乙烯回收新技術(shù)

工進(jìn)展714CHEMICAL INDUSTRY AND ENGIN EERING PROGRESS2002年第21卷第9期乙烯回收新技術(shù)(中國石化工程建設公司,北京, 100101 )商要論述了天津石化乙烯回收新技術(shù)擴大中試裝置的工藝特點(diǎn)、新工藝的主要流程和設備布置的設計方法。報道了2-丁烯異構化反應、1-丁烯自身轉化己烯異構化反應的生產(chǎn)工藝。提出的裝置布置有新的特點(diǎn),在有限的位置采用相關(guān)設備集中框架布置的設計模式,使其管道最短,系統壓力最小,檢修方便。關(guān)鍵詞2-丁烯異構化反應,1-丁烯自身轉化,己烯異構化中圖分類(lèi)號TQ 221.21文獻標識碼A文章編號1000-6613(2002)09-0668-05天津石化乙烯回收新技術(shù)擴大中試裝置是中國口,HDPE和LLDPE共聚單體基本上還采用丙烯石化集團公司與美國Lummus工程公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的和1-丁烯。但丙烯共聚單體在國外已經(jīng)淘汰,實(shí)驗項目,該項目由SINOPEC與Lummus共同投1-丁烯共聚樹(shù)脂的性能、質(zhì)量難以和1-己烯、資,Lummus提供專(zhuān)利技術(shù),SEI(中國石化工程1-辛烯等共聚樹(shù)脂競爭。用作共聚單體的1-己建設公司)提供工程設計。由于該技術(shù)只在實(shí)驗室烯等a -烯烴如果長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口,勢必影響中國合中通過(guò)小試,國內外沒(méi)有其商業(yè)化的成型范例,因成樹(shù)脂的發(fā)展和質(zhì)量的提高以及產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競此設備布置無(wú)法借鑒已有裝置的成功經(jīng)驗。經(jīng)過(guò)對爭力。新工藝的研究、消化吸收,結合天津石化乙烯廠(chǎng)的目前,中國合成樹(shù)脂及塑料產(chǎn)品結構性的過(guò)剩實(shí)地情況,同時(shí)借鑒國外工程公司的布置建議,完和短缺已日益嚴重,大宗通用產(chǎn)品多,專(zhuān)用牌號少成了新裝置的設備布置。的矛盾已很突出。1-己烯等a-烯烴共聚單體已經(jīng)制約了中國聚烯烴的發(fā)展,因此在采用2-丁烯1裝置的設計意義異構化反應、1-丁烯自身轉化及己烯異構化反應乙烯開(kāi)發(fā)新項目包括兩個(gè)獨立部分:-部分為生產(chǎn)1-己烯具有現實(shí)意義。裂解氣前脫碳五催化加氫精餾流程,另-部分為通2新工藝的主要流程過(guò)2-丁烯異構化反應、1-丁烯自身轉化及己烯異構化反應生產(chǎn)1-己烯流程。1- 己烯生產(chǎn) 流程分3個(gè)主要部分 :( 1)2-丁新開(kāi)發(fā)的乙烯回收新流程采用了前脫碳五催化烯異構化反應;(2) 1-丁烯自身轉化;(3)3-己加氫精餾、分凝分餾塔(CFT)低壓激冷和碳四烯異構化。工藝流程如圖1所示。自身轉化生成1-己烯等新技術(shù)。新流程與常規(順序分離并將C4加氫后循環(huán)做裂解原料)的流程507 kg/h184 kg/hCs以下輕組分1-已烯產(chǎn)品比,可增加經(jīng)濟效益33%。與丁二烯回收的常規順序分離流程相比,可增長(cháng)經(jīng)濟效益16% ,設備_2-]烯2-丁烯1-丁烯3-己烯臺數減少15%,投資降低10%,因此乙烯回收新(混合C4中)異構化白身轉化異構化1597 kg/h流程具有很強的競爭力。另外,共聚單體是1-己LPG 893 kg/h3-已烯C7去汽油烯最主要的應用領(lǐng)域,增長(cháng)迅速。1 -己烯共聚的(含2-]烯)線(xiàn)性低密度(LLDPE)樹(shù)脂與1-丁烯共聚的LLDPE樹(shù)脂相比,拉伸強度、抗擊強度、抗撕裂圖1工藝流程示意圖性和經(jīng)久耐用性能都明顯優(yōu)越、特別是適用于大型中國煤化工中空吹塑容器、管材、包裝薄膜材料和溫室、大棚MHCNMH G等農用覆蓋膜等。世界大多數國家已采用較高的收稿日期2002-06 - 20作者簡(jiǎn)介謝軍( 1968- -), 女,工程師。電話(huà)010- 64962266 -a-烯烴共聚單體如1-己烯和1 -辛烯替代1-丁6100。.烯大量用于生產(chǎn)LLDPE,少量用于生產(chǎn)高密度聚乙烯。目前中國聚合級1-己烯(HDPE)需要進(jìn)第9期謝軍:;乙烯回收新技術(shù)2.12-丁烯異構化反應主要的部分用來(lái)處理冷凝器( EA - 8204 )來(lái)的液原料為天津石化乙烯廠(chǎng)MTBE 裝置的1-丁烯體,另一小部分抽取1 -丁烯產(chǎn)品和由脫碳五塔精餾塔來(lái)的未反應的C4組分。原料中應不含異丁DA- 8301來(lái)的循環(huán)Cq- Cs液體。兩部分具有同烯,因為異丁烯含有支鏈,如果用它作原料,生產(chǎn)一氣相空間?；亓饕涸诹髁靠刂葡掠芍鞑糠殖槌龅募合┊a(chǎn)品中也含有支鏈。并由第二1-丁烯精餾塔回流泵GA- 8201A/B打富2-丁烯物流由槽車(chē)送來(lái)并送到進(jìn)料罐FB -出。此時(shí),回流罐的液位重置回流液的流量控制8201A/B,為了減少對烯烴轉化催化劑的毒性,在器。頂部的1-丁烯產(chǎn)品由泵GA- 8201A/B排出,進(jìn)入異構化反應器前對原料進(jìn)行了保護床處理。原流率由它與回流率的比率控制。從第一塔塔底來(lái)的料先在FF - 8201A/B中應用CU2O脫除氧,再進(jìn)物流由1-丁烯精餾塔釜液泵GA-8203A/B打到入FF- 8202A/B。FF - 8202A/B分為4層，最下第二塔的塔頂。第一1-丁烯精餾塔再沸器的再沸-層用來(lái)脫水,第二層用來(lái)脫氧化物,第三層用來(lái)熱由低壓蒸汽冷凝提供。含有2-丁烯和正丁烷的脫除硫化物,第四層用來(lái)脫除未知雜質(zhì)。底部產(chǎn)品,作為C4 LPG產(chǎn)品送到2-丁烯-正丁在脫除各種可能的雜質(zhì)后,2-J烯新鮮進(jìn)料烷L(cháng)PG貯罐FB- 8202中。另外此處還有一管線(xiàn)與來(lái)自第一- 1- J烯精餾塔DA- 8201A的2-丁烯能夠使-部分物流送到泵GA - 8204A/B吸入端，混合后流入2-丁烯異構化反應器進(jìn)料蒸發(fā)器從而使之能夠循環(huán)回異構化反應器。EA- 8207。EA- 8207采用低壓蒸汽為加熱介質(zhì),2.21-J烯自身轉化接著(zhù)物料又在2-丁烯異構化反應器進(jìn)出料換熱器從1-丁烯精餾塔來(lái)的頂部1-丁烯進(jìn)料被送EA-8201中與2-丁烯異構化反應器的出料進(jìn)行到自身轉化反應器蒸發(fā)器EA- 8302中,用低壓蒸換熱從而過(guò)熱。從EA- 8201出來(lái)后, 2-丁烯進(jìn)汽加熱蒸發(fā)。當進(jìn)料的C4烴中含有Cs時(shí),用中壓料被送入2-丁烯異構化反應器進(jìn)料加熱器EA-蒸汽加熱蒸發(fā) ,蒸發(fā)后的氣體在自身轉化反應器進(jìn)8205。EA-8205是電加熱器,通過(guò)溫度控制加熱出料換熱器EA-8301A/B中用反應器的出料進(jìn)一反應器進(jìn)料一直到合適的溫度。步過(guò)熱。然后在自身轉化反應器進(jìn)料加熱器EA-在2-丁烯異構化反應器DC- 8201A/B中,8305中進(jìn)一步加熱到入口溫度為343C(設置有2-丁烯在溫度高達315 C時(shí)被異構化為1-丁烯。-溫度控制器控制反應器的進(jìn)口溫度)后進(jìn)入1-反應過(guò)程中使用的催化劑是固定床異構化催化丁烯自身轉化反應器DC- 8301A中,進(jìn)行反應:劑，其中有兩個(gè)反應器; -一個(gè)在線(xiàn)操作,另一個(gè)再1-丁烯+1-丁烯→乙烯+3-己烯生或者備用。再生時(shí)應用高溫的氮氣-氧氣混合物另外,該反應的催化劑不僅能發(fā)生自身轉化反加熱催化劑床層,再生后反應器經(jīng)過(guò)冷卻進(jìn)入備用應,也能發(fā)生異構化反應,將1-丁烯異構化為模式。2-丁烯,所以在反應器中還會(huì )發(fā)生副反應:1-丁烯從反應器出來(lái)后在換熱器中與反應器1-丁烯+2-丁烯→丙烯+3-戊烯.的進(jìn)料進(jìn)行熱交換,冷卻后的1 -丁烯被送到第二1-丁烯+2-戊烯→丙烯+3-己烯1-丁烯精餾塔DA- 8201B中。因結構的原因,精當某裝置需要較多量的丙烯而不是乙烯時(shí),可餾塔被分為兩個(gè)串聯(lián)的塔:DA-8201A和DA-以通過(guò).上述反應,增加2-丁烯的量或增加2-戊8201B。第一個(gè)塔是有61塊塔板的單溢流浮閥塔，烯的循環(huán)量,從而達到多產(chǎn)丙烯的目的。本實(shí)驗裝兩塔一共122塊塔板,-股C$組分由第-塔的塔置設置了兩條副線(xiàn)用以驗證此條線(xiàn)路的可靠性。底抽出作為C4 LPG產(chǎn)品送出界區。反應過(guò)程中使用的催化劑為固定床層催化劑,在該塔系統中，1-丁烯產(chǎn)品由塔頂抽出,另采用向下流的模式。在此階段也有兩個(gè)反應器:-外有--股富2-丁烯的物流由DA-8201A的第55個(gè)操作另一 個(gè)備用。 當反應器結垢催化劑活性降塊塔板抽出,通過(guò)2-丁烯循環(huán)泵GA- 8202A/B低或MYH中國煤化工~ 550 C的熱氧氣_循環(huán)回異構化反應器。氮氣CNMHG卻并用稀釋后的氫氣DA - 8201B的塔頂氣相在第二1-丁烯精餾塔活化,然后處于備用狀態(tài)。冷凝器EA-8204中用冷卻水冷凝，分離出自身轉化反應器按兩種不同的壓力設計,即高95. 12%的1-丁烯產(chǎn)品,然后送入1-丁烯精餾塔壓2.92 MPa、低壓0.55 MPao不同的操作壓力通回流罐FA- 8201中。FA- 8201被分為兩部分:過(guò)設置在反應器出口、進(jìn)出料換熱器下游的背壓控670化I進(jìn)展2002年第21卷制器調節。送到1-己烯產(chǎn)品儲罐FB- 8401中。DA- 8401B塔頂的氣相產(chǎn)品在流量控制下送回裂解氣二段的釜液通過(guò)第二1-己烯精餾塔釜液泵GA-吸入罐E-FA-202,流量控制器用脫碳五塔頂部8403A/B送回DA- 8401A中。管線(xiàn)上的壓力控制器重置,塔底分離出94%的3-第一1-己烯精餾塔再沸器EA-8403用低壓己烯產(chǎn)品被送到異構化反應器。蒸汽加熱,低壓蒸汽的流率由流量控制器控制,并.脫碳五塔可以在高壓( 1.06 MPa)或低壓下由在線(xiàn)分析儀來(lái)重置,在線(xiàn)分析測量DA - 8401A操作(0.4 MPa)當在高壓下操作時(shí),脫碳五塔第86塊塔板的1-己烯含量。1-己烯精餾塔的底再沸器EA - 8303用中壓蒸汽加熱;當在低壓操作部產(chǎn)品從DA - 8401A的底部在液位控制下抽出,時(shí), EA- 8303用低壓蒸汽加熱。它與從第二裂解氣催化加氫精餾塔來(lái)的C6t 物流混2.33-己烯異構化合后送回乙烯裝置的EA- 420 ,在乙烯裝置與裂解脫戊烷塔塔底的3-己烯產(chǎn)品與1-己烯精餾汽油混合。由1-己烯精餾塔塔頂分離出99%的聚塔DA- 8401A來(lái)的循環(huán)3-己烯物流混合后,送合級1-己烯產(chǎn)品經(jīng)過(guò)冷卻后儲存于1 -己烯產(chǎn)品儲入3-己烯異構化反應器進(jìn)料蒸發(fā)器EA - 8408。罐FB-8401中,儲罐連有氮氣管線(xiàn),用來(lái)當泵打出循環(huán)的3-己烯由DA- 8401A的第81塊塔板抽及裝料時(shí)進(jìn)行呼吸，1-己烯產(chǎn)品最后由1-己烯產(chǎn)出,并在流量控制下由3-己烯循環(huán)泵GA -品泵CA - 8404A/B送到聚乙烯裝置或裝車(chē)外賣(mài)。8402A/B打出。蒸發(fā)后的己烯物流在3-己烯異構3設備布置化反應器進(jìn)出料換熱器EA- 8401中與3-己烯異這次開(kāi)發(fā)的新技術(shù)還處于實(shí)驗階段,工藝流程構化反應器的出料換熱從而過(guò)熱,然后反應器進(jìn)料比通常的流程復雜,有很多不定因素。工藝流程中增在3-己烯異構化反應器進(jìn)料加熱器EA-8405中加了很多管線(xiàn)和儀表,同時(shí)Lummus公司要求能對6在溫度控制~下過(guò)熱到反應器進(jìn)口溫度為315 C后進(jìn)種不同工況進(jìn)行實(shí)驗,增加了工藝流程的復雜性。入3-己烯異構化反應器DC- 8401A中發(fā)生反應:同時(shí), 要求裝置能適應反復拆裝。這次半工業(yè)3-己烯 →1-己烯化裝置著(zhù)重對不同催化劑各種條件的實(shí)驗,要求一本裝置提供了兩個(gè)反應器,一個(gè)在線(xiàn)操作,另些設備和管線(xiàn)能適應經(jīng)常拆裝,使設備臺數增多、-個(gè)再生或處于熱備用狀態(tài)。當在線(xiàn)反應器的催化設計工作難度增大,也給配管專(zhuān)業(yè)和結構專(zhuān)業(yè)帶來(lái)劑活性由于結垢而明顯下降時(shí),則用高溫氮氣-氧很大難度。本裝置是在繼天津石化乙烯改造剛剛完成之后氣進(jìn)行離線(xiàn)再生。反應器的出口物流在進(jìn)出料換熱器EA-8401建立的一套乙烯新回收實(shí)驗裝置。由前面的工藝分中冷卻后送入1 -己烯精餾塔。因為結構原因,析可知,它與原乙烯裝置有著(zhù)密不可分的關(guān)系。但1-己烯精餾塔被分為兩個(gè)塔串聯(lián)操作。第--1-己因原乙烯裝置改造后,整個(gè)乙烯廠(chǎng)區僅剩下東南側烯精餾塔(DA-8401A)和第二1-己烯精餾塔-塊長(cháng)方形面積。本實(shí)驗裝置又不便于離乙烯裝置(DA-8401B)均由90塊單溢流的浮閥塔板組成,太遠,經(jīng)與天津石化協(xié)商，確定布置在一個(gè)57 m兩個(gè)塔共180塊塔板,因為3-己烯和1-己烯的長(cháng)、25m寬的狹長(cháng)面積里,西面緊鄰乙烯裝置冷區,東面是廠(chǎng)區主干道,北面與乙烯汽油加氫區相相對揮發(fā)度較小,所以塔壓越低越好。塔壓越低,接,見(jiàn)圖2。所需的循環(huán)量越低,塔徑也就越小。為了驗證此過(guò)程,該系統還設置了一條副線(xiàn)用以高壓操作。從異構化反應器來(lái)的進(jìn)料物流進(jìn)入第-精餾塔。DA - 8401A頂部的氣體流入DA- 8401B的底部塔板，DA- 8401B頂部的全部氣相在第二1 -己西編烯精餾塔冷凝器EA - 8404中用冷卻水冷凝。因回中國煤化工區i流比相當高,大部分冷凝液在流量控制下,作為塔CHCNMHG的回流量通過(guò)第二1-己烯精餾塔回流/產(chǎn)品泵叫nuir;以-GA-8401A/B返回塔中。-小部分在塔的回流比率的控制下作為1-己烯產(chǎn)品而抽出。1- 己烯產(chǎn)品在1-己烯產(chǎn)品冷卻器EA-8407中冷卻,然后圖2天津石化乙烯廠(chǎng) 乙烯單元總平面布置圖第9期謝軍:;乙烯回收新技術(shù)設備布置除了滿(mǎn)足工藝流程、安全生產(chǎn)和環(huán)境備布置,但通過(guò)對流程和現場(chǎng)實(shí)地進(jìn)行深入研究，保護的要求外, 還應考慮以下需要:( 1 )工廠(chǎng)總體作者提出了新的布置模式，見(jiàn)圖3。布置;(2)操作、維護、檢修、施工和消防;(3)由圖3可見(jiàn),天津乙烯廠(chǎng)區不宜將本實(shí)驗裝置節省用地和減少能耗。的管廊布置在西側。因為該側臨近乙烯裝置的冷本裝置共有設備113臺,其中塔器7臺、反應區,擺放的設備主要以換熱器為主,這-帶必須留器8臺、換熱器34臺、罐類(lèi)設備20臺、干燥器出設備的管束抽出區域、設備檢修空間及消防通11臺、泵33臺。除了2-丁烯及1-己烯貯罐及道。否則,既不能保證新裝置的吊裝、檢修和操其泵共10臺設備布置在罐區以外,其他103臺設作,連原乙烯裝置的各種操作也受到影響1。由備均要求布置在57 mx25 m的面積里，由于設備此看來(lái)，只有將管廊放在中間區域才最合理。因為種類(lèi)和數量非常多,其間的管道連接也十分復雜。這樣不僅可以最大限度地聯(lián)系更多的設備,同時(shí)由因本裝置占地為-長(cháng)方形,只有采用直通式管廊且于管廊居中,設備位于東西兩側,東側是廠(chǎng)區主干平行于裝置的長(cháng)邊才最經(jīng)濟合理,其位置的擺放有道,西側可以和冷區公用-一個(gè)吊裝檢修通道,便于3種方式:西側、中間、東側。配管,同時(shí)節省了因考慮裝置內部的吊裝檢修區域Lummus公司在其工藝包中有-版建議性的設而設置的占地面積?？蚣?母榪架2@框架甲甲等“由由T-NN FI-10母中每一申中由框架4框架5框架6盤(pán).884?圖3乙烯新實(shí)驗裝置設備 布置圖由于該裝置所含立式設備的最大特點(diǎn)是長(cháng)徑比箱提供空間。但是,在配管時(shí)要注意框架上的預留很大,但是為了增加設備的穩定性,在安裝上主要孔一定要保證塔管道的穿越和塔上接管的聯(lián)接。由以框架支撐替代裙座支撐。為了節省占地,節省材于精餾塔采用卸料泵卸料,所以其安裝高度要由泵料,便于操作和配管,本裝置基本采用按照流程順的凈正吸入壓頭和吸入管道的壓力降決定20。序,設備成組布置,共用整體框架的思路。在布置由于在該實(shí)驗裝置中,反應器、干燥器數量很它們的聯(lián)合框架時(shí),考慮與兩個(gè)塔密切相關(guān)的冷凝大,中國煤化工頻繁,因此,在僅有器、再沸器、預熱器等換熱設備距離精餾塔不宜過(guò)的面MYHCNMHG作、堆放和運輸考慮遠,且占地面積極其有限,故將精餾塔所在的聯(lián)合一定的空間21?？蚣苓m當放大,將換熱器與之布置在一個(gè)框架上。本裝置的冷換設備數量很多, 大約占裝置設備這樣,框架的平臺就可以作為去塔的人孔及閥門(mén)和總量的1/3。理論上,冷換設備應盡可能布置在地儀表的操作平臺,還可以為拆卸換熱器的封頭、管面上,但鑒于本次設計的局限性,換熱器也采用了672化I進(jìn)展2002年第21卷相關(guān)設備集中框架布置的設計模式。再沸器在布置了優(yōu)化、設備安裝滿(mǎn)足了工藝要求,達到了操作方上考慮到使其盡量靠近與之相連的塔,從而使其管便,經(jīng)濟美觀(guān)。道最短，系統壓力降最小,所以裝置再沸器均布置在精餾塔的邊側,并且在其管束的一端留有檢修場(chǎng)參考文獻地和通道。1 中國石油化工總公司.石油化工企業(yè)設計防火規范[ M ]. 北4結論京:中國計劃出版社, 2000. 11~19 .天津石化公司在有限的位置對乙烯回收新技術(shù)2張德姜，王懷義,等. 石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊實(shí)驗裝置,進(jìn)行了工藝流程、設備布局、安裝進(jìn)行[ M].北京:中國石化出版社，1994. 51 , 159New Technology of Ethylene' s Semi - workXie Jun( SINOPEC Engineering Incorporation, Beijing, 100101 )AbstractFrom four parts，the paper expounds upon the feature of the new process and the plant arrangement ,and discussed emphatically the procedure of manufacturing 1 - hexene from 2 - butene Isomerazation reaction &1 - butene automethathesis and hexene isomerazation reaction. Seeing that it' s so far the only semi- work inthe world，there is more new thinking on the work of engineering design. It is really a rare task for us to studynot only from the direction of the new process but also the plant arrangement.Keywords 2 - butene Isomerazation , 1 - butene automethathesis , hexene isomerazation(編輯王改云)廣告索引封面:天大天久科技股份有限公司內插5:鞍山阿麗貝塑料儲罐有限公司封二:蘭州瑞德干燥技術(shù)有限公司內插6 :南京大唐化工有限公司封三:江陰市勤業(yè)化工機械有限公司內插7 :常州市中化建化工有限公司.封底:約翰威立股份有限公司內插8 :上海凱仕制泵有限公司彩插1 :山東濰坊天德化工有限公司內插9:第五屆中國國際環(huán)保技術(shù)與裝備展覽會(huì )彩插2 :江蘇洪流化工機械有限公司內插10:江陰市洪騰機械有限公司江蘇洪流泵業(yè)股份有限公司內插11:2002淄博(全國)化工產(chǎn)品暨化工設備彩插3 : 2002(第3屆)上海國際化工展覽會(huì )展覽會(huì )彩插4:中國藍星(集團)總公司內插中國煤化工內插1 :上海升立混合機「DYHCNMH限公司內插2:解放軍3419工廠(chǎng)內插14 !浙⊥豐利材燁說(shuō)畝有限公司內插3 :張家港華大離心機制造有限公司內插15 :浙江成達特種閥門(mén)廠(chǎng)內插4:常州合力干燥設備有限公司內插16:上海申銀機械廠(chǎng)