一种丙烷脱氢装置的深冷分离系统的制作方法
本发明涉及化工装置，尤其涉及一种丙烷脱氢装置的深冷分离系统。
背景技术：
1、丙烷脱氢装置，是一种在催化剂作用下，将丙烷分子脱去氢原子，定向转化为高纯度丙烯并副产氢气的核心化工生产设施。
2、现有技术中，深冷分离是反应器下游至关重要的核心单元操作。其主要任务是对反应器出口的高温混合气（组分包含氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯及少量c4+重组分等）进行逐级冷却与精馏处理，从而实现高纯度丙烯产品（纯度要求≥99.6%）的提取以及未反应丙烷的循环回用。
3、尽管现有的深冷分离技术在化工领域已相对成熟，但在应用于丙烷脱氢装置时，仍面临着显著的能耗瓶颈，为了将目标重组分从富含氢气的气流中有效冷凝分离，系统必须提供极低温度的冷量（通常需≤-80℃）。这一温区的冷量获取通常依赖于高能耗的丙烯/乙烯复叠制冷压缩机系统或多级膨胀机制冷工艺，设备投资与运行成本高昂。
4、因此，如何提高丙烷脱氢装置的深冷分离系统的冷量利用效率成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明所解决的技术问题示出了要提供一种丙烷脱氢装置的深冷分离系统，其能够有助于提高冷量利用效率。
2、上述技术问题通过以下技术方案进行解决：
3、一种丙烷脱氢装置的深冷分离系统，包括：
4、压缩预处理单元，用于对上级反应器输出的产品气进行加压；
5、脱乙烷塔，所述脱乙烷塔的塔顶设有出液口，所述脱乙烷塔的出液口以下的部分设有多个进液口，所述脱乙烷塔用于利用组分沸点的差异进行精馏，以在塔顶输出c2馏分和塔底输出c3馏分；
6、多级气液分离单元，包括多个换热器和多个气液分离器，所述多级气液分离单元与所述压缩预处理单元的输出端连通，以使所述压缩预处理单元加压后的产品气在经过多个换热器和气液分离器，被分为多股温度和/或压力不同的液相产品气，并分别输出至不同的所述进液口；
7、所述多个换热器包括外冷换热器和自冷换热器；所述外冷换热器仅通过外部输入的丙烯和/或乙烯对所述产品气进行换热，所述自冷换热器的冷却液进口与所述出液口连通，以通过脱乙烷塔塔顶的低温c2馏分对所述产品气进行换热；所述压缩预处理单元加压后的产品气至少经过部分所述外冷换热器，再经过所述自冷换热器。
8、本发明提供的丙烷脱氢装置的深冷分离系统，与背景技术相比，具有的有益效果为：
9、本发明采用外冷换热器与自冷换热器相结合的复合制冷策略，优化了全系统的冷量分配网络，降低了对外部高品位冷源的依赖。外冷换热器利用外部输入的丙烯或乙烯制冷剂提供基础温位的冷量，而自冷换热器则利用系统内部产生的极低温c2馏分承担深冷段的冷却任务，这种配置充分利用了系统自产的低温位冷能来替代昂贵的外部机械制冷，不仅减少了丙烯或乙烯制冷压缩机的运行负荷，还有效降低了深冷分离单元的整体能耗，通过最大化系统内部冷量的自给自足能力，本发明在保证丙烷脱氢装置分离效率的同时，实现了冷量利用效率的最大化，具有显著的节能效益。
10、进一步地，所述多个进液口包括外冷进液口和自冷进液口，所述外冷进液口用于接收仅通过外冷换热器换热产生的液相产品气，所述自冷进液口用于接收通过自冷换热器换热产生的液相产品气，且所述外冷进液口位于所述自冷进液口的下方。
11、进一步地，所述多级气液分离单元至少包括第一自冷换热器、第二自冷换热器和第四气液分离器；所述出液口输出的低温c2馏分依次通过所述第二自冷换热器和所述第一自冷换热器，以对依次通过所述第二自冷换热器和所述第一自冷换热器的产品气进行换热，最终所述出液口输出的c2馏分和产品气共同进入所述第四气液分离器，所述四气液分离器的底部液相产品气出口与所述自冷进液口连通。
12、进一步地，所述四气液分离器的底部液相产品气出口输出的液相产品气再次经过所述第二自冷换热器后才与所述自冷进液口连通。
13、进一步地，所述多级气液分离单元还包括第一外冷换热器、第二外冷换热器、第一气液分离器和第二气液分离器；所述多个进液口包括第一外冷进液口和第二外冷进液口，且所述第一外冷进液口位于所述第二外冷进液口的下方；
14、所述第一外冷换热器的产品气入口与所述压缩预处理单元的输出端连通，所述第一外冷换热器的产品气出口与所述第一气液分离器的进口连通，所述第一气液分离器的底部液相产品气出口与所述第一外冷进液口连通，所述第一气液分离器的顶部气相产品气出口与所述第二外冷换热器的产品气入口连通，所述第二外冷换热器产品气出口与所述第二气液分离器的进口连通，所述第二气液分离器的底部液相产品气出口与所述第二外冷进液口连通，所述第二气液分离器顶部气相产品气出口用于向所述自冷换热器输出产品气。
15、进一步地，所述多级气液分离单元还包括第三自冷换热器和第三气液分离器；所述自冷进液口包括第一自冷进液口和第二自冷进液口，所述第一自冷进液口位于所述第二自冷进液口的上方；
16、所述四气液分离器的底部液相产品气出口输出的液相产品气先再次经过所述第二自冷换热器，再经过所述第三自冷换热器后才与所述第一自冷进液口连通；
17、所述第三自冷换热器的产品气入口与所述第二气液分离器顶部气相产品气出口连通，并最终流入所述第三气液分离器，所述第三气液分离器的底部液相产品气出口输出的液相产品气再次经过所述第三自冷换热器才与所述第二自冷进液口连通，所述第三气液分离器的顶部气相产品气出口与所述第二自冷换热器的产品气入口连通；
18、所述出液口输出的低温c2馏分还通过所述第三自冷换热器进行换热。
19、进一步地，所述多级气液分离单元还包括第三外冷换热器，所述第二气液分离器顶部气相产品气出口输出的产品气先经过所述第三外冷换热器，再输入至所述第三自冷换热器的产品气入口。
20、进一步地，所述多级气液分离单元还包括第四外冷换热器，从所述第三自冷换热器的产品气入口输入的产品气依次通过所述第三自冷换热器和第四外冷换热器，再流入所述第三气液分离器。
21、进一步地，所述多级气液分离单元还包括第五外冷换热器，所述四气液分离器的顶部气相产品气出口输出的产品气依次通过所述第二自冷换热器、所述第三自冷换热器和所述第五外冷换热器，以输出富氢尾气。
22、进一步地，所述深冷分离系统还包括膨胀机和联轴器，所述膨胀机通过所述联轴器与所述压缩预处理单元中的产品气压缩机相连，所述多级气液分离单元最后输出的富氢尾气中的至少部分输入至所述膨胀机，以利用富氢尾气的压力带来的内能对膨胀机做功，所述膨胀机通过联轴器为所述产品气压缩机提供动能。
1.一种丙烷脱氢装置的深冷分离系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的深冷分离系统，其特征在于，所述多个进液口（92）包括外冷进液口和自冷进液口，所述外冷进液口用于接收仅通过外冷换热器换热产生的液相产品气，所述自冷进液口用于接收通过自冷换热器换热产生的液相产品气，且所述外冷进液口位于所述自冷进液口的下方。
3.根据权利要求2所述的深冷分离系统，其特征在于，所述多级气液分离单元至少包括第一自冷换热器（106）、第二自冷换热器（107）和第四气液分离器（204）；所述出液口（91）输出的低温c2馏分依次通过所述第二自冷换热器（107）和所述第一自冷换热器（106），以对依次通过所述第二自冷换热器（107）和所述第一自冷换热器（106）的产品气进行换热，最终所述出液口（91）输出的c2馏分和产品气共同进入所述第四气液分离器（204），所述四气液分离器（204）的底部液相产品气出口与所述自冷进液口连通。
4.根据权利要求3所述的深冷分离系统，其特征在于，所述四气液分离器（204）的底部液相产品气出口输出的液相产品气再次经过所述第二自冷换热器（107）后才与所述自冷进液口连通。
5.根据权利要求4所述的深冷分离系统，其特征在于，所述多级气液分离单元还包括第一外冷换热器（101）、第二外冷换热器（102）、第一气液分离器（201）和第二气液分离器（202）；所述多个进液口（92）包括第一外冷进液口和第二外冷进液口，且所述第一外冷进液口位于所述第二外冷进液口的下方；
6.根据权利要求5所述的深冷分离系统，其特征在于，所述多级气液分离单元还包括第三自冷换热器（104）和第三气液分离器（203）；所述自冷进液口包括第一自冷进液口和第二自冷进液口，所述第一自冷进液口位于所述第二自冷进液口的上方；
7.根据权利要求6所述的深冷分离系统，其特征在于，所述多级气液分离单元还包括第三外冷换热器（103），所述第二气液分离器（202）顶部气相产品气出口输出的产品气先经过所述第三外冷换热器（103），再输入至所述第三自冷换热器（104）的产品气入口。
8.根据权利要求6所述的深冷分离系统，其特征在于，所述多级气液分离单元还包括第四外冷换热器（105），从所述第三自冷换热器（104）的产品气入口输入的产品气依次通过所述第三自冷换热器（104）和第四外冷换热器（105），再流入所述第三气液分离器（203）。
9.根据权利要求6所述的深冷分离系统，其特征在于，所述多级气液分离单元还包括第五外冷换热器（108），所述四气液分离器（204）的顶部气相产品气出口输出的产品气依次通过所述第二自冷换热器（107）、所述第三自冷换热器（104）和所述第五外冷换热器（108），以输出富氢尾气。
10.根据权利要求1-9任一项所述的深冷分离系统，其特征在于，所述深冷分离系统还包括膨胀机（10）和联轴器（11），所述膨胀机（10）通过所述联轴器（11）与所述压缩预处理单元中的产品气压缩机（1）相连，所述多级气液分离单元最后输出的富氢尾气中的至少部分输入至所述膨胀机（10），以利用富氢尾气的压力带来的内能对膨胀机（10）做功，所述膨胀机（10）通过联轴器（11）为所述产品气压缩机（1）提供动能。