本技術(shù)涉及石油化工，尤其涉及一種冷分離的系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有的石化行業(yè)中，由原油為初始原料經(jīng)過(guò)各種復(fù)雜的化學(xué)、物理過(guò)程產(chǎn)生形形色色、種類多樣的化工品，這些大宗化工品及其衍生物已經(jīng)成為現(xiàn)代生活必需品。但隨著輕烴原料、輕烴制取方法的多樣化，輕烴分離裝置的典型反應(yīng)物組成會(huì)發(fā)生較大的改變，在一些特定場(chǎng)景下，這些產(chǎn)物主要由碳二輕烴、co、co2、h2o、氧氣、乙酸等氧化物以及碳一輕烴、碳三輕烴、氮?dú)狻錃?、氬氣等組成，由上述一種或多種產(chǎn)物組成的工藝物流在經(jīng)歷諸如脫酸、脫碳、脫氧、脫水等單元操作后，余下的工藝物流則主要由為碳二輕烴、co、甲烷、c3、氮?dú)?、氫氣、氬氣等一種或幾種產(chǎn)物組成。

2、而傳統(tǒng)的輕烴分離方法為分離這些物質(zhì)通常會(huì)設(shè)置以脫碳一塔為核心的冷分離流程，脫碳一塔頂則通過(guò)-100℃的碳二輕烴作為冷凝器的冷劑，為獲得這部分冷劑而單獨(dú)設(shè)置碳二制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)，投資大、能耗高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種冷分離的系統(tǒng)及其方法，以解決如下技術(shù)問(wèn)題：如何同步降低輕烴分離過(guò)程的成本和能耗。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種冷分離的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

3、碳三制冷單元；

4、碳一分離部，包括第一冷凝器、第二冷凝器和至少一個(gè)脫甲烷塔，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的至少一端連通所述脫甲烷塔，所述第二冷凝器的換熱介質(zhì)進(jìn)口連通所述碳三制冷單元的碳三冷劑出口；

5、碳二分離塔，所述碳二分離塔連通所述脫甲烷塔的底部；

6、其中，所述碳二分離塔的碳二出料口連通所述第一冷凝器的換熱介質(zhì)進(jìn)口連通；或，

7、所述脫甲烷塔的重碳二出料口連通所述第一冷凝器的換熱介質(zhì)進(jìn)口；或，

8、所述脫甲烷塔的重碳二出料口及所述碳二分離塔的碳二出料口分別連通所述第一冷凝器。

9、可選的，所述第一冷凝器和/或所述第二冷凝器設(shè)于所述脫甲烷塔的上部；

10、所述第二冷凝器(103)所需冷量負(fù)荷q1以及所述第一冷凝器(102)所需冷量負(fù)荷q2滿足關(guān)系式：q1:q2≥2:1。

11、可選的，當(dāng)所述脫甲烷塔的數(shù)量為單個(gè)時(shí)，單個(gè)脫甲烷塔的頂部設(shè)有所述第一冷凝器，單個(gè)所述脫甲烷塔的中部設(shè)有所述第二冷凝器。

12、可選的，當(dāng)所述脫甲烷塔的數(shù)量≥2時(shí)，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器分別設(shè)置在兩個(gè)相鄰的所述脫甲烷塔的塔頂。

13、可選的，所述碳二分離塔還包括第三冷凝器，所述第三冷凝器設(shè)于所述碳二分離塔的塔頂，所述第三冷凝器的換熱介質(zhì)進(jìn)口連通所述碳三制冷單元的液相出口。

14、可選的，所述碳二分離塔還包括再沸器，所述再沸器設(shè)于所述碳二分離塔的底部，所述再沸器的加熱介質(zhì)進(jìn)口連通所述碳三制冷單元的氣相碳三出口；

15、所述脫甲烷塔還包括再沸器，所述再沸器設(shè)于所述脫甲烷塔的底部，所述再沸器的加熱介質(zhì)進(jìn)口連通所述碳三制冷單元的氣相碳三出口。

16、可選的，所述冷分離流程體系還包括雜質(zhì)脫除塔；

17、所述系統(tǒng)還包括物流氣化器，所述物流氣化器的進(jìn)料口設(shè)于所述碳二分離塔的塔釜物流出口的末端，所述物流氣化器的出料口連通所述雜質(zhì)脫除塔的進(jìn)料口。

18、可選的，所述系統(tǒng)還包括氣液分離罐，所述氣液分離罐的進(jìn)料口連通所述物流氣化器的出料口，所述氣液分離罐的出料口連通所述雜質(zhì)脫除塔的進(jìn)料口。

19、可選的，所述物流氣化器的加熱介質(zhì)進(jìn)口連通所述碳三制冷單元的氣相出口。

20、第二方面，本技術(shù)提供了一種冷分離的方法，所述方法適配第一方面所述的系統(tǒng)，所述方法包括：

21、對(duì)原料氣進(jìn)行預(yù)冷，后進(jìn)行脫甲烷處理，以分別得到脫甲烷產(chǎn)物、輕組分和第一液相碳二冷劑；

22、對(duì)所述脫甲烷產(chǎn)物進(jìn)行碳二分離，以分別得到碳二重分離產(chǎn)物、、第二液相碳二冷劑和碳二產(chǎn)品；

23、對(duì)所述碳二分離產(chǎn)物進(jìn)行物流氣化和氣液分離，后進(jìn)行雜質(zhì)脫除，以得到重組分；

24、其中，所述第二液相碳二冷劑和/或所述第一液相碳二冷劑用于所述脫甲烷處理的碳二制冷劑；所述脫甲烷處理和所述碳二分離所用的制冷劑包括碳二和/或碳三；

25、所述碳二制冷劑提供的脫甲烷處理中第一冷凝器的冷量負(fù)荷p1以及所述脫甲烷處理中第一冷凝器的總冷量負(fù)荷p2滿足關(guān)系式：p1:p2≥0.8:1。

26、可選的，所述預(yù)冷的終點(diǎn)溫度為-30℃～-10℃。

27、可選的，所述脫甲烷處理的壓力為1.5mpa(a)～3mpa(a)。

28、可選的，所述脫甲烷處理所用冷劑包括不同流股的第二液相碳二冷劑、第一液相碳二冷劑和碳三冷劑，所述液相碳二冷劑的溫度為-100℃～-10℃，所述第二液相碳二冷劑的壓力為0.1mpa(a)～0.5mpa(a)；

29、所述第一液相碳二冷劑的溫度為-80℃～-10℃，所述第一液相碳二冷劑的壓力為0.1mpa(a)～0.5mpa(a)；

30、所述液相丙烷冷劑的溫度為-45℃～-10℃，所述液相丙烷冷劑的壓力為0.1mpa(a)～0.5mpa(a)。

31、可選的，所述碳二分離的壓力為1.0mpa(a)～2.5mpa(a)，所述碳二分離的溫度為-45℃～-10℃。

32、可選的，所述雜質(zhì)脫除的壓力為1.0mpa(a)～2.0mpa(a)。

33、本技術(shù)實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

34、本技術(shù)實(shí)施例提供的一種冷分離的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：碳三制冷單元；碳一分離部，包括第一冷凝器、第二冷凝器和至少一個(gè)脫甲烷塔，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的至少一端連通所述脫甲烷塔，所述第二冷凝器的換熱介質(zhì)進(jìn)口連通所述碳三制冷單元的碳三冷劑出口；碳二分離塔，所述碳二分離塔連通所述脫甲烷塔的底部；其中，所述碳二分離塔的碳二出料口連通所述第一冷凝器的換熱介質(zhì)進(jìn)口連通；或，所述脫甲烷塔的重碳二出料口連通所述第一冷凝器(102)的換熱介質(zhì)進(jìn)口；或，所述脫甲烷塔的重碳二出料口及所述碳二分離塔的碳二出料口分別連通所述第一冷凝器。使用碳二分離塔為高壓塔的特性，在碳二分離塔的塔頂會(huì)產(chǎn)生足量的液相碳二，而足量的液相碳二可以作為碳一分離部中第一冷凝器的冷劑，以提供冷卻脫甲烷塔的部分冷量；另外，使用碳三制冷單元產(chǎn)生的碳三冷劑作為第二冷凝器的冷劑，可以使用低品位的碳三冷劑替代高品位的碳二冷劑，從而可以提高第二冷凝器冷卻脫甲烷塔的冷量，以降低輕烴分離過(guò)程的能耗；此外使用第一冷凝器和第二冷凝器分別連接脫甲烷塔，可以使用第一冷凝器和第二冷凝器形成雙冷凝回路結(jié)構(gòu)，而雙冷凝回路結(jié)構(gòu)可以替代傳統(tǒng)冷分離系統(tǒng)的碳二制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)，從而可以在保證脫甲烷塔的冷量同時(shí)降低碳二分離技術(shù)的設(shè)備數(shù)量，以同步降低輕烴分離過(guò)程的成本和能耗；另外所述脫甲烷塔的重碳二出料口連通所述碳二分離塔的碳二出料口與所述第一冷凝器的換熱介質(zhì)進(jìn)口之間，可以使用脫甲烷塔的重碳二替代部分第一冷凝器中液相碳二充當(dāng)冷劑，可以進(jìn)一步降低輕烴分離過(guò)程的成本和能耗。