上海石化乙烯裝置回收煉廠(chǎng)富乙烯氣改造

工業(yè)技術(shù)乙烯工業(yè)2014,26(4) 28 ~31ETHYLENE INDUSTRY上海石化乙烯裝置回收煉廠(chǎng)富乙烯氣改造楊曉一(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海200540)摘要:上海石化2號乙烯裝置通過(guò)對老區進(jìn)行改造,引進(jìn)新建3500 kt/a催化裝置副產(chǎn)的富乙烯氣降低乙烯裝置的能耗,回收催化千氣中的乙烯及丙烯、乙烷等高附加值組分,提高乙烯收率0.51%、提高丙烯收率0.29% ,提高雙烯收率0.8%。降低能耗(標油)2.98 kg/t乙烯、降低物耗15.67 kg/t乙烯,提高了裝置的競爭力。關(guān)鍵詞:富乙烯氣改造技 術(shù)經(jīng)濟分析煉廠(chǎng)干氣主要來(lái)源于原油的二次加工，其中3.8 MPa,進(jìn)料溫度為40 C ,進(jìn)料組成見(jiàn)表1。以催化裂化( FCC)產(chǎn)生的干氣量最大。多數煉油表1富乙烯氣組成廠(chǎng)把干氣作為燃料氣使用或直接排掉(只有個(gè)別含量( mol) ,%H20.005企業(yè)進(jìn)行了乙烯回收),造成了極大的能源浪費和CO0.073環(huán)境污染。隨著(zhù)催化裂化裝置生產(chǎn)規模的不斷擴CH49. 486大,從煉廠(chǎng)干氣中回收乙烯和其它有用組分可獲38. 201C2H。43.400得的經(jīng)濟效益越來(lái)越顯著(zhù)。3. 256中國石化上海石油化工股份有限公司(以下CsHg2.431簡(jiǎn)稱(chēng)上海石化)煉油改造項目新建3500kt/a催化0. 906Cs1. 267裝置,其催化干氣中含有摩爾分數10% ~18%的N20.975乙烯及丙烯、乙烷等高附加值組分,經(jīng)精制后的干02/ x10 -<1氣即富乙烯氣中的乙烯、乙烷摩爾含量高達82%。CO2/x10 -6H2S/ x10 -6如果這部分干氣不回收利用,其中高附加值的乙烯、乙烷以及丙烯等組分只能作為燃料,造成嚴重2流程簡(jiǎn)介及影響分析的資源浪費。因此,從原料優(yōu)化和節能角度出發(fā)，將催化干氣送人乙烯裝置以回收其中的乙烯及丙圖1為富乙烯氣引進(jìn)流程示意。根據富乙烯氣的進(jìn)料條件和組分,確定將富烯、乙烷等高附加值組分。上海石化2號乙烯裝置包括1套400 kt/a采乙烯氣與現有裂解氣混合后進(jìn)人裂解氣干燥器用Lummus深冷順序分離乙烯裝置(老區)和1套(FA -209),干燥后進(jìn)人乙烯精餾塔中間再沸器300 kt/a采用S&W前脫丙烷分離技術(shù)的乙烯裝置(EA - 404)換熱,換熱后的混合氣進(jìn)人預切割塔.(新區)。由于新區在320kt負荷運行時(shí),高壓脫分離器( FA -320),從預切割塔分離器( FA - 320)中國煤化工- 37 C后進(jìn)入預切割丙烷塔等設備已達到操作上限，故富乙烯氣只回YHCNMHG收至老區。收稿日期:2014 -04 - 09;修改稿收到日期:2014-07 -31。作者簡(jiǎn)介:楊曉一,男,2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)化1富乙烯氣原料規格學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè),學(xué)士,主要從事乙烯生產(chǎn)與管理工作,工富乙烯氣的進(jìn)料流量為10 th,進(jìn)料壓力為程師。第26卷楊曉- -.上海石化乙烯裝置回收煉廠(chǎng)富乙烯氣改造29●塔( DA- 302) ,液相直接進(jìn)預切割塔(DA - 302),聚合級乙烯產(chǎn)品。從脫乙烷塔塔釜出來(lái)的C3及這股混合氣經(jīng)脫甲烷塔(DA - 301)、脫乙烷塔C3以上組分進(jìn)人熱區高壓脫丙烷塔(DA-411)、( DA -401 )及乙烯精餾塔(DA - 402 )分離后得到丙烯精餾塔( DA - 406)后得到聚合級丙烯產(chǎn)品。富乙烯氣.冷箱-氫氣、甲烷裂解氣壓縮機洗苯塔裂解氣干燥器預切割塔進(jìn)料緩沖罐GB- -201DA-204FA-209DA-302脫甲烷塔FA- 208DA-301脫乙烷塔乙烯精餾塔熱區+乙烯.DA-401DA-402圖1富乙烯氣引進(jìn)流程示意2.1冷區進(jìn)料的變化及影響算,富乙烯氣首先進(jìn)人預切割塔(DA - 302),經(jīng)該富乙烯氣引人后,冷區進(jìn)料組分及進(jìn)料量會(huì )塔預分后,再進(jìn)人脫甲烷塔(DA - 301)。在發(fā)生改變,其變化情況見(jiàn)表2。417 kt/a處理量時(shí),DA-301塔泛點(diǎn)因子為71%，表2冷區進(jìn)料組分 條件對比DA-302塔泛點(diǎn)因子為57% ;按原來(lái)417 kt/a處冷區進(jìn)料理量再加上富乙烯氣后,DA-301塔泛點(diǎn)因子仍組分( mol) ,%富乙烯氣引入前富乙烯氣引人后為71% ,DA- 302塔泛點(diǎn)因子為69% ,富乙烯氣H216. 59CO0.200.18中的甲烷主要進(jìn)人預切割塔,作為低壓甲烷送出CH426. 6324. 10.C2H20.440.39.界外。DA-301塔和DA-302塔泛點(diǎn)因子均未超C2H435.04C2H7. 1510.54過(guò)80%,因此DA-302和DA-301塔均能滿(mǎn)足富C3H4A0.380.35乙烯氣加入后的處理量。CgH69.598.820.332)脫乙烷塔及乙烯精餾塔。CsH6A1.751.71C.Hg1.541.47由于富乙烯氣主要為乙烯、乙烷,因此對脫乙C4Hno0.090.12烷塔( DA - 401)及乙烯精餾塔( DA -402 )影響最CgS0. 180.26C6H200.01大。DA -401塔處理量約增加15%。DA -402塔Co Ho0.060. 10乙烯進(jìn)料摩爾濃度由81. 37%降至75. 10%,由于質(zhì)量流量/(t●h~I)123. 5133.0乙烯濃度降低,因此該塔所需的回流量大幅增加。溫度/9C14.916.2壓力/MPa3.553. 64經(jīng)核算,加人富乙烯氣后乙烯精餾塔處理量約需由表2可看出:冷區進(jìn)料中乙烯的含量基本增加17%,但其僅有5%的設計余量，故不能滿(mǎn)足保持不變,但乙烷含量(摩爾分數)增加了3.39%，改造后的處理量。其它組分變化較小，會(huì )對脫乙烷塔和乙烯精餾塔2.2.2制冷 壓縮機產(chǎn)生影響,需要提高這2個(gè)塔的分離效率。1)乙烯制冷壓縮機。2.2對原有設 備的影響經(jīng)核算,加人富乙烯氣后,乙烯制冷壓縮機2.2.1塔設備(GB -601 )的軸功率由2268 kW增至2 358 kW,對脫甲烷塔DA - 301 (設計余量為5%)、脫乙竹“中國煤化工為15%，最大功率可乙烷塔DA-401(設計余量為5%)、乙烯精餾塔:IYHCN MH G乙烯氣進(jìn)料后,可以滿(mǎn)DA -402(設計余量為5%)、 預切割塔DA - 302足要求。(設計余量為25%)的影響。2)甲烷制冷壓縮機。1)預切割塔和脫甲烷塔。經(jīng)核算,加人富乙烯氣后,甲烷制冷壓縮機塔徑設計以泛，點(diǎn)因子不大于80%為限,經(jīng)核(GB - 302)的軸功率由706 kW增至787 kW,由乙烯工業(yè)第26卷于該機最大功率可達到1000 kW,因此增加富乙2.3塔設 備改造烯氣進(jìn)料后,可滿(mǎn)足要求。由于富乙烯氣主要為乙烯、乙烷,因此對脫乙3)丙烯制冷壓縮機。烷塔(DA - 401 )及乙烯精餾塔( DA -402 )影響最經(jīng)核算,加人富乙烯氣后,丙烯制冷壓縮機大,DA-401塔的進(jìn)料組分變化見(jiàn)表4,DA-402(GB- 501)的軸功率由14 454 kW增至15 570塔的進(jìn)料組分變化見(jiàn)表 5。kW,丙烯制冷壓縮機的設計余量為10%,即最大表4脫乙烷塔進(jìn)料組分條件對比功率可達到15 573 kW,因此增加富乙烯氣進(jìn)料組分( mol) ,%第一股進(jìn)料第二股進(jìn)料引入前引入后引人前.引人后后,已至丙烯制冷壓縮機的操作上限。由于改造H0前裝置逃冷嚴重,通過(guò)冷保溫改造可以降低冷量COCH。0.060.06.損失,保證丙烯制冷壓縮機能提供加入富乙烯氣C2H20. 580. 630.58后乙烯精餾塔所需的冷量。C2H48.7348.75C2 H。12.7217.742.2.3冷箱及 換熱器GgH1.150.931)冷箱。Cz H。26. 7121. 5526.7121.55GgHg0.640.850. 85老分離區有新老冷箱2條深冷線(xiàn)組成:一條C4H。4.734.53線(xiàn)由換熱器EA -308、EA - 309、EA-312、EA-C4Hg4.163.904.16.3. 90C4Hno0.160.310. 16316. EA-321及分液罐FA - 304、FA-305、FA-CsH20.350. 690.35.0.69306、FA -308組成的老冷箱;另- -條線(xiàn)為乙烯裝C7Hs0.010.00質(zhì)量流量/置生產(chǎn)能力由300 kt改造至400 kt時(shí)增加的深冷16.4319. 63.49.6659.53(1. h-')線(xiàn),由換熱器EA-340、EA-341 、EA-342及分液溫度/C3.4.213.514.1壓力/MPa .2. 1692.2722. 2052.308罐FA-315、FA-316、FA-318組成。從流量角氣相摩爾分數,%17.4733.5145. 9460.84度出發(fā),不會(huì )超過(guò)原設計值,加入富乙烯氣后的熱液相摩爾分數,%82. 5366.4954. 0639. 16平均分子量34. 8834.36負荷見(jiàn)表3。表3冷箱負荷對照10'kJ/h由于脫乙烷塔(DA -401 )進(jìn)料量約增加設備原設計值最大值加入富乙烯氣15% ,經(jīng)與塔內件制造商核算和確認, DA -401塔EA- 308.2. 4992.7511.516徑可滿(mǎn)足要求,但塔內件需更換才可滿(mǎn)足富乙烯EA -3092.7132. 9862.129氣后增加的處理量。通過(guò)塔盤(pán)的重新設計,采用EA -3121.4151.5580.790EA-3142. 3692. 604.0.714蘇爾壽MVG固閥塔盤(pán)(見(jiàn)圖2)來(lái)提高DA -401EA-3166.2166. 8380.970塔的處理能力,改善工藝操作條件,降低塔板壓EA-3212. 9903. 2893. 205降，進(jìn)一步降低能耗物耗。EA -3312. 5662.822EA -3402.5542. 8352.827EA-34112. 23513.45711.537EA - 3425.5576.1155.552由表3可知:增加富乙烯氣進(jìn)料后，新老冷箱的熱負荷均未超過(guò)原設計最大值，因此能通過(guò)現有新老冷箱。中國煤化工閥塔盤(pán)2)換熱器。YHCNMHG烯精餾塔處理量約需通過(guò)應用換熱器計算軟件核算分析,需要擴增加17%。經(jīng)塔內件制造商核算,僅需將MD塔大乙烷蒸發(fā)器(EA - 366N)及乙烯精餾塔再沸器盤(pán)改成Shell的ConSep專(zhuān)利塔盤(pán)(見(jiàn)圖3),即可在(EA -403N) ,新增1臺換熱器EA -465N,才能夠不更換塔體的前提下,滿(mǎn)足乙烯精餾塔加入富乙滿(mǎn)足富乙烯氣引人后的負荷要求。烯氣后增加的負荷。第26卷楊曉- -.上海石化乙烯裝置回收煉廠(chǎng)富乙烯氣改造31●表5乙烯精餾塔進(jìn)料組分 條件對比干燥器中無(wú)法脫出,水分有可能穿透干燥劑進(jìn)人乙烯精餾塔進(jìn)料冷系統。2013 年2月提出將富乙烯氣進(jìn)料管線(xiàn)移組分( mol),%富乙烯氣引人前富乙烯氣引人后_位至洗苯塔(DA - 204)氣相進(jìn)口的立項申請,修H20.060CH40.120.11改后流程見(jiàn)圖4。C2H20.012013年5月富乙烯氣改造項目完成,2013年C2H481.9175. 19C2H。17.8224. 296月富乙烯氣開(kāi)始引進(jìn)裝置老區。C3H。0. 090.39質(zhì)量流量/(. h-I)84.58102.72溫度/9-26. 9-25. 06壓力/MPa1. 796.1.762平均分子量28. 4028. 583存在的問(wèn)題及 改進(jìn)2012年12月28日,富乙烯氣引進(jìn)裝置老區分離。引入一段時(shí)間后發(fā)現,富乙烯氣在低于圖3 Shell 的ConSep塔盤(pán)15C的情況下，進(jìn)人裝置后會(huì )形成烴類(lèi)水合物,同時(shí)富乙烯中碳四組分比設計值明顯偏高,導致在4改造經(jīng)濟性 影響分析高壓、15 C情況下，碳四物料為液相狀態(tài)進(jìn)人富乙烯氣引入后對比同期未引入富乙烯氣時(shí)FA -209 ,有可能導致干燥劑損傷,同時(shí)水合物在的經(jīng)濟技 術(shù)指標見(jiàn)表6。氫氣、甲烷富乙烯氣冷箱裂解氣壓縮機洗苯塔裂解氣干燥器預脫乙烷塔進(jìn)料緩沖罐GB- -201DA-204FA-209DA-302脫甲烷塔FA- 208DA-301脫乙烷塔乙烯精餾塔熱區+乙烯DA-401DA-402圖4富乙烯 氣流程修改示意表6經(jīng)濟技術(shù)指標對比時(shí)間富乙烯氣量/t噸乙烯物耗/kg__噸乙烯能耗( 標油)/kg_乙烯收率(w),%丙烯收率(w),%2012 -063051. 15580. 51132.9214.512012 -073 067.12577. 72632.7515. 042012 -083 083. 89595. 62732. 8015. 392013 -065 0412900.94.573. 29216.032013 -075 2212 951. 74577.48833. 6015. 80.2013 - 082952.46，571. 07034. 0916. 11由表5可得出:2012年6- -8 月乙烯平均收率收 率外,裝置按照正常負荷生產(chǎn)，以7~8 t/h的流為32.82% ,丙烯平均收率為14. 98% ;投用富乙烯量回收富乙烯氣,可以提高乙烯收率0.51%、提高氣后,2013年6- 8月乙烯平均收率為33.91%，丙丙烯收率0.29%,提高雙烯收率0.8%。降低能烯平均收率為15. 98%。但在裝置應用富乙烯氣耗中國煤化工低物耗15.67 kg/t乙的同時(shí),和去年同期相比已經(jīng)進(jìn)行了原料輕質(zhì)化YHCNMHG的調整。根據SPYRO軟件計算,在目前原料配比乙烯裝置引人煉廠(chǎng)富乙烯氣不但提高了裝置的情況下,乙烯收率應為33.40%,丙烯收率應為的雙烯收率,還降低了裝置能耗,同時(shí)又減少了裝15.69%?？鄢蛟辖Y構輕質(zhì)化而提升的乙烯置的裂解原料用量,顯著(zhù)提高了裝置的競爭力。