提高乙烯收率有效措施的研究

山東化工●114●SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷提高乙烯收率有效措施的研究劉厚濤(武漢乙烯烯烴分部湖北武漢430082)摘要:本文針對武漢乙烯裝置的實(shí)際情況,探討影響乙烯收率的主要因素,通過(guò)研究實(shí)施裂解爐深度控制，原料優(yōu)化,反應器、冷箱、塔器操作優(yōu)化等有效措施,最終實(shí)現提高乙烯收率的目的。關(guān)鍵詞:乙烯收率;研究;措施中圈分類(lèi)號:TQ221.21文獻標識碼:B文章編號1008 -021X(2014)05 -0114 -03Study on the Effective Method for Increasing Yield of EthyleneLIUHou-tao.( Wuhan Ethylene Olefin Division, Wuhan 430082, China)Abstract:In this paper, the main factors afecting the yield of ethylene were discussed according to the actual situation ofthe Wuhan Ethylene Plant. The target of improving ethylene yield rate was ultimately realized by efctiee measures of thecracking fumace depth control, raw materials selection and the operating optimization of reactor, cold boxes, tower.Key words :ethylene yield; research; measures1裝置情況簡(jiǎn)介于焦炭的生成,縮短爐子運行周期,甚至引起爐管破裂。因武漢乙烯裝置工藝包分裂解爐和回收兩部分。裂解爐此在其他操作條件不變的情況下,確定最適宜的COT指標共8臺,采用中石化科技開(kāi)發(fā)公司(ST)開(kāi)發(fā)的SL- I、SL-對乙烯的收率至關(guān)重要。以裂解原料石腦油為例,一般情況IV型裂解爐技術(shù),回收部分采用中國石化工程建設有限公COT與乙烯的收率關(guān)系如圖1。司的前脫丙烷前加氫流程(LECT)專(zhuān)利技術(shù)。其中采用了急冷油粘度控制技術(shù)、急冷油旋液分離器、國產(chǎn)化裂解氣壓縮31機五段壓縮中石化自有的碳二加氫、碳三加氫低溫甲烷化: 30技術(shù)、高低壓脫丙烷塔、C2、C3洗滌塔、雙塔脫甲烷、分凝分; 29i 28餾塔(CFT)尾氣膨脹-再壓縮機系統、低壓甲烷壓縮機技j 27術(shù)、國產(chǎn)化制冷壓縮機組丙烯&乙烯復疊制冷等工藝技術(shù)。26乙烯裝置于2013年8月12日正式投產(chǎn),設計年產(chǎn)乙烯80萬(wàn)t,每小時(shí)乙烯產(chǎn)量103t。2013年11月14日、15日、1624810 814 818 822 826 830 834 838 842 846 850日裝置滿(mǎn)負荷標定期間,每小時(shí)乙烯平均產(chǎn)量99t,平均收率COT/C僅28. 6% ,乙烯收率等技術(shù)指標遠低于國內同行業(yè)水平,影圖1 COT 與乙烯收率的關(guān)系響了裝置經(jīng)濟指標。武漢乙烯2#、3#、6#、7#、8#裂解爐為輕油爐,設計COT2影響裝置乙烯收率 的原因分析平均值為843 ~ 8469C ,現場(chǎng)熱電偶實(shí)際安裝離輻射段爐管在乙烯生產(chǎn)過(guò)程中影響乙烯收率的因素很多,各因素之出口較原設計位置要遠6m左右,固按照原設計COT指標控間彼此關(guān)聯(lián)又相互制約[1-2]。但受裂解深度、原料特性、碳制,裂解產(chǎn)物甲烷氫氣收率上升,雙烯收率反而略有下降。二反應器選擇性、冷箱及脫甲烷塔甲烷中乙烯損失、乙烯精經(jīng)SEI模擬計算和現場(chǎng)實(shí)際測得輻射段爐管管壁溫度餾塔塔釜乙烷中乙烯損失等因素影響最為主要。(TMT) ,經(jīng)優(yōu)化輕油爐最佳CoT為825C ,在此溫度條件下2.1 裂解爐深度影響與優(yōu)化措施乙烯收率為29. 7% ,比原COT設計指標下的乙烯收率多出影響裂解深度的工藝因素，如:裂解爐出口溫度(COT)、0.43%。裂解爐出口壓力( COP)、烴分壓、橫跨溫度、停留時(shí)間和急冷2.1.2 COP 對乙烯收率的影響鍋爐出口溫度。其中以COT、COP影響最大。裂解爐出口壓力主要由急冷單元的壓降和裂解氣壓縮2.1.1 COT對乙烯收率的影響機一段的吸人因中國煤化工)T不變的情況提高COT有利于提高乙烯收率,但過(guò)高的溫度也有利下,SPYRO軟件MHCNMHG率情況,如表收稿日期:2014-03 -15作者簡(jiǎn)介:劉厚濤,助理工程師,現在武漢乙烯烯烴分部工作。第5期劉厚濤:提高乙烯收率有效措施的研究●115●1頭油共裂解。碳五拔頭油組分如表4。表1不同COP條件下SPYRO模擬結果表4碳五拔頭油組分爐管出口壓力/ MPa0.2060.226 .項目質(zhì)量指標分析結果乙烯收率/%29.6529. 38正構烷烴/%≥3045. 32基于SPYRO模擬數據分析,適度降低COP出口壓力有烯烴/%7.34利于提高乙烯收率,為此武漢乙烯優(yōu)化急冷單元操作,降低芳烴/%≤111.62裂解氣壓縮機一段吸人壓力。經(jīng)優(yōu)化后COP平均值環(huán)烷烴/%0.370.204MPa,裂解氣壓縮機一段人口壓力降至34kPa(原設計由于我廠(chǎng)碳五拔頭油的量不夠-臺裂解爐使用,目前40kPa) ,乙烯收率提高了0. 13%。.碳五拔頭油僅與8#裂解爐石腦油混合進(jìn)料,拔頭油進(jìn)料流2.2 原料特性影響與優(yōu)化措施量10.5v/h。碳五拔頭油與石腦油相比，拔頭油裂解乙烯收原料輕質(zhì)化、優(yōu)質(zhì)化是提高乙烯收率的重要手段} -4] 。率隨COT的提高增加較快。通常情況當COT溫度在835 C我廠(chǎng)原油供應渠道較多,種類(lèi)較復雜,生產(chǎn)出來(lái)的石腦油加以上時(shí),每提高1 C COT石腦油可提高乙烯收率0.1% ,碳氫尾油組分變化很大,加上原油供應緊張,對優(yōu)化裂解爐操五拔頭油可提高乙烯收率0.165%。當前武漢乙烯裝置由作參數提高乙烯收率帶來(lái)了-定的難度。乙烯裝置標定期于拔頭油用量偏少,加上混合物料裂解合適的COT溫度還間裂解原料組分,如表2、表3。在探索,因此8#裂解爐乙烯收率仍然沒(méi)有得到較明顯地提表2石腦油組成高,但還是有很大的優(yōu)化空間。質(zhì)量指標.2.3碳二反應器影響與優(yōu)化措施初餾點(diǎn)/C≥2527.4乙烯工業(yè)生產(chǎn)中為了滿(mǎn)足乙烯產(chǎn)品中乙炔含量不超標，終餾點(diǎn)/C≤204185.8設置了碳二反應器進(jìn)行加氫脫炔反應,在脫炔的過(guò)程中由于操作溫度升高、催化劑活性及選擇性降低,往往出現了過(guò)加總硫/%≤0.050.0036氫現象。為滿(mǎn)足三段反應器出口乙炔濃度低于2x10-*,武烷烴/%≥6563.33 .漢乙烯碳二反應器自運行以來(lái),一段、二段三段反應器運行28.58情況,如表5?！?.01.65:5 反應器R-201A/B/C運行情況.≤11.07.63人口乙炔濃人口溫度出口溫度出口乙炔反應器實(shí)測6.48度/(x10-*) /9C濃度/( x10-6)砷/(ug/kg)≤201.3一段反應器436584.981568二段反應器90.8171鉛/(ug/kg)≤150三段反應器096.7<氯含量/(p/kg)e50.3根據表5分析得出碳二反應器床層溫度普遍偏高,催化剝( ug/kg)≤1:1劑活性及選擇性較差。為此為了維持正常的生產(chǎn)需求,減少密度/(kg/m2)705.7不必要的過(guò)加氫反應，碳二反應器規定定期排放綠油,減少表3加氫尾油組成綠油對碳二反應器的不良影響。通過(guò)排放綠油對應各床層溫度相應下降了1~29C;同時(shí)調整裂解爐注硫量進(jìn)而控制密度/(kg/m})800 ~ 850837.4 .反應器人口Co濃度,使得催化劑的選擇性有了較大的提高,減少了不必要的乙烯損失,乙烯收率也相應提高了≤350330. 7(0.18%。報告477.002.4 冷箱及脫甲烷塔影響與優(yōu)化措施BMCI值≤l817冷箱及脫甲烷塔(C -301)中甲烷帶乙烯是分離崗位乙2.7烯損失的主要原因。冷箱的低溫主要由甲烷膨脹機的高壓≤2000.0011甲烷發(fā)生節流膨脹提供。乙烯冷劑、氫氣節流和甲烷尾氣節氮/(mg/kg)報告.2. 8398流也提供部分冷量把輕組分逐一分離。 控制碳二洗滌塔(C總氯/(mg/kg)<1- 320)頂溫和氫/用烷分離罐(D- 308X. D -309X)溫度是水分無(wú)游離水控制碳二組分中國煤化工根據表2、表3分析得出裂解原料關(guān)鍵部分指標偏離設此外,壓大MHICN M H G的壓力受裂解氣計值,比重略輕,原料性質(zhì)比較差。為確保原料的質(zhì)量,需合壓縮機五段出口壓力和氫氣外送量決定。脫甲烷塔塔頂乙理安排采購原油的品種,同時(shí)不同油種需要做到分貯分煉。烯損失量與塔頂溫度密切相關(guān),降低塔頂溫度有利于提高乙此外,為確保裂解原料供應,我廠(chǎng)通過(guò)石腦油中添加碳五拔烯收率。脫甲烷塔有四股進(jìn)料,除了第四股進(jìn)料為氣相進(jìn)料山東化]116●SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷外,前三股進(jìn)料均為液相進(jìn)料。第- -股進(jìn)料(自C-320塔中乙烯的含量增加,其后果-方面乙烯損失,另一方面乙烷釜)溫度設計最低( - 1219C) ,進(jìn)料塔盤(pán)位置離塔頂最近,影夾帶乙烯循環(huán)裂解不僅增加裝置能耗,而且爐管容易結焦縮響程度最大,即第一股進(jìn)料量加大，則頂溫降低,反之亦然。短爐子運行周期,因此需要及時(shí)調整中沸器和底沸器的加熱所以,保證碳二洗滌塔釜液位和溫度,有利于脫甲烷塔進(jìn)料量;塔釜溫度若偏高,乙烷便會(huì )進(jìn)入塔頂影響乙烯純度。武量穩定。冷箱及脫甲烷塔操作參數如表6。漢乙烯精餾塔設計有兩股回流:主回流FIC40010和輔助回表6冷箱及脫甲烷塔操作參數流FIC4008其中主回流既是塔頂回流又是塔的中沸介質(zhì)，溫度/C壓力/MPa是全塔物料平衡和能量平衡的基礎。經(jīng)過(guò)實(shí)踐優(yōu)化,塔溫控C-320-1213.341制不宜通過(guò)改變主回流F140010流量,應改變輔助回流閥D -308X-1403. 286FV - 4008開(kāi)度或降低底沸量來(lái)控制,這樣乙烯塔塔溫易趨D - 309x-1633. 265于穩定,滿(mǎn)負荷情況下塔釜乙烯損失可以降到0.2%以下。D-307-9S.73. 342D-306-79.73.358 ;3結語(yǔ)C-301-96.2.3. 075乙烯的收率受諸多因素的影響，武漢乙烯根據裝置自身分離系統自開(kāi)工以來(lái),通過(guò)優(yōu)化操作參數,碳二洗滌塔特點(diǎn),通過(guò)不斷地探討研究,找出了適合本裝置的一套優(yōu)化塔頂乙烯損失控制在0. 15%以下;脫甲烷塔回流罐頂乙烯措施。經(jīng)過(guò)初步的工作,乙烯收率得到了顯著(zhù)地提高。損失控制在0.1%以下,各項低于設計指標。參考文獻2.5 乙烯精餾塔的影響與優(yōu)化措施[1]武柏林,杜炳明.如何提高乙烯收率的研究[J].廣東化乙烯精餾塔主要任務(wù)是分離碳_二組分中乙烯和乙烷,塔工，,2007 ,34(6):35-37 ,85.頂分離出聚合級乙烯(乙烯純度大于99.95% ) ,塔釜分離出[2]王松漢何細藕.乙烯工藝與技術(shù)[ M].北京:中國石乙烷(乙烯含量低于1% )。因此如何優(yōu)化乙烯塔的操作,?；霭嫔?000.證塔頂乙烯合格的同時(shí),降低塔釜中乙烯損失率尤為重要。[3]陳華. 優(yōu)化原料和操作提高乙烯收率[J].廣東化工,2.5.1乙烯塔塔 壓控制2004,31(1):25 -27.乙烯塔塔壓對精餾的操作尤為關(guān)鍵。塔壓降低乙烯和[4]路明,武興彬.大慶石化分公司乙烯裝置裂解原料與乙烷的相對揮發(fā)度會(huì )增加,然而塔壓降得過(guò)多卻會(huì )使塔釜的裂解方案優(yōu)化[J].煉油與化工,2005 ,16(4):1 -4.乙烷帶到塔頂,影響產(chǎn)品質(zhì)量。乙烯壓縮機第三段吸人壓力控制著(zhù)乙烯塔頂壓力,為穩定乙烯塔塔壓,壓縮崗位必須穩(本文文獻格式:劉厚濤.提高乙烯收率有效措施的研究定乙烯壓縮機壓力,此外分離崗位投用乙烯冷劑用戶(hù)要精[J].山東化工,2014 ,43(5):114-116. )心、緩慢,使冷劑用戶(hù)對壓縮機的影響降至最低。2.5.2乙烯塔塔溫控制武漢乙烯精餾塔釜溫設計為- 39C ,釜溫降低會(huì )使乙烷(.上接第113頁(yè))[2]王躍林.多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅的綜合利用技術(shù)[J].精反應爐硅粉進(jìn)料原理為反應爐與進(jìn)料罐兩側壓力平衡細與專(zhuān)用化學(xué)品,2009,17(2) :22 -24.后,依靠硅粉自身重力從反應爐頂部進(jìn)料。原設計中,硅粉[3]王躍林，段先健,劉莉.多晶硅及有機硅工業(yè)副產(chǎn)物綜進(jìn)料罐使用氫氣置換。置換后的氫氣泄放至大氣,由于壓差合利用技術(shù)[J].材料研究與應用,2008 ,2(4) :269 -過(guò)大,硅粉進(jìn)料罐內的大量硅粉被帶出,同時(shí)在放空管線(xiàn)存272.在硅粉磨蝕的潛在安全隱患。經(jīng)過(guò)研究,我們在放空管線(xiàn)增[4]陳涵斌,李育亮,印永祥.四氯化硅轉化技術(shù)的現狀與發(fā)加合適的限流孔板,控制放空氣速,消除安全隱患,減少了硅展趨勢[J].氯堿工業(yè),2009 ,45(4) :27 -31.粉浪費。目前,平均每班在加硅粉過(guò)程中減少30kg,每年累[5]劉繼三,姚又省,柯曾鵬.四氯化硅氫化制備三氯氫硅的計節約10余t硅粉。研究進(jìn)展[J].廣州化工,2010 ,38(1):7-9.6]王躍,吳青友,印永祥.四氯化硅的氫化處理技術(shù)進(jìn)展經(jīng)過(guò)近半年的研究試驗,我們已研究出四氯化硅轉化的[J].四川化工,2011,(1):13-17.最佳工藝條件。目前,氫化氯化爐單程轉化率達26%以上,[7] Union Carbide Corp . Low cost solar array project -每小時(shí)可生產(chǎn)三氯氫硅2. 8t以上,硅粉單耗達到57kg/tfeasibility of the silane frocess for producingTCS,四氯化硅單耗達到1. 04/t TCS,電耗<1.0kW●h/t .semiconductor - grade silion[ R]. New York:U. s.TCS。此套改進(jìn)裝置現完全滿(mǎn)足年產(chǎn)1250t 多晶硅的需要，Department of Commerce, 1979.副產(chǎn)物四氯化硅有效利用形成閉環(huán),解決了國內因四氯化硅[8]萬(wàn)燁,湯傳斌當苧輝筍四每化硅氫化生產(chǎn)三氯氫無(wú)法處理的技術(shù)難題。硅技術(shù)研中國煤化工6(6):30-32.TYHCNMHG[1]呂詠梅.四氯化硅工業(yè)應用研究進(jìn)展[J].江蘇氯堿，(本文文獻格式:胥五- - ,危勝. 提高低溫氫化轉化率的研2007,(4):17 -25.究[J].山東化工,2014 ,43(5):112-113,116. )