一种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的装置及方法与流程

本发明属于天然气加工处理领域，具体涉及一种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的装置及方法。

背景技术：

乙烷是乙烯的优质原料，乙烷裂解制乙烯的生产成本是石脑油的三分子二，国际上乙烯原料c2-c4占比48%左右，而我国受到原料的制约，则以石脑油为主。从天然气中回收乙烷产品，将其作为蒸汽法热裂解制乙烯的原料，对提高乙烯产品产量，减低乙烯装置能耗，提质增效有积极意义。

脱丁烷塔是天然气乙烷回收工程中关键设备之一，其主要功能是完成液化气与稳定轻烃组分的分离，该设备进料为c4⁺混烃，自脱丁烷塔来的c4⁺混烃进入脱丁烷塔中部，通过塔底重沸器导热油的加热重沸和塔顶斜顶空冷器的冷却回流，控制塔顶产品液化气的质量指标和塔底稳定轻烃组分中丁烷的含量，脱丁烷塔塔顶气态液化气的冷却为全冷凝模式，回流量决定了出塔气态液化气的温度，塔顶气态液化气的温度影响液化气产品的质量指标。

脱丁烷塔稳定运行的基本条件是塔的运行压力要平稳，但由于受安装尺寸或原料量变换的影响，脱丁烷塔在实际生产中遇到最大的问题就是塔的运行压力容易波动而造成产品质量不合格。常规脱丁烷塔塔压的控制方式由两种，第一种是热旁路调节模式，即塔顶空冷器安装高度低于塔顶回流罐，二者高差约在12m左右，利用热旁路调节回流罐和脱丁烷塔的压差从而影响空冷器的换热面积对脱丁烷塔的压力进行调节；第二种是利用空冷器出口调节阀调节其液位从而对脱丁烷塔的压力进行调节，需要空冷器安装高度高于塔顶回流罐并确保进液无凹型。为了确保液化气回流泵不气蚀，回流罐的安装高度一般不低于5m，所以为了有利于回流泵的可靠运行，常用第一种塔压调节方式，但对旁路调节阀的压差、空冷器的选型和安装有较高要求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的装置及方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的方法，包括如下步骤：

s1，将自界区外来的c4⁺混烃计量调节后，引入脱丁烷塔中上部；

s2，将步骤s1引入脱丁烷塔的c4⁺混烃，在塔内分为气液两相，其液相下降并与上升的气相逆向接触传质传热，脱丁烷塔的塔顶排出气相物流，塔底排出液相物流；

s3，对自脱丁烷塔塔顶排出的气相物流进行温度检测，并分为主、次两路物流，主路物流引入斜顶空冷器进行冷凝，温度由60~70℃冷却至43~48℃，气相全部冷凝为液化气；

s4，将步骤s3所述液化气输送至回流罐进行缓冲储存；

s5，将步骤s4的液化气自回流罐引入回流泵进行增压，增压后分为两路，一路经计量和流量调节后引入脱丁烷塔塔顶作为回流液，另一路经液化气液位调节阀去储罐区液化气球罐储存；

s6，将步骤s3所述次路物流引入旁通调节阀，经压力调节后输送至回流罐的气相空间；

s7，将步骤s2自脱丁烷塔塔低外排的液相物流及稳定轻烃经塔底冷却器冷却、稳定轻烃液位调节阀调节后去储罐区稳定轻烃球罐储存；

s8，将步骤6回流罐的气相通过回流罐压力调节阀或定压放空阀引至燃料气系统或火炬。

进一步地，所述脱丁烷塔塔底的混烃在排出前，先由外接于脱丁烷塔中下部的重沸器对其进行加热，并控制塔底混烃温度为160~170℃。

一种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的装置，该装置至少包括脱丁烷塔、斜顶空冷器、回流罐、回流泵、重沸器及塔底冷却器，所述脱丁烷塔中上部侧壁上设置有原料入口，脱丁烷塔的塔顶设置有气相出口，塔底设置有液相进口和液相出口；

c4⁺混烃通过脱丁烷塔中上部的原料入口进入脱丁烷塔内，脱丁烷塔塔顶的气相出口通过管路一与斜顶空冷器进口连接，斜顶空冷器出口通过管路二与回流罐的进液口连通，回流罐的顶部设置有气相出口，回流罐的底部设置有液相出口，回流罐顶部的气相出口通过管路三外排产品不凝气；回流罐底部的液相出口连接回流泵的进口，回流泵的出口分为两路，一路通过回流管路与脱丁烷塔连接，另一路通过管路四连接液化气球罐；

脱丁烷塔塔底的液相进口外接重沸器，脱丁烷塔塔底的液相出口连接塔底冷却器，塔底冷却器通过管路五连接稳定轻烃球罐。

进一步地，所述重沸器上设置有重沸液进口、重沸液出口、导热油进口及导热油出口，所述重沸器的导热油进口通过进油管线连接高温导热油，重沸器的导热油出口通过出油管线连接低温导热油，重沸器的重沸液进口、重沸液出口分别与脱丁烷塔连通，且重沸液进口位于重沸液出口的上方。

进一步地，所述进油管线上配置有导热油温度调节阀和塔釜温度检测仪；所述塔釜温度检测仪的一端连接于脱丁烷塔上，塔釜温度检测仪的另一端与导热油温度调节阀连接。

进一步地，所述脱丁烷塔塔顶的气相出口与斜顶空冷器进口之间的连接管路一上配置有塔顶温度检测仪、塔顶压力检测仪和旁通调节阀；

所述斜顶空冷器出口与回流罐进液口之间的管路二上配置有液位手调阀和空冷器温度检测仪；

所述回流罐顶部气相出口所连接的管路三上配置有回流罐压力检测仪和回流罐压力调节阀；

所述回流泵与脱丁烷塔之间的回流管路上配置有回流液流量计和回流液流量调节阀；

所述回流泵出口所连接的管路四上配置有液化气液位调节阀和液化气液位检测仪；

所述塔底冷却器与稳定轻烃球罐之间的连接管路五上配置有塔釜液位检测仪和稳定轻烃液位调节阀。

具体地，所述旁通调节阀的一端连接于塔顶压力检测仪与斜顶空冷器进口之间的连接管路一上，旁通调节阀的另一端连接于回流罐上；

所述空冷器温度检测仪的一端连接于斜顶空冷器上，空冷器温度检测仪的另一端与连接于液位手调阀与回流罐进液口之间的管路二上；

所述液化气液位检测仪的一端连接于回流罐上，液化气液位检测仪的另一端与液化气液位调节阀连接；

所述塔釜液位检测仪的一端连接于脱丁烷塔塔底侧壁上，塔釜液位检测仪的另一端与稳定轻烃液位调节阀连接。

进一步地，所述回流罐上还连接有放空管线，所述放空管线用于放空不凝气。

具体地，所述放空管线上安装有定压放空阀。

进一步地，所述回流罐压力检测仪的一端连接于回流罐上，回流罐压力检测仪的另一端分别与回流罐压力调节阀、定压放空阀连接。

本发明的有益效果如下：

1）本发明针对现有塔压调节方式的优缺点，采用了组合控制的方式，即以热旁路方式为基础并在空冷器至回流罐底部液化气进口增加调节阀控制液位空冷器的液位，其作用可以抵消热旁路调节阀压差的影响以降低对塔顶空冷器和回流罐安装高差的严格要求，同时也可以降低对热旁路气量过小的限制，热旁路气量过大势必造成空冷器的过冷温度更低以避免回流罐出现不凝气的排放。

2）本发明采用热旁路的组合调节模式，可以把塔顶空冷器的安装高度与回流罐的安装高度根据自身安装条件、美观整齐和回流泵等安装要求任意确定而不受限制，在运行过程中，根据塔顶空冷器、回流罐的安装位置和旁路调节阀的实际压差并结合空冷器的冷却负荷手动调节液位调节阀的开度控制空冷器的液位淹没高度以适应塔压调节要求。

3）本发明所述塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的方法可以稳定、准确、快速的控制天然气乙烷回收工程脱丁烷塔的运行压力，从而控制脱丁烷塔运行的稳定性，确保达到塔顶液化气产品和塔底稳定轻烃质量指标。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的工艺流程示意图。

附图标记说明：

1、c4⁺混烃；2、脱丁烷塔；3、重沸器；4、塔顶温度检测仪；5、塔顶压力检测仪；6、旁通调节阀；7、斜顶空冷器；8、液位手调阀；9、空冷器温度检测仪；10、回流罐；11、回流罐压力检测仪；12、回流罐压力调节阀；13、回流泵；14、回流液流量计；15、回流液流量调节阀；16、定压放空阀；17、塔釜温度检测仪；18、重沸液进口；19、重沸液出口；20、塔釜液位检测仪；21、稳定轻烃；22、高温导热油；23、低温导热油；24、塔底冷却器；25、稳定轻烃液位调节阀；26、稳定轻烃球罐；27、导热油温度调节阀；28、液化气球罐；29、液化气液位调节阀；30、液化气液位检测仪；31、产品不凝气；32、不凝气。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

第一实施方式：

本发明的第一实施方式涉及一种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的方法，参照图1，包括如下步骤：

s1，将自界区外来的c4⁺混烃1计量调节后，引入脱丁烷塔2中上部；

s2，将步骤s1引入脱丁烷塔2的c4⁺混烃1，在塔内分为气液两相，其液相下降并与上升的气相逆向接触传质传热，脱丁烷塔2的塔顶排出气相物流，塔底排出液相物流；

s3，对自脱丁烷塔2塔顶排出的气相物流进行温度检测，并分为主、次两路物流，主路物流引入斜顶空冷器7进行冷凝，温度由60~70℃冷却至43~48℃，气相全部冷凝为液化气；

s4，将步骤s3所述液化气输送至回流罐10进行缓冲储存；

s5，将步骤s4的液化气自回流罐10引入回流泵13进行增压，增压后分为两路，一路经计量和流量调节后引入脱丁烷塔2塔顶作为回流液，另一路经液化气液位调节阀29去储罐区液化气球罐28储存；

s6，将步骤s3所述次路物流引入旁通调节阀6，经压力调节后输送至回流罐10的气相空间；

s7，将步骤s2自脱丁烷塔2塔低外排的液相物流及稳定轻烃21经塔底冷却器24冷却、稳定轻烃液位调节阀25调节后去储罐区稳定轻烃球罐26储存；

s8，将步骤6回流罐10的气相通过回流罐压力调节阀12或定压放空阀16引至燃料气系统或火炬。

脱丁烷塔是天然气乙烷回收工程中关键设备之一，其主要功能是完成液化气与稳定轻烃组分的分离，该设备进料为c3⁺混烃，自脱丁烷塔来的c3⁺混烃进入脱丁烷塔中部，通过塔底重沸器导热油的加热重沸和塔顶斜顶空冷器的冷却回流，控制塔顶产品液化气的质量指标和塔底稳定轻烃组分中丁烷的含量，脱丁烷塔塔顶气态液化气的冷却为全冷凝模式，回流量决定了出塔气态液化气的温度，塔顶气态液化气的温度影响液化气产品的质量指标。

脱丁烷塔稳定运行的基本条件是塔的运行压力要平稳，但由于受安装尺寸或原料量变换的影响，脱丁烷塔在实际生产中遇到最大的问题就是塔的运行压力容易波动而造成产品质量不合格。常规脱丁烷塔塔压的控制方式由两种，第一种是热旁路调节模式，即塔顶空冷器安装高度低于塔顶回流罐，二者高差约在12m左右，利用热旁路调节回流罐和脱丁烷塔的压差从而影响空冷器的换热面积对脱丁烷塔的压力进行调节；第二种是利用空冷器出口调节阀调节其液位从而对脱丁烷塔的压力进行调节，需要空冷器安装高度高于塔顶回流罐并确保进液无凹型。为了确保液化气回流泵不气蚀，回流罐的安装高度一般不低于5m，所以为了有利于回流泵的可靠运行，常用第一种塔压调节方式，但对旁路调节阀的压差、空冷器的选型和安装有较高要求。

本发明针对上述两种塔压调节方式的优缺点，采用了组合控制的方式，即以热旁路方式为基础并在空冷器至回流罐底部液化气进口增加调节阀控制液位空冷器的液位，其作用可以抵消热旁路调节阀压差的影响以降低对塔顶空冷器和回流罐安装高差的严格要求，同时也可以降低对热旁路气量过小的限制，热旁路气量过大势必造成空冷器的过冷温度更低以避免回流罐出现不凝气的排放。采用该热旁路⁺的组合调节模式，可以把塔顶空冷器的安装高度与回流罐的安装高度根据自身安装条件、美观整齐和回流泵等安装要求任意确定而不受限制，在运行过程中，根据塔顶空冷器、回流罐的安装位置和旁路调节阀的实际压差并结合空冷器的冷却负荷手动调节液位调节阀的开度控制空冷器的液位淹没高度以适应塔压调节要求。

第二实施方式：

本实施方式涉及一种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的装置，如图1所示，至少包括脱丁烷塔2、斜顶空冷器7、回流罐10、回流泵16、重沸器3及塔底冷却器24，所述脱丁烷塔2中上部侧壁上设置有原料入口，脱丁烷塔2的塔顶设置有气相出口，塔底设置有液相进口和液相出口；

c4⁺混烃1通过脱丁烷塔2中上部的原料入口进入脱丁烷塔2内，脱丁烷塔2塔顶的气相出口通过管路一与斜顶空冷器7进口连接，斜顶空冷器7出口通过管路二与回流罐10的进液口连通，回流罐10顶部的气相出口通过管路三外排产品不凝气31；回流罐10底部的液相出口连接回流泵13的进口，回流泵13的出口分为两路，一路通过回流管路与脱丁烷塔2连接，另一路通过管路四连接液化气球罐28；脱丁烷塔2塔底的液相进口外接重沸器3，脱丁烷塔2塔底的液相出口连接塔底冷却器24，塔底冷却器24通过管路五连接稳定轻烃球罐26。

本发明所述塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷装置可以稳定、准确、快速的控制天然气乙烷回收工程脱丁烷塔的运行压力，从而控制脱丁烷塔运行的稳定性，确保达到塔顶液化气产品和塔底稳定轻烃质量指标。

第三实施方式：

在第二实施方式的基础上，进一步地，所述重沸器3上设置有重沸液进口18、重沸液出口19、导热油进口及导热油出口，所述重沸器3的导热油进口通过进油管线连接高温导热油22，重沸器3的导热油出口通过出油管线连接低温导热油23，重沸器3的重沸液进口18、重沸液出口19分别与脱丁烷塔2连通，且重沸液进口18位于重沸液出口19的上方。所述进油管线上配置有导热油温度调节阀27和塔釜温度检测仪17，具体地，所述塔釜温度检测仪17的一端连接于脱丁烷塔2上，塔釜温度检测仪17的另一端与导热油温度调节阀27连接。塔釜温度检测仪17与导热油温度调节阀27构成温度调节回路。

进一步地，所述脱丁烷塔2塔顶的气相出口与斜顶空冷器7进口之间的连接管路一上配置有塔顶温度检测仪4、塔顶压力检测仪5和旁通调节阀6；具体地，所述旁通调节阀6的一端连接于塔顶压力检测仪5与斜顶空冷器7进口之间的连接管路一上，旁通调节阀6的另一端连接于回流罐10上。塔顶压力检测仪5与旁通调节阀6构成塔压调节回路。

所述斜顶空冷器7出口与回流罐10进液口之间的管路二上配置有液位手调阀8和空冷器温度检测仪9；具体地，所述空冷器温度检测仪9的一端连接于斜顶空冷器7上，空冷器温度检测仪9的另一端与连接于液位手调阀8与回流罐10进液口之间的管路二上。

所述回流罐10顶部气相出口所连接的管路三上配置有回流罐压力检测仪11和回流罐压力调节阀12。需要说明的是，所述回流罐10上还连接有用于放空不凝气32的放空管线，进一步地，所述放空管线上安装有定压放空阀16。值得一提的是，所述回流罐压力检测仪11的一端连接于回流罐10上，回流罐压力检测仪11的另一端分别与回流罐压力调节阀12、定压放空阀16连接；所述回流罐压力检测仪11、回流罐压力调节阀12及定压放空阀16构成压力调节和保护回路。

进一步地，所述回流泵13与脱丁烷塔2之间的回流管路上配置有回流液流量计14和回流液流量调节阀15；所述回流液流量计14和回流液流量调节阀15构成流量调节回路。

进一步地，所述回流泵13出口所连接的管路四上配置有液化气液位调节阀29和液化气液位检测仪30；具体地，所述液化气液位检测仪30的一端连接于回流罐10上，液化气液位检测仪30的另一端与液化气液位调节阀29连接。液化气液位调节阀29和液化气液位检测仪30构成液位调节回路。

进一步地，所述塔底冷却器24与稳定轻烃球罐26之间的连接管路五上配置有塔釜液位检测仪20和稳定轻烃液位调节阀25。具体地，所述塔釜液位检测仪20的一端连接于脱丁烷塔2塔底侧壁上，塔釜液位检测仪20的另一端与稳定轻烃液位调节阀25连接。塔釜液位检测仪20和稳定轻烃液位调节阀25构成液位调节回路。

第四实施方式：

本实施方式涉及一种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的方法，参照图1，包括如下步骤：

s1，将自界区外来的c4⁺混烃1计量调节后，引入脱丁烷塔2中上部；

s2，将步骤s1引入脱丁烷塔2的c4⁺混烃1，在塔内分为气液两相，其液相下降并与上升的气相逆向接触传质传热，脱丁烷塔2的塔顶排出气相物流，塔底排出液相物流；

s3，对自脱丁烷塔2塔顶排出的气相物流进行温度检测，并分为主、次两路物流，主路物流引入斜顶空冷器7进行冷凝，温度由66℃冷却至46℃，气相全部冷凝为液化气；

s4，将步骤s3所述液化气输送至回流罐10进行缓冲储存；

s5，将步骤s4的液化气自回流罐10引入回流泵13进行增压，增压后分为两路，一路经计量和流量调节后引入脱丁烷塔2塔顶作为回流液，另一路经液化气液位调节阀29去储罐区液化气球罐28储存；

s6，将步骤s3所述次路物流引入旁通调节阀6，经压力调节后输送至回流罐10的气相空间；

s7，将步骤s2自脱丁烷塔2塔低外排的液相物流及稳定轻烃21经塔底冷却器24冷却、稳定轻烃液位调节阀25调节后去储罐区稳定轻烃球罐26储存；

s8，将步骤6回流罐10的气相通过回流罐压力调节阀12或定压放空阀16引至燃料气系统或火炬；

s9，自界区外来的高温导热油，进入脱丁烷塔2塔底重沸器，设置温度调节阀对脱丁烷塔塔釜混烃进行加热，控制塔底混烃温度为165℃。

需要说明的是，所述c3⁺混烃由丙烷、丁烷和c5^+烃和乙烷组成，其中丙烷体积含量61.45%、丁烷体积含量23.47%、c5⁺体积含量13.56%、乙烷体积含量1.53%，其压力为1.55mpa，温度为74℃。

液化气由丙烷、丁烷、c5⁺和乙烷组成，其中丙烷体积含量71.93%、丁烷体积含量25.24%、c5⁺体积含量1.04%、乙烷体积含量1.79%，其压力为1.53mpa，温度为65.28℃。

稳定轻烃由丙烷、丁烷和c5⁺组成，其丙烷体积含量0.32%、丁烷体积含量13.14%和c5⁺体积含量86.54%，其压力为1.55mpa，温度为165℃。

自界外来的高温导热油压力为0.4mpa，温度为230℃，出装置导热油温度不低于180℃。

本实施方式在实际生产中的应用：

长庆油田上古天然气处理总厂的原料天然气处理量为6000×10⁴m³/d，设置相同规模的液烃回收处理装置共4套，单套装置处理规模达到1500×10⁴m³/d，进装置原料c3⁺混烃由丙烷、丁烷和c5⁺和乙烷组成，其中丙烷体积含量61.45%、丁烷体积含量23.47%、c5⁺体积含量13.56%、乙烷体积含量1.53%，其压力为1.55mpa，温度为74℃。

综上所述，本发明采用了组合控制的方式，即以热旁路方式为基础并在空冷器至回流罐底部液化气进口增加调节阀控制液位空冷器的液位，其作用可以抵消热旁路调节阀压差的影响以降低对塔顶空冷器和回流罐安装高差的严格要求，并降低对热旁路气量过小的限制，热旁路气量过大势必造成空冷器的过冷温度更低以避免回流罐出现不凝气的排放。本发明在运行过程中，根据塔顶空冷器、回流罐的安装位置和旁路调节阀的实际压差并结合空冷器的冷却负荷手动调节液位调节阀的开度控制空冷器的液位淹没高度以适应塔压调节要求。

本发明提供的这种塔压稳定式脱丁烷塔提纯丁烷的装置及方法，可以稳定、准确、快速的控制天然气乙烷回收工程脱丁烷塔的运行压力，从而控制脱丁烷塔运行的稳定性，确保达到塔顶液化气产品和塔底稳定轻烃质量指标。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。