乙烯回收新技术

工进展714CHEMICAL INDUSTRY AND ENGIN EERING PROGRESS2002年第21卷第9期乙烯回收新技术(中国石化工程建设公司,北京, 100101 )商要论述了天津石化乙烯回收新技术扩大中试装置的工艺特点、新工艺的主要流程和设备布置的设计方法。报道了2-丁烯异构化反应、1-丁烯自身转化己烯异构化反应的生产工艺。提出的装置布置有新的特点,在有限的位置采用相关设备集中框架布置的设计模式,使其管道最短,系统压力最小,检修方便。关键词2-丁烯异构化反应,1-丁烯自身转化,己烯异构化中图分类号TQ 221.21文献标识码A文章编号1000-6613(2002)09-0668-05天津石化乙烯回收新技术扩大中试装置是中国口,HDPE和LLDPE共聚单体基本上还采用丙烯石化集团公司与美国Lummus工程公司联合开发的和1-丁烯。但丙烯共聚单体在国外已经淘汰,实验项目,该项目由SINOPEC与Lummus共同投1-丁烯共聚树脂的性能、质量难以和1-己烯、资,Lummus提供专利技术,SEI(中国石化工程1-辛烯等共聚树脂竞争。用作共聚单体的1-己建设公司)提供工程设计。由于该技术只在实验室烯等a -烯烃如果长期依赖进口,势必影响中国合中通过小试,国内外没有其商业化的成型范例,因成树脂的发展和质量的提高以及产品在市场上的竞此设备布置无法借鉴已有装置的成功经验。经过对争力。新工艺的研究、消化吸收,结合天津石化乙烯厂的目前,中国合成树脂及塑料产品结构性的过剩实地情况,同时借鉴国外工程公司的布置建议,完和短缺已日益严重,大宗通用产品多,专用牌号少成了新装置的设备布置。的矛盾已很突出。1-己烯等a-烯烃共聚单体已经制约了中国聚烯烃的发展,因此在采用2-丁烯1装置的设计意义异构化反应、1-丁烯自身转化及己烯异构化反应乙烯开发新项目包括两个独立部分:-部分为生产1-己烯具有现实意义。裂解气前脱碳五催化加氢精馏流程,另-部分为通2新工艺的主要流程过2-丁烯异构化反应、1-丁烯自身转化及己烯异构化反应生产1-己烯流程。1- 己烯生产 流程分3个主要部分 :( 1)2-丁新开发的乙烯回收新流程采用了前脱碳五催化烯异构化反应;(2) 1-丁烯自身转化;(3)3-己加氢精馏、分凝分馏塔(CFT)低压激冷和碳四烯异构化。工艺流程如图1所示。自身转化生成1-己烯等新技术。新流程与常规(顺序分离并将C4加氢后循环做裂解原料)的流程507 kg/h184 kg/hCs以下轻组分1-已烯产品比,可增加经济效益33%。与丁二烯回收的常规顺序分离流程相比,可增长经济效益16% ,设备_2-]烯2-丁烯1-丁烯3-己烯台数减少15%,投资降低10%,因此乙烯回收新(混合C4中)异构化白身转化异构化1597 kg/h流程具有很强的竞争力。另外,共聚单体是1-己LPG 893 kg/h3-已烯C7去汽油烯最主要的应用领域,增长迅速。1 -己烯共聚的(含2-]烯)线性低密度(LLDPE)树脂与1-丁烯共聚的LLDPE树脂相比,拉伸强度、抗击强度、抗撕裂图1工艺流程示意图性和经久耐用性能都明显优越、特别是适用于大型中国煤化工中空吹塑容器、管材、包装薄膜材料和温室、大棚MHCNMH G等农用覆盖膜等。世界大多数国家已采用较高的收稿日期2002-06 - 20作者简介谢军( 1968- -), 女,工程师。电话010- 64962266 -a-烯烃共聚单体如1-己烯和1 -辛烯替代1-丁6100。.烯大量用于生产LLDPE,少量用于生产高密度聚乙烯。目前中国聚合级1-己烯(HDPE)需要进第9期谢军:;乙烯回收新技术2.12-丁烯异构化反应主要的部分用来处理冷凝器( EA - 8204 )来的液原料为天津石化乙烯厂MTBE 装置的1-丁烯体,另一小部分抽取1 -丁烯产品和由脱碳五塔精馏塔来的未反应的C4组分。原料中应不含异丁DA- 8301来的循环Cq- Cs液体。两部分具有同烯,因为异丁烯含有支链,如果用它作原料,生产一气相空间。回流液在流量控制下由主部分抽出的己烯产品中也含有支链。并由第二1-丁烯精馏塔回流泵GA- 8201A/B打富2-丁烯物流由槽车送来并送到进料罐FB -出。此时,回流罐的液位重置回流液的流量控制8201A/B,为了减少对烯烃转化催化剂的毒性,在器。顶部的1-丁烯产品由泵GA- 8201A/B排出,进入异构化反应器前对原料进行了保护床处理。原流率由它与回流率的比率控制。从第一塔塔底来的料先在FF - 8201A/B中应用CU2O脱除氧,再进物流由1-丁烯精馏塔釜液泵GA-8203A/B打到入FF- 8202A/B。FF - 8202A/B分为4层，最下第二塔的塔顶。第一1-丁烯精馏塔再沸器的再沸-层用来脱水,第二层用来脱氧化物,第三层用来热由低压蒸汽冷凝提供。含有2-丁烯和正丁烷的脱除硫化物,第四层用来脱除未知杂质。底部产品,作为C4 LPG产品送到2-丁烯-正丁在脱除各种可能的杂质后,2-J烯新鲜进料烷LPG贮罐FB- 8202中。另外此处还有一管线与来自第一- 1- J烯精馏塔DA- 8201A的2-丁烯能够使-部分物流送到泵GA - 8204A/B吸入端，混合后流入2-丁烯异构化反应器进料蒸发器从而使之能够循环回异构化反应器。EA- 8207。EA- 8207采用低压蒸汽为加热介质,2.21-J烯自身转化接着物料又在2-丁烯异构化反应器进出料换热器从1-丁烯精馏塔来的顶部1-丁烯进料被送EA-8201中与2-丁烯异构化反应器的出料进行到自身转化反应器蒸发器EA- 8302中,用低压蒸换热从而过热。从EA- 8201出来后, 2-丁烯进汽加热蒸发。当进料的C4烃中含有Cs时,用中压料被送入2-丁烯异构化反应器进料加热器EA-蒸汽加热蒸发 ,蒸发后的气体在自身转化反应器进8205。EA-8205是电加热器,通过温度控制加热出料换热器EA-8301A/B中用反应器的出料进一反应器进料一直到合适的温度。步过热。然后在自身转化反应器进料加热器EA-在2-丁烯异构化反应器DC- 8201A/B中,8305中进一步加热到入口温度为343C(设置有2-丁烯在温度高达315 C时被异构化为1-丁烯。-温度控制器控制反应器的进口温度)后进入1-反应过程中使用的催化剂是固定床异构化催化丁烯自身转化反应器DC- 8301A中,进行反应:剂，其中有两个反应器; -一个在线操作,另一个再1-丁烯+1-丁烯→乙烯+3-己烯生或者备用。再生时应用高温的氮气-氧气混合物另外,该反应的催化剂不仅能发生自身转化反加热催化剂床层,再生后反应器经过冷却进入备用应,也能发生异构化反应,将1-丁烯异构化为模式。2-丁烯,所以在反应器中还会发生副反应:1-丁烯从反应器出来后在换热器中与反应器1-丁烯+2-丁烯→丙烯+3-戊烯.的进料进行热交换,冷却后的1 -丁烯被送到第二1-丁烯+2-戊烯→丙烯+3-己烯1-丁烯精馏塔DA- 8201B中。因结构的原因,精当某装置需要较多量的丙烯而不是乙烯时,可馏塔被分为两个串联的塔:DA-8201A和DA-以通过.上述反应,增加2-丁烯的量或增加2-戊8201B。第一个塔是有61块塔板的单溢流浮阀塔，烯的循环量,从而达到多产丙烯的目的。本实验装两塔一共122块塔板,-股C$组分由第-塔的塔置设置了两条副线用以验证此条线路的可靠性。底抽出作为C4 LPG产品送出界区。反应过程中使用的催化剂为固定床层催化剂,在该塔系统中，1-丁烯产品由塔顶抽出,另采用向下流的模式。在此阶段也有两个反应器:-外有--股富2-丁烯的物流由DA-8201A的第55个操作另一 个备用。 当反应器结垢催化剂活性降块塔板抽出,通过2-丁烯循环泵GA- 8202A/B低或MYH中国煤化工~ 550 C的热氧气_循环回异构化反应器。氮气CNMHG却并用稀释后的氢气DA - 8201B的塔顶气相在第二1-丁烯精馏塔活化,然后处于备用状态。冷凝器EA-8204中用冷却水冷凝，分离出自身转化反应器按两种不同的压力设计,即高95. 12%的1-丁烯产品,然后送入1-丁烯精馏塔压2.92 MPa、低压0.55 MPao不同的操作压力通回流罐FA- 8201中。FA- 8201被分为两部分:过设置在反应器出口、进出料换热器下游的背压控670化I进展2002年第21卷制器调节。送到1-己烯产品储罐FB- 8401中。DA- 8401B塔顶的气相产品在流量控制下送回裂解气二段的釜液通过第二1-己烯精馏塔釜液泵GA-吸入罐E-FA-202,流量控制器用脱碳五塔顶部8403A/B送回DA- 8401A中。管线上的压力控制器重置,塔底分离出94%的3-第一1-己烯精馏塔再沸器EA-8403用低压己烯产品被送到异构化反应器。蒸汽加热,低压蒸汽的流率由流量控制器控制,并.脱碳五塔可以在高压( 1.06 MPa)或低压下由在线分析仪来重置,在线分析测量DA - 8401A操作(0.4 MPa)当在高压下操作时,脱碳五塔第86块塔板的1-己烯含量。1-己烯精馏塔的底再沸器EA - 8303用中压蒸汽加热;当在低压操作部产品从DA - 8401A的底部在液位控制下抽出,时, EA- 8303用低压蒸汽加热。它与从第二裂解气催化加氢精馏塔来的C6t 物流混2.33-己烯异构化合后送回乙烯装置的EA- 420 ,在乙烯装置与裂解脱戊烷塔塔底的3-己烯产品与1-己烯精馏汽油混合。由1-己烯精馏塔塔顶分离出99%的聚塔DA- 8401A来的循环3-己烯物流混合后,送合级1-己烯产品经过冷却后储存于1 -己烯产品储入3-己烯异构化反应器进料蒸发器EA - 8408。罐FB-8401中,储罐连有氮气管线,用来当泵打出循环的3-己烯由DA- 8401A的第81块塔板抽及装料时进行呼吸，1-己烯产品最后由1-己烯产出,并在流量控制下由3-己烯循环泵GA -品泵CA - 8404A/B送到聚乙烯装置或装车外卖。8402A/B打出。蒸发后的己烯物流在3-己烯异构3设备布置化反应器进出料换热器EA- 8401中与3-己烯异这次开发的新技术还处于实验阶段,工艺流程构化反应器的出料换热从而过热,然后反应器进料比通常的流程复杂,有很多不定因素。工艺流程中增在3-己烯异构化反应器进料加热器EA-8405中加了很多管线和仪表,同时Lummus公司要求能对6在温度控制~下过热到反应器进口温度为315 C后进种不同工况进行实验,增加了工艺流程的复杂性。入3-己烯异构化反应器DC- 8401A中发生反应:同时, 要求装置能适应反复拆装。这次半工业3-己烯 →1-己烯化装置着重对不同催化剂各种条件的实验,要求一本装置提供了两个反应器,一个在线操作,另些设备和管线能适应经常拆装,使设备台数增多、-个再生或处于热备用状态。当在线反应器的催化设计工作难度增大,也给配管专业和结构专业带来剂活性由于结垢而明显下降时,则用高温氮气-氧很大难度。本装置是在继天津石化乙烯改造刚刚完成之后气进行离线再生。反应器的出口物流在进出料换热器EA-8401建立的一套乙烯新回收实验装置。由前面的工艺分中冷却后送入1 -己烯精馏塔。因为结构原因,析可知,它与原乙烯装置有着密不可分的关系。但1-己烯精馏塔被分为两个塔串联操作。第--1-己因原乙烯装置改造后,整个乙烯厂区仅剩下东南侧烯精馏塔(DA-8401A)和第二1-己烯精馏塔-块长方形面积。本实验装置又不便于离乙烯装置(DA-8401B)均由90块单溢流的浮阀塔板组成,太远,经与天津石化协商，确定布置在一个57 m两个塔共180块塔板,因为3-己烯和1-己烯的长、25m宽的狭长面积里,西面紧邻乙烯装置冷区,东面是厂区主干道,北面与乙烯汽油加氢区相相对挥发度较小,所以塔压越低越好。塔压越低,接,见图2。所需的循环量越低,塔径也就越小。为了验证此过程,该系统还设置了一条副线用以高压操作。从异构化反应器来的进料物流进入第-精馏塔。DA - 8401A顶部的气体流入DA- 8401B的底部塔板，DA- 8401B顶部的全部气相在第二1 -己西编烯精馏塔冷凝器EA - 8404中用冷却水冷凝。因回中国煤化工区i流比相当高,大部分冷凝液在流量控制下,作为塔CHCNMHG的回流量通过第二1-己烯精馏塔回流/产品泵叫nuir;以-GA-8401A/B返回塔中。-小部分在塔的回流比率的控制下作为1-己烯产品而抽出。1- 己烯产品在1-己烯产品冷却器EA-8407中冷却,然后图2天津石化乙烯厂 乙烯单元总平面布置图第9期谢军:;乙烯回收新技术设备布置除了满足工艺流程、安全生产和环境备布置,但通过对流程和现场实地进行深入研究，保护的要求外, 还应考虑以下需要:( 1 )工厂总体作者提出了新的布置模式，见图3。布置;(2)操作、维护、检修、施工和消防;(3)由图3可见,天津乙烯厂区不宜将本实验装置节省用地和减少能耗。的管廊布置在西侧。因为该侧临近乙烯装置的冷本装置共有设备113台,其中塔器7台、反应区,摆放的设备主要以换热器为主,这-带必须留器8台、换热器34台、罐类设备20台、干燥器出设备的管束抽出区域、设备检修空间及消防通11台、泵33台。除了2-丁烯及1-己烯贮罐及道。否则,既不能保证新装置的吊装、检修和操其泵共10台设备布置在罐区以外,其他103台设作,连原乙烯装置的各种操作也受到影响1。由备均要求布置在57 mx25 m的面积里，由于设备此看来，只有将管廊放在中间区域才最合理。因为种类和数量非常多,其间的管道连接也十分复杂。这样不仅可以最大限度地联系更多的设备,同时由因本装置占地为-长方形,只有采用直通式管廊且于管廊居中,设备位于东西两侧,东侧是厂区主干平行于装置的长边才最经济合理,其位置的摆放有道,西侧可以和冷区公用-一个吊装检修通道,便于3种方式:西侧、中间、东侧。配管,同时节省了因考虑装置内部的吊装检修区域Lummus公司在其工艺包中有-版建议性的设而设置的占地面积。框架3母榪架2@框架甲甲等“由由T-NN FI-10母中每一申中由框架4框架5框架6盘.884?图3乙烯新实验装置设备 布置图由于该装置所含立式设备的最大特点是长径比箱提供空间。但是,在配管时要注意框架上的预留很大,但是为了增加设备的稳定性,在安装上主要孔一定要保证塔管道的穿越和塔上接管的联接。由以框架支撑替代裙座支撑。为了节省占地,节省材于精馏塔采用卸料泵卸料,所以其安装高度要由泵料,便于操作和配管,本装置基本采用按照流程顺的净正吸入压头和吸入管道的压力降决定20。序,设备成组布置,共用整体框架的思路。在布置由于在该实验装置中,反应器、干燥器数量很它们的联合框架时,考虑与两个塔密切相关的冷凝大,中国煤化工频繁,因此,在仅有器、再沸器、预热器等换热设备距离精馏塔不宜过的面MYHCNMHG作、堆放和运输考虑远,且占地面积极其有限,故将精馏塔所在的联合一定的空间21。框架适当放大,将换热器与之布置在一个框架上。本装置的冷换设备数量很多, 大约占装置设备这样,框架的平台就可以作为去塔的人孔及阀门和总量的1/3。理论上,冷换设备应尽可能布置在地仪表的操作平台,还可以为拆卸换热器的封头、管面上,但鉴于本次设计的局限性,换热器也采用了672化I进展2002年第21卷相关设备集中框架布置的设计模式。再沸器在布置了优化、设备安装满足了工艺要求,达到了操作方上考虑到使其尽量靠近与之相连的塔,从而使其管便,经济美观。道最短，系统压力降最小,所以装置再沸器均布置在精馏塔的边侧,并且在其管束的一端留有检修场参考文献地和通道。1 中国石油化工总公司.石油化工企业设计防火规范[ M ]. 北4结论京:中国计划出版社, 2000. 11~19 .天津石化公司在有限的位置对乙烯回收新技术2张德姜，王怀义,等. 石油化工装置工艺管道安装设计手册实验装置,进行了工艺流程、设备布局、安装进行[ M].北京:中国石化出版社，1994. 51 , 159New Technology of Ethylene' s Semi - workXie Jun( SINOPEC Engineering Incorporation, Beijing, 100101 )AbstractFrom four parts，the paper expounds upon the feature of the new process and the plant arrangement ,and discussed emphatically the procedure of manufacturing 1 - hexene from 2 - butene Isomerazation reaction &1 - butene automethathesis and hexene isomerazation reaction. Seeing that it' s so far the only semi- work inthe world，there is more new thinking on the work of engineering design. It is really a rare task for us to studynot only from the direction of the new process but also the plant arrangement.Keywords 2 - butene Isomerazation , 1 - butene automethathesis , hexene isomerazation(编辑王改云)广告索引封面:天大天久科技股份有限公司内插5:鞍山阿丽贝塑料储罐有限公司封二:兰州瑞德干燥技术有限公司内插6 :南京大唐化工有限公司封三:江阴市勤业化工机械有限公司内插7 :常州市中化建化工有限公司.封底:约翰威立股份有限公司内插8 :上海凯仕制泵有限公司彩插1 :山东潍坊天德化工有限公司内插9:第五届中国国际环保技术与装备展览会彩插2 :江苏洪流化工机械有限公司内插10:江阴市洪腾机械有限公司江苏洪流泵业股份有限公司内插11:2002淄博(全国)化工产品暨化工设备彩插3 : 2002(第3届)上海国际化工展览会展览会彩插4:中国蓝星(集团)总公司内插中国煤化工内插1 :上海升立混合机「DYHCNMH限公司内插2:解放军3419工厂内插14 !浙⊥丰利材烨说亩有限公司内插3 :张家港华大离心机制造有限公司内插15 :浙江成达特种阀门厂内插4:常州合力干燥设备有限公司内插16:上海申银机械厂