乙烯生产技术和工艺流程介绍.ppt
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1、乙烯生产简介 技术二部 2013年8月22日,引言,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发展水平。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基础原料。,乙烯裂解原理,烃类裂解是石油系原料中的较大分子的烃类在高温下发生断链反应和脱氢反应生成较小的分子的乙烯和丙烯的过程。烃类裂解反应是吸热过程。它包括脱氢、断链、异构化、脱氢环化、芳构化、脱烷基化、聚合、缩合和焦化等诸多反应。,裂解原料天然气: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
2、油、抽余油、石脑油、加氢 尾油、常压柴油、减压柴油备注:1)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。2)胜利油田:炼制出的石脑油、轻柴油做原料,烯烃收率低,结焦周期短。3)辽河油田:芳烃高、含氢低,不宜裂解。,裂解气组成(裂解炉出口):氢气 甲烷(C1)乙炔(C2)乙烯(C2)(国内乙烯收率30%-35%)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(C5)C6-C8非芳 杂质 苯、甲苯、二甲苯/乙苯/苯乙烯 CO C9-205 DEG C CO2 205-288 DEG C(裂解柴油)H2S28
3、8+DEG C(裂解燃料油)H2O,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,乙烯工艺简图,裂解反应条件高温:800900oC短停留时间:0.010.7秒低烃分压,乙烯生产技术
4、:管式炉蒸汽热裂解ABB Lummus/SRT型炉Stone&Webster/USC型炉Linde(Selas)/LSCCUSRT炉,或称毫秒裂解炉,SRT裂解炉,USC炉子简介 炉子的基本结构与SRT炉大体相同,但反应管由多组 W型变径管组成(图3USC炉反应管),每组四根管,前两根材质为HK-40,后两根为HP-40,管径由小到大,一般为5083mm,长为1020m。按照生产能力的要求,每台炉可装16、24或32个管组,裂解产物离开反应管后迅速进入一种专用急冷锅炉(USX),每两组反应管配备一个急冷锅炉。技术特点采用多组小口径管并双面辐射加热,炉管比表面较大,加热均匀且热强度高,从而实现了
5、0.3s以下的短停留时间。采用变径管以降低过程的烃分压。短的停留时间和低的烃分压使裂解反应具有良好的选择性。,LSCC裂解炉 主体结构与SRT炉相似,炉管部分存在较大差异,每组反应管是由12根小口径管(前8根组成4对平列管,后4根组成两对平列管)以及4根中口径管(由4根管组成两对平列管)和一根大口径管组成,管径为615cm,管总长4560m。裂解产物离开反应管后立即进入急冷锅炉骤冷。LSCC炉反应器的特点是原料入口处为小口径管双排双面辐射加热,物料能迅速升温,缩短停留时间,后继的反应管则为单排双面辐射,管径采取逐管增大方式以达到降低烃分压的目的。物料在反应管中的停留时间为0.20.4s。短停留
6、时间和低烃分压使裂解反应具有较高的选择性。,USRT炉,美国凯洛格公司和日本出光石油化学公司在70年代末共同开发成功的新型管式裂解炉。炉子由十多根直径约为2.54cm,长约10m的单根直管并联组成。反应管吊在辐射室中央,由底部烧嘴进行双面辐射加热。物料由下部进入上部离开并迅速进入专用的USX型急冷锅炉,每两根反应管合用一个USX,多个USX合接一个二次急冷锅炉。裂解过程停留时间可低于100ms,从而显著提高了反应的选择性。同传统的管式裂解炉相比,乙烯相对收率约可提高10,甲烷和燃料油则有所减少。,典型裂解气分离流程顺序分离流程(Lummus,TP,KBR)脱除重烃、压缩后按碳一、碳二、碳三.顺
7、序分离。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,再进行分离。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,再进行分离。,传统顺序工艺流程,裂解炉,原料,400,油洗,水洗,110,1.3段压缩,35KPa40,裂解柴油,裂解燃料油,工艺水,裂解汽油,碱洗,4.5段压缩,干燥,3.6MPa,丙烯机,乙烯机,甲烷机,冷 箱,-40,-101,CH4,H2,脱甲烷塔,脱乙烷塔,C2加氢,脱丙烷塔,乙烯塔,乙烯,乙烷,MAPD加氢,丙烯塔,丙烯,丙烷,脱丁塔,混合C4,裂解汽油,水1ppm,-136,鲁姆斯公司乙烯技术,裂
8、解炉,原料,400,急冷油洗水洗,1.2段压缩,40,碱洗,3段压缩,21Kg/cm2,22Kg/cm2,35KPa,6Kg/cm2,C2加氢,混合C4,C5+,脱丁塔,乙烯,甲烷,丙烯,三元制冷,冷箱1,冷箱2H2/CH4,19Kg/cm2G,CFT,18Kg/cm2G,35Kg/cm2G,脱甲烷塔,-108,CH4,脱乙烷塔,乙烯塔,丙烯塔,乙烯,乙烷,丙烯,丙烷,CH4,H2,双塔前脱丙烷,干燥,SW公司乙烯技术,裂解炉,原料,400,急冷油水系统,1.4段压缩,40,碱洗,气干,35KPa,采用高效塔板长周期运行,液干,高压部分脱丙烷,低 压脱丙烷,脱丁塔,混合C4,C5+,5段压缩,
9、三段C2加氢,37Kg/cm2G,冷箱1,丙烯机,乙烯机,HRS,冷箱2,膨胀机,CH4,H2,1脱甲塔,2脱甲塔,H2/CH4,-116,CH4产品,乙烯塔,乙烯,乙烷,部分脱乙烷,40%纯混合C2,丙烯塔,丙烯,丙烷,50%混合C3,林德公司乙烯技术,裂解炉,原料,400,急冷油水系统,1.4段压缩,40,碱洗,气干,35KPa,液干,1脱乙烷,5段压缩,2脱乙烷,脱丙塔,丙烯塔,丙烯,丙烷,脱丁塔,混合C4,C5+,C2加氢,100C2以轻,冷箱1,丙烯机,乙烯机,CH4产品,冷箱2,CH4,H2,脱甲塔,乙烯塔,乙烯,乙烷,甲烷机,评价:各专利商都拿出数据和研究成果说明自己的流程是先进
10、的,因为都是生产证明了的成熟的乙烯专利技术。没有取得一致意见的结果是,各有千秋,裂解气压缩机功率顺序分离流程最大,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。,我国乙烯现状至”九五”末,首次建成乙烯装置基本是10-30万吨/年,或在此基础上改造,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.2003年 能力566.5万吨/年,产量611.8万吨/年 2005年 能力788.5万吨/年,产量754.1万吨/年 2
11、006年 能力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 18 Lummus盘锦 18 Lummus北京东方 15 TP广州 20 SW中原 18 Lummus独山子 22 Lummus上海 70 Lummus燕山 71 Lummus大庆 60 KBR,扬子 65 Lummus齐鲁 72 Lummus扬巴 60 SW赛科 90 Lummus南海 80 SW吉化大 70 Linde吉化小 15茂名 100 SW/Lummus 兰州(新建45)60 KBR天津 20 Lummus,独山子 100 Linde 2009天津 100 Lummus 2010镇海 100
12、 Lummus 2010福炼 80 Lummus 2009四川 80 SW 2007抚顺 80 SW 2012武汉 80 2013青岛 100 拟建,独山子乙烯裂解项目,独山子乙烯项目Linde 提供专利技术、工艺包、土建以外的基础设 计和相关技术服务;供应关键设备和材料,如压缩机和透平、锅炉给水泵、冷箱等。寰球 承担初步设计、详细设计和技术服务;其他 设备和材料全部由总包供货;施工安装至中交。规模:乙烯100万吨/年;丙烯50万吨/年年操作小时:8000小时操作弹性:60-110%(P/E比:0.45-0.5kg/kg),Linde技术特点双炉膛、立式布置辐射炉管。PyroCrack 1-1
13、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。提供底烧和侧烧,受热均匀。前脱乙烷前加氢分离流程,在冷分离和脱甲烷之前脱除重烃组分,只有C2及轻组份去低温单元。而且乙炔加氢采用前加氢不用把氢气全部分离出来,再补充进来加氢,这样可以节省冷剂的用量,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。碳二加氢等温反应器,使得碳二加氢剧烈的放热反应更容易得到控制,由于用甲醇及时把反应热量撤走,更不容易造成飞温而导致停车。,对流段、
14、辐射段,原料预热,裂解炉,急冷油/水系统,裂解气压缩系统,预冷和干燥,C2/C3分离,C2加氢,C1/C2 分离,甲烷化,乙烯分离,乙烯制冷,C3/C4分离,C3加氢,丙烯分离,C4/C5分离,汽油加氢1段,C8/C9分离,汽油加氢2段,C5/C6分离,工艺蒸汽系统,碱洗系统,丙烯制冷,乙烯,丙烯,氢气,加氢汽油,C9+馏分,C4馏分,C5回裂解炉,丙烷回裂解炉,乙烷回裂解炉,工艺流程,01 炉区,05 废水区,02 热回收区,02 热回收区,03 压缩和甲 烷化区,03 压缩和甲 烷化区,04 分离和汽油加氢区,04 分离和汽油加氢区,06 配变电所和机柜室,07 装置主管廊,主要原料及工况
15、 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;所以本乙烯装置根据进料和裂解深度分为六种设计工况。产品和副产品 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 备注乙烯 t 125 1000,000 送FDPE、HDPE、SM等装置丙烯 t 62.5 500,000 送PP装置氢气 t 2.75 22,000 供装置加氢及外送甲烷/氢
16、t 51.503 412,024 作燃料 裂解碳四 t 40.616 324,928 送丁二烯装置 加氢汽油 t 52.953 423,634 送芳烃抽提装置加氢碳九 t 8.956 71,648 送罐区,销售未加氢碳五 t 19.502 156,016 送罐区,销售裂解轻柴油 t 6.058 48,464 送罐区,销售10 裂解燃料油 t 5.685 45,480 送罐区,销售,(1)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新鲜的石脑油管线。罐顶部的气相经压控阀并入到气相进料管线。2).石脑油 新鲜的石脑油来自界区外的石
17、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。,3)LPG(液化石油气)新鲜的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-2514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。4)加氢尾油 新鲜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
18、;15万吨/年.台),(2)裂解裂解炉采用“双辐射段”即通过采用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。本项目采用的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。使用文丘里分配器,使所有的辐射段流速一致,最终每根炉管有相同的停留时间。线性急冷换热器(LQE)的设计使其不受焦粒的冲刷,避免结焦。保证长周期运行,最大限度减少检修工作。对流段设计,使其适应原料的多样性,加氢尾油为达到相应的气化率和流动形式,采用特殊设计。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,采用专有的混合注汽喷嘴设计,避免结焦,原料在对流段
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