乙烯裂解工藝與原料

綜述乙烯工業(yè)2007,19(3) 1-3ETHYLENE INDUSTRY乙烯裂解工藝與原料李玉民(中國石油天然氣股份有限公司遼陽(yáng)石化分公司烯烴廠(chǎng),遼寧遼陽(yáng)111003)摘要:目前乙烯工業(yè)的發(fā)展與原料供應緊張的矛盾日益突出,原料在現階段制約了乙烯工業(yè)的擴大與發(fā)展。如何應用現有原料最大限度地提高乙烯收率是目前極為現實(shí)的課題。文中就裂解原料優(yōu)化及裂解工藝的技術(shù)改進(jìn)進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞:蒸汽裂解;裂解爐;原料隨著(zhù)裂解原料向多樣化、重質(zhì)化方向發(fā)展,裂關(guān),一般來(lái)講,正構烷烴裂解乙烯收率最高,環(huán)烷解原料就不可能同以往一樣以單一品種為主。由居中,而芳烴最差。芳烴在裂解過(guò)程中在輻射爐于裂解爐的生產(chǎn)受裂解原料的影響極大,因而,各管內及急冷鍋爐中結焦趨勢又較上述二種烴類(lèi)嚴乙烯化工廠(chǎng)在不改造裂解爐的前提下,如何優(yōu)化重,直接影響裂解爐的運行周期，同時(shí)也影響三烯裂解原料資源配制及盡最大可能提高裂解爐的生總收率。因此,優(yōu)化裂解原料應是原料族組成的產(chǎn)潛力是各乙烯裝置面臨的主要問(wèn)題。如在輻射優(yōu)化。從現代裂解爐的裂解工藝發(fā)展現狀來(lái)看，爐管材質(zhì)允許的前提下,最大限度的把裂解反應裂解工藝技術(shù)的發(fā)展可完全適應原料變重的要溫度提高,以提高兩烯收率。乙烯裝置能否滿(mǎn)負求。如CBL- IV型爐就可以加工加氫尾油干點(diǎn)到荷運行,維持在較高的開(kāi)工水平,應首先從裂解爐550C。但對于重質(zhì)原料來(lái)說(shuō),其芳烴指數BMCI優(yōu)化運行抓起。解決此問(wèn)題的關(guān)鍵是如何延長(cháng)裂值應盡量控制低- -點(diǎn),因為BMCI值越低其原料中解爐的運行周期,也是各乙烯廠(chǎng)、設計和科研部門(mén)芳烴含量就越少,相應的正構烷烴含量就越高,乙正在研究解決的課題。烯收率也就越高。CBL- IV型爐加工用的加氫尾油見(jiàn)表1。1裂解原料優(yōu)化配制及裂解工藝的技術(shù)改進(jìn)表1 CBL- N型爐加工加氧尾油工況優(yōu)化裂解原料及改進(jìn)裂解工藝技術(shù)的主要目項目1999-09-17設計值的是為了獲得較高的乙烯收率,同時(shí)使裂解爐具相對密度D唱80.845 60.8395餾程/C有較長(cháng)的運行周期,其最終目的是為了獲得良好342.8305.050g%433.1412.0的經(jīng)濟效益。495.5457.0546.8475.01.1優(yōu)化裂解原料資源配置BMCI值12.21原料對于乙烯裂解來(lái)說(shuō),其占乙烯生產(chǎn)成本稀釋比裂解溫度/C0.792 90.800 0816826的70%左右。目前,我國各乙烯廠(chǎng)裂解原料總的乙烯收率(w), %29.4726.50趨勢是向多元化發(fā)展。擴大深度加工多產(chǎn)化工用丙烯收率(w),%15.8515.81丁烯收率(w),%6.24 .6.48油，以拓寬裂解用原料,如加氫尾油等。因此,無(wú)三烯總收率(w).%51.56論是改造原有的裂解爐還是新建裂解爐都必須以注:CRI- NV刪館T藝標定時(shí)加氦尿油性盾。中國煤化工原料的多樣化和重質(zhì)化為前提確定其工藝路線(xiàn)。牧YHCNMHG另外無(wú)論裂解用料輕與重,首先應優(yōu)化原料的族作者簡(jiǎn)介:李玉民(1934-),男,高級工程師。一直從事乙烯組成。因蒸汽裂解的乙烯收率和原料的族組成有生產(chǎn)與管理工作。參與了CBL- I、H .IV型裂解爐的開(kāi)發(fā)。乙烯工業(yè)第19卷因此,對于我國目前的乙烯原料現狀,應從煉表2 CBL 型爐加工"輕、重"原料運行標定結果油工藝人手,生產(chǎn)改質(zhì)的裂解用料。無(wú)論“輕、中、項目1999-09-06 999-9-13油品石腦油加氫尾油重",只要是族組成符合裂解工藝要求均可作為裂投油量/(kg*h-I)28 71527 75022 003解原料。應提倡能化工用決不做燃料,而燃料決稀釋蒸汽量/(hgh~I)14 329水/油比0.499 00.792 9不化工的原則來(lái)配置裂解用原料。負荷(w),%100.7100.51.2裂解爐對流段 與輻射段工藝完善裂解溫度/C41816裂解爐對流段最早以加工輕質(zhì)油品為主一產(chǎn)品收率(w),%氫氣1.210.65石腦油及輕柴油，配汽工藝采用- -次配汽。由于乙烯31.3729.47丙烯15.93 .15.85加工原料變重,一次配汽已不適合原料在對流段丁二烯5.165.31預熱的工藝,為避免物料在對流段管內結焦,而選產(chǎn)氣率80.6273.46擇了二次配汽工藝。眾所周知,蒸汽在乙烯裂解1.3 急冷工藝選擇過(guò)程中在輻射爐管內起- -種惰性物質(zhì)的作用,可我國從20世紀70年代初期由外國引進(jìn)的乙以延緩并減少烯烴類(lèi)物質(zhì)的聚合-縮合反應,也烯裂解工藝,全部是以加工石腦油和輕柴油為主?？梢韵脑谳椛錉t管中已形成的一部分焦炭,即其急冷工藝均采用間接式- -級急冷工藝,以雙套赤熱的焦碳與蒸汽發(fā)生水煤氣反應。管式施密特急冷鍋爐為主,同時(shí)伴隨直接式油急冷工藝。90 年代初為盡量多回收一部分低位能熱C+ H20-→CO2+ H2量和更有效的抑制裂解氣在高溫段的二次反應發(fā)C+H20一→C0 +H2生,技術(shù)人員開(kāi)發(fā)并設計了二次急冷工藝,同樣伴為使油和蒸汽在對流段進(jìn)行充分混合,技術(shù)有直接式油急冷工藝。人員在CBL型爐中設計出- -種 特殊結構形式的混該新型急冷工藝的特點(diǎn)是:第- - 級采用大口合器,即第1和第2混合器,使其既能加工輕質(zhì)油徑的套管式冷卻器,并直接與輻射管出口相連,因品又能加工加氫尾油,并可以隨時(shí)根據原料的變此裂解氣從高溫區輻射管出來(lái)后立即進(jìn)入急冷化更換工藝,不停工進(jìn)行原料切換。區。此急冷方式優(yōu)于裂解氣經(jīng)集合管輸送進(jìn)入急裂解爐的輻射段,目前主要從爐管的結構形冷區方式,可減少烯烴損失,而被冷卻至500 C左式停留時(shí)間及最高可耐熱溫度等方面進(jìn)行技術(shù)右的裂解氣再次進(jìn)入列管式二級急冷器二次急改進(jìn)。輻射爐管的發(fā)展趨勢是向高溫短停留時(shí)間冷。圖1為CBL- IV型爐采用二級急冷工藝工況下，發(fā)展,S/V增大。因此,輻射爐管的傳熱效果有明裂解氣在各級急冷器冷卻后出口溫度變化曲線(xiàn)。顯的改善。同時(shí),由于加工原料變重,生產(chǎn)過(guò)程結600p焦趨勢加大,并且輻射段爐管溫度運行末期明顯so -提高,通常約1100 C,所以輻射段爐管材質(zhì)應適。500f應新的裂解工藝要求,即提高爐管的耐高溫性能。如CBL-IV型爐選用KHRCT-HiSi材質(zhì),使爐管暫450]-耐高溫性能可達1 100 C。由于選用了HiSi材質(zhì),由400一方面提高了爐管的抗滲碳性能,另一方面改善soF了爐管的高溫蠕變性能。同時(shí)由于物料在輻射段300I 3s7 1151792123252729”1 11184345479515355停留時(shí)間的縮短,裂解爐的選擇性也有所提高。間1d中國煤化工表2為CBL- IV型爐工藝運行標定結果。從表1,表2來(lái)看,CBL型裂解爐既能加工重YH_C NMH G員爐出口溫度曲線(xiàn)◆1-1; + r1 -2;一51-1; -*-I-2質(zhì)原料也能加工輕質(zhì)原料。I-1.I -2第1急冷鍋爐;I -1.0 -2第2急冷鍋爐第I9卷李玉民.乙烯裂解工藝與原料從圖1溫度曲線(xiàn)變化看,在急冷工況初始階圖2、圖3是根據F- 108爐兩次原料交叉裂段,由于新投入的急冷鍋爐在‘冷壁"狀態(tài)下沿壁解時(shí),在同一裂解周期內急冷鍋爐出口溫度變化冷后溫度較低,這樣沿壁會(huì )產(chǎn)生部分油冷凝液。.狀況(日平均溫度)繪制出的溫度趨勢。同時(shí)冷凝液附著(zhù)在冷卻管壁上,形成一定厚度的560油膜,熱阻變大,從而使管壁傳熱效果降低,故出550540口溫度在曲線(xiàn)上有一-上升段。當急冷后溫度達- -530定值后,油冷凝液就會(huì )越來(lái)越少,這樣急冷鍋爐出，52510口溫度出現-一個(gè)相對穩定階段,一般這段相對時(shí)間較長(cháng)。同時(shí)由于溫度曲線(xiàn)上升梯度相對很小，裂解爐運行時(shí)間/d故在相對穩定階段會(huì )有少量凝液冷凝沿管壁積聚。隨著(zhù)時(shí)間的加長(cháng)積油層也會(huì )加厚,長(cháng)時(shí)間在圖2 F- 108爐第1次原料交叉裂解急冷鍋爐出口溫度及平均值曲線(xiàn)(2004年7月22日起)高溫作用下油層脫氫而形成焦碳,熱阻變大。這時(shí)急冷鍋爐傳熱效果變差,其出口溫度急劇上升，.80p560|這說(shuō)明急冷鍋爐運行到了末期。540-二級急冷工藝由于初級急冷器所采用的急冷感520-500-管直徑較大,一般可適用于輕重油品的裂解急冷460工藝。實(shí)踐證明,該工藝通過(guò)蒸汽或空氣燒焦過(guò)程就可以脫除急冷管內所結的焦碳,而無(wú)須用機裂鮃爐運行時(shí)間1d械方法清焦,可減少停爐升降溫周期。83 F- 108爐第2次原料交叉裂解急冷鍋爐出口1.4 輕質(zhì)油、重質(zhì)油交叉裂解工藝溫度及平均值曲線(xiàn)(2004年9月21日起)中國石油天然氣股份有限公司遼陽(yáng)石化分公司烯烴廠(chǎng)乙烯裝置由于原料品種的變化,為了滿(mǎn)從圖2.3可看到,二次原料交叉裂解累計運足原料的供應現狀,利用1臺CK- Il型裂解爐行時(shí)間均超過(guò)50天。采用交叉裂解工藝其優(yōu)點(diǎn)(F-108)以不停爐為原則進(jìn)行輕質(zhì)油.重質(zhì)油交是一方面可減少停爐燒焦次數;另一方面只要調叉裂解。該裂解爐設計有二次配汽。表3、表4為整工藝參數就可以隨時(shí)更換裂解用原料。F- 108交叉裂解概況。表3 F-108 爐第1次交叉裂解概況(2004年)2結論項07-2207-24 08-02 08-31 09- 16隨著(zhù)乙烯工業(yè)的發(fā)展與原料供應緊張矛盾的石腦油"燒焦加氫尾油”J日益突出,筆者認為:第一,應優(yōu)化化工用油與燃.石腦油裂解溫度 835 C。料用油的配置比例,樹(shù)立能化工用原料油,決不用加氫尾油裂解溫度785 C。于燃料,而燃料型用油也不用于化工用油。第二，表4 F- 108爐第2次交叉裂解概況(2004年)無(wú)論是改造現有裂解爐還是新建裂解爐，其硬件09-2109-2811- 12石腦油*部分在設計時(shí)即應考慮能滿(mǎn)足輕、重質(zhì)油加工工加氫尾油"藝。第三,完善“輕、重"油料的交叉裂解工藝,減%石腦油裂鮃溫度 835 C。**加氯尾油裂解溫度 785 C。少原料切換過(guò)程的工藝波動(dòng)。中國煤化工MYHCNMHG