具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的介绍：如图1所示，一种乙烯的低温提纯装置，它由分子筛吸附净化单元Ⅰ，低温分离冷箱单元Ⅱ、冷剂补充系统三部分组成，之间通过管道连接，所述分子筛吸附净化单元Ⅰ内分别设有原料气预冷换热器1、水分离罐2、第一分子筛吸附器3、第二分子筛吸附器4，其中原料气预冷换热器1的一端通过管道连接外部原料气体，另一端通过管道连接至水分离罐2，水分离罐2的顶部设有气体管道，该管道分别连接至第一分子筛吸附器3、第二分子筛吸附器4，其底部设有污水管道13，该管道连接至出污水系统，所述第一分子筛吸附器3、第二分子筛吸附器4的底部通过管道16连接至电加热器或蒸汽加热器5，可使高温再生气送至第一分子筛吸附器3或第二分子筛吸附器4，进行分子筛的再生，所述第一分子筛吸附器3、第二分子筛吸附器4通过管道与低温分离冷箱单元Ⅱ连接，将净化后的气体进入低温分离冷箱Ⅱ内。

所述低温分离冷箱Ⅱ由内置多根流道的主板翅式换热器6、重组分分离罐7、乙烯分离罐8或乙烯提纯塔39、冷剂补充系统、以及多根连接管道和多个节流阀门组成。

所述管道与主板翅式换热器6的流道A6a相连通，并在流道E6e中冷却后通过管道与重组分分离罐7中部进料口相连通，在重组分分离罐7中将工艺气中的重组分冷凝，再通过管道排出冷箱，避免高凝固点的重组分在低温部分冻结设备和管道；重组分分离罐7的顶部分离出来的气体通过管道，并在流道B6b中冷却后通过管道、节流阀V12、管道与乙烯分离罐8或乙烯提纯塔39相连通，在乙烯分离罐8或乙烯提纯塔39中将其中的轻组分气体分离出来，所述乙烯分离罐8或乙烯提纯塔39顶部通过管道与主板翅式换热器6的流道C6c的下端相连接，上端通过管道与不凝气收集装置相连接；乙烯分离罐8或乙烯提纯塔39底部液体通过管道、液位控制阀V13、管道与主板翅式换热器6的流道D6d的下端相连通，液体经换热器流道D6d复热后通过管道与乙烯产品气收集装置相连接，得到高纯度的乙烯产品气，所述乙烯分离罐8或乙烯提纯塔39的中部一侧还连接有冷剂补充系统。

所述冷剂补充系统为通过管道与外侧液态冷剂相连接的乙烯储罐9，其中乙烯储罐底部液体通过管道、阀门V14、管道与乙烯分离罐8的中部进料口相连通，与工艺气相混合，为系统补充冷量；且在乙烯储罐9顶部通过管道与火炬收集装置相连接，维持装置较高压力，同时避免乙烯储罐9压力过高。

所述冷剂补充系统为通过管道以及阀门V15与外部液态冷剂连接的液态虹吸罐31，所述液态虹吸罐31通过管道与主板翅式换热器6的流道E6e的下端和中端相连通，流道E6e的上端通过管道与低压气体收集装置相连通，所述主板翅式换热器6中液体蒸发造成上下密度差实现液体蒸发，从而为乙烯分离系统提供持续稳定的冷量。

所述主板翅式换热器6内还设有流道F6f，该流道F6f的下端通过管道、节流阀V16与重组分分离罐7连接，在流道F6f的上端通过管道与外侧的重组分收集装置相连接，该置对于重组分含量高的原料气，可以通过回收重组分废液的蒸发冷量，从而节省了系统的冷量补充。

所述主板翅式换热器6的上方还设有冷剂压缩机单元Ⅲ，其底部位于乙烯提纯塔39的一侧设有塔底再沸器40，该塔底再沸器40通过管道与主板翅式换热器6的流道A6a相连通，可将热量通过管道流入至主板翅式换热器6的流道A6a，并在另一侧设有管道，可将冷量重新返回到流道A6a，所述乙烯提纯塔39顶部设置塔顶冷凝器41，其冷量通过管道与冷剂循环系统相连通。

所述冷剂压缩机单元Ⅲ的高压气体通过管道与主板翅式换热器6的流道H6h的上端相连通，经过换热器冷却冷凝后通过管道分成两股，一股通过节流阀门V15、管道与冷剂虹吸罐31相连通，其中流道E6e的上端通过管道与冷剂压缩机单元Ⅲ的低压端相连接；另一股通过管道、节流阀门V17与塔顶冷凝器41相连通，复热后与主板翅式换热器6的流道G6g的下端相连通，经复热流道G6g的上端通过管道与冷剂压缩机单元Ⅲ的中压端相连接，至此冷剂循环系统形成闭式循环。

本发明所述的一种乙烯的低温提纯装置及方法，包括分子筛吸附净化单元Ⅰ，低温分离冷箱单元Ⅱ、冷剂补充系统三部分，其中：来自以乙烯为原料的合成工艺或生产乙烯工艺过程中产生的尾气，如醋酸乙烯-乙烯共聚物制备过程中产生的脱泡气、乙烯生产过程中的尾气等，其工艺尾气中通常含有乙烯、醋酸乙烯或重组分、氮气、甲烷、乙烷、氧气、二氧化碳、水或甲醇等，作为原料气首先通过管道10送至原料气预冷换热器1，其换热器型式为管壳式换热器或板翅式换热器。冷却后的气体通道12送至水分离罐2，其液体通过底部管道13送出污水系统，水分离罐2顶部气体通过管道14与第一分子筛吸附器3、第二分子筛吸附器4相连接。

所述的第一分子筛吸附器3、第二分子筛吸附器4装填分子筛，此分子筛在不吸附乙烯的前提下，吸附混合气中的二氧化碳、甲醇或水等低温下易凝固组分，防止这些物质冻结管道及设备，净化后的气体与低温分离冷箱单元Ⅱ的入口管道15相连接，引入低温分离冷箱Ⅱ。 所述的分子筛实现自动再生切换，通过电加热器或蒸汽加热器5将低压氮气加热后，然后通过管道16将高温再生气送至第一分子筛吸附器3或第二分子筛吸附器4，进行分子筛的再生。 所述的分子筛吸附单元Ⅰ配备程控切换阀门1~11，实现吸附和再生通过程序自动切换，做到无人值守，智能运行。 所述低温分离冷箱含有4种变形，其总集成包括：主板翅式换热器6最多设置了流道6a~6h共8个通道、再沸板翅式换热器40、冷凝板翅式换热器41、重组分分离罐7、乙烯分离罐8或乙烯提纯塔39、乙烯储罐9或液态冷剂虹吸罐31还包括设备连接所需要的管道15~48、节流阀门V12~V17。

所述的图1中的低温分离冷箱的入口管道15与主板翅式换热器6的流道6a相连通，并在流道6e中冷却后通过管道18与重组分分离罐7中部进料口相连通，在重组分分离罐7中将工艺气中的重组分（如VAC、重烃组分等重组分）冷凝，通过管道19排出冷箱，避免高凝固点的重组分在低温部分冻结设备和管道；重组分分离罐7顶部分离出来的气体通过管道20，并在流道6b中冷却后通过管道21、节流阀V12、管道22与乙烯分离罐8相连通，在乙烯分离罐8中将其中的轻组分气体分离出来。

所述乙烯分离罐8顶部通过管道23与主板翅式换热器6的流道C6c的下端相连接，上端通过管道24与不凝气收集装置相连接；乙烯分离罐8底部液体通过管道25、液位控制阀V13、管道26与主板翅式换热器6的流道D6d的下端相连通，液体经换热器流道D6d复热后通过管道27与乙烯产品气收集装置相连接，得到高纯度的乙烯产品气。

所述低温分离冷箱的冷剂补充依靠高纯度的乙烯液体，来自乙烯储存设备的乙烯液体通过管道27与乙烯储罐9中部液体入口相连通。乙烯储罐9的特征在于：为保持装置的连续运行，乙烯储罐底部液体通过管道29、阀门V14、管道30与乙烯分离罐8的中部进料口相连通，与工艺气相混合，为系统补充冷量；同时乙烯储罐9顶部通过管道28与火炬收集装置相连接，维持装置较高压力，同时避免乙烯储罐9压力过高。

图2为本发明所述的图1中低温分离冷箱的变形，冷剂补充系统由乙烯储罐9供给冷量变形为液态冷剂通过管道32、节流阀V15、管道33与液态虹吸罐31的中部进料口相连通，同时液态虹吸罐31通过管道35、管道34与主板翅式换热器6的流道E6e的下端和中端相连通，流道E6e的上端通过管道36与低压气体收集装置相连通。其机理是通过主板翅式换热器6中液体蒸发造成上下密度差实现液体蒸发，从而为乙烯分离系统提供持续稳定的冷量。

图3为图1低温分离冷箱或图2低温分离冷箱的变形，将重组分分离罐7液体通过管道19、节流阀V16、管道37与主板翅式换热器6的流道F6f的下端相连通，流道F6f的上端通过管道38与重组分收集装置相连接。此设置对于重组分含量高的原料气，可以通过回收重组分废液的蒸发冷量，从而节省了系统的冷量补充。

图4为图3低温分离冷箱的升级变形，将乙烯分离罐8由乙烯提纯塔39代替，同时需配备循环冷剂压缩系统，增加了冷剂压缩机单元Ⅲ。

所述的乙烯提纯塔39，其特征在于：乙烯提纯塔39采用填料塔型式，类似乙烯分离罐8的连接型式，顶部通过管道23与主板翅式换热器6的流道C6c相连通，底部液体通过管道25、节流阀V13、管道26与主板翅式换热器6的流道D6d相连通；同时乙烯提纯塔39设置底部设置塔底再沸器40，其热量通过管道42与主板翅式换热器6的流道A6a相连通，冷却后通过管道43重新返回到流道A6a；乙烯提纯塔39顶部设置塔顶冷凝器41，其冷量通过管道45和管道46与冷剂循环系统相连通。

所述的冷剂循环系统，冷剂压缩机单元Ⅲ出来的高压气体通过管道48与主板翅式换热器6的流道H6h的上端相连通，经过换热器冷却冷凝后通过管道32分成两股，一股通过节流阀门V15、管道33与冷剂虹吸罐31相连通，其蒸发类似低温分离冷箱Ⅱ-2的液态虹吸罐31的蒸发方式，不同的是流道E6e的上端通过管道36与冷剂压缩机单元Ⅲ的低压端相连接；另一股通过管道44、节流阀门V17、管道45与塔顶冷凝器41相连通，经复热后与主板翅式换热器6的流道G6g的下端相连通，经复热流道G6g的上端通过管道47与冷剂压缩机单元Ⅲ的中压端相连接，至此冷剂循环系统形成闭式循环。