乙烯装置工艺技术规程.docx

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1、乙烯装置工艺技术规程1.1 装置概况1.1.1 装置简介乙烯装置用美国鲁姆斯专利技术,本装置包括两套工艺单元：即乙烯单元和汽油加氢单元。以丙烷馆分、丁烷馈分、重整液化气,重整拔头油、直储石脑油及不凝气、粗丙烯为原料,采用五台SRT-IVHS型裂解炉和一台CB1-II型裂解炉裂解,经急冷、压缩、顺序深冷分离等工序年产14万吨/年聚合级乙烯、6万吨/年聚合级丙烯及4.8万吨/年加氢汽油,装置。同时,本装置还设有水精制、热水和污水处理三套辅助装置。本装置采用石脑油、拔头油、1PG、C3、G馈份为原料,经管式裂解炉热裂解生产乙烯、丙烯、加氢裂解汽油和混合碳四。裂解炉采用五台SRT-IV型炉,一台CB1

2、-II型炉，按五开一备的模式运行。裂解气急冷采用废热锅炉发生超高压蒸汽,急冷油直接喷入急冷器、油洗塔、水洗塔流程。水洗塔的工艺水经过除油以后循环使用，用来发生稀释蒸汽。这一流程不仅减少含油污水的排放量，同时节约锅炉给水消耗量。裂解气的分离采用高压前脱氢低压脱甲烷,碳二储份、碳三馆份后加氢流程。裂解气脱除酸性气体采用苛性钠水溶液吸收掉裂解气中酸性气体流程。裂解气脱水采用分子筛吸附法。为得到深冷分离的各级低温,采用丙烯一乙烯一甲烷复叠式制冷流程。其中乙烯制冷和丙烯制冷采用闭式流程，甲烷制冷采用开式流程。脱甲烷塔塔顶气体吸入甲烷制冷压缩机,经压缩冷凝后供脱甲烷塔回流。裂解汽油加氢采用鲁姆斯公司DPG

3、两段加氢技术,第一段在低温下液相加氢，以杷为催化剂；第二段在高温下气相加氢，用钻一铝系催化剂。1.1.2 .工艺原理1.1.2.1 裂解大分子烧类的热裂解反应是十分复杂的,在一定的温度和压力下,炫类的裂解过程大致如下:石腊煌（直链烷妙）几乎全部都可以发生断链生成较低分子量的烯燃和烷烧；环烷烧除发生开环裂解生成较低分子量的烯煌和烷烧外还可以发生脱氢,芳构化形成缩合芳香环化合物;芳环基本不发生裂解,只是侧链可能由长链变成烧链,或者缩合成多环烽,在更高的温度下还可以进一步变成胶质、焦油和焦碳。总之,裂解反应包括一次反应,即大分子量的烧类分子裂解变成较低分子量的烯烧、烷烧、快燃、双烯炫和氢；二次反应即

4、在一次反应过程中生成的各种不饱和的中间产物的加氢、脱氢、缩合,进一步分解等反应。二次反应往往是人们不希望发生的,因为它往往生成双环蜂、多环燃、稠环燃、芳燃、焕煌、双烯烧、胶质、焦油、焦碳等物质，不仅浪费了原料,降低了烯煌收率,而且不利于装置的长周期安全平稳生产。为了减少不必要的二次反应,裂解反应常采用高温、短停留时间、低点分压。裂解反应机理（自由基反应机理）大致过程如下：（以乙烷裂解为例）a、第一步乙烷裂解为两个甲基自由基C2Hfi-CH，+CH3b、一个甲基与另一个乙烷反应生成甲烷和乙基自由基CH3+C2H6-*CH.,+C2H5*C、乙基自由基分解成乙烯和氢自由基C2H5-C2H.+Hd、

5、氢自由基再与乙烷反应生成氢（分子）和乙基自由基H+C2H2+C2H5-e、乙基自由基分解产生乙烯和氢自由基C2H5一C2H+H氢自由基（H）又可以与乙烷反应由此不断进行下去。这是我们希望进行的主反应，也就是一次反应。同时还会发生以下的二次反应：H+CHH2H+CH3一CH1H+C2H5-C2HfiC2H5+C2H5一C1H10C2H5+CH3一C3H8CH3+CH3一C2H6H+C2H1C2H6+H2C2H3f+C2H2+H2H+C2H1fCH4+C对于燃类热裂解的机理,有许多种假设。目前以上述自由基链式反应机理来定性地描述垃类裂解的过程较常用。1122分离裂解气是氢和多种煌类的混合气体。当它

6、离开反应器一裂解炉以后就被降温和分离。首先是在冷凝系统中分离出裂解燃料油、裂解柴油、裂解汽油和大部分的水份；然后再在分离工序进一步分离出乙烯、丙烯、氢气和碳四储份。裂解气的分离主要采用精储法来完成,同时采用化学反应方法除去杂质乙块、丙二烯、丙块、一氧化碳及酸性气体asco”等杂质；用分子筛吸附法除去裂解气、氢气、碳二储份和碳三馀份中的水份。1.1.2. 2.1精微本装置的精馆主要采用筛板塔、浮伐塔、填料塔及常规蒸馆进入精储部分的裂解气主要由氢、GG的各种烧类混合组成，由于在同一温度下各锵份的挥发度不相同,在气液两相平衡时,挥发度大的储份在气相中的浓度也越大。在液相中的浓度就越小。所以将混合液体

7、控制在泡点温度部分蒸发时,得到气体中低沸点馅份的浓度相对于较高沸点储份在气相中的浓度高。在液相中正好相反,沸点高的馀份的浓度比沸点低的储份的浓度高。于是,将第一次蒸储所得到气相部分冷凝以后再进行第二次部分蒸发。这次得到的气相中较低沸点的偏份的浓度就更进一步被提高,如此继续进行下去,最终气相中低沸点储份的浓度就会达到人们希望的某一值。同理,将第一次蒸储得到的液体再进行第二次部分蒸发,余下的液相中较高沸点的锵份的浓度将比第一次所得液相中该储份的浓度更高,继续进行下去,最终剩余液体中的较高沸点储份的浓度也会达到人们所希望的某一值。上述精储过程串联起来,经过整理便形成了精储塔,塔内每块塔板起一个蒸僧釜

8、的作用。混合物料每通过一块塔板都发生了塔板上液体的部分蒸发（较低沸点部分）和上升气体中的部分气体冷凝（较高沸点部分）。结果使上升气体中的较低沸点谭份的浓度越来越高,到塔顶冷凝器以后达到最高，而下降液体中较高沸点储份的浓度也越来越高,塔釜中最高。为了实现塔板上的部分蒸发和部分冷凝同时进行,提高塔板效率,必须供给部分蒸发时所需的热量和部分冷凝时所需的冷量,这就是精馈塔必须有回流和再沸器的原因。各塔板回流液中较低沸点的储份蒸发时吸收上升气中较高沸点储份的热量,使其冷凝。塔釜液在再沸器内加热以后蒸发出的气体就把热量传给塔板上的液体放出热量后冷却回到下降液体中，各塔板上液体中较低沸点的馈份得到热量后蒸发

9、进入更上一块塔板,于是热能从塔釜向塔顶传递,在热传递的过程中同时完成了质的交换。1.1.3. 2.2裂解气干燥裂解气在进行深冷分离之前必须彻底脱水,本装置采用了3A0分子筛选择吸附的方法从裂解气中除去水份3A0型分子筛孔径不大于3A0并具有憎烧亲水的特点在裂解包与水的混合气体中它优先吸附水。所吸附的水在适当加热以后又能解吸,脱附后的分子筛又可以在较低温度下吸附水份。1.1.4. 2.3乙快加氢乙烯与乙快的相对挥发度几乎等于1,很难用精储方法使它们分离开来,本装置的聚合级乙烯产品中的乙快必须除去才能满足聚乙烯装置的需要。故采用化学反应的方法将乙快除掉。在本装置中除去乙烘采用杷催化剂作用下乙烯/乙

10、烷储份中的乙块选择加氢生成乙烯的方法。用此方法不仅能将乙块降低到5PG/G以下而且还能将乙焕转化为乙烯,提高乙烯收率，其反应如下：主反应C2H2+H2fC2Hi+174.75kj/mo1C2H2+2H2-C2+311.67kj/mo1副反应HnC2H2+mC2H.一低聚物(绿油)+反应热C2Ht+H2-C2H6+136.93kj/mo13C2Hi-2C2H6+2C+109kj/mo1C2H4CH1+C+127kj/mo1C2H1-2C+2H2+52kj/mo1乙块加氢反应主要分三步进行第一步乙块(C2H2)和氢(H2)扩散到催化剂表面并在活性中心(Pd)上吸附一个CzH2或一个H2。第二步在活

11、性中心上吸附的C2H2再吸附一个Hz进行加成反应,或活性中心上吸附的Hz再吸附一个C2H2进行加成反应,生成乙烯。第三步脱附。由于乙烯在活性中心上的被吸附能力远比C2H2小,一旦C2H2转化成CzH,便很块被脱附,不能及时脱附的还有可能进一步加氢生成乙烷然后再脱附。活性中心马上开始下一个C2H2加氢的反应。当活性中心上吸附了乙烯(C2&)和氢(H2)以后也进行加氢反应,生成乙烷。当温度高时氢气被吸附的能力变弱,或者氢气不足时,活性中心上可以同时吸附几个C2H1分子，这时发生聚合反应,生成乙块低聚物(绿油)。从以上反应过程可以看出，乙焕加氢要求催化剂对乙快加氢的选择性要好。对乙烯的吸附能力要低，

12、以便乙烯生成后很快脱附，减少乙烯不能及时脱附被进一步加氢生成乙烷的机会，减少乙烯被加氢造成的损失。1.1.224甲基乙块(MA)和丙二烯(PD)加氢由于甲基乙块和丙二烯与丙烯的相对挥发度也接近1,用精储方法将它们与丙烯分离也比较困难，需要塔板数很多。并且要求达到丙二烯、甲基乙块的含量低到5gg以下。若用精储方法除去丙二烯、甲基乙焕，丙烷馋份中损失的丙烯很多，同时为了安全,降低丙二烯、甲基乙块在丙烷储份中的浓度,使其浓度在30%以下，也要损失丙烯。因此本装置中除去甲基乙焕,丙二烯是采用杷催化剂作用下选择加氢的方法。此法可以克服精储法脱除甲基乙快和丙二烯的方法的缺点，同时可以增加丙烯的产量。其反应

13、如下：主反应PdC3HdCC3H6PdC3H4+2H2-C3H6主要副反应CsH6+H2-C3H8其反应机理与乙块加氢反应机理类同从略。1.1.2.2.5氢气甲烷化氢气中的一氧化碳对本装置几种加氢用钳催化剂都是毒物，在作为加氢的原料氢气中必须将它彻底除去。采用的方法是在锲催化剂作用下,将氢气中的一氧化碳转化为甲烷,其反应如下：NiCO+3H2-CH.+H2O1.1226裂解气脱酸性气体裂解气中含有酸性气体H2S和CO2,用苛性钠水溶液洗涤,除去H2S和CO*碱液吸收H2S和CO?的反应如下：CO2+NaOHNa2CO3+H2OH2S+2NaOH-Na2S+2H2O112.3裂解汽油加氢裂解汽油

14、中含有双烯炫和烯煌,本装置用两段加氢将它们先后除去,得到芳煌抽提原料油。第一段裂解汽油加氢采用钿催化剂选择加氢除去其中的双烯垃和部分烯烧；第二段裂解汽油加氢采用钻一铝催化剂将其余的不饱合烧及含硫、氮、氧的有机化学物全部加氢除去。其反应机理与乙块加氢反应机理类同,从略。第一段裂解汽油加氢反应式PdCnH2n-2+H2fCiJ1nPdCnH2n-22H2-*Cn2n2第二段裂解汽油加氢反应式：Co-MoCnH+H2fCnH2n*2Co-Mo含硫有机物+乩-H2S+正烷燃Co-Mo含氮有机物+H2-N1+正烷燃Co-Mo含氧有机物+H2-压0+正烷燃1.1.2.4制冷本装置所用的甲烷制冷，乙烯制冷、

15、丙烯制冷都是利用液态物质的沸点随液体表面上气体压力的增加而升高这一性质来实现的，即是将液态物质控制在不同的压力下沸腾蒸发,就可以得到不同的沸点温度,并且由于液体在沸腾蒸发时总需吸收大量热量作为蒸发热,所以将需冷却的物质与它换热就能被冷却。当压力一定时,液体的蒸发温度也保持一定,供给热能的多少只能改变液体的蒸发量而不改变蒸发温度。要改变蒸发温度必须改变蒸发压力。在甲烷制冷、乙烯制冷、丙烯制冷过程中控制它们液态表面上各种不同的蒸发压力就得到了各种不同的冷冻级位,蒸发出的气体在压力控制下排出换热器,为了循环使用它必须用压缩机来提高它压力,然后在较高的压力和温度下用较低品位的冷剂将它冷凝。得到的液态冷剂再送到蒸发器去蒸发制冷,循环使用。在工程上某种物质作冷媒时所得到的最低温度一般指它在常压下蒸发的温度，虽然可以在真空下蒸发得到更低的温度，由于安全要求有机物作冷媒时不采用真空操作，以免空气漏入造成危险。因此在工程上甲烷制冷的最低温度只能达-47.7o另一方面，甲烷临界温度为-82.1,乙烯临界温度9.9,丙烯临界温度为91.9eCo因此在本装置内为了得到液态甲烷只能用液态乙烯为它的冷剂；为了得到液态乙烯只能用液态丙烯作它的冷剂;为了得到液态丙烯可以用水作它的冷剂