提高乙烯收率技术探讨

2004年32卷第3期广州化工石油化工提高乙烯收率技术探讨王远海苏颖千(中石化广州分公司化工-部广州510726)摘要本文针对广州乙烯装置的实际情况分析了乙烯收率偏低的原因提出了通过技术改造、优化工艺参数、优化原料结构等手段进行改进。实践证明这可切实提高裂解深度提高乙烯收率。关键词乙烯收率探讨Technical Discussion For Increasing Ethylene YieldWang Yuanhai Su Yinqian( Sinopec Guangzhou Branch Company Chemical No. 1 Department ,Guangzhou 510726 )Abstract In this article ,through analyzing the low ethylene yield in practice. The methods using updatetechnology update operation parameter and improved raw material structure are suggested. All the methods canincrease the crack deepness and ethylene yield ,which is also verified by practice.Keywords ethylene yield discussion中影响乙烯收率的因素有很多,如裂解炉技术、设1情况简介备条件、原料、系统操作参数、后续系统的限制、停留广州乙烯裂解装置引进S&W公司的专利技时间和压力等而且很多因素是同时起作用的任一术采用USC28U"型裂解炉和顺序分离的技术路时刻的乙烯收率都是多种因素叠加的结果。线。装置于1997年建成试运行3个月后由于种种2.1原 料的优化原因被迫停产。1999 年9月装置复产开工,乙烯装由于我厂加工的是进口原油种类很多生产的置于2003年2月10日停车进行扩能改造达到设石脑油族组成变化很大,不同的族烃类热裂解反应计生产能力为年产乙烯20万吨的规模。乙烯收率规律是有差别的:正构烷烃最有利于生成乙烯、丙低-直是装置经济指标的软肋2002年乙烯收率平烯异构烷烃的烯烃收率低于同碳原子数的正构烷均只有29. 86 % ,而国内同行业乙烯收率先进水平烃环烷烃裂解产生的乙烯、丙烯的产率不如链烷烃已经达到了32 %甚至更高。乙烯收率是装置的重高但大于烯烃和芳烃裂解的主要产物为碳四和汽要经济技术指标其水平高低对装置的经济效益有油。从我厂目前的石脑油原料来看环烷烃含量的严重影响。如何提高裂解装置的乙烯收率是乙烯变化范围很大..-般在22 %~35 %之间变化。环行业永恒的课题和追求。烷烃Y片中国煤化工较明显的对应关系,即环烷CNMHG汽油产量大;环烷烃2问题分析及采取的措施含量低时,乙烯收率高汽油产量小。[1]裂解是指石油系的烃类原料在高温条件下发我厂的原油全部是进口油而且种类多采购上生碳链断裂或脱氢反应生成乙烯、丙烯等目的产品是从炼油、乙烯专业的综合效益考虑在改造前石脑和丁二烯、裂解汽油等副产品的过程。在乙烯生产油的平均质量较差。以下就是改造前后原料质量、36.广州化工2004年32卷第3期乙烯收率的对比。(见表1 )表1链烷烃日期环烷烃乙烯收率正构烷烃异构烷烃合计2002年平均值33.1135.068.125. 8929. 86改造后平均值( 2004年5~11月) 35.0235. 2070.2223. 7432.00从.上表我们可以看出改造后原料经过优化,链合相互勾兑的措施(如将罐区石脑油C罐贮质量烃含量有所提高,根据石科院研究的技术资料表好的石脑油在油种变差时,用其进行勾兑)特别明!1原料中链烃含量提高一个百分点,乙烯收率是在2004年元月我厂投用了拔头油。重整拨头油可以提高0.15 %，一般正构烷烃变化1 %时影响的链烷烃含量达90 %以上是难得的裂解原料将乙烯收率大于0. 207 % ,改造后正构烷烃含量的提重整拨头油和芳烃抽余油送进裂解炉裂解是优化高较明显由改造前的33.11 %提高到35.02%增全厂原料的最佳途径之一是广州分公司在继原油加了1.91 %而总烷烃含量由改造前的68.1 %提“分贮分炼"之后的又-优化乙烯原料的重大措施,高到70.22 %增加了2.12 %。原料中正异构烷烃是对炼油区和化工区均有利的一- 个项目。拨头油极含量的提高对提高乙烯收率起到了很大作用。另一适合高温短停留的炉型, USC28U型炉停留时间0.方面环烷烃含量的降低也会导致乙烯收率的升高。2~ 0.25 s ,比较适合轻烃裂解对于裂解轻烃,COT为了确保裂解原料的质量,首先在计划、生调应尽量高,所以在操作时,根据情况重新对炉热负等部门的大力支持下合理安排原油的采购品种不荷、停留时间、乙烯收率这三个互相制约的因素中找同油种尽量做到分贮分炼其次在贮运输送过程中，一个最优组合。图1是石脑油、拔头油与裂解温度、不同批次的石脑油质量相差较大时,采取了相互混乙烯收率的关系。r 64.6863413.1319632953296李A630.80532F 2032:460.930332.19530.36' 31.5929暑31.326/30油衰观"x93 304 ' .......28.829.59283227.83. ...................... .N821226.5627.79石脑油单程收率，260827.14.2.:.02625.T26.2425.43t拨头油单程收率中国煤化工24810815 820825830 835840YHCNMHG865870裂解温度(C)图1石脑油、拔头油与裂解温度、乙烯收率的关系2004年32卷第3期广州化工37.2004年1月17日开始试投用拔头油,与石脑投用拔头油后COT与乙烯收率情况见图2。油混合后,作为A.D炉进料流量一般为6~7 t。31.7531.2530.7530.2529.7529.252分析次数图2投拔头油后乙烯收率与COT关系-◆- COT为799C + COT为810C从以上投用拔头油后的乙烯收率曲线可以看给乙烯收率带来显著变化。出投用拔头油后在COT维持799C不变的情况，在20万吨改扩建之前裂解炉DS盘管是逆流乙烯收率稍有降低,COT 提高了11 C达到810 C操作盘管温度可达到650 C以上超过了设计值。后,乙烯收率得到了-定情况的回升与较优质的石另外改造前CRX操作困难,- 般C,RX入口炔烃脑油原料差不多。控制在1.6~1.7 %超过了1.65 %则操作已很困根据图2显示,拨头油裂解与石脑油裂解相难。这些设备及后系统的影响限制了裂解深度的比拨头油裂解乙烯收率随COT的提高增加较快,提高。20 万吨乙烯改造期间,炉子的对流段DS盘约在850C时二者相等大于850C拨头油的乙烯管由逆流改为并流,DS盘管的温度从650C降低到收率开始比石脑油高,每提高1C的COT,石脑油630 C左右基本解决了DS盘管超温的问题,为提乙烯收率提高约0.107 % ,拨头油可提高约0.165高裂解深度提供了设备条件;另外碳二加氢系统经%我厂石脑油品质实际上是优化了的每提高1过了改造和优化操作后,在入口炔烃含量高达1. 9C ,可提高乙烯收率约0.12 %。由于我厂拔头油的%且处理负荷很高的情况下仍能正常操作消除了量不够-台炉使用不能单独裂解裂解深度受到了碳二加氢对裂解深度提高的限制。-定的限制。因此,目前的COT情况下拔头油的2.2.1改造前的优化主要是针对当时的原料情况原料优越性没有得到最大限度发挥,还有待进-步对COT做前瞻性的调整。优化提高。在切换石脑油原料罐之前分析将要投用石脑2.2裂 解深度优化油的族组成和馏程根据其轻重确定裂解温度按照烃类裂解的主要条件是炉出口温度(COT)停“宜烯则烯,宜芳则芳"的原则使每种原料的效益最留时间和烃分压。裂解炉的这三个裂解变量是通过大化。每台炉的COT相同最高在820 C操作。以下四个主要操作变量来调节控制的烃进料流量、2.2中国煤化工改造后由于COr套管稀释蒸汽流量、炉管出口压力和炉管出口温度。在保温MHCNMHG深度不同,经过对比试正常生产中前三个操作变量是很少变化的对乙烯验发现相同裂解深度下,不同炉COT之间的差异.收率的影响很小,在这里不作讨论。只有炉子的在20C左右为此各炉采用不同的COT操作合理COT是在一定范围内可作调节的操作变量。它是调整了各炉的裂解深度,既保证了炉子的长周期运主裂解变量很小的变化(如20~ 30 C的改变都会行也提高了乙烯收率。38.广州化工2004年32卷第3期2.2.3投用裂解炉出口分析仪表对照各炉的裂解c.碳二加氢入口炔烃含量有所提高。(见图5)深度不同的炉子采用不同的COT找出了最适宜的COT和水油比提高了裂解深度。目前确定炉子的操作条件见表2。1.85 r表2目前裂解炉的COT1.801.80 t炉子位号ABCDEF1.75COI(C )8038203058048001.701.65水油比根据 负荷不同做出调整调整范围为D. 55~0.641.601.55 I从以下几组数据图可以判断裂解深度的提高。改造前改造后a甲烷氢的收率有所提高。(见图3)图S碳二加氢入口炔烃含量从以上图表3、45几个实际生产中的参数反映出裂解后轻组分含量增加,说明裂解深度得到了17.5 r17.2I提高。2.3 分离系统优化16.52.3.1 碳二加氢系统改造及优化调整16 15.82.3.1.1为了提升碳二加氢系统的性能我厂对碳15.5二加氢系统进行了改造,在一段出口增加了一个脱1绿油罐减少了绿油对催化剂的不良影响;另外根据乙烯下游用户的情况,及时更改了碳二加氢出口圈3甲烷氢的平均收率的操作指标原来炔烃指标是2 ppm现在炔烃的操作指标是5 ppm指标改动,尽量减少了过量加氢,减少了乙烯的损失,从而提高了乙烯收率。b、丙烯/乙烯的值有所降低。(见图4)2.3.1.2优化系 统的操作条件通过与厂家的技术交流，对碳二加氢系统的参数进行了全面的优化,包括氢炔比、反应温度分布、CO的注入量等进行了调整。特别是对CO的注入0.4650.46量有了全面的认识,CO的量从开始不注入到催化0.455剂运行末期时CO注入量最大到9.5 PPm。空速.0.450.446小炔烃低时要严格控制CO的注入量高空速高0.445炔烃生产时,可以根据催化剂不同运行时期的性能，0.440.435注入不同量的CO ,调整系统状态处于最佳。这样使碳二加氢催化剂的选择性在高负荷、大空速的情况下，有了较大的提高。改造前后反应器配入CO图4丙烯/乙烯的平均收率量及反应器选择性的对比情况见图6、7、8。中国煤化工MHCNMHG2004年32卷第3期广州化工39●↑◆◆6065 707580859095 100 105 110 115120 125 130 135 140 145 150t(天)图6改造前后CO注入量比较图-◆-改造前一0改造后0.3+0080008具0.20,型-0.2-0.360657075 8085 9095100105110115120 125 130135 140 145150155t(天图7副反应器催化剂选择性对比图- ◆-改造前-0-改造后0.50.40.3q0.2-◆0般-0.1-036065 70758085 9095100105 110115 120 125 130135 140 145 150155图8主反应器催化剂选择对比图-◆-改造前-0-改造后从图78可以看出，改造前后主反应器和副反超过1.65 %操作就会非常困难,-定程度上限制应器的选择性都有明显的改善,改造后乙烯增量比了裂解深度的提高。改造前都有所增加,催化剂的选择性平均大于40改造后反应器的绿油生成量明显减少改造前%使全年多生产乙烯2000t左右。在生产负荷高绿油中国煤化主右改造后绿油产量的情况下入口炔烃含量高达1.9 %左右仍能正常每天TH减少了绿油的积累对操作消除了碳二加氢对裂解深度提高的限制。而二段，<心的旺儿川则小区就CNMHC响催化剂的运行周期在改造前碳二加氢催化剂存在选择性较差操作不从原来的150天延长至210天。稳定运行周期短经常漏炔等问题,乙烯损失较大，2.3.1.3前冷 系统经过-系列调整和优化操作使催化剂选择性平均在13 %负荷低而入口炔烃含量前冷冷量分配较为合理能满足改造后高负荷生产,广州化工2004年32卷第3期使高压甲烷和低压甲烷分配更加合理,生产的低压建后的技术攻关,乙烯收率与改造前相比有了很大甲烷全部回收作为裂解炉侧壁烧嘴的燃料高压甲的提高,乙烯平均收率从2002年的29.86%提高到烷基本满足裂解炉燃料的需求降低了低压甲烷放32 %达到了国内同行业先进水平取得了显著成空的损失调整后低压甲烷的乙烯含量从0.46 % ,绩。降到0.16 %左右这也一定程度上降低了乙烯的损(2提高乙烯收率要着重从提高裂解深度,优化裂失提高了乙烯收率。解原料提高碳二加氢系统性能等方面来做工作。2.4进一步开展保证装置长周期运行的技术攻关活动避免装置的负荷频繁波动尽量减少生产事故参考文献带来的乙烯放空损失为乙烯收率的提高提供了前提条件。1乙烯原料资料汇 编石油化工科学研究院资料室编,19923结语(1烃过改扩建前后-年多的技术优化特别是改扩招聘启事《广州化工>杂志1973年创刊,曾多次荣获全国、省、市优秀期刊奖随着期刊发行量等的发展本刊2005年改为双月刊现需公开招聘以下工作人员。欢迎责任心强有独立.工作能力的大专以上专业人士应聘。我们将提供宽松的工作环境充分发挥个人的聪明才智。1、驻地或企业联络员负责本刊与当地或企业直接联系征稿发行、广告工作来稿可优先优惠刊登。2、刊物编辑负责本刊的征稿、编辑、出版和发行等日常工作。3、业务代表负责本刊的广告业务推广工作。有意者请将个人有关证书简历、照片、应聘职位专职或兼职说明要求邮寄到《广州化工》编辑部资料保密)经我们同意通知后方可来面试。地址广州市石井石潭路潭村桥东邮编510430电话:020 - 36372165中国煤化工MHCNMH骗辑部