乙烯生产技术及应用

第40卷第8期当代化工Vo1.40, No.82011年8月Contemporary Chemica 1 IndustryAugust, 2011乙烯生产技术及应用张永梅'，张囡'，张家申”,张洪峰2(1.辽宁石油化工.大学、辽宁抚顺13001; 2.中国石油抚顺石化公司， 辽宁抚顺13000)摘要:简要介绍了S当前世界乙烯T业的生产技术,说明了当前乙烯T业的主要专利技术公司的特点及其应用情况，主要介绍了我国C烯工业技术的发展概况，并针对我国乙烯1.业存在的问题，提出了若干建议。关键词:乙烯工业;裂解技术; 分离技术中图分类号: TQ 221.211文献标识码: A文章编号: 1671-0460 ( 2011 ) 08 -0841-04Ethylene Production Technology and Its ApplicationZHANG Yong -mei'，ZHANG Nan'，ZHANG Jia-shen', ZHANG Hong-feng2(1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China;2. PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 130000 China)application of main patent technologies for producing ethylene were discussed. Development status of ethyleneproduction technologies in China was introduced, and some suggestions for existing problems were put forward.Key words: Ethylene industry; Pyrolysis technology; Separation Technology通过裂解石油产品获得乙烯的技术与裂解工艺世界规模的乙烯装置在运行，但在技术的细节上还技术的发展是密不可分的。各种蒸汽裂解制造乙烯有 差别"。技术的发展方向朝着高温、短停留时间、低烃分压、1.1 LUMMUS 公司提高操作弹性、延长运转周期和简化操作步骤等方Lummus公司的乙烯生产技术在乙烯工业中占面，从而达到效率高、能耗低、对原料变化适应性有重要的地位,它的烯烃装置设计经验很长已有50强、裂解炉运转周期长以及维修方便的目的。各乙多年1。目前，在世界上共有150 多套乙烯装置采烯专利技术公司为了这一目的对生产乙烯的技术的用 Lummus公司的生产技术，总的生产能力超过3开发和革新从来没有停止过，这使得裂解技术不断300万t,大约占世界上乙烯总生产能力的38%。1986地得到发展和完善。近年来，各专利技术公司在提年以来，在世界范围内有54个乙烯项目,乙烯总生高反应选择性、对原料的灵活性和增加单炉裂解能产能力1 460万va, 其中29个为新建厂，25 个为力等方面取得了很大的进展。改造项目; 19个装置裂解气体原料, 35个装置裂解目前生产乙烯的技术路线主要是:采用管式炉液体原料。 其中世界上最大的液体原料乙烯装置是蒸汽裂解技术进行裂解;采用顺序分离流程、前脱采用Lummus技术设计的。在我国，20世纪70年乙烷前加氢流程和前脱丙烷前加氢流程进行分离。代初期和后期引进的燕山、扬子、齐鲁和上海四套Lummus公司的分离流程是顺序分离; Linde 公司的30 万ta乙烯装置, 90 年代初开车的盘锦和抚顺乙分离流程是前脱乙烷前加氢分离;德西尼布集团的烯装置， 90 年代中期开车的新疆、天津、中原中型TPL公司是用渐近分离流程; S&W公司、KB公司乙烯装置, 2000 年前后对燕山、扬子、齐鲁乙烯装和国内sT技术都是前脱内烷前加氢分离流程。置的两轮改扩建，以及近年来新上的赛科、福建合资项目和天津、镇海两套百万吨级大乙烯等，均采1国外乙烯生产技 术现状用Lummus公司技术。其流程主要特点如下:世界上著名的乙烯专利技术公司有Lummus公(1)采用SRT-VI型裂解炉,热效率高，对司、S&W公司、KBR公司、Linde 公司、TPLKTI原料适应性强，既适用于轻质原料，也适用于重质公司等，各公司的技术都是成熟可靠的技术，都有原料，乙烯收率高中国煤化工TYHCNMHG收稿日期: 2011-04-22作者简介:张永梅(1968-),女， 宁夏人，副高.辽宁石油化工大学在读工程硕士。E-mail: 0413-882271 82@163.com,电话: 0413-6865081。842当代化工2011年8月(2)急冷区设有盘油循环和减粘系统，能有高;可以分区裂解不同原料;可以在线清焦，延长效降低汽油分馏塔塔釜急冷油的粘度,提高釜温。运转在线率。.3)分离流程采用顺序分离,低压脱甲烷。2) 急冷油系统有粘度控制措施。(4)采用二元和三元混合制冷技术,三元制(3) 分离技术:前脱乙烷前加氢流程(气体冷可减少设备数量和投资。原料);前脱丙烷前加氢流程(液体原料);脱乙烷(5)采用催化精馏新技术对丙炔丙二烯加氢。塔可 以生产30%产量的乙烯;乙烯塔和乙烯机组成(6)低压丙烯精馏塔和丙烯机形成热泵。热泵系统;丙烯塔和丙烯机组成热泵。1.2 S&W公司1.4 Linde公司S&W公向是著名的乙烯专利商之-，在世界范Linde公司是著名的乙烯工业公司，在深冷和围内有120多套乙烯装置采用了S&W技术,其生产空气分离方面有特长”。在乙烯生产技术方面:世能力占世界上乙烯总生产能力的30%。自1990年以界 上第-套用深冷 分离法生产乙烯的工厂是Linde来，世界上新增生产能力的40%采用了S&W技术。公司于1931年建成的;第- -套大型的生产乙烯的工在加拿大Novachem, S&W公司建造了生产能力最大厂 是Linde公司采用热裂解、裂解气净化及低温气的以乙烷为原料的乙烯装置(127 万t/a)。在我国大体分离等技术在 1965 年建成的。目前，Linde 公司庆、茂名1'和广 州乙烯,扬巴和中海壳牌两套合资在世界范围内建有300多台裂解炉,15个国家的30乙烯，广州乙烯改造和上海2"乙烯的第二轮改造,余套大型生产乙烯的工厂采用Linde 公司的技术,以及正在建设的中石油抚顺和四川两套大乙烯中,约占世界现有装置总生产能力的20%。在我国Linde都采用S&W的技术。其流程主要特点如下:公司于1984 年在上海石化建造了一台4万t/a的裂(1) USC (超选择性)裂解炉:高热效率 解炉。1996年9月建成投产的吉化30万ta乙烯装93% ~ 94%;既适用于轻质原料，又适用于重质原置及其后来的70万t/a 改扩建，还有最近完工的新料;高烯烃收率;炉管寿命长。疆独山子100万/a乙烯,采用的都是Linde公司的(2) SLE (选择线性换热器)急冷锅炉:最小技术。 其流程主要特点如下:体积;短停留时间;非常低的结焦，不需离线清焦。(1)裂解炉特点:在裂解炉设计方面具有独到(3)用乙烷炉裂解气汽提调节急冷油粘度,之处;适用于以柴油、加氢尾油为原料的重质裂解料;解决了急冷油粘度控制的难题。二次注汽技术;辐射段可以是单炉膛或双炉膛。(4) HRS (热集成精馏系统):热集成与组分(2)分离流程特点:前脱乙烷;碳二加氢采精馏组合;采用热泵技术以降低能耗;降低了冷剂用前加氢,等温反应器;乙烯精馏塔采用热泵系统;的耗量;采用双塔前脱丙烷前加氢和双塔高压脱甲可用溶剂吸收法回收乙炔。烷;投资降低，增强了与其它流程的竞争力。1.5 TPUKTI 公司1.3 KBR公司TPLKTI公向报价技术为TOPKIN技术,TOPKINKBR是Kellogg和B&R合并组成的新公司。原技 术由荷兰KTI公司的GK型裂解炉及德西尼布集团Kellogg公司乙烯技术的特点是采用毫秒裂解炉和的TPL渐进分离技术所组成。两个公司于1971年成顺序分离流程; B&R的分离技术是对气体裂解原料立， 从联合至今已设计了共16套乙烯装置，总能力采用前脱乙烷前加氢技术，对液体裂解原料采用前达500多万Va,而改扩建装置则达到15套。其设计脱丙烷前加氢技术。在大庆第一轮乙烯改扩建中增60万t/a的乙烯装置达11 套,有着丰富的总承包经加的18万t/a新线,即采用了原B&R公司提供的前验。 我国的辽阳及北京东方乙烯装置即采用德西尼脱丙烷前加氢流程，目前操作状态良好。KBR 公司布集团的技术,东方乙烯由TPL设计,采用KTICK-成立以后，把Kellogg、B&R和EXXON三家的技术V型裂解炉，简化的渐近分离技术。揉合在一起，形成一个新的“SCORE" ( SelectiveKTI公司在裂解炉设计方面有着自己的特点，Cracking Optimum Recovery )技术。兰州第_轮乙烯其裂解炉为 CK型，具有世界上唯- - 商业化的产率改造中所并联的45万tla乙烯新线，使用的是这一预测软件 SPYRO。KTI 公司利用SPYRO软件及自技术。KBR 乙烯技术的特点如下:己的经验开发并设计出先进的GK- V型裂解炉。(1)裂解技术:原料适应性广，可用乙烷 GK-V型裂解炉为中国煤化工大比表_VGO等各种原料;单程炉管，停留时间短,收率面积,第 二程有较YHCNMHG烃分压。第40卷第8期张永梅，等:乙烯生产技术及应用843这样可以提高升温段管壁的热强度，减少反应物的热效率高93% ~ 94%;操作弹性大、原料适应性强;停留时间，降低烃的分压，提高烯烃的收率。操作上安全、稳定、可靠;低投资、低操作费用。TPL公司的渐进分离技术是以最小的能耗达到后来中石化与Lummus公司合作开发了Sl-II分离的目标。基本原则是对相邻组分实行不完全分型10万ta乙烯裂解炉，其技术主要基于Lummus离，而对相差较远的组分实行完全分离，为实现理公司的SRT-VI技术,先后在上海、扬子、齐鲁建想分离顺序而采用多步分离的方法。渐近分离流程成投产。同时中石化与Lummus公司合作又开发了为实现降低压缩及制冷的功率,并结合其流程的特SL-I型,其规模达15万t/a以上,应用于镇海100点，而采用中压双塔脱甲烷。万tVa 乙烯裂解装置中，主要技术特点是采用2-1型炉管配线性急冷锅炉的双炉膛裂解炉。2国内乙烯生产技 术现状2.2分离技术方面中国石化总公司于1983年成立,它的成立加快在乙烯分离技术的开发方面,中国石化工程建设了我国乙烯生产技术的发展进程,在近30年的研究公司已采用自有技术完成了天津和中原等中型乙烯开发过程中，我国国产化乙烯技术取得了很大进展。装置的改造,获得成功。同时,中国石化科技公司( ST )截止2010年底，我国共拥有乙烯生产企业24家,组织中国石化工程建设公司等相关单位,完成了国家生产装置27套，合计产能达到1496万tla"。科技攻关80万Va乙烯分离成套[艺包的开发,把2.1 裂解技术方面通过了国家验收。该技术针对我国乙烯装置裂解原料中国石化工程建设公司联合北京化工研究院、偏重的特点，以典型的石脑油裂解气为基础,采用前化T机械研究院等国内其他单位,共同进行科技攻脱丙烷前加氢、前冷碳二与碳三洗涤及分凝分馏塔关，成功开发了CBL裂解炉技术,在国内多家企业(CFT) 等技术向，开发了低能耗乙烯分离技术建成、投产了裂解炉，并先后通过了验收。之后相(LECT),并申请了发明专利”。中石化武汉80万tVa继成功开发出CBL-II、 CBLII、 CBL-IV、CBL-乙烯即采用了这一具有 自主知识产权的国产化技术，V型裂解炉",适用于乙烷、石脑油、轻柴油和加这也是国内乙烯分离技术在大型新建装置上的首次氢尾油等原料的裂解'。2002 年应用CBL炉技术为应用。该流程的技术特点归纳如下: .齐鲁石化成功建设了9万t/a乙烷炉;2005- -2006年,(1) 急冷油塔设置盘油循环取热，使塔内的采用CBL- H型裂解炉技术为齐鲁石化建设6万Ua温度分布更合理。和8万ta液体炉各1台。(2) 增加重燃料油汽提塔,从而达到控制急为加快大型裂解炉技术的研发进程，中石化与冷油粘度、提高急冷油塔塔釜温度的目的。Lummus公司合作开发新的乙烯技术。1999年中石化(3)裂解气压缩机采用五段,压缩比低，减与Lummus公司合作开发了SL- I型裂解炉,其技术少了裂解气在压缩机内结焦的趋势，可延长压缩机是基于中石化CBL裂解炉技术,采用两程高选择性连续运行的周期。2-1型炉管,二次注汽,浴缸式急冷锅炉等技术。该(4)双塔前脱丙烷系统降低了塔釜再沸器的炉应用于燕化公司化T一厂,设计原料为NAP、HGO结焦;低压脱丙烷塔顶碳=馏分直接进人碳三加氢和HVG0, - -次投料成功，经过考核验收，其收率、系统，降低冷分离系统的负荷。碳二前加氢系统不.运行周期、热效率等方面均达到或超过设计值。在仅脱除了全部的乙炔.同时也脱除了大量的MAPD,天津、镇海的100万t/a乙烯装置，武汉80万tla乙降低了碳三加氢系统的负荷;绝热固定床反应器比烯装置中，均采用SL-I型炉技术。以CBL裂解炉等温反应器投资低。技术为基础的SL- I型炉工艺技术方案为: 10~12(5) 碳三洗涤塔、碳二洗涤塔、冷箱、预脱万t及以下能力裂解炉采用单辐射段, 15万t裂解炉甲烷塔和脱甲烷塔合理的布置形成新的流程，使物采用双辐射段，高选择性2-1型炉管、高温裂解气料得到了合理分配，能量得到合理的利用，既减少急冷、对流段根据不同原料的需要分别采用-一次注了冷量消耗也减少了乙烯的损失。汽和二次注汽工艺，并在对流段设有超高压蒸汽过(6)采用分凝分馏塔(CFT),该设备不仅有传热段。裂解炉所采用的炉管为高选择性两程炉管,热作用也有传质作用，既使物料得到分离，同时更它具有停留时间短、烃分乐低的特点。SL- I型裂解加有效地回收了系V乙I中国煤化立 自主知炉技术具备以下优点:裂解选择性高;运转周期长;识产权的新设备。MHCNMHG6页)