乙烯装置前脱乙烷分离技术(一)

专家讲壅乙烯工业2009,21(3) 62 ~64.ETHYLENE INDUSTRY乙烯装置前脱乙烷分离技术(一)王明耀，李广华(中国石化工程建设公司,北京100101) .摘要:介绍了乙烯装置分离工艺路线中 的前脱乙烷技术。前脱乙烷技术将脱乙烷塔作为裂解气精馏分离的第一顺序塔,首先将碳二及更轻组分与碳三及更重组分分离开来。在前脱乙烷技术中,可以应用碳二前加氢技术和低压乙烯热泵流程。与顺序分离技术、前脱丙烷技术相同,前脱乙烷技术是乙烯裂解深冷分离的一项重要技术。关键词:乙烯装置;前脱乙烷;前加氢;乙烯精馏塔以蒸汽热裂解为基础的乙烯分离虽然有着多然是含有H2.C ~C,、轻汽油等多组分的混合物。种不同的顺序,但从装置的设备布置或各系统的表1给出了不同的裂解原料经急冷、压缩工功能上看,均可分为急冷区、压缩区、冷分离区和段后典型的裂解气组成。热分离区。急冷区的主要目的是分离出裂解气中表1裂解气典型组成mol,%的燃料油和重汽油,并将其中大部分的水蒸汽冷项目尾油原料石脑油原料LPC原料二8.9315. 8917.55凝。急冷区流出的裂解气为H2、C ~C,等多组分一氧化碳0.170.12甲烷19.0125.5327. 80的混合物。应用深冷分离来分离氢气和甲烷,通乙炔0.190.48常需要30kg/cm2以上的压力,所以压缩区的主要乙烯33.7531.6630.65乙烷8.085.464.97功能是将裂解气的压力(表)从接近常压提升至丙烯丙二烯/丙炔0.720.500.5913.3910.479.1330 kg/cm2以上。由于裂解气中存在有二烯烃和炔0.560.222.093.87烃等不饱和烃,温度过高这些不饱和烃会发生聚3.882. 191.320. 191. 63103合反应而使压缩机内积炭结焦,所以压缩机的出3.030.891.53口温度通常控制在105C以下,这就要求压缩机Cg-Cp非芳2.450.95甲苯0.400.04的单段压缩比不能太高(-般在2左右),因此从苯乙烯0.01常压增压(表)至30 kg/cm’以上需要四~五段压乙苯/二甲苯0.020.00Cg+汽油缩。在压缩机的三、四段之间,需要通过碱洗/水由表1可见,裂解气组成中,C2及C2以下轻组洗将其中的CO2和H2S等酸性气体除去。在现有技术中,主要应用深冷对烃进行进一分的总摩尔分数在70%以上,如果再加上Cz,总步分离,但即使微量水的存在对深冷分离都是不摩尔分数可达84%以上,因此乙烯回收装置的物利的。原因是水会在深冷部分结冻或与较大的烃料分离,主要在这些物料之间。另外,由表1还可分子形成水合物而堵塞管道或冷箱,因此在进入以看出,不同的裂解原料,裂解气组成变化很大，冷分离区前,需要应用分子筛等将裂解气中的水并且原料越轻,裂解气中甲烷和氢气的含量越高。分除去。中国煤化工相比于裂解炉流出物,经急冷和压缩工段后，:YHCN.M.H.196年毕业于裂解气中没有了水、脱除了CO2和H2S等酸性气天津大学化学工程专业,获工学硕士学位,现从事石油化工的体燃料油和重汽油等重组分也得到了分离,但其仍设计和开发工作,高级工程师,专业副总工程师。第21卷王明耀等.乙烯装置前脱乙烷分离技术(- -)甲烷和氢气是不易液化的组分,其含量的多少对1典型的前脱乙烷分离技术深冷分离有非常大的影响，进而影响冷冻剂的负前脱乙烷技术是指对裂解气物流进行精馏分荷和装置的能耗,也是分离流程顺序选择的主要离的第- -顺序塔为脱乙烷塔。首先将C2及更轻组影响因素。分与C3及更重组分分离开来。图1为- -种典型的国内乙烯裂解装置的原料通常不会像表1中前脱乙烷前加氢技术"。如图1所示，裂解气经所列的那样为单- - 原料,- -般均为多种原料的混过三段压缩后在碱洗塔中脱除酸性气体,并在压合物，因此分离装置的设备需要具有适当的设计缩机四段中进一步压缩后,进入干燥器用分子筛余量以适应原料的变化。脱除水分。压缩机裂解炉135凸4段厂凸分馏|干Th洗|操T几裂解柴油果|L + 裂解燃料油裂解汽迪预冷甲姚气土乙炔加氨或玉缩机乙炔脱除乙婚。7冷箱脱乙Z烯烷塔+ MA/PD加氢|混合碳四脱丙丙烯←z完塔烷←精简塔裂解汽油.图1典型的前脱乙烷前加氢技术干燥后的裂解气首先预冷后进人脱乙烷塔系塔。丙烯精馏塔分离出聚合级丙烯产品和可循环统,把C2及更轻组分和C3及更重组分分开。脱乙裂解 的循环丙烷。脱丙烷塔塔底物料在脱丁烷塔烷塔的塔顶气体进一步压缩(表)至约37 kg/cm2中分离出混合碳四和汽油。后送至前加氢乙炔转化反应器。在钯催化剂的存在下,使含有大量氢气的裂解气中的乙炔加氢为2前脱乙烷分离技术的进展乙烯和乙烷。加氢后的C.及更轻组分进入深冷系2.1脱乙烷塔系统统的冷箱和脱甲烷塔。加氢后冷凝下来的- -部分在图1所示的典型前脱乙烷技术中,脱乙烷物料作为祁补充回流返回脱乙烷塔,同时也将加氢塔的压力( 表)为20 kg/cm2 左右,应用的是清晰分过程中生成的绿油冷凝下来返回脱乙烷塔,从而割, 即关键组分为乙烷和丙二烯/丙炔。这种前脱使绿油最终从脱乙烷塔的塔底离开冷系统。乙烷技术是KBR公司曾经应用的- -种方案。氢气和甲烷在冷箱及分离罐中分离。由于脱应用渐进分离理念, Linde公司在吉化乙烯装甲烷塔的塔底物料只含有C2,可直接进人乙烯精置中应用了双塔双压脱乙烷系统(见图2)。与图馏塔。在乙烯精馏塔中分离出聚合级乙烯产品和1 的流程不同，裂解气经过五段压缩后干燥,然后循环乙烷。经过预冷的3股进料分别进人高压脱乙烷塔。在脱乙烷塔塔底物料进人脱丙烷塔,在脱丙烷高压fYH中国煤化工”,即C组分并塔中将C,与重组分分离。脱丙烷塔顶的混合碳三未完全CN M H G仍有部分C2组组分在碳三加氢反应器中使MA(甲基乙炔)/PD分存于其中。 塔底温度为35 C ,采用急冷水加(丙二烯)加氢为丙烯和丙烷,随后进人丙烯精馏热 ,塔顶温度-36 C ,塔顶气体含有大量甲烷和氢64乙烯工业第21卷气,进入裂解气深冷单元。C后进入回流罐中。冷凝液用回流泵加压后分成高压脱乙烷塔底部流出的仍含有C2组分的釜两股,一股直接作为低压脱乙烷塔的回流返回,另液进入低压脱乙烷塔。低压脱乙烷塔在相对较低一股用丙烯冷剂进-步冷却后作为回流返至高压的压力(表)(2.49 MPa)下操作,以实现C2与C,组脱乙烷塔。低压脱乙烷塔塔底温度82 C ,塔底的分的“清晰分割”。塔顶馏出物冷凝冷却至- 16.7物料用冷却水冷却后送至脱丙烷塔系统。压缩机4~5段-裂解炉凸分馏|时L裂解柴油塔褻解汽油理预冷L十裂解燃料油乙烯+冷箱脱乙。乙烯甲低压精馏-乙炔脱除]MAPD烷塔加氢混合碳四←工丙媚脱丁答丙烷-裂解汽油.图2吉化乙烯前脱乙烷流程高压脱乙烷塔由于应用了非清晰分割,组分由于低压法需要应用- 120 C以下的冷量,脱分离的苛刻程度降低,塔底温度较低,大幅降低了甲烷塔的材质要求也比较高,所以现有的前脱乙结焦的倾向。低压塔虽然采用清晰分割,但由于烷技术中脱甲烷塔一般均用高压塔,即脱甲烷塔:塔压较低,塔底温度不高,仍可降低结焦的可能。在约3.1 MPa 压力(表)下操作,塔顶温度为-99作为前脱乙烷技术精馏系统的第一分离塔，C,塔底温度约-8 C ,塔顶可用-101 C的乙烯脱乙烷塔处理进人该系统的所有物料,塔的负荷冷剂使气体部分冷凝,塔底可用丙烯气冷凝来提比较大。由于含有炔烃和二烯烃等不饱和烃,塔供再沸热。回流罐的不凝气(体积分数)含有约的操作条件比较苛刻。Linde公司作为日前该项95%的甲烷,与深冷分离得到的甲烷尾气合并后技术的典型代表,一直谋求对该系统进行改进。-起在冷箱中复热并 送至燃料气系统。据说目前其应用碳三吸收塔与脱乙烷塔的组合进吉化乙烯装置的深冷系统还包括一个乙烯吸行前脱乙烷,但尚未找到相关的资料。收塔。高压脱乙烷塔塔顶馏出的C2及更轻组分在2.2深冷及脱甲烷塔系统经过两级( -54 C、-77 C)冷却分离后,液体分脱甲烷塔一般均采用多股进料,深冷分离系别进料至脱甲烷塔,气体则进一步在冷箱中冷却统各级分离罐分离的液体分别作为脱甲烷塔的进至- 108 C后进入乙烯吸收塔下部。乙烯吸收塔料。温度越低进料组成越轻,其进人脱甲烷塔的的目的是降低乙烯在尾气中的含量,用脱甲烷塔位置也越高。由于前脱乙烷技术首先已将裂解气回流罐的液 体对裂解气进行洗涤,回收更多的乙中的Cz及以上组分脱除,所以进人深冷系统的物烯。乙懦吸收塔塔底物料经同此冷量后作为第三料只有C2及更轻组分。相比顺序流程和前脱丙烷股中国煤化工收塔塔顶馏出的流程,脱甲烷塔中物料的组成要轻得多。由于缺物流MYHC N M H G进人氢气提纯系少了重组分的“贫油”作用,顺序流程中应用低压统分离出粗氢。塔回流比较小的优势已不再明显。(未完待续)