优化原料及裂解条件提高烯烃收率

原斜优化乙烯工业2012,24(4) 62 ~64ETHYLENE INDUSTRY优化原料及裂解条件提高烯烃收率王召,马永利,李建亮,何启伟(中国石油兰州石化公司,甘肃兰州730060)摘要: 影响乙烯装置烯烃收率的因素较多,其中主要影响因素是原料品质及裂解条件。分析了影响烯烃收率的因素,并从优化原料和操作条件两方面介绍了提高烯烃收率的方法。关键词:原料裂解条件烯烃收率烯烃收率是乙烯装置重要的经济技术指标之组成包括轻柴 油、石脑油、循环乙烷及丙烷、以及-,各乙烯装置均将其作为提高装置生产经营管少量外接丙烷。随着乙烯装置原料优化项目的深理水平的重要工作。裂解原料费用约占生产成本人以及炼化一体化优势的发挥，为保证装置原料的70%以上,若能提高烯烃收率,降低单位产品的构成向轻质化优质化方向发展,装置原料系统经原料消耗,会大幅度降低单位产品的成本,从而提历了多次改造。目前裂解原料组成包括石脑油、升企业的竞争力。而对于-一定的裂解装置和原料拔头油、炼厂轻烃及丙烷、循环乙烷及丙烷(E/而言,采用何种的裂解条件(裂解温度、停留时间D)、LPG等,具体情况见表1。和烃分压等)组合来获取最大的烯烃烯收率,是提表1 装置历年原料结构组成%高装置经济效益的重要途径"。时间轻柴油石脑泊轻质原料)2007年20. 877.281. 85影响烯烃收率的因素主要有原料品质及裂解2008年10. 8375.6813.49条件,且两者是同时起作用的。中国石油兰州石2009年84.3615.64化公司(以下简称兰化)460kt/a乙烯装置(裂解2010年79.0420.962011 年66. 2433.76炉区由5台SC-1型裂解炉组成)自开车以来,经1)轻质原料包括LPG、新鲜丙烷、循环乙烷、循环丙烷轻烃及过原料及裂解条件优化,使得双烯收率、能耗、物拔头油。耗等经济技术指标均有较大提高。由表1可知:2011年轻质原料比例平均值已达33. 76%(最高可达48. 72%),主要是停用了双1优化裂解原料烯收率较低的轻柴油,增加了轻烃、拔头油、LPG裂解产品收率分布取决于裂解原料的性质和等优质原料,裂解原料组成明显变轻。原料轻质裂解操作条件。对管式裂解炉而言,在- -定的裂化的实现,对装置烯烃收率的提高及其它各项经解条件范围内,裂解所得目的产品收率主要由裂济技术指标的提升具有重要作用。解原料性质决定。因此裂解原料的选择和优化是为进--步推进原料优化项目，提高轻质原料降低生产成本、提高装置竞争力的重要环节,也是比例,装置新增1条碳五罐区至乙烯装置原料罐提高石油化工产品市场竞争力的关键[]。为提高区的拔头油管线,并于2011年7月投用。投用装置烯烃产品收率和整体经济效益,降低能耗和前、后各3d装置标定数据见表2。物耗,兰化乙烯装置积极开展改善裂解原料品质、优化原料结构的攻关工作,并取得了良好效果。收稿日期:2012 -05 -02;修改稿收到日期:2012-11-12。1.1原料优化作者简介:王召,男,2007年毕业于西安石油大学化学工程与兰化460kVa乙烯装置开工初期,裂解原料工艺专业,学士,现从事乙烯生产工作,工程师。第24卷王召等.优化原料及裂解条件提高烯烃收率表2拔头油比 例上升前后装置双烯收率情况对比另外,装置开车初期石脑油中的链烷烃含量项目投用前投用后差值仅为56% ,油品质量较差,双烯收率偏低。为改善拔头油量/(t.h-I)26.7745.4918. 72比例,%13.6521. 808.15油品状况,公司多方采购优质原料,并充分发挥炼双烯收率,%45. 1845. 960.78化- -体化优势。到2011年,石脑油中的链烷烃含由表2可知:新配拔头油管线投用后,拔头油掺已达到64%,装置原料向着优质化方向发展。投量提高了18.72 Vh,双烯收率上升了0. 78%。表3为石脑油中链烷烃含量逐年变化趋势。表3石脑油中烷烃含量变化趋势时间2007年2008年2009年2010年2011年石脑油中链烷烃含量,% .56.0059.855.4466.06 .64.5364.00由表3可知,石脑油中链烷烃含量较开车初性能还需时日,届时操作人员可根据原料性质及期已有较大提高。根据三菱公司对有关油品进行时调整裂解操作条件,以期获得最大的目的产品试验后计算得知,原料中的链烷烃每增加1%,乙收率。烯收率增加0.2%~0.4%,可见优化原料对提高烯烃收率具有重要影响{3]。石脑油作为装置原料2优化 裂解条件比例最高的油品,其品质的提高对装置有着重要裂解炉的主要操作条件包括炉管出口温度意义。(COT)、停留时间和烃分压。在正常生产中,后两1.2 原料分储分裂个操作变量变化较小，其对烯烃收率的影响也相随着装置原料品种增多,如何合理高效的利对较小。而裂解炉COT是在一定 范围内可作调节用各种裂解原料,使之发挥出最大经济效益,成为的操作变量,它是乙烯装置最重要的操作指标之目前急需解决的问题。根据技术人员的讨论和同.一,也是裂解反应的主要操作变量,即使很小的变类装置的经验,对裂解原料进行分储分裂是- -种化也会给烯烃收率带来显著变化。兰化乙烯装置合理高效的优化方案。经过前期原料系统改造及坚持裂解条件的优化工作,并采用了先进控制系根据现有原料资源、罐区存储条件和装置进料系统,取得了较好的效果。统的实际情况,拔头油原料具备分储分裂条件,决2.1优化裂解条件定不再将拔头油掺投进石脑油中进行共裂解,而自2007年11月组织成立乙烯装置攻关小组采取分储分裂方案充分发挥拔头油裂解性能。以来,针对裂解炉裂解深度偏低等问题,在攻关小拔头油分储分裂项目实施后,双烯收率有了组的努力及研究院的配合下,历经多次标定工作,进- -步上升,其它各项经济技术指标也有一定提对各裂解原料的COT进行了不同程度的优化,并高。通过对新增原料进行裂解性能评价以及条件实1.3增加原料在线近红外分 析系统验,制定出了其最优的裂解条件,表4为各原料裂乙烯生产中,裂解原料性质的实时分析对裂解条件优化前后情况对比。解操作具有重要意义。装置原料分析原采取2 ~表4 裂解条件对比3 d分析1次的低频次方法,且化验过程也需约3 h原料优化前COT/C优化后水油比以上,存在比较大的滞后。原料性质的频繁波动E/P870 ~ 8750.45决定了传统的分析方法无法满足装置优化运行对LPG870 ~875石脑油855862 ~ 8680. 500.53原料分析所提出的要求。轻柴油850860 - 8650.65为此,技术人员将在线近红外分析技术用于拔头油。870 -8750.50裂解原料的在线检测,对优化工艺条件、提高烯烃由表4可见:石脑油、轻柴油裂解温度均有所收率起到了很好的作用。该系统已于2012年2提高。由于气相原料来源较杂,加之为保证生产月试投用,目前运转情况较好。但要充分发挥其周期,气相原料的COT暂时未做调整。. 64.乙烯工业第24卷裂解条件调整后,在实际运行中发现,不仅未COT偏差能够控制在合理的范围内。对裂解炉的生产周期产生影响,反而有效提高了COT控制精度由APC投用前的+6 C,提高烯烃收率,取得了较好的效益。至目前的+1C。对比APC投用前后数据发现,由于装置内外各种原因导致各裂解炉投油负裂解炉清焦周期延长了1 ~3 d。荷经常发生变化,采用同一裂解操作条件势必会装置于2011年1月对使用的石脑油进行裂对烯烃收率产生影响。为有效解决此问题,技术解评价 ,以便对APC投用效果进行评估。表6为人员收集了大量数据,并与研究院配合进行了攻石脑油裂解评价结果。关工作,得出了目前各裂解原料与单炉负荷相对表6石脑油的主要裂解产物收率应的裂解条件(见表5)。石脑油裂解条件实验水油比0.50表5当前各裂解原料操作条件COT/C865870875单炉负荷/双烯收率,%41. 4941.9142.6243. 89(t.h-I)EVP870~8750.45由表6可见:随着裂解温度升高,双烯收率明<45LPG870 -875显提高,可计算出裂解温度每提高59C,双烯收率石脑油862 ~8680.53E/P875 ~ 8800.43平均提高约0.75%。APC 投用后,实现了裂解炉≥45875 - 880COT的自动精确控制,COT控制指标已实现“卡边”操作,COT设定值较未投先控之前提高2 C,由表5可见:经过装置攻关小组及研究院的双烯收率可提高约0.3%。共同努力,根据单台裂解炉投油负荷将各原料操2.3增加裂解炉优化系统作条件进行了细化,对烯烃收率提高、能耗下降产为更加优化控制裂解炉的操作,充分发掘原生了一定的作用。料潜力以提高烯烃产品收率,2010年与清华大学2.2增加先进控制系统合作开展“兰州石化460 kt/a乙烯装置裂解炉模由于各种原因,装置原设计的裂解炉COT串拟与优化应用”项目,目前该项目仍在进行中，预级控制回路无法正常投用,需通过人工手动操作，计该项目完成后， 能有效提高烯烃产品收率及其不仅造成劳动强度较大,且COT控制精度也难以它各项经济技术指标。保证。为精确控制COT,装置于2009年起在各裂解炉增加先进控制系统(APC),目前已全部正常3结论投运。不仅降低了操作人员劳动强度,而且使得兰化460 kt/a乙烯装置自2006年开工以来，裂解炉COT的控制精度有了很大提高。在燃料气通过采用众多优化措施,实现了烯烃收率的有效系统波动、裂解原料物性波动等干扰的情况下，提高。装置历年主要技术经济指标见表7。表7装 置历年各主要经济指标变化趋势项目2006 年2007年2008年2009年2010年2011年轻质原料比例,%1. 8413. 4915. 6420. 9633.76乙烯产量/ht25. 9447.5478.0452. 6482.0488.0 .乙烯收率,%27.9431. 8031. 5531.3731.2942.3145. 7046. 8947.0247.2947.52_能耗( 标准状态)/(kg:2)1 2120369664644.0639由表7可知,自2007年至今,由于裂解原料参考文献:及裂解条件的不断优化,致使双烯收率逐年升[1]王松汉. 乙烯装置技术与运行[M].北京:中国石化出版社,2009.高、能耗水平逐年下降,有效提高了装置经济效陈华.优化原料和操作提高乙烯收率[J].广东化益。工,2004, (1):24-27.