乙烯裝置前脫乙烷分離技術(shù)(一)

專(zhuān)家講壅乙烯工業(yè)2009,21(3) 62 ~64.ETHYLENE INDUSTRY乙烯裝置前脫乙烷分離技術(shù)(一)王明耀，李廣華(中國石化工程建設公司,北京100101) .摘要:介紹了乙烯裝置分離工藝路線(xiàn)中 的前脫乙烷技術(shù)。前脫乙烷技術(shù)將脫乙烷塔作為裂解氣精餾分離的第一順序塔,首先將碳二及更輕組分與碳三及更重組分分離開(kāi)來(lái)。在前脫乙烷技術(shù)中,可以應用碳二前加氫技術(shù)和低壓乙烯熱泵流程。與順序分離技術(shù)、前脫丙烷技術(shù)相同,前脫乙烷技術(shù)是乙烯裂解深冷分離的一項重要技術(shù)。關(guān)鍵詞:乙烯裝置;前脫乙烷;前加氫;乙烯精餾塔以蒸汽熱裂解為基礎的乙烯分離雖然有著(zhù)多然是含有H2.C ~C,、輕汽油等多組分的混合物。種不同的順序,但從裝置的設備布置或各系統的表1給出了不同的裂解原料經(jīng)急冷、壓縮工功能上看,均可分為急冷區、壓縮區、冷分離區和段后典型的裂解氣組成。熱分離區。急冷區的主要目的是分離出裂解氣中表1裂解氣典型組成mol,%的燃料油和重汽油,并將其中大部分的水蒸汽冷項目尾油原料石腦油原料LPC原料二8.9315. 8917.55凝。急冷區流出的裂解氣為H2、C ~C,等多組分一氧化碳0.170.12甲烷19.0125.5327. 80的混合物。應用深冷分離來(lái)分離氫氣和甲烷,通乙炔0.190.48常需要30kg/cm2以上的壓力,所以壓縮區的主要乙烯33.7531.6630.65乙烷8.085.464.97功能是將裂解氣的壓力(表)從接近常壓提升至丙烯丙二烯/丙炔0.720.500.5913.3910.479.1330 kg/cm2以上。由于裂解氣中存在有二烯烴和炔0.560.222.093.87烴等不飽和烴,溫度過(guò)高這些不飽和烴會(huì )發(fā)生聚3.882. 191.320. 191. 63103合反應而使壓縮機內積炭結焦,所以壓縮機的出3.030.891.53口溫度通?？刂圃?05C以下,這就要求壓縮機Cg-Cp非芳2.450.95甲苯0.400.04的單段壓縮比不能太高(-般在2左右),因此從苯乙烯0.01常壓增壓(表)至30 kg/cm’以上需要四~五段壓乙苯/二甲苯0.020.00Cg+汽油縮。在壓縮機的三、四段之間,需要通過(guò)堿洗/水由表1可見(jiàn),裂解氣組成中,C2及C2以下輕組洗將其中的CO2和H2S等酸性氣體除去。在現有技術(shù)中,主要應用深冷對烴進(jìn)行進(jìn)一分的總摩爾分數在70%以上,如果再加上Cz,總步分離,但即使微量水的存在對深冷分離都是不摩爾分數可達84%以上,因此乙烯回收裝置的物利的。原因是水會(huì )在深冷部分結凍或與較大的烴料分離,主要在這些物料之間。另外,由表1還可分子形成水合物而堵塞管道或冷箱,因此在進(jìn)入以看出,不同的裂解原料,裂解氣組成變化很大，冷分離區前,需要應用分子篩等將裂解氣中的水并且原料越輕,裂解氣中甲烷和氫氣的含量越高。分除去。中國煤化工相比于裂解爐流出物,經(jīng)急冷和壓縮工段后，:YHCN.M.H.196年畢業(yè)于裂解氣中沒(méi)有了水、脫除了CO2和H2S等酸性氣天津大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè),獲工學(xué)碩士學(xué)位,現從事石油化工的體燃料油和重汽油等重組分也得到了分離,但其仍設計和開(kāi)發(fā)工作,高級工程師,專(zhuān)業(yè)副總工程師。第21卷王明耀等.乙烯裝置前脫乙烷分離技術(shù)(- -)甲烷和氫氣是不易液化的組分,其含量的多少對1典型的前脫乙烷分離技術(shù)深冷分離有非常大的影響，進(jìn)而影響冷凍劑的負前脫乙烷技術(shù)是指對裂解氣物流進(jìn)行精餾分荷和裝置的能耗,也是分離流程順序選擇的主要離的第- -順序塔為脫乙烷塔。首先將C2及更輕組影響因素。分與C3及更重組分分離開(kāi)來(lái)。圖1為- -種典型的國內乙烯裂解裝置的原料通常不會(huì )像表1中前脫乙烷前加氫技術(shù)"。如圖1所示，裂解氣經(jīng)所列的那樣為單- - 原料,- -般均為多種原料的混過(guò)三段壓縮后在堿洗塔中脫除酸性氣體,并在壓合物，因此分離裝置的設備需要具有適當的設計縮機四段中進(jìn)一步壓縮后,進(jìn)入干燥器用分子篩余量以適應原料的變化。脫除水分。壓縮機裂解爐135凸4段廠(chǎng)凸分餾|干Th洗|操T幾裂解柴油果|L + 裂解燃料油裂解汽迪預冷甲姚氣土乙炔加氨或玉縮機乙炔脫除乙婚。7冷箱脫乙Z烯烷塔+ MA/PD加氫|混合碳四脫丙丙烯←z完塔烷←精簡(jiǎn)塔裂解汽油.圖1典型的前脫乙烷前加氫技術(shù)干燥后的裂解氣首先預冷后進(jìn)人脫乙烷塔系塔。丙烯精餾塔分離出聚合級丙烯產(chǎn)品和可循環(huán)統,把C2及更輕組分和C3及更重組分分開(kāi)。脫乙裂解 的循環(huán)丙烷。脫丙烷塔塔底物料在脫丁烷塔烷塔的塔頂氣體進(jìn)一步壓縮(表)至約37 kg/cm2中分離出混合碳四和汽油。后送至前加氫乙炔轉化反應器。在鈀催化劑的存在下,使含有大量氫氣的裂解氣中的乙炔加氫為2前脫乙烷分離技術(shù)的進(jìn)展乙烯和乙烷。加氫后的C.及更輕組分進(jìn)入深冷系2.1脫乙烷塔系統統的冷箱和脫甲烷塔。加氫后冷凝下來(lái)的- -部分在圖1所示的典型前脫乙烷技術(shù)中,脫乙烷物料作為祁補充回流返回脫乙烷塔,同時(shí)也將加氫塔的壓力( 表)為20 kg/cm2 左右,應用的是清晰分過(guò)程中生成的綠油冷凝下來(lái)返回脫乙烷塔,從而割, 即關(guān)鍵組分為乙烷和丙二烯/丙炔。這種前脫使綠油最終從脫乙烷塔的塔底離開(kāi)冷系統。乙烷技術(shù)是KBR公司曾經(jīng)應用的- -種方案。氫氣和甲烷在冷箱及分離罐中分離。由于脫應用漸進(jìn)分離理念, Linde公司在吉化乙烯裝甲烷塔的塔底物料只含有C2,可直接進(jìn)人乙烯精置中應用了雙塔雙壓脫乙烷系統(見(jiàn)圖2)。與圖餾塔。在乙烯精餾塔中分離出聚合級乙烯產(chǎn)品和1 的流程不同，裂解氣經(jīng)過(guò)五段壓縮后干燥,然后循環(huán)乙烷。經(jīng)過(guò)預冷的3股進(jìn)料分別進(jìn)人高壓脫乙烷塔。在脫乙烷塔塔底物料進(jìn)人脫丙烷塔,在脫丙烷高壓fYH中國煤化工”,即C組分并塔中將C,與重組分分離。脫丙烷塔頂的混合碳三未完全CN M H G仍有部分C2組組分在碳三加氫反應器中使MA(甲基乙炔)/PD分存于其中。 塔底溫度為35 C ,采用急冷水加(丙二烯)加氫為丙烯和丙烷,隨后進(jìn)人丙烯精餾熱 ,塔頂溫度-36 C ,塔頂氣體含有大量甲烷和氫64乙烯工業(yè)第21卷氣,進(jìn)入裂解氣深冷單元。C后進(jìn)入回流罐中。冷凝液用回流泵加壓后分成高壓脫乙烷塔底部流出的仍含有C2組分的釜兩股,一股直接作為低壓脫乙烷塔的回流返回,另液進(jìn)入低壓脫乙烷塔。低壓脫乙烷塔在相對較低一股用丙烯冷劑進(jìn)-步冷卻后作為回流返至高壓的壓力(表)(2.49 MPa)下操作,以實(shí)現C2與C,組脫乙烷塔。低壓脫乙烷塔塔底溫度82 C ,塔底的分的“清晰分割”。塔頂餾出物冷凝冷卻至- 16.7物料用冷卻水冷卻后送至脫丙烷塔系統。壓縮機4~5段-裂解爐凸分餾|時(shí)L裂解柴油塔褻解汽油理預冷L十裂解燃料油乙烯+冷箱脫乙。乙烯甲低壓精餾-乙炔脫除]MAPD烷塔加氫混合碳四←工丙媚脫丁答丙烷-裂解汽油.圖2吉化乙烯前脫乙烷流程高壓脫乙烷塔由于應用了非清晰分割,組分由于低壓法需要應用- 120 C以下的冷量,脫分離的苛刻程度降低,塔底溫度較低,大幅降低了甲烷塔的材質(zhì)要求也比較高,所以現有的前脫乙結焦的傾向。低壓塔雖然采用清晰分割,但由于烷技術(shù)中脫甲烷塔一般均用高壓塔,即脫甲烷塔:塔壓較低,塔底溫度不高,仍可降低結焦的可能。在約3.1 MPa 壓力(表)下操作,塔頂溫度為-99作為前脫乙烷技術(shù)精餾系統的第一分離塔，C,塔底溫度約-8 C ,塔頂可用-101 C的乙烯脫乙烷塔處理進(jìn)人該系統的所有物料,塔的負荷冷劑使氣體部分冷凝,塔底可用丙烯氣冷凝來(lái)提比較大。由于含有炔烴和二烯烴等不飽和烴,塔供再沸熱?；亓鞴薜牟荒龤?體積分數)含有約的操作條件比較苛刻。Linde公司作為日前該項95%的甲烷,與深冷分離得到的甲烷尾氣合并后技術(shù)的典型代表,一直謀求對該系統進(jìn)行改進(jìn)。-起在冷箱中復熱并 送至燃料氣系統。據說(shuō)目前其應用碳三吸收塔與脫乙烷塔的組合進(jìn)吉化乙烯裝置的深冷系統還包括一個(gè)乙烯吸行前脫乙烷,但尚未找到相關(guān)的資料。收塔。高壓脫乙烷塔塔頂餾出的C2及更輕組分在2.2深冷及脫甲烷塔系統經(jīng)過(guò)兩級( -54 C、-77 C)冷卻分離后,液體分脫甲烷塔一般均采用多股進(jìn)料,深冷分離系別進(jìn)料至脫甲烷塔,氣體則進(jìn)一步在冷箱中冷卻統各級分離罐分離的液體分別作為脫甲烷塔的進(jìn)至- 108 C后進(jìn)入乙烯吸收塔下部。乙烯吸收塔料。溫度越低進(jìn)料組成越輕,其進(jìn)人脫甲烷塔的的目的是降低乙烯在尾氣中的含量,用脫甲烷塔位置也越高。由于前脫乙烷技術(shù)首先已將裂解氣回流罐的液 體對裂解氣進(jìn)行洗滌,回收更多的乙中的Cz及以上組分脫除,所以進(jìn)人深冷系統的物烯。乙懦吸收塔塔底物料經(jīng)同此冷量后作為第三料只有C2及更輕組分。相比順序流程和前脫丙烷股中國煤化工收塔塔頂餾出的流程,脫甲烷塔中物料的組成要輕得多。由于缺物流MYHC N M H G進(jìn)人氫氣提純系少了重組分的“貧油”作用,順序流程中應用低壓統分離出粗氫。塔回流比較小的優(yōu)勢已不再明顯。(未完待續)