提高乙烯收率的有效措施

工业掖术乙烯工业2010,22(4) 10-13 .ETHYLENE INDUSTRY提高乙烯收率的有效措施赵治峪(中国石化扬子石油化工有限公司烯烃厂,江苏南京,210048)摘要: 分析扬子乙烯装置影响乙烯收率的因素,通过实施裂解炉深度控制、原料优化、流程优化、反应器、塔操作优化等有效措施后,实现提高乙烯收率的目标,同时提出今后提高乙烯收率的进一步措施。关键词:乙烯收率;优化;措施乙烯收率是乙烯装置的重要经济技术指标之72. 66% ,其中正构烷烃为41. 30%;SL- I的NAP一,追求高乙烯收率、提高经济效益是乙烯装置的烷烃比例为72. 60% ,其中正构烷烃为39. 85% ,基共同目标。中国石化扬子石油化工有限公司烯烃本可以认为在NAP烷烃比例相似的情况下，厂(以下简称扬子乙烯)乙烯装置经过两轮改造SRT - I型炉裂解的NAP品质稍好。后,2套装置的年设计能力为650 kt, 设计的乙烯表2为相同COT温度(838 C)下, BA1104(SL收率为30. 47%。近年来扬子乙烯通过科研、攻- I)和BA102(SRT- M)出口裂解气分析样。关、技措、精细化管理等一系列手段优化装置运表2裂解产物分布情况%行,确保扬子乙烯装置的乙烯收率逐步提高。裂解产品分布甲烷乙烯 乙烷丙烯丁二烯SL-17.6737.23 4.3218.538.5821.71 36.37 6. 3017.036.681问题分析 与采取的措施差值-4.04 0.86 -1.98 1.501. 9(影响装置乙烯收率的因素很多,各因素之间从表2可看出,相同COT温度情况下,SL- I彼此关联又相互制约1-2] ,但以受原料、裂解炉型炉的乙烯收率比SRT- I高0.86%。型裂解深度、冷箱及脱甲烷塔甲烷中乙烯的含为此,扬子乙烯装置充分利用SL- II 型炉收量、加氢反应器选择性、乙烯精馏塔的操作等影响率高的特点,在新区实施SL- II 型炉长周期运行，最为主要[-4)。下面就这些主要影响因索进行分老区SRT-I型炉高深度裂解的生产策略,以提高装置乙烯收率。析、讨论。1.2原料影响与采取的优化措施1.1裂解炉型 的影响与采取的措施目前扬子乙烯装置老区有5台SRT-II型1.2.1原料结构影响 与优化措施炉,3台GK- VI型炉,1台SRT- IV型炉,新区有4原料轻质化和优质化是提高乙烯收率的重要台SL- I型炉。其中SRT-皿型炉已运行20多手段[5]。近年来扬子乙烯装置积极采取各项措年,其设计的乙烯收率比SL- I型炉收率低。施致力于原料结构的轻质化、优质化。扬子乙烯表1是不同裂解炉的NAP原料组成基本情装置于2007年先掺裂炼油厂丙烷,后又在BA105/106炉.上实施裂解芳烃厂LPG, 乙烯收率得到了明显提高。表3为掺裂炼厂丙烷及表1裂解原料品质情况NAP组成正构烷烃 异构烷烃烯烃环烷烃芳烃中国煤化工39.8532.750.10 17.909.41YHC N M H G年8月毕业于南京化工SRT-瓜41.3031.43 0.10 18.738. 34大学高分子化工专业,同年分配至烯烃厂乙烯车间工作至今,表1中SRT-m型炉的NAP烷烃比例为现从事乙烯生产与技术管理工作,高级工程师。第22卷赵治峪.提高乙烯收率的有效措施●11●在BA105/106炉上裂解芳烃厂LPG 后与设计参间固定的条件下,基本反映了裂解反应的程度,通数的比较。常以其作为控制裂解深度的主要指标。表3原料构成与乙烯收率的关系经SPRYO软件计算,裂解炉平均炉管出口温原料丙烷和 LPG_ LNAP/NAP AGO/HVCO 乙烯收率度波动的幅度控制在+1 C之内,总通量的波动范设计0.0059.9640. 0430.4720070.7562.3536.9030. 70围控制在+0.25%之内时,双烯收率将提高0.35200812. 3363. 1824. 4931. 17个百分点。为此，扬子石化公司联合华东理工大表3表明,在掺裂炼厂丙烷及BA105/106炉学在扬子乙烯装置首先实施了裂解炉的先进控制上裂解芳烃厂LPG后,提高了轻质和优质原料比(APC),在此基础上又实施了裂解炉的裂解深度重,在轻质和优质原料比重与设计相比增加了先进控制。2008年又实施了裂解炉的深度优化控12. 33%情况下,乙烯收率提高近0.7个百分点，制, 确保在原料发生变化后,能够保持稳定的丙烯取得了较大的进步。乙烯比或甲烷丙烯比,提高装置的乙烯收率。1.2.2原料的族组成影响 与优化措施1.3.2裂解炉出 口压力的影响与优化措施原料族组成也是影响乙烯收率的重要因素。裂解炉出口压力是指裂解原料经辐射段裂解理论上讲提高原料中正构烷烃的比例，乙烯收率后,裂解气在进入急冷锅炉冷却之前所具有的压将会提高回)。扬子乙烯装置在原料品质优化方面力。在正常运行条件下,主要是受裂解气压缩机做了大量的工作,尤其是在LPG的族组成的优化吸人压力和急冷单元的压降决定。以SPYRO软上体现得十分明显。件模拟数据为例，在COT不变的情况下,COP由表4为LPG族组成优化前后组成比较(其中0.206MPa提高到0.226MPa后,乙烯、丙烯收率.优化前的组成是2008年1月一-2009 年4月平均均有不同程度的下降,特别是乙烯收率下降约0.3值,优化后的组成是2009年4月-11月平均值)。个百分点(见表6)。表4 LPG 油品组成表6不同COP情况下的SPYRO模拟计算数据项目正构烷烃 异构烷烃烯烃环烷烃芳烃优化前36. 1839. 230.2117.027.48炉型SRT- MSL.- I优化后83.6215.271. 11出口温度/C840838表5为LPG优化前后裂解气分析样平均组成出口压力/MPa0.206 0.226差值0.206 0.226差值乙烯收率,%28.69 28.41 0.29 29.87 29.56 0.31比较。丙烯收率,%14.12 13.73 0.39 13.77 13.26 0.51表5 LPG 裂解气组成.扬子乙烯装置基于以上认识,采用了投用裂项目氧气甲烧乙烯乙烷丙烯丙烷_解 气前后跨线和投用BA107炉优化流程,降低了优化前1.23 23.39 28.07 4. 3216.76 4 09优化后1.2621.7035.265. 8116.314.51裂解气压缩机的吸人压力及急冷单元的压降。裂通过表4和表5对比可知, LPG优化后,正构解气前后跨线投 用后,新老区裂解气压缩机的吸烷烃的比例提高了47.44个百分点,乙烯收率提人压力均下降了10kPa。图1为裂解气前后跨线高了7.19个百分点。流程示意。1.3 裂解深度影响与优化措施扬子乙烯老区裂解炉投用LPG后,技术人员裂解深度是指裂解反应进行的程度。影响裂分析了装置流程的特点和实际情况，将原设计解深度的工艺因素较多,有裂解炉出口温度、炉出BA105/106炉裂解LPG、BA107炉裂解循环乙烷口压力、烃分压、横跨温度、停留时间、急冷锅炉出的流程优化为BA107炉投LPG, BA106炉裂解乙口温度等,但主要影响因素是裂解炉出口温度烷中国煤化工肇低急冷单元汽油(COT)和出口压力(COP)。HCNMH C同负荷下，优化前1.3.1裂解炉出口温度的影响与优化措施DA101的压差为14 kPa 左右,优化后压差约为9裂解炉出口温度在炉型、原料组分与停留时kPa。图1为BA107炉优化流程示意。乙烯工业第22卷1号裂解炉裂解气|1号急冷|1号裂解气压缩机I1号分离「前瞪线]「后跨线12号裂解炉2号急冷2号裂解气压缩机2号分离图1裂解气前后跨线流程示意第二急冷水塔乙烷(CDA160)。 BA107[ 减粘塔急冷水塔裂解气压缩机DA1IO41T BA1O6➢BA105LPG图2 BA107 炉优化流程示意1.4分离系统中乙烯损失及采取的措施-130 C以下,压差控制在约3.5 kPa;DA1301顶乙烯分离系统是最终实现产出乙烯的单元。温夏季控制在一130 C以下,冬季在-131 C以在分离系统中乙烯损失主要是:冷箱中的低压甲下,压差控制在约38 kPa。目前新老区高压甲烷烷中夹带乙烯,脱甲烷塔系统中高压甲烷中的乙中乙烯含量能够控制在0.3%~0.9%。烯,乙炔加氢反应过加氢,乙烯精馏塔的塔釜乙烯含量高以及乙烯质量过剩等。y =0.002 7x +0.3511.4.1甲烷夹带乙烯损失与采取的措施0.90冷箱系统低压甲烷和脱甲烷塔塔顶高压甲烷夹带的乙烯是造成冷系统乙烯损失的主要原因。0.30|基于此认识,扬子乙烯装置在冷箱系统低压甲烷坦-132.8-132.0-131.2-130.4-129.6 -128.8和脱甲烷塔系统采取措施,减少乙烯损失。脱甲烷塔塔顶温度1C(1)根据新老区冷箱的不同特点和装置实际图3脱甲烷塔顶温与甲烷中乙烯含量的关系情况严格冷箱温度。1.4.2乙炔加氢反 应器的影响与采取的措施具体为:老区冷箱温度控制在-161 C以下，乙炔加氢反应是将来自脱乙烷塔顶物料中乙低压甲烷中的乙烯含量平均在1. 1% ,低于1. 3%炔加氢后转化为乙烯和乙烷,使乙炔含量控制在的设计指标;新区冷箱温度控制在- 162.5 C以5x 10 -。以内,其核心目标是在确保反应器出口乙下,低压甲烷中的乙烯含量平均在0.5%,低于炔达标的同时 乙烯增量最大。反应器中，乙炔加1. 2%的设计指标。氢成乙烯,乙烯也可加氢成乙烷。在实际工业生(2)分析研究脱甲烷塔