乙烯生产技术和工艺流程介绍课件.ppt
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1、乙烯生产技术和工艺流程介绍 本课件仅供大家学习学习本课件仅供大家学习学习 学习完毕请自觉删除学习完毕请自觉删除 谢谢谢谢 本课件仅供大家学习学习本课件仅供大家学习学习 学习完毕请自觉删除学习完毕请自觉删除 谢谢谢谢引言 乙烯生产技术是石油化工的核心技术,乙烯装置是石油化工的核心装置;乙烯的技术水平、产量、规模标志着一个国家石油化学工业发展水平。乙烯装置生产的 三烯:乙烯、丙烯、丁二烯 三苯:苯、甲苯、二甲苯 是其它有机原料和三大合成材料的基础原料。乙烯裂解原理 烃类裂解是石油系原料中的较大分子的烃类在高温下发生断链反应和脱氢反应生成较小的分子的乙烯和丙烯的过程。烃类裂解反应是吸热过程。它包括脱
2、氢、断链、异构化、脱氢环化、芳构化、脱烷基化、聚合、缩合和焦化等诸多反应。裂解原料l天然气:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷l炼油装置产品:炼厂气(甲烷、乙烷、丙烷、丁 烷)拔头油、抽余油、石脑油、加氢 尾油、常压柴油、减压柴油备注:1)大庆、华北油田:炼制出的石脑油、轻柴油做原料,烯烃收率高,结焦周期长。2)胜利油田:炼制出的石脑油、轻柴油做原料,烯烃收率低,结焦周期短。3)辽河油田:芳烃高、含氢低,不宜裂解。裂解气组成(裂解炉出口):氢气 甲烷(C1)乙炔(C2)乙烯(C2)(国内乙烯收率30%-35%)乙烷(C2)丙二烯/丙炔(C3)丙烯(C3)丙烷(C3)丁二烯/丁炔、丁烯、丁烷(C4)戊二烯/
3、戊炔、戊烯、戊烷(C5)C6-C8非芳 杂质 苯、甲苯、二甲苯/乙苯/苯乙烯 CO C9-205 DEG C CO2 205-288 DEG C (裂解柴油)H2S288+DEG C (裂解燃料油)H2O 用乙烯生产的典型系列产品l聚合聚乙烯、乙丙橡胶l氧化环氧乙烷、乙醛l烷基化乙苯、烷基铝l卤化氯乙烷、二氯乙烷、溴乙烷l水合乙醇l齐聚-烯烃用丙烯生产的典型系列产品l聚合聚丙烯、乙丙橡胶l氧化丙烯酸l环氧化环氧丙烷l烷基化异丙苯l卤化氯丙醇、环氧氯丙烷l水合异丙醇l氨氧化丙烯腈、丙烯酰胺用丁二烯生产的典型系列产品l聚合顺丁橡胶、丁苯橡胶、ABSl低聚环辛二烯用三苯生产的典型系列产品l苯乙苯、苯
4、乙烯、环己烷、氯苯l甲苯二硝基甲苯、苯甲酸、甲乙苯、二甲苯l二甲苯对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸脂乙烯工艺简图裂解反应条件l高温:800900oCl短停留时间:0.010.7秒l低烃分压 乙烯生产技术:管式炉蒸汽热裂解lABB Lummus /SRT型炉lStone&Webster /USC型炉lLinde(Selas)/LSCClUSRT炉,或称毫秒裂解炉 SRT裂解炉USC炉子简介 炉子的基本结构与SRT炉大体相同,但反应管由多组 W型变径管组成(图3USC炉反应管),每组四根管,前两根材质为HK-40,后两根为HP-40,管径由小到大,一般为5083mm,长为1020m。按照生产能力
5、的要求,每台炉可装16、24或32个管组,裂解产物离开反应管后迅速进入一种专用急冷锅炉(USX),每两组反应管配备一个急冷锅炉。技术特点采用多组小口径管并双面辐射加热,炉管比表面较大,加热均匀且热强度高,从而实现了0.3s以下的短停留时间。采用变径管以降低过程的烃分压。短的停留时间和低的烃分压使裂解反应具有良好的选择性。LSCC裂解炉 主体结构与SRT炉相似,炉管部分存在较大差异,每组反应管是由12根小口径管(前8根组成4对平列管,后4根组成两对平列管)以及4根中口径管(由4根管组成两对平列管)和一根大口径管组成,管径为615cm,管总长4560m。裂解产物离开反应管后立即进入急冷锅炉骤冷。L
6、SCC炉反应器的特点是原料入口处为小口径管双排双面辐射加热,物料能迅速升温,缩短停留时间,后继的反应管则为单排双面辐射,管径采取逐管增大方式以达到降低烃分压的目的。物料在反应管中的停留时间为0.20.4s。短停留时间和低烃分压使裂解反应具有较高的选择性。USRT炉 美国凯洛格公司和日本出光石油化学公司在70年代末共同开发成功的新型管式裂解炉。炉子由十多根直径约为2.54cm,长约10m的单根直管并联组成。反应管吊在辐射室中央,由底部烧嘴进行双面辐射加热。物料由下部进入上部离开并迅速进入专用的USX型急冷锅炉,每两根反应管合用一个USX,多个USX合接一个二次急冷锅炉。裂解过程停留时间可低于10
7、0ms,从而显著提高了反应的选择性。同传统的管式裂解炉相比,乙烯相对收率约可提高10,甲烷和燃料油则有所减少。典型裂解气分离流程l顺序分离流程(Lummus,TP,KBR)脱除重烃、压缩后按碳一、碳二、碳三.顺序分离。l前脱乙烷流程(Linde)脱除重烃、压缩后先将碳二及更轻组分与碳三及更重组分分开,再进行分离。l前脱丙烷流程(SW,KBR)脱除重烃、压缩后先将碳三及更轻组分与碳四及更重组分分开,再进行分离。l传统顺序工艺流程裂解炉原料400油洗水洗1101.3段压缩35KPa40裂解柴油裂解燃料油工艺水裂解汽油碱洗4.5段压缩干燥3.6MPa丙烯机乙烯机甲烷机冷 箱-40-101CH4H2脱
8、甲烷塔脱乙烷塔C2加氢脱丙烷塔乙烯塔乙烯乙烷MAPD加氢丙烯塔丙烯丙烷脱丁塔混合C4裂解汽油水1ppm-136l鲁姆斯公司乙烯技术裂解炉原料400急冷油洗水洗1.2段压缩40碱洗3段压缩21Kg/cm222Kg/cm235KPa6Kg/cm2C2加氢混合C4C5+脱丁塔乙烯甲烷丙烯三元制冷冷箱1冷箱2H2/CH419Kg/cm2GCFT18Kg/cm2G35Kg/cm2G脱甲烷塔-108CH4脱乙烷塔乙烯塔丙烯塔乙烯乙烷丙烯丙烷CH4H2双塔前脱丙烷干燥lSW公司乙烯技术裂解炉原料400急冷油水系统1.4段压缩40碱洗气干35KPa采用高效塔板长周期运行液干高压部分脱丙烷低 压脱丙烷脱丁塔混合
9、C4C5+5段压缩三段C2加氢37Kg/cm2G冷箱1丙烯机乙烯机HRS冷箱2膨胀机CH4H21脱甲塔2脱甲塔H2/CH4-116CH4产品乙烯塔乙烯乙烷部分脱乙烷40%纯混合C2丙烯塔丙烯丙烷50%混合C3l林德公司乙烯技术裂解炉原料400急冷油水系统1.4段压缩40碱洗气干35KPa液干1脱乙烷5段压缩2脱乙烷脱丙塔丙烯塔丙烯丙烷脱丁塔混合C4C5+C2加氢100C2以轻冷箱1丙烯机 乙烯机CH4产品冷箱2CH4H2脱甲塔乙烯塔乙烯乙烷甲烷机评价:l各专利商都拿出数据和研究成果说明自己的流程是先进的,因为都是生产证明了的成熟的乙烯专利技术。l没有取得一致意见的结果是,各有千秋,裂解气压缩机
10、功率顺序分离流程最大,前脱丙烷最小;丙烯压缩机功率前脱丙烷最大;乙烯压缩机功率前脱乙烷最小。l前脱丙烷流程能耗略低,较适合于大型乙烯装置。我国乙烯现状l至”九五”末,首次建成乙烯装置基本是10-30万吨/年,或在此基础上改造,最大规模在70万吨/年.l在”十五”期间,一次建成或改造成数套60-90万吨/年的大型乙烯装置,包括兰州乙烯,吉化乙烯,上海赛科乙烯,惠州南海乙烯,南京扬巴乙烯等.2003年 能力566.5万吨/年,产量611.8万吨/年 2005年 能力788.5万吨/年,产量754.1万吨/年 2006年 能力1028万吨/年.投入生产的乙烯装置l上海1#14.5 三菱l辽化 12
11、l抚顺 18 Lummusl盘锦 18 Lummusl北京东方 15 TPl广州 20 SWl中原 18 Lummusl独山子 22 Lummusl上海 70 Lummusl燕山 71 Lummusl大庆 60 KBRl扬子 65 Lummusl齐鲁 72 Lummusl扬巴 60 SWl赛科 90 Lummusl南海 80 SWl吉化大 70 Lindel吉化小 15l茂名 100 SW/Lummus l兰州(新建45)60 KBRl天津 20 Lummusl独山子 100 Linde 2009l天津 100 Lummus 2010l镇海 100 Lummus 2010l福炼 80 Lumm
12、us 2009l四川 80 SW 2007l抚顺 80 SW 2012l武汉 80 2013l青岛 100 拟建独山子乙烯裂解项目独山子乙烯项目Linde 提供专利技术、工艺包、土建以外的基础设 计和相关技术服务;供应关键设备和材料,如压缩机和透平、锅炉给水泵、冷箱等。寰球 承担初步设计、详细设计和技术服务;其他 设备和材料全部由总包供货;施工安装至中交。l规模:乙烯100万吨/年;丙烯50万吨/年l年操作小时:8000小时l操作弹性:60-110%(P/E比:0.45-0.5kg/kg)Linde技术特点l双炉膛、立式布置辐射炉管。lPyroCrack 1-1炉管具有选择性高、受力小和寿命长
13、的优点。l96个LQE(Linear Quench Exchanger)直接与96个炉管相连,减小结焦。l提供底烧和侧烧,受热均匀。l前脱乙烷前加氢分离流程,在冷分离和脱甲烷之前脱除重烃组分,只有C2及轻组份去低温单元。而且乙炔加氢采用前加氢不用把氢气全部分离出来,再补充进来加氢,这样可以节省冷剂的用量,降低了制冷压缩机的负荷和能耗。l乙烯塔和乙烯压缩机组成的低压开式热泵系统,合理利用余热,提高能量利用效率。降低了乙烯制冷压缩机的负荷和能耗。l碳二加氢等温反应器,使得碳二加氢剧烈的放热反应更容易得到控制,由于用甲醇及时把反应热量撤走,更不容易造成飞温而导致停车。FloorburnersSide
14、wallburnersRadiantsectionConvectionsectionPrimaryquenchexchangers(LQE)LQEsSteamdrum对流段、辐射段原料预热裂解炉急冷油/水系统裂解气压缩系统 预冷和干燥C2/C3分离C2加氢C1/C2 分离甲烷化乙烯分离乙烯制冷C3/C4分离C3加氢丙烯分离C4/C5分离汽油加氢1段C8/C9分离汽油加氢2段C5/C6分离工艺蒸汽系统碱洗系统丙烯制冷乙烯丙烯氢气加氢汽油C9+馏分C4馏分C5回裂解炉丙烷回裂解炉乙烷回裂解炉工艺流程原料急冷油塔急冷水塔碱洗水洗塔裂解气干燥器1#-3#裂解气压缩机裂解气油裂解柴油裂解燃料油氢气冷箱乙
15、烯丙烯乙烯精馏塔丙烯精馏塔MA/PD加氢脱甲烷塔脱丁烷塔混合碳四裂解气油乙炔加氢低压脱乙烷塔高压脱乙烷塔4#-5#裂解气压缩机脱丙烷塔01 炉区05 废水区02 热回收区02 热回收区03 压缩和甲 烷化区03 压缩和甲 烷化区04 分离和汽油加氢区 04 分离和汽油加氢区 06 配变电所和机柜室07 装置主管廊主要原料及工况 独山子乙烯装置主要原料有:石脑油,加氢尾油A,加氢尾油B,轻烃和LPG。有三种不同的进料工况,每种进料工况又有丙烯、乙烯比分别为0.5和0.45两种不同的裂解深度;所以本乙烯装置根据进料和裂解深度分为六种设计工况。产品和副产品 主要产品为聚合级乙烯、聚合级丙烯和氢气,主
16、要副产品为裂解碳四、加氢汽油、加氢碳九馏分、未加氢碳五(可选)、裂解轻柴油和裂解燃料油等。产品和副产品产量:序号 物料名称 单位 小时产量 年产量 备注乙烯 t 125 1000,000 送FDPE、HDPE、SM等装置丙烯 t 62.5 500,000 送PP装置氢气 t 2.75 22,000 供装置加氢及外送甲烷/氢 t 51.503 412,024 作燃料 裂解碳四 t 40.616 324,928 送丁二烯装置 加氢汽油 t 52.953 423,634 送芳烃抽提装置加氢碳九 t 8.956 71,648 送罐区,销售未加氢碳五 t 19.502 156,016 送罐区,销售裂解轻
17、柴油 t 6.058 48,464 送罐区,销售10 裂解燃料油 t 5.685 45,480 送罐区,销售(1)原料预热 1).轻烃 来自全压力罐区轻烃缓冲罐的轻烃加热到60,送到闪蒸罐10-V-2531。罐底部的液相混合到新鲜的石脑油管线。罐顶部的气相经压控阀并入到气相进料管线。2).石脑油 新鲜的石脑油来自界区外的石脑油罐,与循环回的加氢碳五混合后,经急冷水预热加热到43,与来自轻烃闪蒸罐10-V-2531的重组分混合后,经换热器10-E-2512进一步加热到80送到炉区。3)LPG(液化石油气)新鲜的LPG来自界区外的原料LPG罐,界区温度20,压力1.3Mpa与循环丙烷馏分混合后,在
18、丙烷/LPG蒸发器10-E-2514加热汽化。与预热后的循环乙烷和来自轻烃罐的汽化轻组分在气态原料总管混合,送入气体裂解炉;液相送到轻烃闪蒸罐的进口管线。4)加氢尾油 新鲜的加氢尾油原料来自界区外的加氢尾油罐,界区温度70,压力1.1Mpa。在尾油预热器10-E-2515预热到80后送到加氢尾油炉。8台裂解炉(7开1备;15万吨/年.台)(2)裂解l裂解炉采用“双辐射段”即通过采用两个辐射室共用一个对流段(双炉膛)来容纳双倍数量的炉管。l本项目采用的Pyrrack 1-1型炉管,具有高选择性,给定原料下乙烯收率更高;压降小;操作周期长等特点。l使用文丘里分配器,使所有的辐射段流速一致,最终每根
19、炉管有相同的停留时间。l线性急冷换热器(LQE)的设计使其不受焦粒的冲刷,避免结焦。保证长周期运行,最大限度减少检修工作。l对流段设计,使其适应原料的多样性,加氢尾油为达到相应的气化率和流动形式,采用特殊设计。利用对流段回收的废热,产生最大限度的过热超高压蒸汽,l对于加氢尾油炉,采用专有的混合注汽喷嘴设计,避免结焦 l原料在对流段预热,气化、与稀释蒸汽混合,经横跨段分配至辐射段。所有的平行进口管线连接到一对进料总管,通过文丘里喷嘴(Laval)重新分配进到辐射段炉管。这种对流段物料出来和再分配使进入辐射段使各流股达到相同的温度和压力,使得所有流股的流速相同、停留时间相同。l进入辐射段后,通过控
20、制辐射段的反应温度,即底部和侧壁烧嘴输出的热量,来控制裂解反应深度。l裂解炉的热效率与排烟温度密切相关,通过回收烟道气热量,加热原料、超高压蒸汽和锅炉给水,提高热效率。l对流段由几组平行布置的炉管构成,按照一定顺序合理布置不同管束,达到最大的热回收,使裂解炉高效稳定长周期运行。(3)急冷 1)油洗l来自裂解炉急冷器200到250的裂解气进入油洗塔(10-C-2701),通过和急冷油逆流接触进一步冷却,并最大地实现热量回收。回收的热量被用于发生稀释蒸汽和其他加热器。塔上部精馏段用水洗塔(10-C-2801)底部循环回来的裂解汽油作为回流。l急冷油塔底210的急冷油通过急冷油泵(10-P-2771
21、 A-C/S)送至急冷油旋风分离过滤器10-V-2732A-E分离出焦粒然后分成两部分,一部分作为裂解燃料油产品经冷却后送出界区;另一部分与中油混合作为热源送至稀释蒸汽发生器2号再沸器10-E-3012A-L。冷却后的急冷油一部分送油洗塔的下部,另一部分送到裂解炉急冷器,直接急冷裂解气。l为了调节急冷油塔中急冷油的粘度,一部中油送至裂解燃料油汽提塔10-C-2702用中压蒸汽进行汽提。汽提出的轻组分返回急冷油塔;汽提后的塔底裂解柴油一部分作为裂解柴油产品送出,另一部分作为汽提塔的回流。2)水洗l水洗塔10-C-2801通过大量循环急冷水,进一步将裂解气冷却至环境温度,同时重汽油和稀释蒸汽也被冷
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