烯烃分离装置基础知识

神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第1页共34页烯烃分离装置基础知识曹刚黄从军0版供培训用张延斌夏季闫国春2008.7.25版次说明编制人审核人批准人批准日期编制部门烯烃中心发布日期2008.7.16实施日期2008.7.30本文件知识产权属神华包头煤化工公司所有，未经授权许可或批准，不得对公司以外任何组织或个人提供；任何外部组织或个人擅自获取、使用、转让文件的行为均属侵权。本文件由文件编制部门负责解释。神华集团SHENHUAGROUP神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第2页共34页神华集团SHENHUAGROUP目录1装置概述32技术分类及特点33装置设计基础34装置生产工艺原理95装置工艺流程说明136装置主要控制回路简介177装置主要控制回路简介198装置布置简介309装置三废排放简介31神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第3页共34页神华集团SHENHUAGROUP1装置概述本装置的设计产量为30万吨/年乙烯和30万吨/年丙烯，占地面积230×110m2。烯烃罐区为MTO装置的配套设施，由中国石化上海工程公司进行工艺包设计和基础工程设计；烯烃分离装置采用Lummus前脱丙烷及后加氢，丙烷洗工艺技术替代传统烯烃分离深冷分离技术，由ABBLummus进行工艺包设计和基础工程设计。同时ABBLummus将部分基础工程设计工作转包给中石化上海工程公司。2技术分类及特点此工艺与常规乙烯分离工艺相比较简单，主要区别有：此工艺无前冷系统；无乙烯制冷压缩机，无深冷系统。3装置设计基础3.1装置能力本装置的设计能力为年产30万吨聚合级乙烯产品和30万吨聚合级丙烯，装置的年生产时间为8000小时/年，连续生产。装置的操作弹性为70％～120％。3.2产品方案本装置的产品方案为年产30万吨聚合级乙烯产品和30万吨聚合级丙烯产品，同时副产9.9万吨混合C4，2.6万吨C5以上产品以及4.9万吨燃料气。其中聚合级乙烯产品，聚合级丙烯产品、混合C4产品以及C5以上产品分别送往烯烃罐区的储罐。燃料气则送往全厂的燃料气管网。3.3装置组成本装置由以下四个单元组成：生产装置烯烃罐区配套公用工程辅助设施（界外工程）3.4原料规格（见表3.4—1~表3.4—5）表3.4—1反应气规格组成工况1（wt%）工况2（wt%）工况3（wt%）范围（wt%）水2.983.143.25氢气0.110.170.370.1--0.5氮气0.190.190.190.1--0.4二氧化碳0.150.080.130.06--0.16神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第4页共34页神华集团SHENHUAGROUP组成工况1（wt%）工况2（wt%）工况3（wt%）范围（wt%）一氧化碳0.110.230.370.1--0.4氧气0.000950.000950.000940.001--0.016氮氧化物2.98E-082.98E-082.95E-080.2ppb甲烷0.581.751.810.5--2.3乙烷1.330.781.470.7--1.5乙烯32.9139.1241.8232--42乙炔0.0050.0020.0050.002--0.04丙烷4.662.573.152.3--5.0丙烯41.8839.0634.1834--43甲基乙炔0.00050.000230.00050.0002--0.002丙二烯0.00050.000230.00050.0002--0.002环氧丙烷0.0090.0040.0090.003--0.01正丁烷0.920.430.360.3--1.0异丁烷0.020.020.021-丁烯0.370.380.589.0--12异丁烯0.032.692.38顺-2-丁烯3.952.892.62反-2-丁烯5.583.973.611，3丁二烯00.220.15丁炔0.020.020.02正戊烷0.060.060.062.9--4.5异戊烷0.030.030.03C6+2.832.883.19甲醇0.0040.10.090.01--0.2二甲醚1.160.080.010.01--1.17乙醇0.020.020.020.01--0.03丙醛0.020.020.020.02--0.04丙酮0.030.030.030.03--0.05甲基乙基酮0.020.020.020.02--0.04乙酸0.0010.0010.0010.001--0.002苯0.020.020.020.02--0.03神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第5页共34页神华集团SHENHUAGROUP表3.4—2PP循环气规格组成数量单位丙烯91.36wt%丙烷0.46wt%氧6996Ppmvol一氧化碳3061ppmvol二氧化碳9620ppmvol表3.4—3富丙烷排放液规格组成数量单位丙烯15.4wt%丙烷84.6wt%表3.4—4氢气规格组成规格PSA氢气99.9mol%表3.4—5开工用C4规格组成规格（工况1）乙烷，乙烯0wt%丙烷0.38wt%丙烯0.27wt%正丁烷15.38wt%异丁烷33.09wt%异丁烯17.98wt%顺二丁烯19.15wt%反二丁烯13.62wt%C5及以上组分0.13wt%3.5产品规格（见表3.5—1~表3.5—4）表3.5—1聚合级乙烯规格组成含量乙烯≥99.95%vol甲烷＋乙烷≤500ppmvol丙烯及以下重组分≤10ppmvol神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第6页共34页神华集团SHENHUAGROUP组成含量氢≤5ppmvol一氧化碳≤2ppmvol二氧化碳≤2ppmvol总羰基（以MEK计）≤1ppmvol氧≤1ppmvol乙炔≤4ppmvol硫化物（以硫化氢计）≤1ppmvol甲醇≤1ppmvol水≤1ppmvolMAPD≤5ppmvol总含氮量（以氮计）≤5ppmvol表3.5—2聚合级丙烯产品规格组成含量丙烯≥99.6%vol丙烷≤0.4％vol乙烯≤20ppmvolMAPD≤5ppmvol丁二烯≤1ppmvol丁烯≤1ppmvol氧≤1ppmvol一氧化碳≤2ppmvol二氧化碳≤5ppmvol氢≤5ppmvol总硫化物≤1ppmwt水≤5ppmwt甲醇≤1ppmwt乙炔≤2ppmvol乙烷≤200ppmvol氧化物含量≤1ppmwt表3.5—3混合C4产品规格组成含量C3及C3以上组分≤0.5％wtC5及C5以下组分≤0.5％wt神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第7页共34页神华集团SHENHUAGROUP表3.5—4C5以上产品规格组成含量C4及C4以上组分≤0.5％wt3.6辅助材料、催化剂和化学品规格3.6.1干燥剂1、反应气干燥器干燥剂牌号分子筛UOP型3A-EPG-2或3A-EPG形状1/8”颗粒或1/16”颗粒干燥器数量2台装填容积22m3(14,300kg)/台干燥器运行时间36小时＋6小时防护床预计使用寿命3～5年2、液体凝液干燥器干燥剂牌号分子筛UOP型3A-EPG形状1/16”颗粒干燥器数量2台装填容积43m3(28,000kg)/台干燥器运行时间72小时预计使用寿命3～5年3、乙烯干燥器干燥剂牌号分子筛UOP型3A-EPG形状1/16”颗粒干燥器数量1台装填容积4m3(2,600kg)干燥器运行时间168小时预计使用寿命3～5年4、丙烯产品干燥器干燥剂牌号分子筛UOP型AZ-300形状7X14珠子状干燥器数量2台装填容积40m3(27,000kg)干燥器运行时间48小时预计使用寿命3～5年神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第8页共34页神华集团SHENHUAGROUP5、乙炔转化器催化剂牌号加氢催化剂Sud-ChemieInc.,Ole/Max201(G-58C),形状2-4mm球型状反应器数量2台装填容积6.75m3/台预计使用寿命5年循环周期6～10个月选择性-3%～-43%乙烯转化率3.6.2化学品1、碱规格商业级（32％wt氢氧化钠）浓度32％wt氢氧化钠消耗量1002kg/h2、压缩机洗油规格轻循环油消耗量300kg/h3、黄油阻聚剂型号EC3430A（Nalco提供）用法15～40ppmwt（每个注入点）消耗量最大27kg/h4、反应气压缩机阻聚剂型号EC3144A（Nalco提供）用法10ppmwt（每个注入点）消耗量最大11kg/h5、除氧剂型号EC3002A（Nalco提供）用法5ppmwt（每个注入点）消耗量最大10kg/h6、脱丙烷塔阻聚剂型号EC3214A（Nalco提供）用法25ppmwt（每个注入点）消耗量最大8kg/h神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第9页共34页神华集团SHENHUAGROUP7、C4产品抗氧化剂型号EC3071A（Nalco提供）用法50ppmwt（每个注入点）消耗量最大2kg/hh脱丁烷塔阻聚剂型号EC3267A（Nalco提供）用法150ppmwt（每个注入点）消耗量最大1kg/h8、开车及不合格丙烯规格99.6mol％用法开车用或丙烯制冷系统补充用消耗量最大40m3/h（间歇）9、甲醇规格商业级99.85％纯甲醇用法解冻消耗量最大6t/h（间歇）4装置生产工艺原理4.1裂解气的净化与分离原料甲醇经过催化反应制得了裂解气，裂解气的组成相当复杂，约有上百种组分。其中即包含有用的组分，也含有一些有害物质。裂解气的净化分离任务就是除去裂解气中有害杂质，分离出单一烯烃产品或烃的馏分，为基本有机化工工业和高分子化学工业等提供合格的原料。压缩、碱洗、干燥、精馏、加氢精制、分离、等工序生产出合格产品聚合级乙烯、丙烯、化学级丙烯及其他的副产品。4.1.1裂解气的压缩裂解气中许多组分在常压下都是气体，其沸点很低，如果在常压下进行各组分的冷疑分离，则所需的分离温度很低，需要大量冷量。为了使分离温度不太低，可以适当提高分离压力。本套装置采用分离工艺，所需的分离操作压力，由离心式裂解气压缩机C401实现。本装置在裂解气升压过程中采用四段压缩，前三段设置冷却器，并采用“逆闪”工艺及压缩机吸人管线和壳体注水技术，来降低压缩机功耗，避免聚合物生成并沉积在压缩机扩压器和叶片上。神华包头煤化工公司烯烃分离装置基础知识培训教材0版SBCCC-164-T-30第10页共34页神华集团SHENHUAGROUP4.1.2吸入管线注水由于裂解气组成比较复杂，含有较重的不饱和烃（如丁二烯等），经过压缩，裂解气压力提高，温度上升，重质的二烯烃能发生聚合，生成的聚合物或焦油沉积在离心式压缩机的扩压器和叶片上，严重危及操作的正常进行，降低压缩效率。因此，在压缩机每段入口处喷入一定量的雾化水，使喷入量正好能湿润压缩机通道，以防聚合物和焦油的沉积。二烯烃的聚合速度与温度有关，温度越高，聚合速度越快。以聚合现象发生，各段排出温度不能高于90℃。利用中压除氧水、直接将水注入到裂解气压缩机C3101的前三段壳体内，不但避免聚合物的生成及在叶轮和扩压器内结垢，而且使吸入温度明显降低，使得压缩机功耗也得以降低。逆闪；裂解气压缩机C401的第III段吸入罐和第III段排出罐中的烃和水蒸汽凝液依次闪蒸至前一段吸入罐中，从而使前一段裂解气吸入温度得以降低。4.1.3酸性气体的脱除裂解气中的酸性气体主要有CO2，会对后序工序造成影响。CO还会使加氢催化剂中毒，因此必须除去这引起有害杂质。本装置采用碱洗法，即用苛性钠溶液（NaOH）洗涤裂解气，在洗涤过程中，NaOH和裂解气中的酸性气体发生化学反应，生成的硫化物和碳酸盐溶于废碱中，从而除去这些酸性气体，可以除净到几个ppm以下：主要反应方程式如下：CO2+2NaOHNa2