提高乙烯收率有效措施的研究

山东化工●114●SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷提高乙烯收率有效措施的研究刘厚涛(武汉乙烯烯烃分部湖北武汉430082)摘要:本文针对武汉乙烯装置的实际情况,探讨影响乙烯收率的主要因素,通过研究实施裂解炉深度控制，原料优化,反应器、冷箱、塔器操作优化等有效措施,最终实现提高乙烯收率的目的。关键词:乙烯收率;研究;措施中圈分类号:TQ221.21文献标识码:B文章编号1008 -021X(2014)05 -0114 -03Study on the Effective Method for Increasing Yield of EthyleneLIUHou-tao.( Wuhan Ethylene Olefin Division, Wuhan 430082, China)Abstract:In this paper, the main factors afecting the yield of ethylene were discussed according to the actual situation ofthe Wuhan Ethylene Plant. The target of improving ethylene yield rate was ultimately realized by efctiee measures of thecracking fumace depth control, raw materials selection and the operating optimization of reactor, cold boxes, tower.Key words :ethylene yield; research; measures1装置情况简介于焦炭的生成,缩短炉子运行周期,甚至引起炉管破裂。因武汉乙烯装置工艺包分裂解炉和回收两部分。裂解炉此在其他操作条件不变的情况下,确定最适宜的COT指标共8台,采用中石化科技开发公司(ST)开发的SL- I、SL-对乙烯的收率至关重要。以裂解原料石脑油为例,一般情况IV型裂解炉技术,回收部分采用中国石化工程建设有限公COT与乙烯的收率关系如图1。司的前脱丙烷前加氢流程(LECT)专利技术。其中采用了急冷油粘度控制技术、急冷油旋液分离器、国产化裂解气压缩31机五段压缩中石化自有的碳二加氢、碳三加氢低温甲烷化: 30技术、高低压脱丙烷塔、C2、C3洗涤塔、双塔脱甲烷、分凝分; 29i 28馏塔(CFT)尾气膨胀-再压缩机系统、低压甲烷压缩机技j 27术、国产化制冷压缩机组丙烯&乙烯复叠制冷等工艺技术。26乙烯装置于2013年8月12日正式投产,设计年产乙烯80万t,每小时乙烯产量103t。2013年11月14日、15日、1624810 814 818 822 826 830 834 838 842 846 850日装置满负荷标定期间,每小时乙烯平均产量99t,平均收率COT/C仅28. 6% ,乙烯收率等技术指标远低于国内同行业水平,影图1 COT 与乙烯收率的关系响了装置经济指标。武汉乙烯2#、3#、6#、7#、8#裂解炉为轻油炉,设计COT2影响装置乙烯收率 的原因分析平均值为843 ~ 8469C ,现场热电偶实际安装离辐射段炉管在乙烯生产过程中影响乙烯收率的因素很多,各因素之出口较原设计位置要远6m左右,固按照原设计COT指标控间彼此关联又相互制约[1-2]。但受裂解深度、原料特性、碳制,裂解产物甲烷氢气收率上升,双烯收率反而略有下降。二反应器选择性、冷箱及脱甲烷塔甲烷中乙烯损失、乙烯精经SEI模拟计算和现场实际测得辐射段炉管管壁温度馏塔塔釜乙烷中乙烯损失等因素影响最为主要。(TMT) ,经优化轻油炉最佳CoT为825C ,在此温度条件下2.1 裂解炉深度影响与优化措施乙烯收率为29. 7% ,比原COT设计指标下的乙烯收率多出影响裂解深度的工艺因素，如:裂解炉出口温度(COT)、0.43%。裂解炉出口压力( COP)、烃分压、横跨温度、停留时间和急冷2.1.2 COP 对乙烯收率的影响锅炉出口温度。其中以COT、COP影响最大。裂解炉出口压力主要由急冷单元的压降和裂解气压缩2.1.1 COT对乙烯收率的影响机一段的吸人因中国煤化工)T不变的情况提高COT有利于提高乙烯收率,但过高的温度也有利下,SPYRO软件MHCNMHG率情况,如表收稿日期:2014-03 -15作者简介:刘厚涛,助理工程师,现在武汉乙烯烯烃分部工作。第5期刘厚涛:提高乙烯收率有效措施的研究●115●1头油共裂解。碳五拔头油组分如表4。表1不同COP条件下SPYRO模拟结果表4碳五拔头油组分炉管出口压力/ MPa0.2060.226 .项目质量指标分析结果乙烯收率/%29.6529. 38正构烷烃/%≥3045. 32基于SPYRO模拟数据分析,适度降低COP出口压力有烯烃/%7.34利于提高乙烯收率,为此武汉乙烯优化急冷单元操作,降低芳烃/%≤111.62裂解气压缩机一段吸人压力。经优化后COP平均值环烷烃/%0.370.204MPa,裂解气压缩机一段人口压力降至34kPa(原设计由于我厂碳五拔头油的量不够-台裂解炉使用,目前40kPa) ,乙烯收率提高了0. 13%。.碳五拔头油仅与8#裂解炉石脑油混合进料,拔头油进料流2.2 原料特性影响与优化措施量10.5v/h。碳五拔头油与石脑油相比，拔头油裂解乙烯收原料轻质化、优质化是提高乙烯收率的重要手段} -4] 。率随COT的提高增加较快。通常情况当COT温度在835 C我厂原油供应渠道较多,种类较复杂,生产出来的石脑油加以上时,每提高1 C COT石脑油可提高乙烯收率0.1% ,碳氢尾油组分变化很大,加上原油供应紧张,对优化裂解炉操五拔头油可提高乙烯收率0.165%。当前武汉乙烯装置由作参数提高乙烯收率带来了-定的难度。乙烯装置标定期于拔头油用量偏少,加上混合物料裂解合适的COT温度还间裂解原料组分,如表2、表3。在探索,因此8#裂解炉乙烯收率仍然没有得到较明显地提表2石脑油组成高,但还是有很大的优化空间。质量指标.2.3碳二反应器影响与优化措施初馏点/C≥2527.4乙烯工业生产中为了满足乙烯产品中乙炔含量不超标，终馏点/C≤204185.8设置了碳二反应器进行加氢脱炔反应,在脱炔的过程中由于操作温度升高、催化剂活性及选择性降低,往往出现了过加总硫/%≤0.050.0036氢现象。为满足三段反应器出口乙炔浓度低于2x10-*,武烷烃/%≥6563.33 .汉乙烯碳二反应器自运行以来,一段、二段三段反应器运行28.58情况,如表5。≤1.01.65:5 反应器R-201A/B/C运行情况.≤11.07.63人口乙炔浓人口温度出口温度出口乙炔反应器实测6.48度/(x10-*) /9C浓度/( x10-6)砷/(ug/kg)≤201.3一段反应器436584.981568二段反应器90.8171铅/(ug/kg)≤150三段反应器096.7<氯含量/(p/kg)e50.3根据表5分析得出碳二反应器床层温度普遍偏高,催化剥( ug/kg)≤1:1剂活性及选择性较差。为此为了维持正常的生产需求,减少密度/(kg/m2)705.7不必要的过加氢反应，碳二反应器规定定期排放绿油,减少表3加氢尾油组成绿油对碳二反应器的不良影响。通过排放绿油对应各床层温度相应下降了1~29C;同时调整裂解炉注硫量进而控制密度/(kg/m})800 ~ 850837.4 .反应器人口Co浓度,使得催化剂的选择性有了较大的提高,减少了不必要的乙烯损失,乙烯收率也相应提高了≤350330. 7(0.18%。报告477.002.4 冷箱及脱甲烷塔影响与优化措施BMCI值≤l817冷箱及脱甲烷塔(C -301)中甲烷带乙烯是分离岗位乙2.7烯损失的主要原因。冷箱的低温主要由甲烷膨胀机的高压≤2000.0011甲烷发生节流膨胀提供。乙烯冷剂、氢气节流和甲烷尾气节氮/(mg/kg)报告.2. 8398流也提供部分冷量把轻组分逐一分离。 控制碳二洗涤塔(C总氯/(mg/kg)<1- 320)顶温和氢/用烷分离罐(D- 308X. D -309X)温度是水分无游离水控制碳二组分中国煤化工根据表2、表3分析得出裂解原料关键部分指标偏离设此外,压大MHICN M H G的压力受裂解气计值,比重略轻,原料性质比较差。为确保原料的质量,需合压缩机五段出口压力和氢气外送量决定。脱甲烷塔塔顶乙理安排采购原油的品种,同时不同油种需要做到分贮分炼。烯损失量与塔顶温度密切相关,降低塔顶温度有利于提高乙此外,为确保裂解原料供应,我厂通过石脑油中添加碳五拔烯收率。脱甲烷塔有四股进料,除了第四股进料为气相进料山东化]116●SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷外,前三股进料均为液相进料。第- -股进料(自C-320塔中乙烯的含量增加,其后果-方面乙烯损失,另一方面乙烷釜)温度设计最低( - 1219C) ,进料塔盘位置离塔顶最近,影夹带乙烯循环裂解不仅增加装置能耗,而且炉管容易结焦缩响程度最大,即第一股进料量加大，则顶温降低,反之亦然。短炉子运行周期,因此需要及时调整中沸器和底沸器的加热所以,保证碳二洗涤塔釜液位和温度,有利于脱甲烷塔进料量;塔釜温度若偏高,乙烷便会进入塔顶影响乙烯纯度。武量稳定。冷箱及脱甲烷塔操作参数如表6。汉乙烯精馏塔设计有两股回流:主回流FIC40010和辅助回表6冷箱及脱甲烷塔操作参数流FIC4008其中主回流既是塔顶回流又是塔的中沸介质，温度/C压力/MPa是全塔物料平衡和能量平衡的基础。经过实践优化,塔温控C-320-1213.341制不宜通过改变主回流F140010流量,应改变辅助回流阀D -308X-1403. 286FV - 4008开度或降低底沸量来控制,这样乙烯塔塔温易趋D - 309x-1633. 265于稳定,满负荷情况下塔釜乙烯损失可以降到0.2%以下。D-307-9S.73. 342D-306-79.73.358 ;3结语C-301-96.2.3. 075乙烯的收率受诸多因素的影响，武汉乙烯根据装置自身分离系统自开工以来,通过优化操作参数,碳二洗涤塔特点,通过不断地探讨研究,找出了适合本装置的一套优化塔顶乙烯损失控制在0. 15%以下;脱甲烷塔回流罐顶乙烯措施。经过初步的工作,乙烯收率得到了显著地提高。损失控制在0.1%以下,各项低于设计指标。参考文献2.5 乙烯精馏塔的影响与优化措施[1]武柏林,杜炳明.如何提高乙烯收率的研究[J].广东化乙烯精馏塔主要任务是分离碳_二组分中乙烯和乙烷,塔工，,2007 ,34(6):35-37 ,85.顶分离出聚合级乙烯(乙烯纯度大于99.95% ) ,塔釜分离出[2]王松汉何细藕.乙烯工艺与技术[ M].北京:中国石乙烷(乙烯含量低于1% )。因此如何优化乙烯塔的操作,保化出版社2000.证塔顶乙烯合格的同时,降低塔釜中乙烯损失率尤为重要。[3]陈华. 优化原料和操作提高乙烯收率[J].广东化工,2.5.1乙烯塔塔 压控制2004,31(1):25 -27.乙烯塔塔压对精馏的操作尤为关键。塔压降低乙烯和[4]路明,武兴彬.大庆石化分公司乙烯装置裂解原料与乙烷的相对挥发度会增加,然而塔压降得过多却会使塔釜的裂解方案优化[J].炼油与化工,2005 ,16(4):1 -4.乙烷带到塔顶,影响产品质量。乙烯压缩机第三段吸人压力控制着乙烯塔顶压力,为稳定乙烯塔塔压,压缩岗位必须稳(本文文献格式:刘厚涛.提高乙烯收率有效措施的研究定乙烯压缩机压力,此外分离岗位投用乙烯冷剂用户要精[J].山东化工,2014 ,43(5):114-116. )心、缓慢,使冷剂用户对压缩机的影响降至最低。2.5.2乙烯塔塔温控制武汉乙烯精馏塔釜温设计为- 39C ,釜温降低会使乙烷(.上接第113页)[2]王跃林.多晶硅副产物四氯化硅的综合利用技术[J].精反应炉硅粉进料原理为反应炉与进料罐两侧压力平衡细与专用化学品,2009,17(2) :22 -24.后,依靠硅粉自身重力从反应炉顶部进料。原设计中,硅粉[3]王跃林，段先健,刘莉.多晶硅及有机硅工业副产物综进料罐使用氢气置换。置换后的氢气泄放至大气,由于压差合利用技术[J].材料研究与应用,2008 ,2(4) :269 -过大,硅粉进料罐内的大量硅粉被带出,同时在放空管线存272.在硅粉磨蚀的潜在安全隐患。经过研究,我们在放空管线增[4]陈涵斌,李育亮,印永祥.四氯化硅转化技术的现状与发加合适的限流孔板,控制放空气速,消除安全隐患,减少了硅展趋势[J].氯碱工业,2009 ,45(4) :27 -31.粉浪费。目前,平均每班在加硅粉过程中减少30kg,每年累[5]刘继三,姚又省,柯曾鹏.四氯化硅氢化制备三氯氢硅的计节约10余t硅粉。研究进展[J].广州化工,2010 ,38(1):7-9.6]王跃,吴青友,印永祥.四氯化硅的氢化处理技术进展经过近半年的研究试验,我们已研究出四氯化硅转化的[J].四川化工,2011,(1):13-17.最佳工艺条件。目前,氢化氯化炉单程转化率达26%以上,[7] Union Carbide Corp . Low cost solar array project -每小时可生产三氯氢硅2. 8t以上,硅粉单耗达到57kg/tfeasibility of the silane frocess for producingTCS,四氯化硅单耗达到1. 04/t TCS,电耗<1.0kW●h/t .semiconductor - grade silion[ R]. New York:U. s.TCS。此套改进装置现完全满足年产1250t 多晶硅的需要，Department of Commerce, 1979.副产物四氯化硅有效利用形成闭环,解决了国内因四氯化硅[8]万烨,汤传斌当苎辉笋四每化硅氢化生产三氯氢无法处理的技术难题。硅技术研中国煤化工6(6):30-32.TYHCNMHG[1]吕咏梅.四氯化硅工业应用研究进展[J].江苏氯碱，(本文文献格式:胥五- - ,危胜. 提高低温氢化转化率的研2007,(4):17 -25.究[J].山东化工,2014 ,43(5):112-113,116. )