CN107144092A - 一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置及其生产工艺；包括原料液储罐、产品罐，原料液储罐依次通过第一精馏塔第一原料液进口、第一精馏塔气相出口、第一换热器第一原料气进口、第一换热器第一原料气出口、第一气液分离器进口、第一气液分离器液相出口、第一精馏塔第二原料液进口、第一精馏塔液相出口、第二精馏塔第一原料液进口、第二精馏塔气相出口、第一换热器第二原料气进口、第一换热器第二原料气出口与第二气液分离器相连，第二气液分离器液相出口分别与第二精馏塔的第二原料液进口和产品罐相连；具有工艺流程简单、运行稳定、低能耗、运行安全可靠、产品单位电耗低、降低生产成本和产品纯度高的优点。

Description

一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置及其生产工艺
技术领域
本发明属于生产高纯乙烯技术领域，具体涉及一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置及其生产工艺。
背景技术
1、从焦炉气中回收乙烯：是一种始于20世纪40年代并在60年代被淘汰的工业制备乙烯的方法。通常焦炉气中含有约2％的乙烯。最早采用浓硫酸法从焦炉气中分离乙烯，即用硫酸使乙烯先转化为乙醇，然后再经催化脱水得到乙烯。用这种方法生产的乙烯杂质多，纯度低，后来英国一家公司开发成功焦炉气低温分离法。继而德国公司也建成了几套低温分离制氢装置及乙烯精制装置，使乙烯的纯度达到了95％以上。
2、乙炔加氢法制乙烯：德国在20世纪30年代发展了以乙炔加氢法生产乙烯的工艺，并建成了数套工业规模装置。所用的加氢催化加以硅胶为载体、钯为活性组分，使用寿命可达8个月，在加氢前乙炔需进行提纯，但这种方法在20世纪60年代被淘汰。
3、乙醇脱水制乙烯：使用氧化铝催化剂进行乙醇脱水制取乙烯的工业方法，脱水催化剂除活性氧化铝外，还有载有磷酸的焦炭，反应温度为300～400℃，乙烯产品纯度为97％-99.5％，目前使用的催化剂为火星氧化铝。在印度、巴基斯坦和巴西等拥有丰富糖蜜或其他农产品资源的国家，由于石油资源短缺，采用此法生产乙烯，所使用的工艺则由固定床发展到流化床，据称反应选择性由前者的94％～96％提高到约99％，投资费用较低。中国也有一些企业采用此法生产乙烯。用此法生产乙烯的成本远高于烃类高温裂解法。
4、烃类高温裂解法：现代乙烯工业生产方法主要是以石油烃为原料，在隔绝空气和高温条件下将大分子裂解为小分子。此方法原料来源广泛，这也是目前使用最广泛的方法，但是其只能分离纯度99％左右的乙烯，无法达到高纯度。
5、以乙烯为原料的高纯乙烯制取流程(低温精馏法)，该工艺主要利用原料气各组分相对挥发度的差异，低温条件下，在精馏塔内进行液化精馏，乙烯纯度可达99.99％，但是传统的低温精馏法提纯乙烯技术存在缺陷，产品纯度的高低与设备投资等成正比，另外精馏过程中精馏的热效率低下，造成能量的浪费，生产成本的升高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷而提供一种采用热泵精馏和双塔精馏的低温精馏方式、工艺流程简单、操作简便，运行稳定、低能耗和制备液相乙烯纯度不低于99.999％的一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置及其生产工艺。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：包括原料液储罐、热泵、废气炉、副产品罐和产品罐，原料液储罐通过第一节流阀与第一精馏塔的第一原料液进口相连，第一精馏塔顶部的气相出口通过第一换热器的第一原料气进口、第一换热器的第一原料气出口与第一气液分离器的进口相连，第一气液分离器底部的液相出口与第一精馏塔的第二原料液进口相连；第一精馏塔底部液相出口通过第二调节阀和第二精馏塔的第一原料液进口相连，第二精馏塔顶部气相出口通过第一换热器的第二原料气进口和第一换热器的第二原料气出口与第二气液分离器相连，第二气液分离器底部液相出口通过管道分别与第二精馏塔的第二原料液进口和产品罐相连，第二精馏塔底部液相出口通过第三调节阀与副产品罐相连；第一气液分离器顶部的气相出口依次通过第二换热器的尾气进口、第二换热器的尾气出口和第一调节阀与废气炉相连；热泵循环气出口依次通过第二换热器的第一循环气进口、第二换热器的第一循环气出口、设在第一精馏塔底部的第一再沸器、设在第二精馏塔底部的第二再沸器、第二节流阀、第一换热器的循环液进口、第一换热器的循环气出口、第二换热器的第二循环气进口和第二换热器的第二循环气出口相连，所述的第二换热器的第二循环气出口通过管道与热泵循环气进口相连，所述第二换热器的第一循环气出口和设在第一精馏塔底部的第一再沸器之间设有第一三通，所述设在第一精馏塔底部的第一再沸器和设在第二精馏塔底部的第二再沸器之间设有第二三通，第一三通的第三端和第二三通的第三端之间设有近路管道。
一种以乙烯热泵精馏生产超高纯乙烯的装置的生产方法，包括如下步骤：
步骤一：原料液储罐中的原料液通过第一节流阀和第一精馏塔的第一原料液进口进入第一精馏塔内；所述的原料液为工业级乙烯，其组成成份为：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、甲烷、水、氢气；原料气的温度为：-24℃、压力为：2.5Mpa、流量为：200Nm3/h、气相分率为0、乙烯摩尔分数：99.9％；
步骤二：使步骤一中进入第一精馏塔内原料液进行一次精馏提纯，一次精馏提纯后的气相通过第一精馏塔顶部的气相出口、第一换热器的第一原料气进口和第一换热器的第一原料气出口进入第一气液分离器内进行气液分离，气液分离后的液相通过第一气液分离器底部的液相出口进入第一精馏塔内，第一精馏塔底部液相出口通过第二调节阀进入第二精馏塔的第一原料液进口；所述第一精馏塔的顶部气相出口的气相温度为：-85～-87℃，乙烯摩尔分数：99.97％；第一气液分离器的液相出口进入第一精馏塔内的液相温度为：-87.6℃，流量为：61Nm3/h；第一精馏塔的塔底液相出口进入第二精馏塔内的液相流量：90Nm3/h，气相分率：0；
步骤三：使步骤二中进入第二精馏塔内的液相进行二次精馏提纯，二次精馏提纯后的气相产品依次通过第一换热器的第二原料气进口、第二原料气出口、第二气液分离器的液相出口分别进入第二精馏塔和产品罐内，第二精馏塔液相副产品通过第二精馏塔的底部液相出口和第三调节阀进入副产品罐内；所述进入产品罐的液相产品温度为：-92～-93℃、流量为：30Nm3/h、纯度不低于99.999％，所述进入产品罐的液相产品为超高纯乙烯；进入副产品罐的液相副产品温度为：-90～-92℃、流量为：60Nm3/h、主要成分：99.8％乙烯、0.13％乙烷，可作为工业级乙烯，所述进入副产品罐的液相产品是工业级乙烯；
步骤四：步骤二中所述的进入第一气液分离器内进行气液分离后的废气依次通过第一气液分离器顶部气相出口、第二换热器的尾气进口、第二换热器的尾气出口和第一调节阀进入废气炉内；所述第一气液分离器顶部气相出口的废气温度为：-87℃～-88℃，所述废气炉内的尾气温度为：33～37℃；
步骤五：热泵内的循环气依次通过第二换热器的第一循环气进口、第二换热器的第一循环气出口、设在第一精馏塔底部的第一再沸器、设在第二精馏塔底部的第二再沸器和第二节流阀进入第一换热器的循环液进口内；所述循环气的组分：乙烯、乙烷、甲烷，乙烯摩尔分数：99％；第二换热器的第一循环气出口的循环气温度为：-51～-52℃，气相分率：1；第一再沸器出口的循环液温度为：-84～-82℃气相分率：0；第二再沸器出口的循环液温度为：-88～-89℃，气相分率：0；第二节流阀出口的循环液温度为：-99～-100℃；
步骤六：使上述步骤五中通过第二节流阀进入第一换热器的循环液进口内的循环液进行换热，换热后的循环气依次通过第一换热器的循环气出口、第二换热器第二循环气进口和第二换热器的第二循环气出口进入热泵9内，完成乙烯循环；所述第一换热器的第一循环气出口的循环气温度为：-92～-93℃、气相分率：0.98，第二换热器的第二循环气出口的循环气温度为：13～15℃，气相分率：1。
本发明采用热泵精馏、双塔精馏的低温精馏方式，生产高纯乙烯，产品液相乙烯纯度不低于99.999％，其填补了国内高纯乙烯生产的空白，与传统精馏技术相比，本发明具有如下优点：1.将逆向卡诺循环原理和热泵精馏工艺用于乙烯的提纯和液化，将冷凝热用作再沸器热源，提高精馏***的能量利用率，大幅降低产品能耗；2.采用双塔精馏技术，提高原料气的多元化，解决了原料液中甲烷、乙烷、丙烷、丙烯等难以脱除、脱除能耗高的问题；3.产品纯度可达99.999％以上，填补国内高纯乙烯生产空白，解决了传统裂解法生产乙烯产品纯度99％。在解决传统提纯装置复杂、投资大、热力学效率等问题的同时解决了催化裂解法产品质量达不到高纯级的问题；具有工艺流程简单、操作简便、运行稳定、低能耗、运行安全可靠、产品单位电耗低、降低生产成本和能将产品纯度提高至99.999％高纯级别的特点；对高纯乙烯标气的研究及半导体领域的发展提供保障，具有很好的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1所示，本发明为一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置及其生产工艺；包括原料液储罐7、热泵9、废气炉6、副产品罐19和产品罐15，原料液储罐7通过第一节流阀39与第一精馏塔10的第一原料液进口20相连，第一精馏塔10顶部的气相出口21通过第一换热器12的第一原料气进口22、第一换热器12的第一原料气出口23与第一气液分离器11的进口相连，第一气液分离器11底部的液相出口与第一精馏塔10的第二原料液进口25相连；第一精馏塔10底部液相出口32通过第二调节阀4和第二精馏塔14的第一原料液进口26相连，第二精馏塔14顶部气相出口27通过第一换热器12的第二原料气进口28和第一换热器12的第二原料气出口29与第二气液分离器13相连，第二气液分离器13底部液相出口2通过管道分别与第二精馏塔14的第二原料液进口31和产品罐15相连，第二精馏塔14底部液相出口33通过第三调节阀5与副产品罐19相连；第一气液分离器11顶部的气相出口35依次通过第二换热器8的尾气进口36、第二换热器8的尾气出口37和第一调节阀1与废气炉6相连；热泵9循环气出口依次通过第二换热器8的第一循环气进口41、第二换热器8的第一循环气出口40、设在第一精馏塔10底部的第一再沸器16、设在第二精馏塔14底部的第二再沸器17、第二节流阀3、第一换热器12的循环液进口34、第一换热器12的循环气出口30、第二换热器8的第二循环气进口24和第二换热器8的第二循环气出口18相连，所述的第二换热器8的第二循环气出口18通过管道与热泵9循环气进口相连，所述第二换热器8的第一循环气出口40和设在第一精馏塔10底部的第一再沸器16之间设有第一三通42，所述设在第一精馏塔10底部的第一再沸器16和设在第二精馏塔43底部的第二再沸器17之间设有第二三通42，第一三通43的第三端和第二三通42的第三端之间设有近路管道。
一种以乙烯热泵精馏生产超高纯乙烯的装置的生产方法，包括如下步骤：
步骤一：原料液储罐7中的原料液通过第一节流阀39和第一精馏塔10的第一原料液进口20进入第一精馏塔10内；所述的原料液为工业级乙烯，其组成成份为：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、甲烷、水、氢气；原料气的温度为：-24℃、压力为：2.5Mpa、流量为：200Nm3/h、气相分率为0、乙烯摩尔分数：99.9％；
步骤二：使步骤一中进入第一精馏塔10内原料液进行一次精馏提纯，一次精馏提纯后的气相通过第一精馏塔10顶部的气相出口21、第一换热器12的第一原料气进口22和第一换热器12的第一原料气出口23进入第一气液分离器11内进行气液分离，气液分离后的液相通过第一气液分离器11底部的液相出口38进入第一精馏塔10内，第一精馏塔10底部液相出口32通过第二调节阀4进入第二精馏塔14的第一原料液进口26；所述第一精馏塔10的顶部气相出口21的气相温度为：-85～-87℃，乙烯摩尔分数：99.97％；第一气液分离器11的液相出口进入第一精馏塔10内的液相温度为：-87.6℃，流量为：61Nm3/h；第一精馏塔10的塔底液相出口32进入第二精馏塔14内的液相流量：90Nm3/h，气相分率：0；
步骤三：使步骤二中进入第二精馏塔14内的液相进行二次精馏提纯，二次精馏提纯后的气相产品依次通过第一换热器12的第二原料气进口28、第二原料气出口29、第二气液分离器13的液相出口分别进入第二精馏塔14和产品罐15内，第二精馏塔14液相副产品通过第二精馏塔14的底部液相出口33和第三调节阀5进入副产品罐19内；所述进入产品罐15的液相产品温度为：-92～-93℃、流量为：30Nm3/h、纯度不低于99.999％，所述进入产品罐15的液相产品为超高纯乙烯；进入副产品罐19的液相副产品温度为：-90～-92℃、流量为：60Nm3/h、主要成分：99.8％乙烯、0.13％乙烷，可作为工业级乙烯，所述进入副产品罐19的液相产品是工业级乙烯；
步骤四：步骤二中所述的进入第一气液分离器11内进行气液分离后的废气依次通过第一气液分离器11顶部气相出口35、第二换热器8的尾气进口36、第二换热器8的尾气出口37和第一调节阀1进入废气炉6内；所述第一气液分离器11顶部气相出口35的废气温度为：-87℃～-88℃，所述废气炉6内的尾气温度为：33～37℃；
步骤五：热泵9内的循环气依次通过第二换热器8的第一循环气进口41、第二换热器8的第一循环气出口40、设在第一精馏塔10底部的第一再沸器16、设在第二精馏塔14底部的第二再沸器17和第二节流阀3进入第一换热器12的循环液进口34内；所述循环气的组分：乙烯、乙烷、甲烷，乙烯摩尔分数：99％；第二换热器8的第一循环气出口40的循环气温度为：-51～-52℃，气相分率：1；第一再沸器16出口的循环液温度为：-84～-82℃气相分率：0；第二再沸器17出口的循环液温度为：-88～-89℃，气相分率：0；第二节流阀3出口的循环液温度为：-99～-100℃；
步骤六：使上述步骤五中通过第二节流阀3进入第一换热器12的循环液进口34内的循环液进行换热，换热后的循环气依次通过第一换热器12的循环气出口30、第二换热器8第二循环气进口24和第二换热器8的第二循环气出口18进入热泵9内，完成乙烯循环；所述第一换热器12的第一循环气出口30的循环气温度为：-92～-93℃、气相分率：0.98，第二换热器8的第二循环气出口18的循环气温度为：13～15℃，气相分率：1。
本发明为一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置及生产方法，其中工业级乙烯有国家标准，但高纯乙烯产品质量没有国家标准，参照《中国工业气体大全》及国外公司的企业标准，乙烯分为七个级别：二级：≥99.85％，一级：≥99.9％，优级：≥99.9％，及美国标准99.95％；参考文献：《中国工业气体大全》第三册，第2427页表II.2.6.41国外乙烯产品质量标准。该书由中国工业气体工业协会编著，大连理工大学出版社出版。本发明工艺方法的优势在于以工业级乙烯为原料生产品质99.999％的高纯乙烯，在产品质量上也有一定程度的突破，填补国内高纯乙烯产品空白。其次，工艺结合现有双塔精馏和热泵技术的基础上进行工艺改进和创新，从而极大地提高了能量的循环利用，热泵技术的融入，解决了传统精馏设备能耗大，热力学效率低等问题，热泵精馏是把精馏塔顶蒸汽加压升温，使其用作塔底再沸器热源，回收塔顶蒸汽的冷凝潜热。再次，以乙烯为制冷剂，通过热泵技术为***提供热量和冷量，使乙烯循环利用，乙烯经热泵加压，进入精馏塔再沸器提供热量后，自身液化，经节流阀降压后，去精馏塔顶部冷凝器提供冷量，自身气化回收冷量后，返回到热泵进口进行下一循环。上述模式极大的提高的能量的利用效率，减少能量的浪费。最后本工艺方法采用热泵技术、双塔精馏，具有工艺流程简单、操作简便、运行稳定安全的特点。
为了更加详细的解释本发明，现结合实施例对本发明做进一步阐述。具体实施例如下：
实施例一
一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置，包括原料液储罐7、热泵9、废气炉6、副产品罐19和产品罐15，原料液储罐7通过第一节流阀39与第一精馏塔10的第一原料液进口20相连，第一精馏塔10顶部的气相出口21通过第一换热器12的第一原料气进口22、第一换热器12的第一原料气出口23与第一气液分离器11的进口相连，第一气液分离器11底部的液相出口与第一精馏塔10的第二原料液进口25相连；第一精馏塔10底部液相出口32通过第二调节阀4和第二精馏塔14的第一原料液进口26相连，第二精馏塔14顶部气相出口27通过第一换热器12的第二原料气进口28和第一换热器12的第二原料气出口29与第二气液分离器13相连，第二气液分离器13底部液相出口2通过管道分别与第二精馏塔14的第二原料液进口31和产品罐15相连，第二精馏塔14底部液相出口33通过第三调节阀5与副产品罐19相连；第一气液分离器11顶部的气相出口35依次通过第二换热器8的尾气进口36、第二换热器8的尾气出口37和第一调节阀1与废气炉6相连；热泵9循环气出口依次通过第二换热器8的第一循环气进口41、第二换热器8的第一循环气出口40、设在第一精馏塔10底部的第一再沸器16、设在第二精馏塔14底部的第二再沸器17、第二节流阀3、第一换热器12的循环液进口34、第一换热器12的循环气出口30、第二换热器8的第二循环气进口24和第二换热器8的第二循环气出口18相连，所述的第二换热器8的第二循环气出口18通过管道与热泵9循环气进口相连，所述第二换热器8的第一循环气出口40和设在第一精馏塔10底部的第一再沸器16之间设有第一三通42，所述设在第一精馏塔10底部的第一再沸器16和设在第二精馏塔43底部的第二再沸器17之间设有第二三通42，第一三通43的第三端和第二三通42的第三端之间设有近路管道。
一种以乙烯热泵精馏生产超高纯乙烯的装置的生产方法，包括如下步骤：
步骤一：原料液储罐7中的原料液通过第一节流阀39和第一精馏塔10的第一原料液进口20进入第一精馏塔10内；所述的原料液为工业级乙烯，其组成成份为：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、甲烷、水、氢气；原料气的温度为：-24℃、压力为：2.5Mpa、流量为：200Nm3/h、气相分率为0、乙烯摩尔分数：99.9％；
步骤二：使步骤一中进入第一精馏塔10内原料液进行一次精馏提纯，一次精馏提纯后的气相通过第一精馏塔10顶部的气相出口21、第一换热器12的第一原料气进口22和第一换热器12的第一原料气出口23进入第一气液分离器11内进行气液分离，气液分离后的液相通过第一气液分离器11底部的液相出口38进入第一精馏塔10内，第一精馏塔10底部液相出口32通过第二调节阀4进入第二精馏塔14的第一原料液进口26；所述第一精馏塔10的顶部气相出口21的气相温度为：-85～-87℃，乙烯摩尔分数：99.97％；第一气液分离器11的液相出口进入第一精馏塔10内的液相温度为：-87.6℃，流量为：61Nm3/h；第一精馏塔10的塔底液相出口32进入第二精馏塔14内的液相流量：90Nm3/h，气相分率：0；
步骤三：使步骤二中进入第二精馏塔14内的液相进行二次精馏提纯，二次精馏提纯后的气相产品依次通过第一换热器12的第二原料气进口28、第二原料气出口29、第二气液分离器13的液相出口分别进入第二精馏塔14和产品罐15内，第二精馏塔14液相副产品通过第二精馏塔14的底部液相出口33和第三调节阀5进入副产品罐19内；所述进入产品罐15的液相产品温度为：-92～-93℃、流量为：30Nm3/h、纯度不低于99.999％，所述进入产品罐15的液相产品为超高纯乙烯；进入副产品罐19的液相副产品温度为：-90～-92℃、流量为：60Nm3/h、主要成分：99.8％乙烯、0.13％乙烷，可作为工业级乙烯，所述进入副产品罐19的液相产品是工业级乙烯；
步骤四：步骤二中所述的进入第一气液分离器11内进行气液分离后的废气依次通过第一气液分离器11顶部气相出口35、第二换热器8的尾气进口36、第二换热器8的尾气出口37和第一调节阀1进入废气炉6内；所述第一气液分离器11顶部气相出口35的废气温度为：-87℃～-88℃，所述废气炉6内的尾气温度为：33～37℃；
步骤五：热泵9内的循环气依次通过第二换热器8的第一循环气进口41、第二换热器8的第一循环气出口40、设在第一精馏塔10底部的第一再沸器16、设在第二精馏塔14底部的第二再沸器17和第二节流阀3进入第一换热器12的循环液进口34内；所述循环气的组分：乙烯、乙烷、甲烷，乙烯摩尔分数：99％；第二换热器8的第一循环气出口40的循环气温度为：-51～-52℃，气相分率：1；第一再沸器16出口的循环液温度为：-84～-82℃气相分率：0；第二再沸器17出口的循环液温度为：-88～-89℃，气相分率：0；第二节流阀3出口的循环液温度为：-99～-100℃；
步骤六：使上述步骤五中通过第二节流阀3进入第一换热器12的循环液进口34内的循环液进行换热，换热后的循环气依次通过第一换热器12的循环气出口30、第二换热器8第二循环气进口24和第二换热器8的第二循环气出口18进入热泵9内，完成乙烯循环；所述第一换热器12的第一循环气出口30的循环气温度为：-92～-93℃、气相分率：0.98，第二换热器8的第二循环气出口18的循环气温度为：13～15℃，气相分率：1。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“底部”、“中部”、“上部”、“顶部”等等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设”、“安装”、“装”、“相连”等等应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要指出的是在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。上文的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本发明的保护范围之内。
实验例
本发明的工艺与采用烃类高温裂解的工艺方法相比，其在能耗和产品质量上具有明显的差别，具体见下表：
序号 工艺方法 产品电耗(综合消耗) 产品质量
1 烃类高温裂解 2500KW/t ≥99％
2 本发明 1500KW/t ≥99.999％
由上表可知，本发明适用于工业化规模生产，其主要具有能耗低和产品质量高的特点，本发明的产品质量可提高至99.999％电子级级别。

Claims (2)

1.一种以乙烯热泵精馏生产高纯乙烯的装置，包括原料液储罐(7)、热泵(9)、废气炉(6)、副产品罐(19)和产品罐(15)，其特征在于：原料液储罐(7)通过第一节流阀(39)与第一精馏塔(10)的第一原料液进口(20)相连，第一精馏塔(10)顶部的气相出口(21)通过第一换热器(12)的第一原料气进口(22)、第一换热器(12)的第一原料气出口(23)与第一气液分离器(11)的进口相连，第一气液分离器(11)底部的液相出口与第一精馏塔(10)的第二原料液进口(25)相连；第一精馏塔(10)底部液相出口(32)通过第二调节阀(4)和第二精馏塔(14)的第一原料液进口(26)相连，第二精馏塔(14)顶部气相出口(27)通过第一换热器(12)的第二原料气进口(28)和第一换热器(12)的第二原料气出口(29)与第二气液分离器(13)相连，第二气液分离器(13)底部液相出口(2)通过管道分别与第二精馏塔(14)的第二原料液进口(31)和产品罐(15)相连，第二精馏塔(14)底部液相出口(33)通过第三调节阀(5)与副产品罐(19)相连；
第一气液分离器(11)顶部的气相出口(35)依次通过第二换热器(8)的尾气进口(36)、第二换热器(8)的尾气出口(37)和第一调节阀(1)与废气炉(6)相连；
热泵(9)循环气出口依次通过第二换热器(8)的第一循环气进口(41)、第二换热器(8)的第一循环气出口(40)、设在第一精馏塔(10)底部的第一再沸器(16)、设在第二精馏塔(14)底部的第二再沸器(17)、第二节流阀(3)、第一换热器(12)的循环液进口(34)、第一换热器(12)的循环气出口(30)、第二换热器(8)的第二循环气进口(24)和第二换热器(8)的第二循环气出口(18)相连，所述的第二换热器(8)的第二循环气出口(18)通过管道与热泵(9)循环气进口相连，所述第二换热器(8)的第一循环气出口(40)和设在第一精馏塔(10)底部的第一再沸器(16)之间设有第一三通(42)，所述设在第一精馏塔(10)底部的第一再沸器(16)和设在第二精馏塔(43)底部的第二再沸器(17)之间设有第二三通(42)，第一三通(43)的第三端和第二三通(42)的第三端之间设有近路管道。
2.一种如权利要求1所述的以乙烯热泵精馏生产超高纯乙烯的装置的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：原料液储罐(7)中的原料液通过第一节流阀(39)和第一精馏塔(10)的第一原料液进口(20)进入第一精馏塔(10)内；所述的原料液为工业级乙烯，其组成成份为：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、甲烷、水、氢气；原料气的温度为：-24℃、压力为：2.5Mpa、流量为：200Nm3/h、气相分率为0、乙烯摩尔分数：99.9％；
步骤二：使步骤一中进入第一精馏塔(10)内原料液进行一次精馏提纯，一次精馏提纯后的气相通过第一精馏塔(10)顶部的气相出口(21)、第一换热器(12)的第一原料气进口(22)和第一换热器(12)的第一原料气出口(23)进入第一气液分离器(11)内进行气液分离，气液分离后的液相通过第一气液分离器(11)底部的液相出口(38)进入第一精馏塔(10)内，第一精馏塔(10)底部液相出口(32)通过第二调节阀(4)进入第二精馏塔(14)的第一原料液进口(26)；所述第一精馏塔(10)的顶部气相出口(21)的气相温度为：-85～-87℃，乙烯摩尔分数：99.97％；第一气液分离器(11)的液相出口进入第一精馏塔(10)内的液相温度为：-87.6℃，流量为：61Nm3/h；第一精馏塔(10)的塔底液相出口(32)进入第二精馏塔(14)内的液相流量：90Nm3/h，气相分率：0；
步骤三：使步骤二中进入第二精馏塔(14)内的液相进行二次精馏提纯，二次精馏提纯后的气相产品依次通过第一换热器(12)的第二原料气进口(28)、第二原料气出口(29)、第二气液分离器(13)的液相出口分别进入第二精馏塔(14)和产品罐(15)内，第二精馏塔(14)液相副产品通过第二精馏塔(14)的底部液相出口(33)和第三调节阀(5)进入副产品罐(19)内；所述进入产品罐(15)的液相产品温度为：-92～-93℃、流量为：30Nm3/h、纯度不低于99.999％，所述进入产品罐(15)的液相产品为超高纯乙烯；进入副产品罐(19)的液相副产品温度为：-90～-92℃、流量为：60Nm3/h、主要成分：99.8％乙烯、0.13％乙烷，可作为工业级乙烯，所述进入副产品罐(19)的液相产品是工业级乙烯；
步骤四：步骤二中所述的进入第一气液分离器(11)内进行气液分离后的废气依次通过第一气液分离器(11)顶部气相出口(35)、第二换热器(8)的尾气进口(36)、第二换热器(8)的尾气出口(37)和第一调节阀(1)进入废气炉(6)内；所述第一气液分离器(11)顶部气相出口(35)的废气温度为：-87℃～-88℃，所述废气炉(6)内的尾气温度为：33～37℃；
步骤五：热泵(9)内的循环气依次通过第二换热器(8)的第一循环气进口(41)、第二换热器(8)的第一循环气出口(40)、设在第一精馏塔(10)底部的第一再沸器(16)、设在第二精馏塔(14)底部的第二再沸器(17)和第二节流阀(3)进入第一换热器(12)的循环液进口(34)内；所述循环气的组分：乙烯、乙烷、甲烷，乙烯摩尔分数：99％；第二换热器(8)的第一循环气出口(40)的循环气温度为：-51～-52℃，气相分率：1；第一再沸器(16)出口的循环液温度为：-84～-82℃气相分率：0；第二再沸器(17)出口的循环液温度为：-88～-89℃，气相分率：0；第二节流阀(3)出口的循环液温度为：-99～-100℃；
步骤六：使上述步骤五中通过第二节流阀(3)进入第一换热器(12)的循环液进口(34)内的循环液进行换热，换热后的循环气依次通过第一换热器(12)的循环气出口(30)、第二换热器(8)第二循环气进口(24)和第二换热器(8)的第二循环气出口(18)进入热泵(9)内，完成乙烯循环；所述第一换热器(12)的第一循环气出口(30)的循环气温度为：-92～-93℃、气相分率：0.98，第二换热器(8)的第二循环气出口(18)的循环气温度为：13～15℃，气相分率：1。
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