乙烯分离

乙烯装置（分离）中国石化工程建设公司二OO九年扬子乙烯装置（分离）李广华：电话：010-8487685913910507579E-mail:[e-mail]3目录第一部分、概论第二部分、典型工艺技术路线第三部分、新技术简介4第一部分、概论一、原料及产品二、乙烯装置在石油化工中的位置三、乙烯装置流程5第一部分、概论一、原料及产品•1、原料–天然气分离–乙烷–LPG液化石油气–凝析油6天然气分离一、原料及产品•1、原料–天然气分离–图油田伴生气天然气加工厂LPG天然汽油凝析油丁烷丙烷NGL乙烷凝析气7第一部分、概论一、原料及产品•1、原料–炼油厂–炼厂气（重整、加氢裂化、催化裂化、焦化）–拔头油（重整）–抽余油（芳烃抽提）–石脑油（常压蒸馏）–AGO常压柴油（常压蒸馏）–VGO减压柴油（减压蒸馏）–加氢尾油（加氢裂化）8炼油厂一、原料及产品•1、原料–炼油厂–图石油焦焦化气催化裂化气加氢尾油加氢裂化气抽余油蒸馏减压渣油原油减压减压柴油压馏蒸常重柴油轻汽油催裂化化焦化柴油汽油柴油汽油富氢气体加化裂氢整重柴油汽油烃提抽芳芳烃9第一部分、概论一、原料及产品•1、原料–评价指标–PONA值（族组成）：P—链烷烃，易裂解生成乙烯和丙烯，正构乙烯收率比异构高；O—烯烃，裂解性能不如相应的烷烃；N—环烷烃，比链烷烃易于生成芳烃；A—芳烃，不易裂解，发生缩聚反应形成裂解焦油，严重时造成结焦–BMCI值（关联指数或芳烃指数）：与相对密度和沸点有关，正己烷=0，苯=100；值越大，芳香性越高，乙烯收率越低10第一部分、概论一、原料及产品•1、原料–裂解气（裂解炉出口）：氢气–甲烷（C1）–乙炔（C2）–乙烯（C2）–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/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–C9-205DEGCCO2–205-288DEGC（裂解柴油）H2S–288+DEGC(裂解燃料油）H2O11第一部分、概论一、原料及产品•2、产品–聚合级乙烯：乙烯99.95%（mol)min•甲烷+乙烷500ppm(mol)max•乙炔5ppm(mol)max•CO1ppm(mol)max•CO25ppm(mol)max•H2O1ppm(mol)max•H2S1ppm(mol)max•12第一部分、概论一、原料及产品•2、产品–聚合级丙烯：丙烯99.60%（mol)min•丙烷0.40%(mol)max•乙烷500ppm(mol)max•乙炔1ppm(mol)max•CO1ppm(mol)max•CO23ppm(mol)max•H2O2ppm(mol)max•H2S1ppm(mol)max13第一部分、概论一、原料及产品•2、产品–氢气：H295.00%（mol)min•甲烷平衡•乙烷+乙烯0.10ppm(mol)max•乙炔1ppm(mol)max•CO5ppm(mol)max•CO25ppm(mol)max•H2O5ppm(mol)max•H2S1ppm(mol)max14第一部分、概论一、原料及产品•2、产品–混合碳四：碳四99.00%（mol)min•碳三0.50%（mol)max•碳五0.50%（mol)max–裂解汽油：碳四0.50%（mol)max•干点（ASTM）205度–裂解柴油：闪点70度–裂解燃料油：闪点120度15第一部分、概论二、乙烯装置在石油化工中的位置•1、产品链–乙烯：–LLDPE线性低密度聚乙烯–HDPE高密度聚乙烯–VCM氯乙烯（Cl2、O2/二氯乙烷、O2）、PVC聚氯乙烯–SM苯乙烯（+苯）、PS聚苯乙烯»ABS（+丙烯腈+丁二烯）»SBR丁苯橡胶（+丁二烯）–EO/EG环氧乙烷/乙二醇–乙醇（水合）–a-烯烃（齐聚）16第一部分、概论二、乙烯装置在石油化工中的位置•1、产品链–丙烯–PP聚丙烯–AN丙烯腈（氨氧化）、腈纶»ABS（+SM苯乙烯+丁二烯）–苯酚丙酮（+苯）、双酚A、PC聚碳酸酯（+合成气）–丁辛醇（+合成气）–环氧丙烷（+O2环氧化）–丙烯酸（+O2）17第一部分、概论二、乙烯装置在石油化工中的位置•1、产品链–碳四–丁二烯抽提、MTBE甲基叔丁基醚（异丁烯+甲醇）–丁二烯»ABS（+AN丙烯腈+SM苯乙烯）»SBR丁苯橡胶（+SM苯乙烯）»顺丁橡胶–烯烃转化：丁烯-2+乙烯丙烯•丁烯-1+丁烯-1己烯-1+乙烯18第一部分、概论二、乙烯装置在石油化工中的位置•1、产品链–裂解汽油–汽油加氢»芳烃抽提、对二甲苯、PTA对苯二甲酸»碳五分离、碳五树酯»碳九树酯19第一部分、概论二、乙烯装置在石油化工中的位置•2、地位–三烯：乙烯、丙烯、丁二烯–三苯：苯、甲苯、二甲苯–石油化工最基本原料–石油化工工业的龙头•乙烯总产量是国家石油化工总体发展水平的标志20第一部分、概论三、乙烯装置流程•1、典型流程•氢气•甲烷（C1）•乙炔、乙烯、乙烷（C2）•丙二烯/丙炔、丙烯、丙烷（C3）•丁二烯/丁炔、丁烯、丁烷（C4）•戊二烯/戊炔、戊烯、戊烷（C5）•C6-C8非芳•苯、甲苯、二甲苯/乙苯/苯乙烯•顺序分离流程——分离区按照组分由轻到重的次序进行21第一部分、概论三、乙烯装置流程•1、典型流程•氢气•甲烷（C1）•乙炔、乙烯、乙烷（C2）•丙二烯/丙炔、丙烯、丙烷（C3）•丁二烯/丁炔、丁烯、丁烷（C4）•戊二烯/戊炔、戊烯、戊烷（C5）•C6-C8非芳•苯、甲苯、二甲苯/乙苯/苯乙烯•前脱乙烷分离流程——分离区按照先脱乙烷的次序进行22第一部分、概论三、乙烯装置流程•1、典型流程•氢气•甲烷（C1）•乙炔、乙烯、乙烷（C2）•丙二烯/丙炔、丙烯、丙烷（C3）•丁二烯/丁炔、丁烯、丁烷（C4）•戊二烯/戊炔、戊烯、戊烷（C5）•C6-C8非芳•苯、甲苯、二甲苯/乙苯/苯乙烯•前脱丙烷分离流程——分离区按照先脱丙烷的次序进行23第一部分、概论三、乙烯装置流程•2、乙烯装置基本构成–从原理上分：–裂解–分离–从流程和布置上分（五大区）：–裂解炉区（蒸汽热裂解、加氢热裂解、催化裂解）–急冷区–压缩区–激冷区（冷区）–热区24第一部分、概论三、乙烯装置流程•2、乙烯装置基本构成–乙烯心脏：–裂解炉–三机（裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机、乙烯制冷压缩机）»裂解气压缩机限制着装置单线最大能力（石脑油原料，极限最大能力120-150万吨/年）–冷箱25第一部分、概论三、乙烯装置流程•2、乙烯装置基本构成–占地：85000平米（100万吨/年级）–循环水：45000立米（100万吨/年级，温差10度）–电：4800千瓦（100万吨/年级）–设备总台数：600台–精馏塔约20台»最大直径11米（100万吨/年级）»最高近90米（丙烯精馏塔）–裂解气压缩机：51000千瓦（100万吨/年级）–裂解气总管最大直径2.2米26第一部分、概论三、乙烯装置流程•2、乙烯装置基本构成–综合能耗：–300-450万大卡/吨乙烯（轻烃）–470-520万大卡/吨乙烯（石脑油）•–550-600万大卡/吨乙烯（轻柴油）27第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线二、前脱丙烷工艺技术路线三、前脱乙烷工艺技术路线四、渐近分离工艺技术路线五、油吸收工艺技术路线28顺序分离工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线–图制冷系统乙烯/丙烯裂解气干燥器碱洗水洗塔急冷水塔急冷油塔碳三丙烯乙烯精馏塔乙烯原料脱丙烷塔脱乙烷塔脱丁烷塔裂解汽油脱甲烷塔混合碳四氢气裂解燃料油裂解柴油乙炔裂解气压缩机裂解汽油冷箱裂解气压缩机4#-5#丙烯精馏塔1#-3#加氢加氢29第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区•2、压缩区•3、激冷区•4、热区30第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区–急---高温裂解气中的烯烃易发生二次聚合反应，必须迅速降温，终止二次反应–采用急冷油直接喷入裂解气中降温的办法，迅速终止二次反应（炉区有废锅）31第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区–作用：氢气•甲烷（C1）•乙炔、乙烯、乙烷（C2）•丙二烯/丙炔、丙烯、丙烷（C3）•丁二烯/丁炔、丁烯、丁烷（C4）•戊二烯/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•C9-205DEGCCO2•205-288DEGC（裂解柴油）H2S•288+DEGC（裂解燃料油）•H2O32第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区–作用：–将裂解气中的裂解燃料油分离出来–将裂解气中的裂解重汽油分离出来–回收高温裂解气的热量–发生稀释蒸汽供裂解炉–对蒸汽热裂解，短停留时间，低烃分压都有利于裂解生成乙烯，COP（炉管出口压力）的确定和DS（稀释蒸汽）配比的选择是炉区和急冷区综合优化的结果（DS量少则急冷区的负荷和三大循环均下降）331、急冷区1、急冷区•图裂解燃料油CG+DS+QOCG+DS裂解原料裂解炉急冷器QOCG+DS急冷油塔系统裂解汽油稀释蒸汽循环(DS)QO急冷油循环(QO)工艺水(PW)急冷水循环(QW)工艺用户QWCW急冷水塔系统QWCG稀释蒸汽发生器工艺用户裂解柴油34第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区–组成：–三大系统»油洗塔系统（又称汽油分馏塔/急冷油塔）»水洗塔系统（又称急冷水塔）»稀释蒸汽发生系统–三大循环»QO（急冷油）循环»QW（急冷水）循环»DS（稀释蒸汽）循环351)油洗塔系统/QO(急冷油)循环1)油洗塔系统/QO(急冷油)循环裂解柴油裂解燃料油发生系统稀释蒸汽200-215°C急冷器裂解气QO190-205°CQO循环QO急冷油塔LSLSQWCW燃料油汽提塔急冷水塔系统回流汽油95-105°C柴油汽提塔36第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区–1)油洗塔系统/QO(急冷油)循环氢气•甲烷（C1）•乙炔、乙烯、乙烷（C2）•丙二烯/丙炔、丙烯、丙烷（C3）•进料：丁二烯/丁炔、丁烯、丁烷（C4）•戊二烯/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•C9-205DEGCCO2•205-288DEGC（裂解柴油）H2S•288+DEGC（裂解燃料油）•H2O37第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区–1)油洗塔系统/QO（急冷油）循环–包括三台塔：油洗塔、解燃料油汽提塔、解柴油汽提塔–流程：»高温裂解气经直接喷入急冷油冷却到200--215C后进油洗塔底部，在塔中分别由循环急冷油冷却和回流裂解重汽油精馏，顶温到95-105C后裂解气进到水洗塔系统。塔釜急冷油送去发生稀释蒸汽和其它工艺用户回收热量后，一部分喷入裂解气中，另一部分则循环回油洗塔中部»裂解燃料油（PFO）从油洗塔底部采出，经裂解燃料油汽提塔汽提后，控制闪点120C，冷却到90C送出界区»裂解柴油（PGO）从油洗塔中部采出，经裂解柴油汽提塔汽提后，控制闪点70C，冷却到90C送出界区38第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区–1)油洗塔系统/QO（急冷油）循环–关注点：»塔顶温度的控制由两个因素确定，一是必须高于DS（稀释蒸汽）冷凝温度；另一是裂解汽油的干点（塔顶重组分）不超过205C»塔釜温度的控制由循环急冷油的粘度确定39第二部分、典型工艺技术路线一、顺序分离工艺技术路线•1、急冷区–1)油洗塔系统/QO（急冷油）循环–关注点：»油洗塔系统易结垢，要防止设备堵塞»急冷油粘度大，并含有细小焦粒，配管要伴热保温，要注意仪表选型、急冷油循环泵的选型»油洗塔总压降要低»油洗塔内件选型：气液比大，液体喷淋密度小（3.5M3/HR.M2）。塔径大，90万吨规模时填料塔内径10.65米，板式塔内径要在11.0米以上。填料塔液体分配器的设计要满足分配均匀；板