提高乙烯收率技術(shù)探討

2004年32卷第3期廣州化工石油化工提高乙烯收率技術(shù)探討王遠海蘇穎千(中石化廣州分公司化工-部廣州510726)摘要本文針對廣州乙烯裝置的實(shí)際情況分析了乙烯收率偏低的原因提出了通過(guò)技術(shù)改造、優(yōu)化工藝參數、優(yōu)化原料結構等手段進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)踐證明這可切實(shí)提高裂解深度提高乙烯收率。關(guān)鍵詞乙烯收率探討Technical Discussion For Increasing Ethylene YieldWang Yuanhai Su Yinqian( Sinopec Guangzhou Branch Company Chemical No. 1 Department ,Guangzhou 510726 )Abstract In this article ,through analyzing the low ethylene yield in practice. The methods using updatetechnology update operation parameter and improved raw material structure are suggested. All the methods canincrease the crack deepness and ethylene yield ,which is also verified by practice.Keywords ethylene yield discussion中影響乙烯收率的因素有很多,如裂解爐技術(shù)、設1情況簡(jiǎn)介備條件、原料、系統操作參數、后續系統的限制、停留廣州乙烯裂解裝置引進(jìn)S&W公司的專(zhuān)利技時(shí)間和壓力等而且很多因素是同時(shí)起作用的任一術(shù)采用USC28U"型裂解爐和順序分離的技術(shù)路時(shí)刻的乙烯收率都是多種因素疊加的結果。線(xiàn)。裝置于1997年建成試運行3個(gè)月后由于種種2.1原 料的優(yōu)化原因被迫停產(chǎn)。1999 年9月裝置復產(chǎn)開(kāi)工,乙烯裝由于我廠(chǎng)加工的是進(jìn)口原油種類(lèi)很多生產(chǎn)的置于2003年2月10日停車(chē)進(jìn)行擴能改造達到設石腦油族組成變化很大,不同的族烴類(lèi)熱裂解反應計生產(chǎn)能力為年產(chǎn)乙烯20萬(wàn)噸的規模。乙烯收率規律是有差別的:正構烷烴最有利于生成乙烯、丙低-直是裝置經(jīng)濟指標的軟肋2002年乙烯收率平烯異構烷烴的烯烴收率低于同碳原子數的正構烷均只有29. 86 % ,而國內同行業(yè)乙烯收率先進(jìn)水平烴環(huán)烷烴裂解產(chǎn)生的乙烯、丙烯的產(chǎn)率不如鏈烷烴已經(jīng)達到了32 %甚至更高。乙烯收率是裝置的重高但大于烯烴和芳烴裂解的主要產(chǎn)物為碳四和汽要經(jīng)濟技術(shù)指標其水平高低對裝置的經(jīng)濟效益有油。從我廠(chǎng)目前的石腦油原料來(lái)看環(huán)烷烴含量的嚴重影響。如何提高裂解裝置的乙烯收率是乙烯變化范圍很大..-般在22 %~35 %之間變化。環(huán)行業(yè)永恒的課題和追求。烷烴Y片中國煤化工較明顯的對應關(guān)系,即環(huán)烷CNMHG汽油產(chǎn)量大;環(huán)烷烴2問(wèn)題分析及采取的措施含量低時(shí),乙烯收率高汽油產(chǎn)量小。[1]裂解是指石油系的烴類(lèi)原料在高溫條件下發(fā)我廠(chǎng)的原油全部是進(jìn)口油而且種類(lèi)多采購上生碳鏈斷裂或脫氫反應生成乙烯、丙烯等目的產(chǎn)品是從煉油、乙烯專(zhuān)業(yè)的綜合效益考慮在改造前石腦和丁二烯、裂解汽油等副產(chǎn)品的過(guò)程。在乙烯生產(chǎn)油的平均質(zhì)量較差。以下就是改造前后原料質(zhì)量、36.廣州化工2004年32卷第3期乙烯收率的對比。(見(jiàn)表1 )表1鏈烷烴日期環(huán)烷烴乙烯收率正構烷烴異構烷烴合計2002年平均值33.1135.068.125. 8929. 86改造后平均值( 2004年5~11月) 35.0235. 2070.2223. 7432.00從.上表我們可以看出改造后原料經(jīng)過(guò)優(yōu)化,鏈合相互勾兌的措施(如將罐區石腦油C罐貯質(zhì)量烴含量有所提高,根據石科院研究的技術(shù)資料表好的石腦油在油種變差時(shí),用其進(jìn)行勾兌)特別明!1原料中鏈烴含量提高一個(gè)百分點(diǎn),乙烯收率是在2004年元月我廠(chǎng)投用了拔頭油。重整撥頭油可以提高0.15 %，一般正構烷烴變化1 %時(shí)影響的鏈烷烴含量達90 %以上是難得的裂解原料將乙烯收率大于0. 207 % ,改造后正構烷烴含量的提重整撥頭油和芳烴抽余油送進(jìn)裂解爐裂解是優(yōu)化高較明顯由改造前的33.11 %提高到35.02%增全廠(chǎng)原料的最佳途徑之一是廣州分公司在繼原油加了1.91 %而總烷烴含量由改造前的68.1 %提“分貯分煉"之后的又-優(yōu)化乙烯原料的重大措施,高到70.22 %增加了2.12 %。原料中正異構烷烴是對煉油區和化工區均有利的一- 個(gè)項目。撥頭油極含量的提高對提高乙烯收率起到了很大作用。另一適合高溫短停留的爐型, USC28U型爐停留時(shí)間0.方面環(huán)烷烴含量的降低也會(huì )導致乙烯收率的升高。2~ 0.25 s ,比較適合輕烴裂解對于裂解輕烴,COT為了確保裂解原料的質(zhì)量,首先在計劃、生調應盡量高,所以在操作時(shí),根據情況重新對爐熱負等部門(mén)的大力支持下合理安排原油的采購品種不荷、停留時(shí)間、乙烯收率這三個(gè)互相制約的因素中找同油種盡量做到分貯分煉其次在貯運輸送過(guò)程中，一個(gè)最優(yōu)組合。圖1是石腦油、拔頭油與裂解溫度、不同批次的石腦油質(zhì)量相差較大時(shí),采取了相互混乙烯收率的關(guān)系。r 64.6863413.1319632953296李A630.80532F 2032:460.930332.19530.36' 31.5929暑31.326/30油衰觀(guān)"x93 304 ' .......28.829.59283227.83. ...................... .N821226.5627.79石腦油單程收率，260827.14.2.:.02625.T26.2425.43t撥頭油單程收率中國煤化工24810815 820825830 835840YHCNMHG865870裂解溫度(C)圖1石腦油、拔頭油與裂解溫度、乙烯收率的關(guān)系2004年32卷第3期廣州化工37.2004年1月17日開(kāi)始試投用拔頭油,與石腦投用拔頭油后COT與乙烯收率情況見(jiàn)圖2。油混合后,作為A.D爐進(jìn)料流量一般為6~7 t。31.7531.2530.7530.2529.7529.252分析次數圖2投拔頭油后乙烯收率與COT關(guān)系-◆- COT為799C + COT為810C從以上投用拔頭油后的乙烯收率曲線(xiàn)可以看給乙烯收率帶來(lái)顯著(zhù)變化。出投用拔頭油后在COT維持799C不變的情況，在20萬(wàn)噸改擴建之前裂解爐DS盤(pán)管是逆流乙烯收率稍有降低,COT 提高了11 C達到810 C操作盤(pán)管溫度可達到650 C以上超過(guò)了設計值。后,乙烯收率得到了-定情況的回升與較優(yōu)質(zhì)的石另外改造前CRX操作困難,- 般C,RX入口炔烴腦油原料差不多?？刂圃?.6~1.7 %超過(guò)了1.65 %則操作已很困根據圖2顯示,撥頭油裂解與石腦油裂解相難。這些設備及后系統的影響限制了裂解深度的比撥頭油裂解乙烯收率隨COT的提高增加較快,提高。20 萬(wàn)噸乙烯改造期間,爐子的對流段DS盤(pán)約在850C時(shí)二者相等大于850C撥頭油的乙烯管由逆流改為并流,DS盤(pán)管的溫度從650C降低到收率開(kāi)始比石腦油高,每提高1C的COT,石腦油630 C左右基本解決了DS盤(pán)管超溫的問(wèn)題,為提乙烯收率提高約0.107 % ,撥頭油可提高約0.165高裂解深度提供了設備條件;另外碳二加氫系統經(jīng)%我廠(chǎng)石腦油品質(zhì)實(shí)際上是優(yōu)化了的每提高1過(guò)了改造和優(yōu)化操作后,在入口炔烴含量高達1. 9C ,可提高乙烯收率約0.12 %。由于我廠(chǎng)拔頭油的%且處理負荷很高的情況下仍能正常操作消除了量不夠-臺爐使用不能單獨裂解裂解深度受到了碳二加氫對裂解深度提高的限制。-定的限制。因此,目前的COT情況下拔頭油的2.2.1改造前的優(yōu)化主要是針對當時(shí)的原料情況原料優(yōu)越性沒(méi)有得到最大限度發(fā)揮,還有待進(jìn)-步對COT做前瞻性的調整。優(yōu)化提高。在切換石腦油原料罐之前分析將要投用石腦2.2裂 解深度優(yōu)化油的族組成和餾程根據其輕重確定裂解溫度按照烴類(lèi)裂解的主要條件是爐出口溫度(COT)?！耙讼﹦t烯,宜芳則芳"的原則使每種原料的效益最留時(shí)間和烴分壓。裂解爐的這三個(gè)裂解變量是通過(guò)大化。每臺爐的COT相同最高在820 C操作。以下四個(gè)主要操作變量來(lái)調節控制的烴進(jìn)料流量、2.2中國煤化工改造后由于COr套管稀釋蒸汽流量、爐管出口壓力和爐管出口溫度。在保溫MHCNMHG深度不同,經(jīng)過(guò)對比試正常生產(chǎn)中前三個(gè)操作變量是很少變化的對乙烯驗發(fā)現相同裂解深度下,不同爐COT之間的差異.收率的影響很小,在這里不作討論。只有爐子的在20C左右為此各爐采用不同的COT操作合理COT是在一定范圍內可作調節的操作變量。它是調整了各爐的裂解深度,既保證了爐子的長(cháng)周期運主裂解變量很小的變化(如20~ 30 C的改變都會(huì )行也提高了乙烯收率。38.廣州化工2004年32卷第3期2.2.3投用裂解爐出口分析儀表對照各爐的裂解c.碳二加氫入口炔烴含量有所提高。(見(jiàn)圖5)深度不同的爐子采用不同的COT找出了最適宜的COT和水油比提高了裂解深度。目前確定爐子的操作條件見(jiàn)表2。1.85 r表2目前裂解爐的COT1.801.80 t爐子位號ABCDEF1.75COI(C )8038203058048001.701.65水油比根據 負荷不同做出調整調整范圍為D. 55~0.641.601.55 I從以下幾組數據圖可以判斷裂解深度的提高。改造前改造后a甲烷氫的收率有所提高。(見(jiàn)圖3)圖S碳二加氫入口炔烴含量從以上圖表3、45幾個(gè)實(shí)際生產(chǎn)中的參數反映出裂解后輕組分含量增加,說(shuō)明裂解深度得到了17.5 r17.2I提高。2.3 分離系統優(yōu)化16.52.3.1 碳二加氫系統改造及優(yōu)化調整16 15.82.3.1.1為了提升碳二加氫系統的性能我廠(chǎng)對碳15.5二加氫系統進(jìn)行了改造,在一段出口增加了一個(gè)脫1綠油罐減少了綠油對催化劑的不良影響;另外根據乙烯下游用戶(hù)的情況,及時(shí)更改了碳二加氫出口圈3甲烷氫的平均收率的操作指標原來(lái)炔烴指標是2 ppm現在炔烴的操作指標是5 ppm指標改動(dòng),盡量減少了過(guò)量加氫,減少了乙烯的損失,從而提高了乙烯收率。b、丙烯/乙烯的值有所降低。(見(jiàn)圖4)2.3.1.2優(yōu)化系 統的操作條件通過(guò)與廠(chǎng)家的技術(shù)交流，對碳二加氫系統的參數進(jìn)行了全面的優(yōu)化,包括氫炔比、反應溫度分布、CO的注入量等進(jìn)行了調整。特別是對CO的注入0.4650.46量有了全面的認識,CO的量從開(kāi)始不注入到催化0.455劑運行末期時(shí)CO注入量最大到9.5 PPm?？账?0.450.446小炔烴低時(shí)要嚴格控制CO的注入量高空速高0.445炔烴生產(chǎn)時(shí),可以根據催化劑不同運行時(shí)期的性能，0.440.435注入不同量的CO ,調整系統狀態(tài)處于最佳。這樣使碳二加氫催化劑的選擇性在高負荷、大空速的情況下，有了較大的提高。改造前后反應器配入CO圖4丙烯/乙烯的平均收率量及反應器選擇性的對比情況見(jiàn)圖6、7、8。中國煤化工MHCNMHG2004年32卷第3期廣州化工39●↑◆◆6065 707580859095 100 105 110 115120 125 130 135 140 145 150t(天)圖6改造前后CO注入量比較圖-◆-改造前一0改造后0.3+0080008具0.20,型-0.2-0.360657075 8085 9095100105110115120 125 130135 140 145150155t(天圖7副反應器催化劑選擇性對比圖- ◆-改造前-0-改造后0.50.40.3q0.2-◆0般-0.1-036065 70758085 9095100105 110115 120 125 130135 140 145 150155圖8主反應器催化劑選擇對比圖-◆-改造前-0-改造后從圖78可以看出，改造前后主反應器和副反超過(guò)1.65 %操作就會(huì )非常困難,-定程度上限制應器的選擇性都有明顯的改善,改造后乙烯增量比了裂解深度的提高。改造前都有所增加,催化劑的選擇性平均大于40改造后反應器的綠油生成量明顯減少改造前%使全年多生產(chǎn)乙烯2000t左右。在生產(chǎn)負荷高綠油中國煤化主右改造后綠油產(chǎn)量的情況下入口炔烴含量高達1.9 %左右仍能正常每天TH減少了綠油的積累對操作消除了碳二加氫對裂解深度提高的限制。而二段，<心的旺兒川則小區就CNMHC響催化劑的運行周期在改造前碳二加氫催化劑存在選擇性較差操作不從原來(lái)的150天延長(cháng)至210天。穩定運行周期短經(jīng)常漏炔等問(wèn)題,乙烯損失較大，2.3.1.3前冷 系統經(jīng)過(guò)-系列調整和優(yōu)化操作使催化劑選擇性平均在13 %負荷低而入口炔烴含量前冷冷量分配較為合理能滿(mǎn)足改造后高負荷生產(chǎn),廣州化工2004年32卷第3期使高壓甲烷和低壓甲烷分配更加合理,生產(chǎn)的低壓建后的技術(shù)攻關(guān),乙烯收率與改造前相比有了很大甲烷全部回收作為裂解爐側壁燒嘴的燃料高壓甲的提高,乙烯平均收率從2002年的29.86%提高到烷基本滿(mǎn)足裂解爐燃料的需求降低了低壓甲烷放32 %達到了國內同行業(yè)先進(jìn)水平取得了顯著(zhù)成空的損失調整后低壓甲烷的乙烯含量從0.46 % ,績(jì)。降到0.16 %左右這也一定程度上降低了乙烯的損(2提高乙烯收率要著(zhù)重從提高裂解深度,優(yōu)化裂失提高了乙烯收率。解原料提高碳二加氫系統性能等方面來(lái)做工作。2.4進(jìn)一步開(kāi)展保證裝置長(cháng)周期運行的技術(shù)攻關(guān)活動(dòng)避免裝置的負荷頻繁波動(dòng)盡量減少生產(chǎn)事故參考文獻帶來(lái)的乙烯放空損失為乙烯收率的提高提供了前提條件。1乙烯原料資料匯 編石油化工科學(xué)研究院資料室編,19923結語(yǔ)(1烴過(guò)改擴建前后-年多的技術(shù)優(yōu)化特別是改擴招聘啟事《廣州化工>雜志1973年創(chuàng )刊,曾多次榮獲全國、省、市優(yōu)秀期刊獎隨著(zhù)期刊發(fā)行量等的發(fā)展本刊2005年改為雙月刊現需公開(kāi)招聘以下工作人員。歡迎責任心強有獨立.工作能力的大專(zhuān)以上專(zhuān)業(yè)人士應聘。我們將提供寬松的工作環(huán)境充分發(fā)揮個(gè)人的聰明才智。1、駐地或企業(yè)聯(lián)絡(luò )員負責本刊與當地或企業(yè)直接聯(lián)系征稿發(fā)行、廣告工作來(lái)稿可優(yōu)先優(yōu)惠刊登。2、刊物編輯負責本刊的征稿、編輯、出版和發(fā)行等日常工作。3、業(yè)務(wù)代表負責本刊的廣告業(yè)務(wù)推廣工作。有意者請將個(gè)人有關(guān)證書(shū)簡(jiǎn)歷、照片、應聘職位專(zhuān)職或兼職說(shuō)明要求郵寄到《廣州化工》編輯部資料保密)經(jīng)我們同意通知后方可來(lái)面試。地址廣州市石井石潭路潭村橋東郵編510430電話(huà):020 - 36372165中國煤化工MHCNMH騙輯部