冷却；所述脱甲烷塔釜物料冷量回收管路通过第三换热器、第四换热器和第五换热器进行热交换回收冷量；所述脱乙烷塔顶馏分冷凝管路通过第四换热器和第三换热器进行热交换冷凝；所述脱甲烷塔顶馏分冷凝管路通过第一换热器进行热交换冷凝。更进一步地，所述脱甲烷塔进料冷凝管路包括脱甲烷塔进料冷凝管路一段、脱甲烷塔进料冷凝管路二段，所述脱甲烷塔进料冷凝管路一段的进料端与脱乙烷塔顶回流罐相连，所述脱甲烷塔进料冷凝管路一段经过第二换热器冷凝后与脱甲烷塔第一进料分离器相连；所述脱甲烷塔第一进料分离器的顶部出料口与脱甲烷塔进料冷凝管路二段相连，所述脱甲烷塔进料冷凝管路二段经过第一换热器冷凝后与脱甲烷塔第二进料分离器相连；所述脱甲烷塔第二进料分离器的顶部出料口与甲烷洗罐混合器相连，所述甲烷洗罐混合器上还连有液体甲烷进料管，所述甲烷洗罐混合器的出料口与甲烷洗罐相连，所述甲烷洗罐的顶部出料口与粗甲烷冷量回收管路相连；所述脱甲烷塔第一进料分离器、脱甲烷塔第二进料分离器、甲烷洗罐的底部均连接至脱甲烷塔。进一步地，所述物流管路还包括新鲜乙烷进料冷量回收管路、乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路、丙烯冷剂冷凝管路、精馏乙烯冷凝管路。更进一步地，所述新鲜乙烷进料冷量回收管路依次通过第二换热器、第三换热器、第二冷箱、第三冷箱进行热交换回收冷量；所述乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路通过第二冷箱进行热交换冷凝；所述乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路的进料端与乙烯精馏塔相连，所述乙烯精馏塔塔顶馏分冷凝管路的出料端与乙烯精馏塔顶回流罐相连；所述丙烯冷剂冷凝管路通过第三冷箱进行热交换冷凝；所述精馏乙烯冷凝管路通过第四冷箱进行热交换冷凝，所述精馏乙烯冷凝管路的进料端与乙烯精馏塔顶回流罐相连，所述精馏乙烯冷凝管路的出料端连接至降负荷乙烯常压储罐。进一步地，所述第一冷箱内的第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器均为板翅式换热器，其材质为钎焊铝板，内部填充珠光砂保冷。冷箱是实现甲烷/氢分离、乙烯/乙烷分离、回收新鲜乙烷冷量的关键设备之一，工作温度在-150℃～40℃之间，采用冷却水、丙烯、二元冷剂复叠制冷的方式逐级降温达到冷却介质的目的。乙烷裂解得到的乙烯收率高（80%），丙烯、碳四、裂解汽油收率低。为使裂解气能够充分冷却分离，必须提供足够多的冷剂。为此，本装置在四段压缩的基础上配合丙烯、乙烯、甲烷以及新鲜乙烷等组分提供的回收冷量冷凝裂解气中相应组分，达到充分分离的目的。此外，乙烷裂解装置中乙烯降负荷期间的流程设计，当装置降负荷生产时，产品乙烯进入第四冷箱冷却至-100℃进入降负荷乙烯常压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，其特征在于：所述冷箱系统主要包括第一冷箱、第二冷箱、第三冷箱和第四冷箱，所述第一冷箱为大冷箱，所述第一冷箱内依次设有第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器；所述第一冷箱内的各个换热器为串联设置，所述第一冷箱中的第三换热器通过物流管路与所述第二冷箱相连，所述第二冷箱通过物流管路与所述第三冷箱相连，所述第四冷箱通过物流管路与乙烯精馏塔顶回流罐相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，其特征在于：所述冷箱系统主要包括第一冷箱、第二冷箱、第三冷箱和第四冷箱，所述第一冷箱为大冷箱，所述第一冷箱内依次设有第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器；所述第一冷箱内的各个换热器为串联设置，所述第一冷箱中的第三换热器通过物流管路与所述第二冷箱相连，所述第二冷箱通过物流管路与所述第三冷箱相连，所述第四冷箱通过物流管路与乙烯精馏塔顶回流罐相连。


2.如权利要求1所述的一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，其特征在于：所述冷箱系统与多个物流管路相连，可处理多股物流，与所述第一冷箱相连的物流管路包括二元制剂冷凝管路、粗氢冷量回收管路、粗甲烷冷量回收管路、循环乙烷冷量回收管路、高压乙烯冷量回收管路、裂解气冷却管路、脱甲烷塔釜物料冷量回收管路、脱乙烷塔顶馏分冷凝管路、脱甲烷塔进料冷凝管路、脱甲烷塔顶馏分冷凝管路。


3.如权利要求2所述的一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，其特征在于：所述二元制剂冷凝管路通过第五换热器、第四换热器、第三换热器、第二换热器和第一换热器进行热交换冷凝；所述粗氢冷量回收管路和粗甲烷冷量回收管路均通过第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器进行热交换回收冷量；所述循环乙烷冷量回收管路和高压乙烯冷量回收管路均通过第五换热器进行热交换回收冷量；所述裂解气冷却管路通过第五换热器进行热交换冷却；所述脱甲烷塔釜物料冷量回收管路通过第三换热器、第四换热器和第五换热器进行热交换回收冷量；所述脱乙烷塔顶馏分冷凝管路通过第四换热器和第三换热器进行热交换冷凝；所述脱甲烷塔顶馏分冷凝管路通过第一换热器进行热交换冷凝。


4.如权利要求2所述的一种用于乙烷裂解装置的冷箱系统，其特征在于：所述脱甲烷塔进料冷凝管路包括脱甲烷塔进料冷凝管路一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫东，程强，吴成斌，陈刚，薛苗，张景峰，李国辉，孟祥祯，
申请(专利权)人：连云港石化有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32