乙烯生产技术和工艺流程介绍

1、乙烯生产技术和工艺流程介绍引言石油化学工业是国民经济的根底工业,是重要的原材料工业。乙烯生产技术是石油化工的核心技术，乙烯装置是石油化工的核心装置。乙烯的技术水平、产量、规模标志着一个国家石油化学工业进展水平。 乙烯装置生产的三烯-乙烯、丙烯、丁二烯三苯-苯、甲苯、二甲苯是其它有机原料和三大合成材料的根底原料。用乙烯生产的典型系列产品聚合聚乙烯、乙丙橡胶氧化环氧乙烷、乙醛 烷基化乙苯、烷基铝卤化氯乙烷、二氯乙烷、溴乙烷水合乙醇齐聚-烯烃用丙烯生产的典型系列产品聚合聚丙烯、乙丙橡胶 氧化丙烯酸环氧化环氧丙烷烷基化异丙苯卤化氯丙醇、环氧氯丙烷水合异丙醇氨氧化丙烯腈、丙烯酰胺 用丁二烯生产的典型系列

2、产品聚合顺丁橡胶、丁苯橡胶、ABS 低聚环辛二烯用三苯生产的典型系列产品苯乙苯、苯乙烯、环己烷、氯苯甲苯二硝基甲苯、苯甲酸、甲乙苯、二甲苯二甲苯对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸脂聚乙烯58%氯乙烯13%环氧乙烷/乙二醇14%乙苯9%-烯烃3%乙醛/醋酸乙烯2%其它2%裂解原料自然气甲烷、乙烷、丙烷、丁烷炼油装置产品炼厂气甲烷、乙烷、丙烷、丁烷拔头油、抽余油、石脑油、加氢尾油、常压柴油、减压柴油大庆、华北油田：炼制出的石脑油、轻柴油做原料，烯烃收率高，结焦周期长。成功油田：炼制出的石脑油、轻柴油做原料，烯烃收率低，结焦周期短。辽河油田：芳烃高、含氢低，不宜裂解。裂解原料评价指标PONA 值族组

3、成：P链烷烃，易裂解生成乙烯和丙烯，正构乙烯收率比异构高；O烯烃，裂解性能不如相应的烷烃；N环烷烃，比链烷烃易于生成芳烃；A芳烃，不易裂解，发生缩聚反响形成裂解焦油，严峻时造成结焦BMCI 值关联指数或芳烃指数：与相对密度和沸点有关，正己烷=0，苯=100；值越大，芳香性越高，乙烯收率越低裂解气裂解炉出口： 氢气甲烷C1 乙炔C2乙烯C2 乙烷C2丙二烯/丙炔C3 丙烯C3丙烷C3丁二烯/丁炔、丁烯、丁烷C4 戊二烯/戊炔、戊烯、戊烷C5C6-C8 非芳杂质苯、甲苯、二甲苯/乙苯/苯乙烯COC9-205 DEG CCO2205-288 DEG C 裂解柴油H2S288+ DEG C(裂解燃料油

4、H2O裂解反响高温 800900oC短停留时间 0.010.7 秒低烃分压国内乙烯收率30%35% 主要乙烯专利商乙烯生产技术-管式炉蒸汽热裂解 ABB Lummus/SRT 型炉Stone & Webster /USC 型炉KBRLinde(Selas) /LSCC Technip(KTI)典型裂解气分别流程挨次分别流程Lummus,TP,KBR)脱除重烃、压缩后按碳一、碳二、碳三.挨次分别。前脱乙烷流程(Linde)脱除重烃、压缩后先将碳二及更轻组分与碳三及更重组分分开，再进展分别。前脱丙烷流程(SW,KBR)脱除重烃、压缩后先将碳三及更轻组分与碳四及更重组分分开，再进展分别。评价：各专利

5、商都拿出数据和争辩成果说明自己的流程是先进的，由于都是生产证明白的成熟的乙烯专利技术。没有取得全都意见的结果是，各有千秋，裂解气压缩机功率挨次分别流程最大，前脱丙烷最小；丙烯压缩机功率前脱丙烷最大；乙烯压缩机功率前脱乙烷最小。前脱丙烷流程能耗略低，较适合于大型乙烯装置。乙烯装置根本构成从原理上分： 裂解分别从流程和布置上分： 裂解炉区急冷区压缩区冷区 热区乙烯心脏裂解炉 三机裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机、乙烯制冷压缩机裂解气压缩机限制着装置单线最大力量石脑油原料，极限最大力量120-150 万吨/年 冷箱我国乙烯现状至”九五”末,首次建成乙烯装置根本是 10-30 万吨/年,或在此根底上改造,

6、最大规模在 70 万吨/年.在”十五”期间,一次建成或改造成数套 60-90 万吨/年的大型乙烯装置,包括兰州乙烯,吉化乙烯,上海赛科乙烯,惠州南海乙烯,南京扬巴乙烯等.2022 年力量 566.5 万吨/年，产量 611.8 万吨/年2022 年力量 788.5 万吨/年，产量 754.1 万吨/年2022 年力量 1028 万吨/年. 投入生产的乙烯装置上海 1#14.5三菱辽化12抚顺18Lummus盘锦18Lummus北京东方15TP广州20SW中原18Lummus独山子22Lummus上海70Lummus燕山71Lummus大庆60KBR扬子65Lummus齐鲁72Lummus扬巴6

7、0SW赛科90Lummus南海80SW吉化大70Linde吉化小15茂名100SW / Lummus 兰州(建 45)60KBR天津20Lummus 建设中的乙烯装置独山子100Linde天津100Lummus镇海100Lummus福炼80Lummus四川80SW抚顺80SW武汉80Linde 技术特点双炉膛、立式布置辐射炉管。PyroCrack 1-1 炉管具有选择性高、受力小和寿命长的优点。96 个 LQE(Linear Quench Exchanger)直接与 96 个炉管相连，减小结焦。供给底烧和侧烧，受热均匀。前脱乙烷前加氢分别流程，在冷分别和脱甲烷之前脱除重烃组分,只有 C2 及轻

8、组份去低温单元。而且乙炔加氢承受前加氢不用把氢气全局部别出来，再补充进来加氢,这样可以节约冷剂的用量，降低了制冷压缩机的负荷和能耗。乙烯塔和乙烯压缩机组成的低压开式热泵系统，合理利用余热，提高能量利用效率。降低了乙烯制冷压缩机的负荷和能耗。碳二加氢等温反响器，使得碳二加氢猛烈的放热反响更简洁得到把握，由于用甲醇准时把反响热量撤走，更不简洁造成飞温而导致停车。主要原料及工况独山子乙烯装置主要原料有：石脑油，加氢尾油A，加氢尾油B，轻烃和LPG。有三种不同的进料工况，每种进料工况又有丙烯、乙烯比分别为0.5 和 0.45 两种不同的裂解深度；所以本乙烯装置依据进料和裂解深度分为六种设计工况。产品和

9、副产品主要产品为聚合级乙烯、聚合级丙烯和氢气，主要副产品为裂解碳四、加氢汽油、加氢碳九馏分、未加氢碳五可选、裂解轻柴油和裂解燃料油等。产品和副产品产量:序号物料名称单位小时产量年产量备注1乙烯t1251000,000 送 FDPE、HDPESM 等装置2丙烯t62.5500,000送 PP 装置3氢气t2.7522,000供装置加氢4及外送4甲烷/ 氢t51.503412,024作燃料5裂解碳四t40.616324,928送丁二烯装置6加氢汽油t52.953423,634送芳烃抽提装置7加氢碳九t8.95671,648送罐区，销售8未加氢碳五t19.502156,016送罐区，销售9裂解轻柴油

10、t6.05848,464送罐区，销售10裂解燃料油t5.68545,480送罐区，销售原料预热1). 轻烃来自全压力罐区轻烃缓冲罐的轻烃加热到60，送到闪蒸罐 10-V-2531。罐底部的液相混合到颖的石脑油管线。罐顶部的气相经压控阀并入到气相进料管线。石脑油颖的石脑油来自界区外的石脑油罐，与循环回的加氢碳五混合后，经急冷水预热加热到 43，与来自轻烃闪蒸罐 10-V-2531 的重组分混合后，经换热器 10-E-2512 进一步加热到 80送到炉区。LPG颖的 LPG 来自界区外的原料LPG 罐，界区温度 20,压力 1.3Mpa 与循环丙烷馏分混合后，在丙烷/LPG 蒸发器 10-E-25

11、14 加热汽化。与预热后的循环乙烷和来自轻烃罐的汽化轻组分在气态原料总管混合，送入气体裂解炉；液相送到轻烃闪蒸罐的进口管线。加氢尾油颖的加氢尾油原料来自界区外的加氢尾油罐，界区温度 70,压力 1.1Mpa。在尾油预热器 10-E-2515 预热到 80后送到加氢尾油炉。8 台裂解炉7 开 1 备；15 万吨/年.台裂解裂解炉承受“双辐射段”即通过承受两个辐射室共用一个对流段双炉膛来容纳双倍数量的炉管。本工程承受的 Pyrrack 1-1 型炉管，具有高选择性，给定原料下乙烯收率更高；压降小； 操作周期长等特点。使用文丘里安排器，使全部的辐射段流速全都，最终每根炉管有一样的停留时间。线性急冷换

12、热器LQE的设计使其不受焦粒的冲刷，避开结焦。保证长周期运行，最大限度削减检修工作。对流段设计，使其适应原料的多样性，加氢尾油为到达相应的气化率和流淌形式，承受特别设计。利用对流段回收的废热，产生最大限度的过热超高压蒸汽，对于加氢尾油炉，承受专有的混合注汽喷嘴设计，避开结焦原料在对流段预热，气化、与稀释蒸汽混合，经横跨段安排至辐射段。全部的平行进口管线连接到一对进料总管，通过文丘里喷嘴Laval重安排进到辐射段炉管。这种对流段物料出来和再安排使进入辐射段使各流股到达一样的温度和压力,使得全部流股的流速一样、停留时间一样。进入辐射段后，通过把握辐射段的反响温度，即底部和侧壁烧嘴输出的热量，来把握

13、裂解反响深度。裂解炉的热效率与排烟温度亲热相关，通过回收烟道气热量，加热原料、超高压蒸汽和锅炉给水，提高热效率。对流段由几组平行布置的炉管构成，依据肯定挨次合理布置不同管束，到达最大的热回收， 使裂解炉高效稳定长周期运行。对流段急冷1)油洗来自裂解炉急冷器 200到 250的裂解气进入油洗塔10-C-2701，通过和急冷油逆流接触进一步冷却，并最大地实现热量回收。回收的热量被用于发生稀释蒸汽和其他加热器。塔上部精馏段用水洗塔10-C-2801底部循环回来的裂解汽油作为回流。急冷油塔底 210的急冷油通过急冷油泵10-P-2771 A-C/S送至急冷油旋风分别过滤器10-V-2732A-E 分别

14、出焦粒然后分成两局部，一局部作为裂解燃料油产品经冷却后送出界区； 另一局部与中油混合作为热源送至稀释蒸汽发生器 2 号再沸器 10-E-3012A-L。冷却后的急冷油一局部送油洗塔的下部，另一局部送到裂解炉急冷器，直接急冷裂解气。为了调整急冷油塔中急冷油的粘度，一部中油送至裂解燃料油汽提塔10-C-2702 用中压蒸汽进展汽提。汽提出的轻组分返回急冷油塔；汽提后的塔底裂解柴油一局部作为裂解柴油产品送出，另一局部作为汽提塔的回流。水洗水洗塔 10-C-2801 通过大量循环急冷水，进一步将裂解气冷却至环境温度，同时重汽油和稀释蒸汽也被冷凝。净化和冷却后的 38左右的裂解气由塔顶送往压缩单元。83

15、的循环急冷水从水洗塔底采出，用泵送往多个低温热量回收用户。并在返回塔前在板式换热器 10-E-2811A-F 和 10-E-2812A/B 中最终冷却，返回塔的顶部和中部。在急冷水泵 10-P-2871A/B 入口，注入碱液严格把握急冷水的PH 值，以防止急冷水乳化。另外从水洗塔下部抽出的水和汽油通过油水分别，分别出的工艺水经过工艺水聚结器后，送往稀释蒸汽系统；分别出的裂解汽油，一局部送往油洗塔 10-C-2701 作回流，另一局部作为抽提汽油到汽油废碱分别罐 10-V-3532；其余局部直接去汽油加氢单元。裂解气压缩 1)裂解气压缩压缩机为五段离心压缩机。裂解气由入口压力约 0.13MPaA

16、 压至出口压力约 3.8MPaA。每段压缩后，裂解气分别由段间冷却器 10-E-311110-E-3115 冷却。裂解气中的水和重组分在这些冷却器中冷凝。少量的锅炉给水被注入到裂解气压缩机缸内。同时，碳九馏分作为压缩机的洗油。以降低压缩过程的温度，防止聚合。酸性气体脱除在裂解气压缩机四段和五段之间进展。2)碱洗裂解气从压缩机四段出口进入碱洗塔底部 10-C-3501。碱洗塔包括三段碱洗和一段水洗,脱除酸性组分CO2 和 H2S。2 NaOH + CO2 - Na2CO3 + H2O2 NaOH + H2S - Na2S + 2 H2O底部弱碱循环,中段碱洗循环,上段 6.5强碱循环。水洗段是为

17、了防止碱液夹带至裂解气压缩机五段。碱洗塔底的废碱抽出后与一小股汽油在汽油/废碱混合器中混合,以溶解在碱洗塔中产生的聚合物，再送至废碱汽提塔 10-C-3601。废碱氧化废碱在废碱汽提塔 10-C-3601 中，苯等挥发性烃类物质被汽提出来。汽提后，废碱送至废碱储罐 10-T-3632。从废碱储罐 10-T-3632 直接送入高压废碱氧化单元10-A-3601。废碱液与工厂空气混合后，从底部进入反响器。反响器操作温度为200，操作压力为3.6MPaG。氧化后的废碱和废气换热后，再进入气液分别罐，分别出的废气送出界区进展燃烧处理；分别出的液相用硫酸将pH 值降低到 7.0-10.5 后送出界区，进

18、入含盐污水收集系统进展集中处理。预冷和枯燥来自裂解气压缩机的裂解气经冷分别产品氢气、甲烷和丙烯冷剂逐级冷却至所需的温度。进入分别罐中，裂解气经气液分别后进入裂解气枯燥器 10-D-3741A/S，在枯燥器中水的含量降低至所需的露点。枯燥后的裂解气通过循环乙烷、冷甲烷和氢气馏分、丙烯冷剂冷却至约 -17。经分别罐10-V-3733 进展气/液分别后，液体馏分在 10-E-3713 中局部蒸发，进入脱乙烷塔 10-C-3802 的下部。脱乙烷脱乙烷为不同压力下的双塔系统。来自 10-V-3733 含有碳三的轻组份进入高压碳三吸取塔10-C-3801 (3.7MPaA) ，碳三留在10-C-3801

19、 塔底液相中，然后送入脱乙烷塔上段。不含碳三以上的轻组份从 10-C-3801 塔顶送去碳二加氢。脱乙烷塔 10-C-3802 在较低的压力下操作约 2.6MPaA。它以枯燥器 10-D-3742 的凝液为进料。10-C-3802 塔顶气体经冷凝后送至-52的脱乙烷塔回流罐 10-V-3831。塔底产品被送至脱丙烷塔作进一步的分别。碳二加氢来自碳三吸取塔 10-C-3801 顶的碳二及碳二以下轻组份在碳二加氢反响器中将乙炔转化为乙烯和乙烷。由于氢气还没有从中分别出来，所以不用另外补充氢气前加氢。乙炔加氢反响在等温管式反响器中进展。反响器的管中填充钯系催化剂。反响器中发生如下的放热反响：C2H2

20、+H2=C2H4(1)C2H2+2H2=C2H6(2)C2H4+H2=C2H6(3)当反响器在等温条件下操作时，飞温工况几乎不行能发生。不含乙炔的裂解气从反响器的底部出来，在进入低温局部前，先进入保护枯燥器10-D-3941 除去剩余的水，以确保低温局部的长期运行。突出特点：-两塔提馏段及塔釜再沸器易发生双烯烃的聚合结垢，一方面加阻聚剂，另一方面选择适宜的塔型大孔筛板等抗垢力量强的塔盘及承受备用再沸器。-与前脱丙烷相比，聚合结垢趋势缓和，温度相当，但碳三馏份进提馏段及塔釜再沸器，使得易结垢组分相对含量下降。-加氢反响器承受等温列管固定床。(8)冷分别低温段在低温段，碳二及轻组分经过逐级冷凝，全

21、部的乙烯、乙烷和几乎全部的甲烷被冷凝，剩下的气体是富氢气。低温局部收集的凝液送入脱甲烷塔 10-C-4101。气体流股分别出的凝液直接送到脱甲烷塔10-C-4101。自 10-V-4032 的裂解气冷凝到-110， 压力为 3.326 MPaG。从脱甲烷塔10-C-4101 的顶部采出的液态产品作为碳二吸取塔10-C-4001 的回流。10-C-4001 的塔底产品进入脱甲烷塔 10-C-4101; 塔顶气相组份包括甲烷、氢气和痕量 CO，在氢气分别罐 10-V-4033 中的气相流股中包含 95mol 的氢气。脱甲烷塔顶气体加热后送到燃料气系统和再生气系统。从 10-V-4033 的顶部得到

22、氢气流股，进入CO 甲烷化单元。脱甲烷10-V-4032 的凝液和 10-C-4001 的塔底物流送至脱甲烷塔 10-C-4101，脱甲烷塔塔顶组分包括甲烷、CO、氢气，塔底的C2 组分送入乙烯精馏塔 10-C-4301。乙烯精馏乙烯精馏塔的操作基于热泵系统，即乙烯精馏塔塔顶气体在乙烯压缩机10-K-4401 的三段压缩和返回塔作为回流之前进入乙烯塔再沸器10-E-4311 中液化。气体在乙烯压缩机10-K-4401 三段压缩后，参加到塔回流中。大局部流股进入乙烯塔再沸器10-E-4311 中冷凝。冷凝的凝液被分成两股，大局部流股循环到乙烯精馏塔作为回流，剩下的流股送到乙烯收集罐 10-V-4

23、431。乙烯精馏塔 10-C-4301 的塔底乙烷流股被蒸发和加热后循环回裂解炉。(11)乙烯制冷系统乙烯制冷系统是开环循环系统。为乙烯精馏塔供给回流、为低温局部和脱甲烷塔供给乙烯冷剂和供给界区条件下气态和液态乙烯产品。乙烯制冷系统供给三个制冷级别的乙烯冷剂：-101，-80，-57。乙烯气在五级离心压缩机 10-K-4401 中压缩。所需要的-80和-101的液态乙烯来自乙烯收集罐 10-V-4431。从用户返回的蒸发的低压乙烯在乙烯过冷器10-E-4412 中加热后返回到乙烯压缩机 10-K-4401 的一段，中压乙烯在 10-E-4312 中过热后返回乙烯压缩机的二段。气态乙烯在压缩机

24、4 段中进一步压缩到 3.812MPaG 之后冷却到 35。一局部乙烯被送往界区作为 3.706MPaG 的气相乙烯产品，剩下的局部在压缩机5 段中连续压缩到 5.406MPaG，用冷却水冷却到 35后，被送往界区作为 5.206 MPaG 的高压气相乙烯产品。正常操作时作为气相产品送出界区；假设气相产品不能全部送出界区，不能送出的局部乙烯产品液化后作为液相产品送到界区外的罐区。假设由于事故缘由乙烯装置停车出事故或者减负荷操作，从罐区来的液态乙烯在乙烯汽化器10-E4422 中汽化后作为气相乙烯的产品。丙烯制冷系统丙烯制冷系统供给冷却水和乙烯冷剂之间的中间级的冷剂。丙烯制冷系统供给以下三个制冷

25、级别的丙烯冷剂：-38，-19，+10。丙烯气体在三段压缩机 10-K-4601 中压缩。离开压缩机三段被压缩的丙烯用冷却水冷却后，液态丙烯送往丙烯收集罐10-V-4634。液化的丙烯膨胀到高压丙烯冷剂的压力供给应用户大约10的丙烯冷剂。一氧化碳甲烷化从低温局部来的氢气包含裂解反响生成的一氧化碳。一氧化碳是加氢反响催化剂的抑制剂， 除去一氧化碳的氢气用于碳三加氢和汽油加氢。一氧化碳甲烷反响器 10-R-4901 的催化剂具有五年以上的生命周期。一氧化碳依据以下反响式转化为甲烷和水。CO+3H2 = CH4+H2O反响器流出物中液态水的分别在一个大管径的竖管里。不含一氧化碳和水的氢气适合于汽油加

26、氢单元的氢气。对于碳三加氢反响和输出界区的氢气需要在氢气枯燥器10-D-4941A/S 中连续枯燥，以满足氢气和丙烯的规格。过量的氢气输出界区供其它装置使用。在汽油加氢单元操作不正常，过量的氢气不能输出到界区的状况下，过量的氢气可以排到燃料气系统或者排到火炬。热分别脱丙烷来自脱乙烷塔 10-C-3802 塔底的碳三及重组分进入脱丙烷塔 10-C-5101。塔顶气相被冷凝后，一局部回流，其余局部送碳三加氢系统。脱丙烷塔塔底的碳四及重组分约为80送往碳四/碳五分别系统。碳三加氢脱丙烷塔塔顶物料送往碳三加氢系统，使物料中的甲基乙炔和丙二烯转化为丙烯和丙烷。碳三物料进入碳三加氢反响器 10-R-5201 A/S。加氢反响在固定床反响器系