一种乙烯装置低压尾气利用方法 本发明涉及乙烯装置的低压尾气利用方法。
目前，乙烯装置以管式炉高温裂解技术，将石油烃分解为从小分子量的H2、CH4一直至粘稠度很大的裂解重油，各种大小碳链的裂解产物经过一系列的分馏、压缩、脱除酸性气、干燥、制冷、深冷分离、反应精制等化工过程，分离出乙烯、丙烯等产品和其它副产品。管式炉裂解技术中，石油烃类原料多在800℃以上高温下进行热裂解反应，由于燃料平衡的要求，乙烯装置的工艺设计中通常考虑以装置自产的尾气副产品做为裂解炉的燃料。尾气副产品来自深冷分离过程的两个部位；一是脱甲烷塔回流罐采出的气相高压尾气和液相尾气；另一部分产自氢气分离罐的低压甲烷氢，低压甲烷氢也为大家俗称的低压尾气，自脱甲烷塔的尾气副产品以0.6MPa送出，产自氢气分离罐的尾气副产品减压至0.02MPa后进尾气压缩机升压至0.35MPa以上，与高压尾气一起经干燥器再生、催化剂活化后进入裂解炉高压燃料系统作为裂解炉供热燃料，并控制高压尾气的裂解炉出口温度在800℃以上。
从乙烯装置产出的尾气副产品，经高、低压尾气分离后，低压尾气约占尾气副产品的三分之一，如果不利用，只能从火炬放至空中烧掉。为了利用这部分能源，必须添设电动地或膨胀机驱动的压缩机，围绕机组还有相应的配套的监测、保护等，这些设备及庞大的压缩机增加了许多占地面积及一次性投资，这些设备的能耗高，维护费用大，且压缩机系统涉及吸入压力、排出压力，最小回流，冷却水，新鲜水，润滑油，密封油，停机情况时的燃料供给以及机组的振动、轴温等一整套的操作、控制、联锁、日常监测等项目，增加了操作复杂程度，同时增加了装置干挠、波动、停车等发生的机率。
本发明的目的是提供一种乙烯装置低压尾气利用方法，该方法取消了传统工艺中的尾气压缩机，将调压后的低压尾气进入低压燃料系统直接向裂解炉供热，以简单的工艺方法完成低压尾气的回收利用，使用设备少，一次性投资及占地面积小，能耗低，操作简单，维护费用低，装置运转稳定。
本发明的技术解决方案是这样的：
A、调节乙烯装置产出的低压尾气的压力，
B、将调整好压力的低压尾气进入低压燃料系统直接向裂解炉供热，
C、高压尾气在完成干燥器再生、催化剂活化的基础上进入裂解炉的高压燃料系统，并同时完成裂解炉出口温度控制及向低压燃料系统的补压。
以上所述调整低压尾气的压力，将传统生产方法中产生的低压尾气的压力由0.12Mpa，提高至约0.17MPa，以适应低压燃料系统。
本发明的低压燃料系统有低压降管路、以及稳定系统的压力的高压排放、低压补充控制阀、控制回路，压力流量的检测仪表，低压联锁切断及与裂解炉联锁控制系统相连接的联锁回路和控制阀。
以上本发明的调整为约0.17MPa压力的低压尾气进入低压燃料系统，经过低压降管路后进入低压火嘴向裂解炉供热。
本发明的联锁阀及联锁控制系统是针对安全及停车系统而设置，目的是保护乙烯装置安全，其联锁阀及联锁控制系统为现代化工、炼油行业所通用的公知技术。
干燥器再生和催化剂活化，该过程需求的尾气数量约占装置尾气总产量的60％(wt)，深冷分离工艺中，从脱甲烷塔分离出的高压尾气(压力0.6MPa)的数量约占尾气总量的70％(wt)。从数量分析看，仅高压尾气就可满足再生及活化过程的需要且有余，所以本发明的高、低压双路供热流程系统中仅对高压尾气进行干燥器再生、催化剂活化程序。
本发明的低压甲烷供热要解决的主要矛盾之一就是所用尾气压力低，在这种情况下，所设计的管路应采用低压降设计，为此在低压管路上主要解决低压降的措施即是尽可能减少控制阀，弯头及孔板，流速，以减少压降。
本发明使用低压火嘴，是因为低压燃料约占燃料总量的三分之一，故低压火嘴的性能是非常重要的。低压尾气供热系统的配置应优先考虑侧壁供热，在全部底部供热时，可通过高、低压双火嘴配置解决供热问题，这样的设计还可缓解全底部火嘴供热时炉膛中部通量大，而底部偏小的问题。
本发明的低压尾气的压力主要通过氢气罐内氢气的温度来确定。尾气副产品的闪蒸背压为0.2MPa时，氢气罐内氢气温度控制在-163℃。因低压尾气在冷量回收过程中经过冷箱系统，一般有0.03MPa的压降，实际上低压尾气送出的压力约0.17MPa，这个压力参数的选择，比过去传统工艺产的低压尾气0.12MPa提高了0.05MPa氢气产品纯度确保95％(mol)。
本发明减少了一次性投资及占地。在传统工艺中所使用的电动的或膨胀机驱动的压缩机，其投资占装置总投资的1％，且占地较大；由于本发明不采用压缩机而减少投资及节省用地。本发明降低了能耗。传统工艺中低压尾气用压缩机升压而耗电量大，本发明因而不存在这种能耗。
本发明减少了维护费用。传统工艺中的尾气压缩机是乙烯工艺过程中的一大型设备之一，且是非常重要的设备，稍不慎不仅会造成大量的尾气放空至火炬，而且会造成裂解炉系统的大幅波动，甚至停车。因而，尾气压缩机日常检修，换油，监测等维护工作较多，而且要准备大量的备件，本发明不存在这个问题。
本发明简化了操作，增加了运行的可靠性。传统工艺的压缩机系统涉及吸入压力、排出压力、最小回流、冷却水、新鲜水、润滑油、密封油、停机情况时的燃料供给以及机组的振动、轴温等一整套的操作、控制、联锁、日常监测等项目，不但增加了操作量，而且也增加了装置干扰、波动、甚至停车的机率。本发明因不用压缩机系统，从而减少了操作，避免了不必要的装置干扰、波动。
本发明的优点是取消了传统工艺中的尾气压缩机，将调压后的低压尾气进入低压燃料系统直接向裂解炉供热，以简单的工艺方法完成低压尾气的回收利用，使用设备少，一次性投资及占地面积小，能耗低，操作简单，装置运转稳定。
下面结合附图对本发明的实施例进行描述：
图1本发明的低压尾气利用流程图。
根据图1所示，本发明调整乙烯装置产出的低压尾气的压力的工艺路线是由精馏塔回流罐D1的塔顶物流经板翅式换热器E里被部分冷凝后，送入氢气罐D2的液相物料尾气在小于0.1MPa低的背压下闪蒸产生冷量，在板翅式换热器E中换热，以满足制取工艺过程对氢气产品的需要，尾气副产品的闪蒸背压为0.2MPa时，氢气罐内氢气温度控制在-163℃，因低压尾气在冷量回收过程中要经过冷箱，一般有0.03MPa的压降，实际上低压尾气出口的压力约0.17MPa，以适应低压燃料系统。低压燃料系统是以来自深冷分离的低压尾气为主所建立的燃料系统，其工艺流程是来自氢气罐和甲烷塔的低压尾气，以0.17MPa的压力进入低压燃料系统，经过低压管路进入低压火嘴向裂解炉供热。为了稳定系统的压力，是保证进入裂解炉供热稳定，该系统设置了高压排放、低压补充的控制阀，控制回路，同时，按常规配置了压力、流量的仪表检测，低压联锁切断及与裂解炉联锁控制系统相连接的联锁回路和控制阀。所述的低压降管路是在设计中尽可能减少弯头，限流元件的控制阀、孔板等。
从脱甲烷塔分离出的压力为0.6MPa的高压尾气通过传统的干燥器再生、催化剂活化的基础上进入裂解炉的高压燃料系统，通过设在炉底的高压火嘴，以裂解炉出口温度800℃向乙烯装置的裂解炉供热。裂解炉所需热负荷主要由高压尾气量来控制，所以高压尾气占尾气燃料总量的70％，低压尾气系统在确保氢气纯度为95％(mol)的情况下，来满足裂解炉供热负荷的分配。为此低压燃料系统相应设置有补压控制稳压系统，及防回火装置。稳压系统是控制低压燃料系统中管路内压力，当压力下降时即时用高压尾气来补压。防回火装置是联锁阀，当停水、停电、停原料等信号发生时、联锁切断、关闭阀门。