ACO装置概况介绍解析

ACO装置概况介绍轻油加工中心-苏涛装置主要组成单元裂解单元急冷单元压缩单元分离单元制冷单元加氢单元PSA制氢单元装置名称及概况装置名称：陕西延长石油延安煤油气资源综合利用项目40万吨/年轻油加工利用装置。装置原料：拔头油11万吨/年,抽余油6万吨/年，柴油加氢粗汽油19.2万吨/年，常压石脑油2.3万吨/年，DMTO裂解粗汽油2.82万吨/年，剩余混合C42.168万吨/年,DMTO产丙烷2.08万吨/年，DMTO产乙烷0.61万吨/年。装置产品：每年可生产15.1万吨聚合级乙烯和12.6万吨聚合级丙烯，同时副产氢气、甲烷氢、粗裂解汽油和裂解燃料油。装置自产的乙烷和丙烷循环至裂解炉裂解，甲烷氢主要作为本装置裂解炉燃料，多余外送。粗裂解汽油在装置内通过一二段加氢生产加氢汽油产品。操作时间：年操作时间为8000小时。装置总物料平衡图ACO反应器急冷油系统分离系统蒸汽裂解炉急冷水和压缩系统氢气（开工）原料43.49新鲜水循环水消防水高压蒸汽工厂风仪表风燃料气新鲜碱超高压蒸汽电氮气燃料油除盐水制冷系统自DMTO尾气火炬气循环水回水蒸汽凝液氢气0.5燃料气8.2聚合级乙烯15.1聚合级丙烯12.6粗裂解汽油9燃料油0.6嶣0.08酸性气0.1乙烷丙烷C4/C5/C6非芳烃循环乙烷+丙烷2.69序号原料名称数量（万吨/年）百分比（%）备注1拔头油1123.822抽余油612.993柴油加氢粗汽油19.241.574常压石脑油2.34.985DMTO裂解汽油2.826.116剩余混合C42.1684.697丙烷2.084.58乙烷0.611.32合计46.18100序号产品名称数量（万吨/年）百分比（%）备注1丙烯12.62乙烯15.13裂解汽油94H20.55尾气8.26裂解燃料油0.6装置自用7焦0.08装置自用8酸性气0.1合计46.18ACO工艺流程框图反应器油急冷塔裂解炉水急冷塔碱洗塔干燥器脱丙烷塔脱甲烷塔脱乙烷塔C2分离器C3分离器聚合级乙烯罐区聚合级丙烯罐区旋风分离器余热锅炉烟囱三级压缩四段工艺压缩机乙烯制冷压缩机轻油原料乙烷、丙烷烟气ACO裂解技术及特点ACO（AdvancedCatalyticOlefins）裂解技术美国KBR公司和韩国SK公司合作开发了先进催化制烯烃(ACO)技术，其中SK公司开发了ACO技术的催化剂，KBR公司开发了工程设计技术，包括FCC反应器系统。ACO技术是利用催化技术分解石脑油，生产乙烯、丙烯等石油化学基础产品的工艺技术之一。此项技术改变以往用高热分解的方式，采用催化反应技术，在低温下生产乙烯、丙烯，除减少二氧化碳的产生量之外，还可以处理硬质石脑油以及重质石脑油、煤油等，可用原料多种多样，可调节乙烯和丙烯的生产比率，便于根据市场需求，制定最佳的运转方案，而突显技术上的优势。与传统的烃类蒸汽裂解相比其工艺技术优点如下：1）原料适用范围广，烯烃收率比蒸汽裂解工艺高；2）采用类似于FCC技术的流化催化裂解反应—再生系统，在催化剂作用下，使烃类原料在675℃（反应温度）下进行裂解，比蒸汽裂解反应条件要缓和，有利于降低能耗；3）裂解所需要的稀释蒸汽比较低。轻油蒸汽裂解需要的稀释蒸汽比为0.5（重量比），而ACO技术的稀释蒸汽比为0.3(重量比)，可节省稀释蒸汽量约40％，有利于降低能耗；4）ACO反应/再生系统的在线率高。蒸汽裂解炉的辐射段炉管需要周期性的在线或离线清焦，清焦时间为1～2天，清焦周期约为30～60天。而ACO反应/再生系统可以连续长周期稳定运行。周期性的清焦操作，使蒸汽裂解炉需要备台，增加了投资。而且辐射段炉管需要采用高镍铬合金钢材质，价格昂贵。ACO反应/再生系统的材质为碳钢。采用ACO技术提高了设备利用率，有利于降低投资；5）烯烃和BTX的收率高。实验和示范装置的数据表明，轻油裂解ACO技术的（乙烯＋丙烯）收率比蒸汽裂解提高了22％左右，裂解汽油中BTX的收率提高了25％。裂解炉技术及特点KBR裂解炉的炉管构型有SC-1（单程）、SC-2（两程）和SC-4（四程）三种，构型不同，物料在炉管内的停留时间不同，停留时间越长，乙烯的收率会越低，本装置裂解炉使用SC-1型裂解炉，有最高的乙烯选择性和收率。SC-1型裂解特点：1）乙烯收率高，烯烃选择性高；2）采用单程的辐射段炉管，简单耐用；3）急冷换热器（废锅）不需要机械清焦；4）在同一台炉子内可以裂解多种进料；5）可以在线清焦，延长运转在线率，与传统设计相比有竞争性；6）采用低NOX烧嘴，保护环境，只设底烧嘴。汽油加氢技术裂解汽油加氢的工艺流程主要有两种：全馏分加氢和中间馏分加氢。按照产品方案要求，本装置采用全馏分两段加氢工艺流程。原料粗裂解汽油，来自轻油裂解装置，馏分为C5~C9+，其中含有大量不饱和烃及杂质：如二烯烃（脂肪族的或环状的）、烯基芳烃（如苯乙烯）、有机硫化物及氮化物等。这些物质都需要通过两段加氢反应达到饱和或脱除的目的。产品方案及规格规格聚合级乙烯99.95mol%min甲烷+乙烷500molppmmax乙炔3molppmmax氢5molppmmax醇4molppmmax氯0.8molppmmax碳三及以上馏分10molppmmax一氧化碳1.0molppmmax二氧化碳5.0molppmmax氧2.0molppmmax总硫0.5molppmmax水1.0molppmmax氮化物1.0molppmmaxCOS0.02molppmmaxMEK1.0molppmmax相态液相/气相温度30℃/-33℃压力3.5/1.8MPa(G)产量15.1万吨/年规格聚合级丙烯99.6mol%min丙烷0.4mol%max甲烷100molppmmax乙烷200molppmmax乙烯10molppmmax乙炔0.5molppmmax甲基乙炔+丙二烯5molppmmax丁二烯1.0molppmmax丁烯1.0molppmmaxC4+10molppmmax氢5molppmmax一氧化碳0.05molppmmax二氧化碳0.5molppmmax氧1.3molppmmax水1molppmmax总醇4molppmmax总氯1molppmmax总硫1molppmmaxMEK1molppmmaxCOS0.1molppmmax相态液相温度40℃压力2.0MPa(G)产量12.6万吨/年PSA制氢气规格氢气99.8vol%min甲烷平衡乙烯+乙烷0.1mol%max一氧化碳5volppmmax二氧化碳5volppmmax水+氧5volppmmaxH2S1volppmmaxHCl1volppmmaxN20.64vol%max相态气相温度35℃压力3.0MPa(G)产量0.5万吨/年加氢裂解汽油规格C6烷烃2.1Wt%C6烯烃0.3Wt%C6环烃0.2Wt%苯23.3Wt%C7烷烃9.3Wt%C7烯烃0.6Wt%C7环烃1.4Wt%甲苯29.9Wt%C8烷烃4.8Wt%C8烯烃2.8Wt%C8环烃1.2Wt%二甲苯17.4Wt%C9+5.9Wt%二烯类0.8Wt%相态液相总硫20/85wppm正常值/最大值温度45℃压力0.6MPa(G)产量9万吨/年装置工艺流程说明1、进料系统ACO的进料预热系统将原料加热到反应器要求的入口温度，并在预热过程中注入稀释蒸汽和硫剂。新鲜的ACO原料包括拔头油、抽余油、柴油加氢粗汽油、常压石脑油和混合C4等，由界区外引入的原料及来自脱己烷塔塔顶物料一起被急冷油和高压蒸汽进一步加热，然后注入稀释蒸汽以减小原料中的烃分压，低的烃分压有利于抑制结焦和提高烯烃收率。一般蒸汽与烃类的比为0.3（重量比）。混合原料由高压蒸汽过热器预热之后再经过一个预热炉，加热到ACO反应器入口温度。蒸汽过热器的设计弹性较大，即使在预热炉离线清理工况时，过热器出口的原料气温度也能满足反应器入口要求。2、转化系统KBR公司ACO工艺采用流化催化裂化（FCC）技术，其形式与炼厂FCC装置相似。通过采用（KBR/SK指定）专利催化剂，原料在提升管中进行稀相催化反应，转化为乙烯和丙烯。反应产物和催化剂在沉降器中通过密闭式旋风分离系统进行分离。在设有内构件和挡板的汽提段中，通过蒸汽汽提，把催化剂上夹带的烃类气体分离出来。由于反应原料较轻、生焦量少，需要在再生器内喷入燃烧油来补充热量，以维持热量平衡。所需燃料油一部分来自装置外，其余由本装置分离出的燃料油组分补充。催化剂在压差作用下，通过各斜管在各容器间连续循环流动。3、副产品乙烷、丙烷回炼系统ACO反应气经过分离后，会产生副产品乙烷和丙烷，为了提高产值需对这两种副产品进行回炼，因此设置了用于蒸汽热裂解的SC-I毫秒炉。裂解炉除了可以处理ACO自产的循环乙烷及丙烷，也用处理DMTO装置产丙烷、乙烷，产生的裂解气直接送至急冷油塔分离。同时，设置第三急冷换热器直接预热原料以回收裂解气中的热量。SC-I毫秒炉有两大组辐射炉管，单排排列。裂解炉分成两组进料。进料管线设有流量控制，为了保持期望的选择性，根据炉膛的燃烧状况，裂解炉进料是变化的。为了进料中始终保持适当的硫含量，设置二甲基二硫(DMDS)注入系统。为了保证流量的均匀，每根辐射炉管进口设有文丘里管，用以保证所有炉管有均匀的流量。裂解气的急冷减少了二次反应的发生。裂解气汇合后通过第二急冷换热器进一步冷却，产生了更多的超高压蒸汽。裂解气的热量通过第三急冷换热器预热裂解原料进一步得到回收。当需要烧焦时，烧焦气返回炉膛，焦粒在炉膛进一步燃烧。该技术不设烧焦罐，而且减少了处理焦粒的费用。假如可能，KBR的裂解炉也能够做到一组炉管烧焦，另一组炉管正常生产。4、烟气和催化剂处理系统烟气和催化剂处理系统包括再生烟气余热回收、催化剂颗粒收集和催化剂存储。1）烟气通过再生器内旋风分离器，进入外集气室。然后进入旋流细粉分离器，大部分携带的细粉得到分离。随后，烟气通过烟气滑阀，并进入降压孔板室。降压孔板室内设置几层分布板来逐级降低压力，防止烟气通过喷嘴时达到声速。接着烟气进入烟气冷却器（余热锅炉），在冷却器内，预热锅炉给水，发生并过热超高压蒸汽。最后，烟气通过烟囱排入大气。2）催化剂存储设有新鲜催化剂罐、废催化剂罐。新鲜催化剂罐按30天催化剂供应量设计。废催化剂罐按130%的系统藏量设计。催化剂装卸系统：催化剂既可用可控的速度，半连续地向再生器内加入催化剂，也可以通过储罐顶设置的蒸汽喷射器，提供负压环境，把催化剂从各处收集进罐内。5、急冷油系统ACO反应器流出物离开急冷换热器后被送入急冷油塔，与循环急冷油直接接触。急冷油塔有四个作用：1）将反应气冷却并回收热量；2）从反应气中去除催化剂粉末；3）从反应气中分离出汽油馏分；4）为再生器热平衡提供燃料油。6、稀释蒸汽和急冷水塔在急冷水塔中，来自急冷油塔塔顶的物流和来自蒸汽热裂解炉的物流通过与水直接接触的方式被进一步的冷却。循环急冷水被加热后作为丙烯精馏塔再沸器和一些换热器的热源。循环急冷水在后续的空冷器和循环水换热器中被冷却。7、分离工段ACO的分离工段流程和其他KBR的典型流程基本相同。采用前脱丙烷前加氢的工艺，脱丙烷塔与压缩机四段组成热泵系统；低压脱甲烷和脱乙烷；乙烯精馏也是低压操作，而且乙烯精馏与乙烯制冷系统整合在一起，组成第二套热泵系统；丙烯精馏与典型流程一致。8、气体压缩从急冷水塔顶部出来的工艺气体进入压缩系统，前三段压缩为常规压缩，而第四段压缩与脱丙烷塔组成热泵系统。压缩机由蒸汽透平机驱动。每段压缩设置一个冷却器和一个气液分离罐。9、酸性气体脱除压缩机三段排放罐出口气体经急冷水加热后进入碱洗塔，以除去酸性气体。碱洗塔进料温度需要在露点以上，以免烃类在塔内凝结，导致生成过多的泡沫和操作的不稳定。碱洗塔脱除CO2和H2S的水平必须满足下游乙烯产品质量规定的要求。碱洗塔分为两部分：上半部分包括两段碱液循环和一段水洗；下半部分包括一段碱液循环和一段水洗。碱洗系统产生的废碱经过预处理后送界区外处理。10、乙炔和氧气脱除碱洗塔下半部分出来的工艺气体进入乙炔/氧化物脱除反应器系统。乙炔/氧气脱除反应器的主