提高乙烯收率的有效措施

工業(yè)掖術(shù)乙烯工業(yè)2010,22(4) 10-13 .ETHYLENE INDUSTRY提高乙烯收率的有效措施趙治峪(中國石化揚子石油化工有限公司烯烴廠(chǎng),江蘇南京,210048)摘要: 分析揚子乙烯裝置影響乙烯收率的因素,通過(guò)實(shí)施裂解爐深度控制、原料優(yōu)化、流程優(yōu)化、反應器、塔操作優(yōu)化等有效措施后,實(shí)現提高乙烯收率的目標,同時(shí)提出今后提高乙烯收率的進(jìn)一步措施。關(guān)鍵詞:乙烯收率;優(yōu)化;措施乙烯收率是乙烯裝置的重要經(jīng)濟技術(shù)指標之72. 66% ,其中正構烷烴為41. 30%;SL- I的NAP一,追求高乙烯收率、提高經(jīng)濟效益是乙烯裝置的烷烴比例為72. 60% ,其中正構烷烴為39. 85% ,基共同目標。中國石化揚子石油化工有限公司烯烴本可以認為在NAP烷烴比例相似的情況下，廠(chǎng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)揚子乙烯)乙烯裝置經(jīng)過(guò)兩輪改造SRT - I型爐裂解的NAP品質(zhì)稍好。后,2套裝置的年設計能力為650 kt, 設計的乙烯表2為相同COT溫度(838 C)下, BA1104(SL收率為30. 47%。近年來(lái)?yè)P子乙烯通過(guò)科研、攻- I)和BA102(SRT- M)出口裂解氣分析樣。關(guān)、技措、精細化管理等一系列手段優(yōu)化裝置運表2裂解產(chǎn)物分布情況%行,確保揚子乙烯裝置的乙烯收率逐步提高。裂解產(chǎn)品分布甲烷乙烯 乙烷丙烯丁二烯SL-17.6737.23 4.3218.538.5821.71 36.37 6. 3017.036.681問(wèn)題分析 與采取的措施差值-4.04 0.86 -1.98 1.501. 9(影響裝置乙烯收率的因素很多,各因素之間從表2可看出,相同COT溫度情況下,SL- I彼此關(guān)聯(lián)又相互制約1-2] ,但以受原料、裂解爐型爐的乙烯收率比SRT- I高0.86%。型裂解深度、冷箱及脫甲烷塔甲烷中乙烯的含為此,揚子乙烯裝置充分利用SL- II 型爐收量、加氫反應器選擇性、乙烯精餾塔的操作等影響率高的特點(diǎn),在新區實(shí)施SL- II 型爐長(cháng)周期運行，最為主要[-4)。下面就這些主要影響因索進(jìn)行分老區SRT-I型爐高深度裂解的生產(chǎn)策略,以提高裝置乙烯收率。析、討論。1.2原料影響與采取的優(yōu)化措施1.1裂解爐型 的影響與采取的措施目前揚子乙烯裝置老區有5臺SRT-II型1.2.1原料結構影響 與優(yōu)化措施爐,3臺GK- VI型爐,1臺SRT- IV型爐,新區有4原料輕質(zhì)化和優(yōu)質(zhì)化是提高乙烯收率的重要臺SL- I型爐。其中SRT-皿型爐已運行20多手段[5]。近年來(lái)?yè)P子乙烯裝置積極采取各項措年,其設計的乙烯收率比SL- I型爐收率低。施致力于原料結構的輕質(zhì)化、優(yōu)質(zhì)化。揚子乙烯表1是不同裂解爐的NAP原料組成基本情裝置于2007年先摻裂煉油廠(chǎng)丙烷,后又在BA105/106爐.上實(shí)施裂解芳烴廠(chǎng)LPG, 乙烯收率得到了明顯提高。表3為摻裂煉廠(chǎng)丙烷及表1裂解原料品質(zhì)情況NAP組成正構烷烴 異構烷烴烯烴環(huán)烷烴芳烴中國煤化工39.8532.750.10 17.909.41YHC N M H G年8月畢業(yè)于南京化工SRT-瓜41.3031.43 0.10 18.738. 34大學(xué)高分子化工專(zhuān)業(yè),同年分配至烯烴廠(chǎng)乙烯車(chē)間工作至今,表1中SRT-m型爐的NAP烷烴比例為現從事乙烯生產(chǎn)與技術(shù)管理工作,高級工程師。第22卷趙治峪.提高乙烯收率的有效措施●11●在BA105/106爐上裂解芳烴廠(chǎng)LPG 后與設計參間固定的條件下,基本反映了裂解反應的程度,通數的比較。常以其作為控制裂解深度的主要指標。表3原料構成與乙烯收率的關(guān)系經(jīng)SPRYO軟件計算,裂解爐平均爐管出口溫原料丙烷和 LPG_ LNAP/NAP AGO/HVCO 乙烯收率度波動(dòng)的幅度控制在+1 C之內,總通量的波動(dòng)范設計0.0059.9640. 0430.4720070.7562.3536.9030. 70圍控制在+0.25%之內時(shí),雙烯收率將提高0.35200812. 3363. 1824. 4931. 17個(gè)百分點(diǎn)。為此，揚子石化公司聯(lián)合華東理工大表3表明,在摻裂煉廠(chǎng)丙烷及BA105/106爐學(xué)在揚子乙烯裝置首先實(shí)施了裂解爐的先進(jìn)控制上裂解芳烴廠(chǎng)LPG后,提高了輕質(zhì)和優(yōu)質(zhì)原料比(APC),在此基礎上又實(shí)施了裂解爐的裂解深度重,在輕質(zhì)和優(yōu)質(zhì)原料比重與設計相比增加了先進(jìn)控制。2008年又實(shí)施了裂解爐的深度優(yōu)化控12. 33%情況下,乙烯收率提高近0.7個(gè)百分點(diǎn)，制, 確保在原料發(fā)生變化后,能夠保持穩定的丙烯取得了較大的進(jìn)步。乙烯比或甲烷丙烯比,提高裝置的乙烯收率。1.2.2原料的族組成影響 與優(yōu)化措施1.3.2裂解爐出 口壓力的影響與優(yōu)化措施原料族組成也是影響乙烯收率的重要因素。裂解爐出口壓力是指裂解原料經(jīng)輻射段裂解理論上講提高原料中正構烷烴的比例，乙烯收率后,裂解氣在進(jìn)入急冷鍋爐冷卻之前所具有的壓將會(huì )提高回)。揚子乙烯裝置在原料品質(zhì)優(yōu)化方面力。在正常運行條件下,主要是受裂解氣壓縮機做了大量的工作,尤其是在LPG的族組成的優(yōu)化吸人壓力和急冷單元的壓降決定。以SPYRO軟上體現得十分明顯。件模擬數據為例，在COT不變的情況下,COP由表4為L(cháng)PG族組成優(yōu)化前后組成比較(其中0.206MPa提高到0.226MPa后,乙烯、丙烯收率.優(yōu)化前的組成是2008年1月一-2009 年4月平均均有不同程度的下降,特別是乙烯收率下降約0.3值,優(yōu)化后的組成是2009年4月-11月平均值)。個(gè)百分點(diǎn)(見(jiàn)表6)。表4 LPG 油品組成表6不同COP情況下的SPYRO模擬計算數據項目正構烷烴 異構烷烴烯烴環(huán)烷烴芳烴優(yōu)化前36. 1839. 230.2117.027.48爐型SRT- MSL.- I優(yōu)化后83.6215.271. 11出口溫度/C840838表5為L(cháng)PG優(yōu)化前后裂解氣分析樣平均組成出口壓力/MPa0.206 0.226差值0.206 0.226差值乙烯收率,%28.69 28.41 0.29 29.87 29.56 0.31比較。丙烯收率,%14.12 13.73 0.39 13.77 13.26 0.51表5 LPG 裂解氣組成.揚子乙烯裝置基于以上認識,采用了投用裂項目氧氣甲燒乙烯乙烷丙烯丙烷_(kāi)解 氣前后跨線(xiàn)和投用BA107爐優(yōu)化流程,降低了優(yōu)化前1.23 23.39 28.07 4. 3216.76 4 09優(yōu)化后1.2621.7035.265. 8116.314.51裂解氣壓縮機的吸人壓力及急冷單元的壓降。裂通過(guò)表4和表5對比可知, LPG優(yōu)化后,正構解氣前后跨線(xiàn)投 用后,新老區裂解氣壓縮機的吸烷烴的比例提高了47.44個(gè)百分點(diǎn),乙烯收率提人壓力均下降了10kPa。圖1為裂解氣前后跨線(xiàn)高了7.19個(gè)百分點(diǎn)。流程示意。1.3 裂解深度影響與優(yōu)化措施揚子乙烯老區裂解爐投用LPG后,技術(shù)人員裂解深度是指裂解反應進(jìn)行的程度。影響裂分析了裝置流程的特點(diǎn)和實(shí)際情況，將原設計解深度的工藝因素較多,有裂解爐出口溫度、爐出BA105/106爐裂解LPG、BA107爐裂解循環(huán)乙烷口壓力、烴分壓、橫跨溫度、停留時(shí)間、急冷鍋爐出的流程優(yōu)化為BA107爐投LPG, BA106爐裂解乙口溫度等,但主要影響因素是裂解爐出口溫度烷中國煤化工肇低急冷單元汽油(COT)和出口壓力(COP)。HCNMH C同負荷下，優(yōu)化前1.3.1裂解爐出口溫度的影響與優(yōu)化措施DA101的壓差為14 kPa 左右,優(yōu)化后壓差約為9裂解爐出口溫度在爐型、原料組分與停留時(shí)kPa。圖1為BA107爐優(yōu)化流程示意。乙烯工業(yè)第22卷1號裂解爐裂解氣|1號急冷|1號裂解氣壓縮機I1號分離「前瞪線(xiàn)]「后跨線(xiàn)12號裂解爐2號急冷2號裂解氣壓縮機2號分離圖1裂解氣前后跨線(xiàn)流程示意第二急冷水塔乙烷(CDA160)。 BA107[ 減粘塔急冷水塔裂解氣壓縮機DA1IO41T BA1O6?BA105LPG圖2 BA107 爐優(yōu)化流程示意1.4分離系統中乙烯損失及采取的措施-130 C以下,壓差控制在約3.5 kPa;DA1301頂乙烯分離系統是最終實(shí)現產(chǎn)出乙烯的單元。溫夏季控制在一130 C以下,冬季在-131 C以在分離系統中乙烯損失主要是:冷箱中的低壓甲下,壓差控制在約38 kPa。目前新老區高壓甲烷烷中夾帶乙烯,脫甲烷塔系統中高壓甲烷中的乙中乙烯含量能夠控制在0.3%~0.9%。烯,乙炔加氫反應過(guò)加氫,乙烯精餾塔的塔釜乙烯含量高以及乙烯質(zhì)量過(guò)剩等。y =0.002 7x +0.3511.4.1甲烷夾帶乙烯損失與采取的措施0.90冷箱系統低壓甲烷和脫甲烷塔塔頂高壓甲烷夾帶的乙烯是造成冷系統乙烯損失的主要原因。0.30|基于此認識,揚子乙烯裝置在冷箱系統低壓甲烷坦-132.8-132.0-131.2-130.4-129.6 -128.8和脫甲烷塔系統采取措施,減少乙烯損失。脫甲烷塔塔頂溫度1C(1)根據新老區冷箱的不同特點(diǎn)和裝置實(shí)際圖3脫甲烷塔頂溫與甲烷中乙烯含量的關(guān)系情況嚴格冷箱溫度。1.4.2乙炔加氫反 應器的影響與采取的措施具體為:老區冷箱溫度控制在-161 C以下，乙炔加氫反應是將來(lái)自脫乙烷塔頂物料中乙低壓甲烷中的乙烯含量平均在1. 1% ,低于1. 3%炔加氫后轉化為乙烯和乙烷,使乙炔含量控制在的設計指標;新區冷箱溫度控制在- 162.5 C以5x 10 -。以?xún)?其核心目標是在確保反應器出口乙下,低壓甲烷中的乙烯含量平均在0.5%,低于炔達標的同時(shí) 乙烯增量最大。反應器中，乙炔加1. 2%的設計指標。氫成乙烯,乙烯也可加氫成乙烷。在實(shí)際工業(yè)生(2)分析研究脫甲烷塔