工業(yè)拔求乙烯工業(yè)2004,16(3) 40~43ETHYLENE INDUSTRY乙烯分離技術(shù)分析王振維(中國石化工程建設(shè)公司,北京, 100101)摘要:從技術(shù)先進(jìn)性、能耗、流程復(fù)雜性和運(yùn)行穩(wěn)定性等諸多方面對占據(jù)乙烯市場的三大分離技術(shù)進(jìn)行了分析。并認(rèn)為用戶在選擇分離技術(shù)時應(yīng)綜合考慮各方面因素,把握重點(diǎn),選擇出適合的技術(shù)。關(guān)鍵詞:烯;分離技術(shù);分析石油烴裂解制乙烯技術(shù)研究始于20世紀(jì)20 ~由表1可以看出,同-類分離技術(shù)通常為數(shù)家公30年代,經(jīng)過60多年的發(fā)展,裂解技術(shù)日臻成熟,司所擁有,雖在局部有所不同,但無本質(zhì)的差別。根占目前世界乙烯產(chǎn)量的98%以上。與之相應(yīng)的深據(jù)目前的市場占有率,具有代表性的技術(shù)歸納如下:冷分離方法也最為成熟,目前占據(jù)世界乙烯市場.ABB Lummus公司的順序分離低壓脫甲烷技術(shù)的分離技術(shù)主要分為三大類,分別為順序分離技●.Stone & Webster公司的前脫丙烷前加氫技術(shù)術(shù)、前脫丙烷前加氫技術(shù)和前脫乙烷前加氫技術(shù),Linde公司的前脫乙烷前加氫技術(shù)擁有分離技術(shù)的專利商見表1。本文結(jié)合生產(chǎn)、設(shè)計以及流程模擬,著重對此表1主要的乙烯分離技術(shù)三種典型的分離技術(shù)進(jìn)行分析,以加深對不同技號分離技術(shù)專利商國家術(shù)的理解。ABB Lummus美國Stone & Webster1流程特點(diǎn)順序分離技術(shù)KBR1.1順序分離低壓脫甲烷技術(shù)Technip法國裂解爐出口的裂解氣含有各種分子量的烴前脫丙烷前加氫技術(shù)類。依分子中所含碳原子個數(shù)從少到多的次序進(jìn)3前脫乙烷前加氡技術(shù)LincBR德國行分離的技術(shù)稱為順序分離技術(shù),見圖1。冷箱[裂解爐] +圖內(nèi)圖1順序分離技術(shù)示意流程圖裂解氣首先進(jìn)人急冷系統(tǒng)進(jìn)行快速降溫，同中國煤化工)-09-27時分離出重組分燃料油和粗裂解汽油。然后經(jīng)裂TYHCNMHG程師。畢業(yè)于清華大.解氣壓縮機(jī)將裂解氣壓力提高到約3. 6MPa(G)。學(xué)化工系,碩士學(xué)位，1986年參加工作。第16卷王振維.乙烯分離技術(shù)分析41●干燥脫水后進(jìn)人深冷系統(tǒng),經(jīng)過冷箱和脫甲烷塔能從外部引人氫氣的情況下,生產(chǎn)出合格乙烯產(chǎn)分離出氫氣和甲烷。為了降低冷量的消耗, Lum-品所需時間長。mus公司采用降低脫甲烷塔操作壓力的技術(shù),增加由于順序分離技術(shù)中的循環(huán)物料稍多,故不體系的相對揮發(fā)度,使脫甲烷塔冷凝器負(fù)荷降低，利于系統(tǒng)節(jié)能。這些循環(huán)物料包括:(1)凝液汽提從而形成低壓脫甲烷技術(shù)。脫甲烷塔釜物料含有塔頂物料返回裂解氣壓縮機(jī)四段吸入罐;(2)乙烯碳二及以上組分,依次進(jìn)人脫乙烷塔、脫丙烷塔、塔頂不凝氣返脫甲烷塔;(3)乙烯塔中部抽出液相脫丁烷塔,從塔頂分出碳二、碳三和碳四組分。脫返回碳二加氫反應(yīng)出口洗滌綠油;(4)丙烯塔頂不乙烷塔和脫丙烷塔頂?shù)奶级吞既謩e經(jīng)碳二和凝氣返脫甲烷塔。碳三加氫脫炔后進(jìn)人乙烯塔和丙烯塔,精餾后得1.2前脫丙烷前加氫技術(shù)到乙烯和丙烯產(chǎn)品。所謂前脫丙烷前加氫技術(shù)是指在進(jìn)行脫甲烷碳二加氫系統(tǒng)位于冷箱及脫甲烷下游,為后加之前先將碳三及輕組分與碳四及重組分進(jìn)行分氫。乙烯塔須設(shè)置巴氏精餾段,并需設(shè)置綠油洗離,并將分離出的碳三及輕組分進(jìn)行碳二加氫,然滌系統(tǒng),這些使投資和能耗增多。另外,由于碳二后送人深冷系統(tǒng)(見圖2)。加氫系統(tǒng)需要冷箱分離出的氫氣物料,所以在不冷箱醫(yī)解例+圖一[壓輸]- +一↑塔圖2前脫丙烷前加氫技術(shù)流程示意圖為防止塔釜物料結(jié)焦,通常采用高低壓雙塔碳二加氫時也對50%以上的MAPD加氫,下游的脫丙烷,且高壓塔位于裂解氣壓縮機(jī)的四、五段之碳三加氫系統(tǒng)負(fù) 荷降低;第五,乙烯塔不需要巴氏間,這樣裂解氣干燥器、堿洗塔和高壓脫丙烷塔使精餾段,也沒有不凝氣返回。前脫丙烷前加氫技段間壓降增大,第五段的壓縮比較大,可超過2.5。術(shù)中 只有丙烯塔頂不凝氣循環(huán)。所以,盡管第五段的人口溫度降低,裂解氣壓縮機(jī)1.3前脫乙烷前加氫技術(shù)的總功率并無明顯的變化。前脫乙烷技術(shù)是指分離流程的第-切割塔為前碳二加氫技術(shù)有很多優(yōu)勢。第一,前碳二脫乙烷塔。 從裂解爐來的裂解氣經(jīng)急冷、壓縮后加氫產(chǎn)生的綠油量甚微,無需綠油洗滌系統(tǒng);第預(yù)冷 ,首先進(jìn)人脫乙烷塔系統(tǒng),把比碳二輕的組分二,由于碳加氫位于脫甲烷塔上游，從脫乙烷塔和比碳三重的組分分開。碳二及輕組分先進(jìn)行碳釜進(jìn)人乙烯塔的碳:二餾分中不含氫氣和甲烷輕組二加氫,然后進(jìn)入冷箱和脫甲烷系統(tǒng)。脫甲烷塔分,乙烯塔可采用開式熱泵技術(shù)降低能耗;第三，釜液只含碳二, 直接進(jìn)入乙烯塔。脫乙烷塔塔釜由于碳二加氫進(jìn)料中富含氫氣,不需要冷箱分離物料中國煤化工碳三進(jìn)行碳三出的氫氣,所以,在裝置開車時,能很快生產(chǎn)出合加氫YHC N M H G用前碳二加氫，格的乙烯產(chǎn)品,縮短開車時間;第四,由于在進(jìn)行所以具有與前脫丙烷前加氫類似的優(yōu)點(diǎn)(見圖3)。，42.乙烯工業(yè)第16卷圖裂解奶→愿冷→醫(yī)縮+脫脫|加氫圖3前脫乙烷前加氫技術(shù)流程示意圖2三種技術(shù)比較三種流程的優(yōu)缺點(diǎn)匯總見表2。表2三種分離技術(shù)特點(diǎn)匯總表順序分離流程前脫丙烷流程(ARS)前脫乙烷流程先C-/q4*切割先C2" /G*切制,C-H/C-→G分離次序H/C→C→G→G及G*C~→C及G*C°→C→G及Cg*塔數(shù)量1618裂解氣壓縮機(jī)段數(shù)冷凍級別數(shù)技術(shù)年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代分凝分離器高效回收低溫冷量、前加氫,無需綠油洗滌系統(tǒng)可連續(xù)采用的主要節(jié)能技術(shù)低壓脫甲燒脫丙烷塔和乙烯塔的開式熱泵、運(yùn)行4a。但是需采用等溫反應(yīng)器非清晰分割脫甲烷塔單塔低壓雙塔高壓單塔高壓乙烯塔高壓,產(chǎn)品側(cè)線采出低壓/熱泵,產(chǎn)品塔頂采出氫氣回收率,%≥80≤70復(fù)雜或?qū)＠O(shè)備裂解氣壓縮機(jī)、乙烯機(jī)、丙烯機(jī)、裂解 氣壓縮機(jī)、乙烯機(jī)、丙烯機(jī)、裂解 氣壓縮機(jī)、乙烯機(jī)、丙烯機(jī)、冷甲烷壓縮機(jī)、冷箱膨脹再壓縮機(jī)、分凝分離器箱、等溫反應(yīng)器不外引氫氣時的開車時間短2.1三種流程的能耗比較對能力為800kt/a的乙烯裝置在相同條件下的流表3是三種技術(shù)的生產(chǎn)裝置實(shí)際能耗比較和程模擬結(jié)果。表3三種分離技術(shù)能耗比較實(shí)際生產(chǎn)石腦油+ AGO原料石腦油原料2001年裝置生產(chǎn)能耗(G]-'乙烯)30.32(揚(yáng)子)26.05(茂名)28.22(吉化)2002年裝置生產(chǎn)能耗(GJ+-'乙烯)29.23(揚(yáng)子)25.89(茂名)26.71(吉化)流程模擬結(jié)果流程模擬計算的壓縮機(jī)總功率(石腦油原料,800kw)/(kW.1-1)723527131074120冷卻水負(fù)荷比較/kW+ 78069基礎(chǔ)+ 80558泵負(fù)荷比較/kW+2509+ 10972.2 流程復(fù)雜性表4設(shè)備位號數(shù)- -覽表流程的復(fù)雜性可以通過設(shè)備的位號數(shù)反映出設(shè)備類別 順序分離流程 前脫丙烷流程 前脫乙烷流程塔1來,復(fù)雜流程設(shè)備的位號多。表4是三種技術(shù)流.反應(yīng)器程的分離部分設(shè)備位號數(shù),表中未考慮原料預(yù)熱、壓縮機(jī)44干燥器再生等輔助設(shè)備。中國煤化工。表4顯示，設(shè)備位號數(shù)從多到少的順序?yàn)?順MYHCNMH G,13序分離流程、前脫丙烷流程、前脫乙烷流程。順序第16卷王振維.乙烯分離技術(shù)分析43，低壓脫甲烷分離流程考慮了最大限度地利用工藝脫乙/丙烷前加氫流程中沒有類似的影響因素。介質(zhì)節(jié)流降壓后提供的冷量,所以工藝物料之間(4)在順序分離流程中,裂解氣為乙烯塔中沸的換熱多,流程較為復(fù)雜增加一套甲烷制冷系統(tǒng)器脫甲烷塔再沸器和中沸器串聯(lián)提供熱量,相互也增加流程的復(fù)雜性。干擾,增加了操作復(fù)雜性。增加的甲烷制冷系統(tǒng)2.3運(yùn)行穩(wěn)定性也增加了操作的難度。(1)冷箱堵塞是影響乙烯裝置穩(wěn)定運(yùn)行的因(5)前脫丙烷前加氫或前脫乙烷前加氫分離素之一,主要有三類原因:①裂解氣干燥系統(tǒng)未達(dá)流程中 ,由于物料從碳二加氫及保護(hù)干燥器到乙標(biāo),少量水分在低溫下凍結(jié)或生成水合物,引起冷烯塔還需 經(jīng)過多級處理,難免增加物料中的水分,箱堵塞。所有流程都有可能出現(xiàn)此類問題;②重這些水分可能導(dǎo)致乙烯塔堵塞,影響該塔的穩(wěn)定組分特別是苯引起冷箱堵塞,在順序分離流程中操作。 對于順序分離流程,由于碳二加氫干燥后較易發(fā)生。因?yàn)檫M(jìn)人順序分離流程冷箱系統(tǒng)的裂立即進(jìn)人乙烯塔,所以不會引起凍堵的問題。解氣并未對碳四以上組分進(jìn)行嚴(yán)格分離,當(dāng)組成根據(jù)生產(chǎn)單位的實(shí)際應(yīng)用狀況,前脫丙烷和發(fā)生變化時，如果苯的含量達(dá)到一定值,可導(dǎo)致冷前脫乙烷流程的穩(wěn)定性好 于順序分離流程。箱堵塞。對于前脫丙烷流程和前脫乙烷流程,由于在上游已將碳四以上組分徹底分離,不會發(fā)生3結(jié)語類似問題。③低壓脫甲烷塔所需的甲烷制冷壓縮由上述分析可看出，在流程復(fù)雜性方面三種機(jī)也是原因之- -。目前國內(nèi)乙烯裝置的甲烷壓縮技術(shù)流程的次序是(從復(fù)雜到簡單):順序分離流機(jī)多為活塞式,易造成冷箱堵塞,影響整個系統(tǒng)的程>前脫丙烷前加氫流程>前脫乙烷前加氫流穩(wěn)定。另外，碳二前加氫技術(shù)使乙炔在深冷之前程;在能耗方面三種技術(shù)流程的次序是:前脫乙烷已全部脫除,不會在冷箱內(nèi)凍結(jié)。對于順序分離前加氫流程>順序分離流程>前脫丙烷前加氫流流程,則有發(fā)生乙炔凍結(jié)的可能。程;在適應(yīng)原料靈活性方面三種技術(shù)流程的次序(2)順序分離流程采用碳二后加氫,反應(yīng)器的是:順序分離流程>前脫丙烷前加氫流程>前脫溫度可以通過進(jìn)料溫度、氫氣配比和注人CO來控乙烷前加氫流程。在運(yùn)行穩(wěn)定性方面,前脫丙烷制,方法較多。相比之下,碳二前加氫只能通過進(jìn).前加氫流程和前脫乙烷前加氫流程相差不大,均料溫度和注人CO來控制,故方法稍少。但是后加較順序分離流程稍好。因此,三種分離技術(shù)各有氫反應(yīng)器需定期再生,而前加氫則可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)4a。長短,沒有明顯的技術(shù)優(yōu)劣,也都占有一定的市(3)順序分離流程中,冷箱和氫氣系統(tǒng)互相影場。用戶在選擇分離技術(shù)時，需綜合考慮投資、能響，進(jìn)而影響甲烷化和碳:二加氫,并最終影響乙烯耗和穩(wěn)定性等各方面的因素,并結(jié)合原料情況把產(chǎn)品規(guī)格,操作時需注意各部分的運(yùn)行情況。前握重點(diǎn),選擇出適合的分離技術(shù)。歡迎訂鬩、授稿、刊登廣告中國煤化工MHCNMHG