乙烯工艺概况

乙烯裂解工艺技术简介中国石油四川石化有限责任公司乙烯项目经理部一、乙烯裂解工艺基本概况1.乙烯主要原料富含烷烃组份：乙烷、C4拔头油、石脑油、加氢尾油、柴油等2.装置组成裂解岗位、急冷岗位、压缩岗位、冷分离岗位、热分岗位、汽油加氢岗位、相应公用工程岗位3.乙烯主要产品主要产品：乙烯、丙烯、富含1,3丁二烯的裂解碳四、加氢汽油、付产品：甲烷、氢气、裂解柴油、裂解燃料油、C5、C9-200℃一、乙烯裂解工艺基本概况装置原理图乙烯装置裂解炉NAP加氢汽油柴油其它压缩深冷冷分热分急冷裂解气压缩机碱洗加氢装置酸性气体H2CH4C2H4C2H2C2H6C3H6C3H8MAPD混合C4裂解柴油裂解重油裂解汽油C5C6-C8C9-200℃二、乙烯工艺流程图传统顺序工艺流程裂解炉原料400℃油洗水洗110℃1.3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℃-101℃CH4H2脱甲烷塔脱乙烷塔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-136℃三、三家专利商最新工艺流程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-108℃CH4脱乙烷塔乙烯塔丙烯塔乙烯乙烷丙烯丙烷CH4H2双塔前脱丙烷干燥三、三家专利商最新工艺流程SW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/CH4-116℃CH4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C3三、三家专利商最新工艺流程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100％C2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四、林德、SW技术附件比较1询价书装置能力：80万吨/年乙烯（8000操作小时/年）年操作时间：每年至少稳定运行8000小时。操作弹性：操作弹性应达到设计能力的60-110％（建立在小时产量基础上）。乙烯液化能力：装置100％负荷时35％液化乙烯产量。装置70％负荷时100％液化乙烯产量。装置合同范围乙烯装置的合同范围包括乙烯装置（含C4/C5加氢单元、废碱氧化单元、裂解汽油加氢单元）、辅助设施单元如污水预处理、DCS、SIS和ESD系统。产品规格生产聚合级乙烯、聚合级丙烯产品及符合询价书中规格要求的混合C4、加氢汽油、氢气、C9、PFO、PGO等产品。四、林德、SW技术附件比较1询价书原料消耗量原料名称单位数值工况I工况II丙烷万吨/年5.5—LPG万吨/年19.5—重C4万吨/年1010未反应C4万吨/年1515石脑油A万吨/年平衡(约88万吨/年)—石脑油B万吨/年—77.5芳烃抽余油万吨/年30.030.0HTO万吨/年82.082.0AGO万吨/年—平衡(约40万吨/年)四、林德、SW技术附件比较专利商林德（LINDE）斯通－韦伯斯特（S&W）裂解炉型PyroCrack1-1型USC-176U型和USC-12M型林德公司的PyroCrack型裂解炉，通常由一个对流段和两个辐射段构成。其裂解炉根据不同原料选择不同的炉管构型：PyroCrack4-2、2-2、1-1型。本次报价采用的是PyroCrack1-1型7台炉，其特点如下：１采用陶纤耐火保温设计，热效率高；１采用线性急冷锅炉，不需机械清焦；１针对加氢尾油和轻柴油，二次注入稀释蒸汽；１侧壁／底部烧嘴相结合，采用超低NOX底部烧嘴符合环保要求；２短的停留时间，低的烃分压。S&W公司的超选择性裂解炉，简称USC。采用较小的管径，较短的管长以缩短停留时间。炉型有”M”、“W”及“U”型。本次报价采用７台USC-176U型裂解炉裂解液体原料，一台USC-12M型裂解炉裂解循环乙丙烷，其特点如下：１、液体原料－乙烯、丙烯选择性好；２、采用陶纤耐火保温设计，热效率高；３、炉管出入口热量均衡，炉管表面温度低，辐射段效率高；４、只有底部烧嘴，采用超低NOX底部烧嘴符合环保要求；５、针对加氢尾油和轻柴油，二次注入稀释蒸汽；６、针对气体原料裂解温度较高，选择性相对稳定，对停留时间不敏感，结焦量不大的特点，S&W采用了一台USC-12M型单炉膛的裂解炉，其特点如下：１、操作安全性高；２、较低的炉管表面热强度；３、采用一级急冷系统急冷裂解气。工艺技术特点对比－裂解炉部分四、林德、SW技术附件比较专利商林德（LINDE）斯通－韦伯斯特（S&W）裂解炉型PyroCrack1-1型USC-176U型USC-12M型炉管排列24－12（2－1）U型，一进一出（变径）1－1－1－1－1－1－1（变径）炉膛数量2个2个1个辐射炉管长25米23米辐射炉管尺寸入口：ID=51mm出口：ID=73mm入口：ID=45mm出口：ID=51mm入口：ID=105mm出口：ID=110mm辐射炉管数?96根176根12根急冷锅炉8组双套管式(每组12个LQO)的8组双套管式(轻油炉每组12个SLE，重油炉每组11个SLE)12个双套管式(USX)炉管联接废锅形式1对11对1(NAP)2对1(HTO/AGO)1对1裂解物在辐射管内停留时间0.235~0.265秒0.21~0.25秒0.4~0.6秒工艺技术特点对比－裂解炉部分四、林德、SW技术附件比较工艺技术特点对比－裂解炉部分专利商林德（LINDE）斯通－韦伯斯特（S&W）裂解炉型PyroCrack1-1型USC-176U型USC-12M型烧嘴烧嘴采用底部和侧壁低NOx自吸式燃气烧嘴（NOx＜100mg/Nm3）。底部共48个烧嘴，提供60-70%的热负荷；侧壁共128个烧嘴，每侧各两排,提供30-40%的热负荷裂解炉全部采用底部低NOx自吸式燃气烧嘴（NOx＜90mg/Nm3）。液体炉共64个底部烧嘴。裂解炉全部采用底部低NOx自吸式燃气烧嘴（NOx＜90mg/Nm3），气体炉共24个底部烧嘴裂解炉配置7台PyroCrack1-1型裂解炉，其中一台备用，7台炉均可裂解石脑油，3台可裂解解HTO，2台可裂解AGO，3台可裂解气体原料，裂解HTO/AGO的5台裂解炉均采用二次注汽方案。两个辐射段炉膛可独立操作，可以同时裂解两种不同原料或在不同裂解条件下操作。辐射炉管采用双程直立排布，排布型式24－12（2－1型），每个辐射炉管出口连接一个线性急冷锅炉LQE，每12个LQE组成1个组，每台炉8组。裂解炉热效率94％，裂解炉操作弹性60～110％。7台USC－176U液体炉，其中一台备用。其中4台可裂解HTO/AGO，3台可裂解轻质原料如丙烷／LPG／C4和C5，石脑油和芳烃抽余油可在7台裂解炉裂解。裂解HTO/AGO的裂解炉采用二次注汽方案。两个辐射室。炉管排布为1－1型。轻油炉每个辐射炉管出口连接一个SLE（采用特殊涡流结构，减少压降），22个SLE形成一组，共8组，重油炉2个辐射炉管出口连接一个SLE，11个SLE形成一组，共8组。裂解炉热效率94％，裂解炉操作弹性60～110％。1台USC-12M型气体炉，裂解循环乙烷。单辐射室，炉管单排布置，排布形成M型变径，炉管管径由进至出逐渐变大。每个炉管出口连接1个USX。裂解炉热效率94％，裂解炉操作弹性60～110％。烧焦形式蒸汽／空气烧焦，清焦气至烧焦罐蒸汽／空气烧焦，清焦气至烧焦罐或返炉膛蒸汽／空气烧焦，清焦气至烧焦罐或返炉膛四、林德、SW技术附件比较工艺技术特点对比－急冷部分专利商林德（LINDE）斯通－韦伯斯特（S&W）急冷油系统急冷油塔采用20阶梯式塔板，7块浮阀塔板，设有旋液分离除焦系统，利用裂解气汽提控制急冷油粘度急冷油塔采用24块RIPPLE专利塔盘，压降小，不易结焦，运行周期长。采用电动机械清焦，利用裂解气汽提控制急冷油粘度。急冷油塔高温操作以保证急冷水系统急冷水塔采用规整填料，急冷水用板式换热器冷却，工艺水系统设有油聚结器急冷水塔采用散装填料，工艺水系统设有油聚结器四、林德、SW技术附件比较工艺技术特点对比－压缩分离部分专利商林德（LINDE）斯通－韦伯斯特（S&W）裂解气压缩机系统采用五段压缩，五段后前脱乙烷流程。五段压缩，四段后脱丙烷，五段出口加氢。碱洗系统4段碱洗，采用浮阀塔盘3段碱洗，采用抗堵性能好的PIPPLE塔盘。乙炔加氢系统反应器采用一台列管式等温反应器，具有表面积大、低压降的特点。前设保护床，不设备用反应器，反应器设有甲醇循环冷却系统。加氢组分为碳二以轻组分。乙炔反应器采用三个串联的绝热反应器，不设备用反应器，前设保护床。加氢组分为碳三以轻组份。深冷分离常规深冷分离采用成本较低的HRS分离技术，使氢气甲烷与乙烯组分在相同压力下分离温度提高20℃，降低冷量消耗。四、林德、SW技术附件比较工艺技术特点对比－压缩分离部分专利商林德（LINDE）斯通－韦伯斯特（S&W）脱甲烷塔塔顶采用内回流方式，塔顶冷凝器、回流罐与塔结合在一起。有深冷泵。采用双塔脱甲烷技术，约40％的混合碳二不经过脱乙烷塔直接进入乙烯精馏塔。没有深冷泵。脱乙烷采用高低压前脱乙烷流程。高压塔顶料进入碳二加氢，低压塔釜液送至脱丙烷塔。部分顺序切割乙烷乙烯精馏乙烯塔和乙烯制冷压缩机形成开始热泵。没有中间再沸器。乙烯机用户采用U形管釜式换热器。乙烯塔和乙烯制冷压缩机形成开始热泵。设有中间再沸器。乙烯机用户采用冷剂罐与翅片式换热器组合方式。脱丙烷顺序切割式脱丙烷高、低压双塔脱丙烷，约50％的碳三在高压塔随碳二以轻馏分进入碳二加氢及深冷，50％的混合碳三在低压塔进入碳三加氢。废碱氧化低压湿式氧化方法（0.45～0.6MpaG）中压压湿式氧化方法（0.85～1.0MpaG）四、林德、SW技术附件比较装置主要消耗量及性能保证指标对比主要产品收率和单耗比较（P/E＝0.5）工况一工况二LINDES&WLINDES&W乙烯收率％34.635.432.133.2乙烯原料单耗2.892.833.123.01丙烯收率％17.317.716.0516.6丙烯原料单耗5.785.656.236.02混合碳四收率％12.112.011.111.6混合碳四原料消耗8.268.339.018.62四、林德、SW技术附件比较装置主要消耗量及性能保证指标对比界区平衡（P/E＝0.5）项目单位工况一工况二LINDES&WLINDES&W高压蒸汽t/h+8.40+7.60中压蒸汽t/h0-43.10-51.3燃料气t/h+5.4-4.6+5.55-5.9氢气t/h-1.26-1.34-1.23-1.34四、林德、SW技术附件比较装置主要消耗量及性能保证指标对比公用工程比较项S&WLinde冷却水消耗(m3/h)4257043250电消耗MW5.34515.0氮气消耗正常(Nm3/h)480500最大(Nm3/h)4800-900020,000工厂空气消耗正常(Nm3/h)2000200最大(Nm3/h)24000-仪表空气消耗正常(Nm3/h)20002,000最大(Nm3/h)5000-四、林德、SW技术附件比较装置主要消耗量及性能保证指标对比能量消耗（P/E＝0.5）单位工况一工况二LINDES&WLINDES&W万大卡／吨乙烯648554.2664.0566.8四、林德、SW技术附件比较装置主要消耗量及性能保证指标对比项目S&WLinde裂解炉87压缩机98泵107108风机87反应器1613干燥器78HRS10塔2221TL