第21卷第6期化學(xué)反應(yīng)工程與工藝Vol 21. No 62005年12月Chemical Reaction Engineering and TechnologyDec.2005文章編號: 1001 -- 7631(2005)06- 0542 - 09綜述國際先進乙烯裝置分離技術(shù)的進展陳明輝王儉李勇(中國石化集團公司上海工程有限公司，上海200120)摘要:綜述了世界乙烯裝置分高技術(shù)特點與最新進展,對順序流程、前脫乙烷、前脫丙烷等三大乙烯分離流程進行了分析比較。關(guān)鍵詞:乙烯分離;順序流程; 前脫乙烷; 前脫丙烷中國分類號: TQ221.21 TQ028. 1文獻標(biāo)識碼: A乙烯裝置是石化行業(yè)的龍頭裝置,乙烯產(chǎn)量大小是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志。世界乙烯產(chǎn)能以每年4. 0%的速度遞增。2004年全球乙烯生產(chǎn)能力為112 300 kt/a,近年投產(chǎn)的乙烯裝置規(guī)模均在600kt/a以上,在建、擬建的乙烯裝置中最大規(guī)模為1700kt/a.目前全球商業(yè)化運行的最大規(guī)模的乙烯裝置是NOVA/DOW在加拿大阿艾伯塔的1 500 kt/a乙烯裝置,以乙烷為原料，由S&W設(shè)計,于2000年投產(chǎn)。以石腦油和輕柴油為原料的規(guī)模最大的乙烯裝置是美國德克薩斯州EXXON BOP的1 200 kt/a乙烯,采用KBR技術(shù)于1999年建成。乙烯工業(yè)發(fā)展至今已有幾十年歷史,先后提出了順序分離流程(Lummus/Technip/KBR).前脫乙烷流程(Linde)、前脫丙烷流程(S&W)等典型乙烯分離流程。根據(jù)不同的裂解原料,可選擇不同的分離流程,例如氣體原料宜選用前脫乙烷前加氫流程,液體原料選用前脫丙烷前加氫流程,順序分離流程選用后加氫處理。各專利商均致力于降低乙烯裝置的能耗和設(shè)備投資費用、改進操作工藝、減小設(shè)備腐蝕、延長操作周期和減少廢棄物生成等方面的技術(shù)開發(fā),先后開發(fā)出了HRS冷箱、膜分離、催化精餾加氫、烯烴轉(zhuǎn)化、混合冷劑制冷.催化裂解等新技術(shù)。中國石化也與Lummus合作開發(fā)了包括分離部分的乙烯新技術(shù)。下面就國內(nèi)應(yīng)用較多的三大乙烯分離技術(shù)作綜合分析比較。1三種分 離技術(shù)特點和進展1.1順序分離 流程1.1.1 Lummus 順序分離低壓脫甲烷技術(shù)乙烯裂解爐出口的裂解氣含有各種分子量的烴類。依分子中所含碳原子個數(shù)從少到多的次序進行分離的技術(shù)稱為順序分離技術(shù)。Lummus 順序分離流程見圖1。裂解氣進入急冷系統(tǒng)進行快速降溫,分離出重組分燃料油和粗裂解汽油。氣體經(jīng)裂解氣壓縮機將壓力提高到3.7MPa,干燥后進人深冷系統(tǒng),經(jīng)冷箱和脫甲烷塔分離出氫氣和甲烷。為降低冷量消耗,L.ummus采用低壓脫甲烷塔技術(shù).增加體系的相對揮發(fā)度,使脫甲烷塔冷凝器負荷降低。脫甲烷塔釜物料含有碳二及以上組分,依次進人脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔,從塔頂分出碳二、碳三.中國煤化工經(jīng)加氫脫炔后進入YHCNMHG收稿日期:2005-10-25;修訂日期:2005- 12-01作者簡介:陳明輝(1965- ),男,高級工程師,逝訊聯(lián)系人。E-mail :chenminghui@ssec. com. en第21卷第6期陳明輝等.國際先進乙烯裝置分離技術(shù)的進展543乙烯塔和丙烯塔.精餾后得到乙烯和丙烯產(chǎn)品。中95%6H2. EnthyieneCrkel h dlyeFuel 腦| Cald los1-3 Sunge cempressomAcetylene ronvererFrbylene feinatorIP lkoethanitrerPropleneCrocknd四DeethuniterMAPO ronvrterCausie raoh tower Condereste riperQuench oil 1OweTDeprepanierc5圖1Lummus順序分離流程簡圖Fig. 1 Lummus Separation Flow DiagramLummus最新乙烯分離技術(shù)進展有壓縮制冷系統(tǒng)改進;催化精餾加氫;烯烴轉(zhuǎn)化。在常規(guī)乙烯流程中,使用多個壓縮機和膨脹機為熱裂解工段產(chǎn)物的分離提供冷量,并把熱裂解反應(yīng)器的流出物壓縮至高壓,便于產(chǎn)物分離。乙烯裝置的壓縮系統(tǒng)--般占裝置界區(qū)內(nèi)投資額的25%.為節(jié)省投資,降低能耗、降低成本,Lummus開發(fā)了中壓裂解氣壓縮機系統(tǒng),最終排出壓力為1.5~1.8 MPa.該系統(tǒng)取消原來的第4段和第5段壓縮,裂解氣壓縮機由傳統(tǒng)的5段3缸變?yōu)?段2缸,與低壓脫甲烷塔的操作壓力更加匹配,大大節(jié)省了壓縮機的功率和投資。傳統(tǒng)的乙烯分離方法具有3個獨立的制冷系統(tǒng),Lummus公司將其合并成二元制冷/三元制冷系統(tǒng),減少了設(shè)備數(shù)量,節(jié)省了投資。對一套680kt/a的石腦油裂解裝置而言,采用中壓裂解氣壓縮機和三元制冷系統(tǒng)以后，可以減少設(shè)備35臺,占界區(qū)內(nèi)設(shè)備臺數(shù)的10%,節(jié)省投資3000萬美元,占界區(qū)內(nèi)投資9%~12%，節(jié)省壓縮機功率520kW,停車時間減少2周左右。二元制冷技術(shù)已在中國石化燕山石化和揚子石化乙烯裝置應(yīng)用,三元制冷技術(shù)已在中國石化齊魯石化第二輪乙烯裝置改擴建中應(yīng)用以。Lummus開發(fā)的催化精餾加氫技術(shù)是把乙烯裝置中的加氫反應(yīng)和反應(yīng)產(chǎn)物的分離合并在一個精餾塔內(nèi)進行,主要用于C3餾分的選擇加氫,在燕山600 kt/a乙烯改造中已經(jīng)采用。在該塔的精餾段裝有一層含加氫催化劑的填料,操作中該填料段既進行加氫反應(yīng)，又進行反應(yīng)產(chǎn)物的分離。塔頂?shù)幕亓骷嬗幸瞥龇磻?yīng)熱的作用。這一技術(shù)與傳統(tǒng)的C3加氫工藝相比,節(jié)省了設(shè)備投資,簡化了流程,降低.了操作費用,對600 kt/a乙烯裝置來說,可節(jié)省投資600萬美元，加氫過程中的生產(chǎn)成本可節(jié)省25%。催化精餾技術(shù)也可用于C4和C5餾分的選擇性加氫和全加氫，可以帶來與C3加氫類似的效果。Lummus還提出了將C3,C4.C5餾分合并在一個塔內(nèi)進行催化精餾的工藝,該工藝既省去了多個加氫單元的投資,也消除了脫丙烷塔和脫丁烷塔的塔釜結(jié)中國煤化工隨著世界乙烯生產(chǎn)能力的提高.副產(chǎn)的碳四產(chǎn)品產(chǎn)量二的利用和不斷增MHCNMHGs加碳四的產(chǎn)量之間不太協(xié)調(diào),使碳四產(chǎn)品的價格不斷走低。仕傳統(tǒng)的乙?guī)煴砬襎，內(nèi)烯產(chǎn)品和乙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量比通常為0. 5~0.6: 1,1998- -2004年全球丙烯消費量年均增長率達到5. 1% ,世界丙烯消費量大幅度提高,超出乙烯消費量年均3. 8%的增長率,市場要求生產(chǎn)更多的丙烯。Lummus 開發(fā)的544化學(xué)反應(yīng)工程與工藝2005年12月烯烴轉(zhuǎn)化(OCT)技術(shù),把碳四中的2- J烯與乙烯反應(yīng)生成丙烯。在丁烯中除2-丁烯外,還有1-丁烯，可利用異構(gòu)化反應(yīng),使1-丁烯轉(zhuǎn)變成2-丁烯。利用乙烯和價格低廉的丁烯生產(chǎn)高價值的丙烯.提高乙烯裝置的整體經(jīng)濟效益。烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)所用的催化劑為MgO和W()z,以硅為載體,異構(gòu)化催化劑為MgO,采用固定床反應(yīng)器。進料中的乙烯/丁烯比為2,反應(yīng)器的人口溫度為305 C,反應(yīng)壓力為3.0~3.5 MPa OCT技術(shù)已應(yīng)用于美國由BASF和FINA合資的乙烯裝置上。該裝置的凈乙烯產(chǎn)量835 kt/a,丙烯產(chǎn)量890 kt/a,其中590 kt/a來自裂解裝置,300 kt/a來自O(shè)CT裝置。由BP和中國石化合資的上海賽科900kt/a乙烯裝置也使用該技術(shù),烯烴轉(zhuǎn)化裝置的投資約3000萬美元。該裝置凈乙烯產(chǎn)量950 kt/a,丙烯產(chǎn)量610 kt/a,其中450 kt/a來自裂解裝置,160 kt/a來自O(shè)CT裝置。1.1.2 Technip 順序分離預(yù)脫乙烷、中壓雙塔脫甲烷技術(shù)Technip順序分離技術(shù)采用五段壓縮、雙脫甲烷塔、C2和C3后加氫,乙烯冷凍系統(tǒng)采用乙烯分離塔與乙烯冷凍壓縮機聯(lián)合的半開式制冷系統(tǒng),丙烯冷凍系統(tǒng)采用閉式回路系統(tǒng),見圖2?；跐u近式分離的基本原理, Technip最新漸進分離技術(shù)(Progressive Separation Technology)采用夾點技術(shù)(PinchTechnology)確定工藝介質(zhì)和外部物料換熱順序,以最小的能耗來達到分離目的:即對相鄰組分進行模糊分離,使得乙烯裝置具有優(yōu)良的操作性,乙烯裝置分離單元的能耗大大降低。該技術(shù)提供操作者前饋控制系統(tǒng),使得Technip的乙烯裝置成為-一個極容易操作的工廠。目前,伊朗1400 kt/a乙烯采用漸進式分離流程,正在建設(shè)中。PSA -Entylene_Fuel Bas1ND2Demethaniser H1-3 Siuge cmmpeor| Ehylene frorionsturAcrtylene conteterPropyloneCracked Ba| Pogpybre fnrinturMAPD covenerQuench oil towerGeroline srippeCustir wush lover Dethonizer sriverNO.1 Demehaoier。 PropaneDelutanizer I圖2Technip順序分離流程簡圖Fig.2 Technip Separation Flow Diagram1.1.3 KBR順序分離高壓脫甲烷技術(shù)KBR順序分離技術(shù)采用五段裂解氣壓縮,四段出口堿洗,前端高壓脫甲烷塔,后端碳二、碳三加.氫,見圖3。三家專利商以上順序流程的關(guān)鍵不同點在于對脫甲烷塔壓力的使用,分別為低壓、中壓、高壓。對于600 kt/a乙烯裝置,在0.6 MPa,1. 2 MPa(低中壓),1. 中國煤化工4Pa(高壓)四種壓力下對所需的總壓縮功率比較可知:當(dāng)壓力為1.2MPa為47 620 kW;當(dāng)采用低中壓時,由于丙烯制冷機和甲烷增壓機功率增加，TCH. CNMHG;采用高中壓時，則由于裂解氣壓縮機.丙烯和乙烯制冷機功率均增加，總功率增加400kW;采用高壓時則由于丙烯和乙烯制冷機功率增加,總功率加1550kW。因此采用低中壓雙塔式脫甲烷系統(tǒng)所器的總壓縮功率是第21卷第6期陳明輝等，國際先進乙烯裝置分離技術(shù)的進展545最低的。采用此種壓力操作,以石腦油為原料的乙烯裝置所需總壓縮功率為0.58~0.60kW.h/t乙烯[2]。- Crude GasFrom quenehCamnpresion Conutir wash Dryer1 ExundlerCold boxEthylene fiuetinmtuerActylene rromveterCusolinr wash l0verEthane. PepylenePrrethurerPrplhoe fortineareDeethanicer(DepropreniterDebutaniaer. cs+圖3KBR順序分離流程簡圖Fig.3 KBR Separation Flow Diagram1.2 前脫乙烷流程前脫乙烷技術(shù)是指分離流程的第一切割塔為脫乙烷塔。從裂解爐來的裂解氣經(jīng)急冷、壓縮后預(yù)冷,首先進人脫乙烷塔系統(tǒng),把比碳二輕的組分和比碳三重的組分分開。碳二及輕組分先進入碳二加氫,然后進入冷箱和脫甲烷塔系統(tǒng)。脫甲烷塔釜液只含碳二,直接進人乙烯塔。脫乙烷塔塔釜物料進人脫丙烷塔,脫丙烷塔頂?shù)奶既M行加氫后進人丙烯塔。該技術(shù)采用碳二前加氫,適用于含有較大量C3+的氣體。采此流程的代表性技術(shù)是Linde法,見圖4。按脫甲烷塔操作壓力的不同分為高壓法和低壓法兩種[2]。Niephtha rBoilerActrylene，jCrackecnnrerter4Sage eonpresser SShage cnmpesanCol lor= EthyleneEulhylene (uxsiunmeI Peopyrier frintulorMAPO rmnventr一Prypp中國煤化工Dexpurpeniner DebuenirerfYHCNMHG圖4Linde前脫乙烷流程簡圖Fig.4 Linde Separation Folw Diagram546化學(xué)反應(yīng)工程與工藝2005年12月低壓法脫甲烷塔的操作壓力為1.18MPa,由于操作壓力較低,故需要增加甲烷制冷壓縮機或者蒸發(fā)富甲烷冷凝物,以補償?shù)蛪好摷淄樗敿s一120C的溫度要求。脫丙烷塔頂分出C3餾分,經(jīng)加氫干燥后送人丙烯塔2。Linde提出了高壓脫甲烷和增設(shè)C2提濃塔的工藝流程,高壓脫甲烷塔的操作壓力較高,約3.3MPa。從各種制冷步驟分出的冷凝物與提濃塔底產(chǎn)物--起送至脫甲烷塔，部分回流用作氣相提濃.塔的冷卻介質(zhì)。冷甲烷產(chǎn)物的冷量盡可能在脫甲烷塔頂加以回收,這樣乙烯損失相當(dāng)?shù)?。Linde高壓法與低壓法的比較見表1,可知三機總功率消耗減少7%,節(jié)省投資5. 5%。表1 Linde 高壓法與低壓法工藝比較表Table 1 Comparison of Linde Low Pressure Process and High Pressure ProcessLow pressure processHigh pressure processHydrogen product (90% mol)/Nm2. h-132 10026 900Methane product/Nm3.h-147 90052 500Etbylene loss in methane product/Nm3.h-1703501.23.35Charge gas compressors/kW42 0035 000Ethylene compressors/kW17 000Propylene compressors/kW9 20011 0000Total compressor power/kW68 00063 000傳統(tǒng)的蒸汽管式爐裂解制取烯烴的技術(shù),工藝條件苛刻、操作復(fù)雜、使用昂貴的耐高溫爐管和材料,消耗大量的燃料以提供反應(yīng)熱，還要定期清焦,降低了設(shè)備的在線率。這些缺點使裂解爐系統(tǒng)投資大、能耗高,因而提高了乙烯生產(chǎn)成本。Linde開發(fā)的催化裂解技術(shù),使用鈣鋁型催化劑和固定床反應(yīng)器,在催化劑床層中,烴類的裂解和碳的氣化同時進行,即裂解產(chǎn)生的碳和碳的氣化達到動態(tài)平衡狀態(tài),使床層中的碳不會隨操作時間的延長而增加。催化裂解使烯烴收率有較大提高，以同--種常壓瓦.斯油為原料,催化裂解和傳統(tǒng)的蒸汽裂解所得到的裂解產(chǎn)物分布見表2。可見乙烯收率從24. 56% (mass )提高到30. 56% (mass)。與蒸汽裂解相比,催化裂解的優(yōu)點是(1)(乙烯+丙烯)生產(chǎn)成本低10%~12%;(2)建設(shè)投資少13%~15%;(3)原料消耗低10% ~20%.能耗降低30%;(4)操作費用和投資比蒸汽裂解低10% ~32%。表2催化裂解與蒸汽裂解所得 裂解產(chǎn)物分布對比表Table 2 Yield Comparison of Catalytic Cracking and Steam CrackingComponentsCatalytic cracking. % (mass)Steam cracking, % (mass)Hydrogen0. 580.64Methane12.8010. 98Acetyleneo. 32Ethylene24. 56Ethane2.313. 13MAPD0.59Propylene11.7313. 43Propane0. 35Butadiene中國煤化工.33Butene2.23MHCNMH GσButane0. 27C533. 2737. 23第21卷第6期陳明輝等，國 際先進乙烯裝置分離技術(shù)的進展5471.3前脫丙烷流程S &W提出的前脫丙烷流程系裂解氣經(jīng)三段壓縮后,先把比C3輕的餾分(C3- )和比C4重的餾分(C4+)分開,使C4+不再進人壓縮機高壓段和精餾分離系統(tǒng),然后從C3-輕組分中依次分出甲烷、氫、乙烯、丙烯等產(chǎn)品。脫炔- -般采用前加氫。前脫丙烷流程適用于裂解氣含有較大量C4+的氣體的情況,如以柴油等含硫量高的重質(zhì)烴作裂解原料,見圖5.| Dernethanizer- Ehylene1CollmIQuench water towerCrucked gas dryerAcetylmne conrtrEtylene frectiontoerDemeluaniter fretionatorIP deppanirCreked gasLiquid dryer| Derthaniser- EthaneProplcneQuerch oil toverCausie wash lowerPorplr fm timtorCanulinesripprEthane heler eflbeUP depropumiserMAPD Cnener. Propant| DebunaniuerVincoeity control 1ower圖5 S &W前脫丙烷流程簡圖Fig.5 S &W Separation Folw DiagramS&W最新的技術(shù)進展有急冷油粘度控制技術(shù)和HRS冷箱專利技術(shù)。S&W公司認為用乙烷爐的裂解氣作為重燃料油汽提塔的汽提介質(zhì)是最佳選擇,與用蒸汽汽提相比,可以節(jié)省能耗,提高急冷油塔的塔釜溫度,減少設(shè)備尺寸。特別是能有效控制急冷油的粘度,避免因粘度升高而引起操作困難。急冷油中含有大量易聚合的不飽和芳烴、苯乙烯類(苯乙烯、甲基苯乙烯.二甲基苯乙烯)、茚類以及脂肪族的二烯烴和環(huán)烯烴類化合物。這些不飽和烴在高溫下,通過復(fù)雜的交聯(lián)聚合及自由基聚合,形成一種集焦、油及高分子聚合物于一體的混合體一-瀝青質(zhì)。瀝青質(zhì)是急冷油粘度急刷上升的主要原因。采用減粘系統(tǒng)后,把高于350C的餾分分離出來,排出急冷油系統(tǒng)，減少了瀝青質(zhì)的生成，有效的避免了急冷油的粘度在長期運轉(zhuǎn)中的增加,使裂解汽油精餾塔的塔釜溫度能穩(wěn)定的保持在設(shè)計溫度附近,從而使稀釋蕪汽發(fā)生系統(tǒng)能長周期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。近年來,S &W公司改進了ARS的核心部分，稱為HRS (HRS-Heat-integrated RectifierSystem),并于2002年付諸工業(yè)實施。HRS的工藝特點是應(yīng)用板翅式換熱器和S&W的HRS冷箱專利技術(shù)可使相近溫度的冷物料進行換熱,在進脫甲烷塔前對氫氣和大部分甲烷進行分離,從而減少了對冷凍劑的需求,使得脫甲烷塔的負荷減少了一半,不需用回流泵,這樣減少了制冷壓縮機的功率,能量利用率高、綜合能耗少。從脫甲烷系統(tǒng)出來的高乙烯濃度物流完全繞過脫乙烷塔，直接進乙烯精餾塔,大大降低了脫乙烷塔的負荷及設(shè)備投資。乙烯精餾塔中國煤化工則的需求,在低壓下操作并用獨立的開路熱泵系統(tǒng)進一步節(jié)約了冷凍劑.TYTHCN M H G冷凍能力替代了一40 C的丙烯冷凍劑,從而既降低了能耗又節(jié)約了投資。此外,HkS伶箱系猶牧賢低、比原有ARSDephlegmator費用降了-半多,供貨周期短、部分部件可國內(nèi)供貨且占地緊湊。.548化學(xué)反應(yīng)工程與工藝2005年12月2三種分離流程的比較2.1三種分離流程的技術(shù)先進性順分離流程序的先進性表現(xiàn)在(1)五段裂解氣壓縮,三段出口堿洗,后端加氫。(2)低 壓脫甲烷技術(shù)用甲烷壓縮機產(chǎn)生的冷凝液作為脫甲烷塔的回流;由于低壓下,甲烷對乙烯的相對揮發(fā)度增大,使脫甲烷塔的回流量明顯減少。(3)脫乙烷多股進料。脫甲烷塔底餾出物在為冷箱提供冷量后,分成兩.股,一-股直接進脫乙烷塔,另一股進一步預(yù)熱后在較低部位進人脫乙烷塔,物料的進一步預(yù)熱增加了冷量回收,但脫乙烷塔的回流比沒有明顯增加。(4)聯(lián)合乙烯精餾塔與乙烯冷凍系統(tǒng),采用高壓乙烯精餾塔,用丙烯冷劑冷凝回流液,并用作再沸器的熱源,側(cè)線再沸器用裂解氣和乙烯冷凍劑加熱,減少能量消耗。(5)采用脫乙烷塔和乙烯塔聯(lián)合系統(tǒng),脫乙烷塔頂氣體不經(jīng)冷凝直接進人乙炔加氫反應(yīng)系統(tǒng)，再進人乙烯精餾塔,脫乙烷塔回流來自己烯塔的側(cè)線。乙烯塔的側(cè)線餾分先洗滌C2加氫餾分的綠油,再作為乙烷塔回流,省了塔頂冷凝器,節(jié)省能量。前脫乙烷流程的優(yōu)勢在于(1)初分餾塔可最大限度的利用廢熱，約70%稀釋蒸汽是由急冷油產(chǎn)生的。水冷和稀釋蒸汽系統(tǒng)可最大限度利用急冷水廢熱作為低溫?zé)嵩础?2)裂解氣五段壓縮,采用了專門設(shè)計的一段壓縮冷卻器,壓降低,節(jié)省了壓縮能耗,具有較低的排出溫度;排出溫度較低,有效防止了聚合物沉積。(3)高壓脫乙烷塔釜溫低,消除了結(jié)垢問題,用急玲水加熱再沸,回流比低,減少了冷.凍量和壓縮機功率。低壓脫乙烷塔回流比低、釜溫低,臧少再沸器負荷。(4)乙 炔加氫,利用裂解氣本身所含的氫氣來轉(zhuǎn)化乙炔,加氫選擇性高,減少了循環(huán)乙烷的數(shù)量，節(jié)省了能量和原料;氫氣和甲烷產(chǎn)品中均不含乙炔;不產(chǎn)生綠油;不需要在乙烯塔設(shè)置巴氏精餾段。(5)對深冷和脫甲烷系統(tǒng),在最后一級冷卻器的上游采用了乙烯吸收器,使燃料氣中乙烯損失非常低,減少了投資。(6)設(shè)置乙烯塔和乙烯冷陳回路,低壓的乙烯塔與乙烯冷凍壓縮機組成-一個開式熱泵回路，節(jié)省了能量;乙烯塔不需要冷凝器、回流罐和回流泵。前脫丙烷流程的優(yōu)點有(1)在急冷油塔系統(tǒng)中利用急冷油和盤油系統(tǒng)回收熱量。(2)前碳二加氫產(chǎn)生的綠油量甚微,無需綠油洗滌系統(tǒng),乙烯分離塔不易污染;由于碳二加氫位于脫甲烷塔上游,從脫乙烷塔釜進人乙烯塔的碳二餾分中不含氫氣和甲烷輕組分,乙烯塔可采用開式熱泵降低能耗;碳二加氫進料中富含氫氣,不需要冷箱分離出的氫氣,開車時能很快生產(chǎn)出合格乙烯;在碳二加氫時也對50%以上的MAPD加氫,下游的碳三加氫系統(tǒng)負荷大大降低。(3)ARS 技術(shù)傳熱、傳質(zhì)相結(jié)合,在進脫甲烷塔前對氫氣和大部分甲烷進行預(yù)分離,降低了對冷凍劑的要求,使得脫甲烷塔的負荷減少了一半,不需用回流泵。尾氣膨脹機進一步降低尾氣溫度,回收冷量,大大降低乙烯損耗。(4)從脫甲烷系統(tǒng)分離出不含碳三的碳二物料,不經(jīng)脫乙烷塔直接去乙烯塔,大大降低了脫乙烷塔的負荷及設(shè)備投資,且明顯降低了丙烯制冷機負荷。(5)雙壓雙塔脫丙烷使冷劑需求量降低,塔釜溫度小于80C,不易結(jié)焦。2.2三種分離流程的技術(shù)特點順序分離流程可以使用液化天然氣、液化石油氣、石腦油、瓦斯油餾分、輕裂解氣、重裂解氣等都能適應(yīng),原料適應(yīng)性強。對于加氫方案[叮,裂解氣含丁二烯較多,因易損失丁二烯,且易“飛溫”,順序分離流程不適宜采用前加氫。在操作穩(wěn)定性方面,冷箱和氫氣系統(tǒng)互相影響,進而影響甲烷化和碳二加氫,并最終影響乙烯產(chǎn)品規(guī)格,操作時需注意各部分的運行情況。裂解氣為乙烯塔中沸器、脫甲烷塔再沸器和中沸器串聯(lián)提供熱量,相互干擾,增加了操作復(fù)雜性。甲烷制冷系統(tǒng)也增加了操作的難度,并且流程長.設(shè)備多,開車時間長。國內(nèi)最新裝置有上海賽科中國煤化工00 kt/a乙婼,揚子石化650 kt/a乙烯。前脫乙烷流程的原料,可以適應(yīng)乙烷、丙烷等輕烴ITYH.CNM H G二烯較多的裂解氣。對于加氫方案8),可用后加氫,但最宜采用前加氫。因脫乙烷塔分出的只是C2及更輕組分,反應(yīng)器不易“飛溫”。在操作穩(wěn)定性方面,設(shè)備少.流程簡單.運轉(zhuǎn)周期長,運轉(zhuǎn)系數(shù)高達95% ~98% .在兩第21卷第6期陳明輝等,國際先進乙烯裝置分離技術(shù)的進展549次大修間可連續(xù)操作五年。在設(shè)計能力30%負荷下也可以穩(wěn)定操作,這樣在開車時可節(jié)省原料和能量消耗。國內(nèi)最新裝置有新疆獨山子1 000 kt/a乙烯。前脫丙烷流程原料適應(yīng)性強,可處理瓦斯油餾分、較重裂解氣、含C4烴較多的裂解氣?？捎煤蠹託?也可用前加氫。在操作穩(wěn)定性方面,操作可靠,HRS冷箱系統(tǒng)在面對流量變化和停車情況時不會;出現(xiàn)工藝波動。S &W公司的乙烯裝置具有很高的在線性能,投料迅速,開車周期短,設(shè)備數(shù)少,維修工作少。高選擇性前加氫,運轉(zhuǎn)周期長,催化劑1年半再生一次，催化劑壽命可達10年。國內(nèi)最新裝置有南海殼牌800 kt/a乙烯,揚子巴斯夫600 kt/a乙烯。以800 kt/a乙烯裝置為例，比較塔、反應(yīng)器、壓縮機、罐、換熱器和泵等設(shè)備,見表3。表3800kt/a乙烯裝置設(shè)備比較表Table 3 Devices Comparison of 800 kt/a Ethylene PlantProcessTowerReactorCompressorTankHeat exchanger Pump Total deviceSequence18.29182Front-end deethanizer25138Front-end depropanizer187271642.3三種 分離流程的三機功率與能耗比較以800 kt/a乙烯裝置為基準(zhǔn),進行三機功率比較,見表4。以石腦油進料的800 kt/a乙烯裝置分離部分能耗比較見表5。表4800kt/a乙烯裝置三機功率比較表Table 4 Compressor Power Comparison of 800 kt/a Ethylene PlantFront- endSequence processdepropanizrDcessCharge gas compressor4103439 50838 810Propylene compressor19 812271523 273Binary refrigerator compressor6 917Low pressure methane compressor1036.Ethylene Compressor12 89510 726Total power/kW58 80475 11872809Total compressor power/kW●kg-I ethylene0.680. 750. 72表5800kt/a乙烯裝置分離部分能耗比較(石腦油進料)表Table 5 Separation Section Specific Energy Comparison of 800 kt/a Ethylene Plant (Naphtha)Front- end deethanizerSteam pressurekg.h~tMM keai●h-1kg.h-1MM kcal. h-1kg. h-IMM keal●h-1Super bhigh572 000526. 24572 0000526. 24 .High- 408 962- 359.89- 327 600- 288 29- 343500- 302. 28Middle68 651 .52. 17Low一9 480-6. 260- 26300-17. 36Electricity motor4488 kW12. 696 499 kW18.332825 kW7. 99Cooling water31 860t. h-l31.86.37 s00t.h-I37. 5032 800t.h-132. 80Total energyconsumption/256. 82293. 78247. 39Specific energy,GJ●t~l ethylene10. 75中國煤化工10.35Specific energy，Mkcal. t一ethyleneMHCNMHG247.39SHP :920 kcal●kg-'.HP:880 kcal●kg-'.MP:760 keal●kg"'.LP:660 kcal●kg-+. Elctricity:F'uel equivalent factor2820 kcal●(MWh)-I .Cooling water:1000 kral●↑71 [mport(十)/Export(-)550化學(xué)反應(yīng)工程與工藝2005年12月從表4和表5數(shù)據(jù),可知裂解氣壓縮機的功率為前脫丙烷最小，順序流程最大;丙烯制冷壓縮機的功率為前脫丙烷最大,乙烯制冷壓縮機的功率為前脫乙烷為最大，壓縮機相對功率耗量順序流程最低,但總的能耗還是前脫丙烷流程為最低。3結(jié)語綜上所述,任何一種流程都有其自身的特點,三大流程的比較涉及到多方面的問題,如裂解原料、工藝條件、設(shè)備的改進,以至裝置規(guī)模等等,還有能量指標(biāo)、投資指標(biāo)也是評價流程重要而關(guān)鍵性的評價因素。要進行全面的分析和比較,不能單憑一項指標(biāo),作絕對的肯定或否定。此外,評價流程的其它內(nèi)容還有經(jīng)驗、可操作性、彈性及穩(wěn)定性。用戶在選擇乙烯工藝流程時應(yīng)根據(jù)具體情況來確定,要充分符合降低投資、節(jié)省能耗、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、創(chuàng)建節(jié)約型社會的國家產(chǎn)業(yè)政策。參考文獻:1王仰東,宋芙蓉 ,李小明。世界乙烯工業(yè)技術(shù)發(fā)展近況，石油化工，2003, 32(5); 433~ 437Wang Y D, et al. Recent Progress in World Ethylene Technology. Petrochemical Technology, 2003,32(5); 431~ 4352王松漢， 何細藕.乙烯工藝與技術(shù).北京:中國石化出版社，2000. 46~483吳指南。 基本有機化工工藝學(xué).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1988. 87~90Progress in Separation Technology of World Ethylene PlantChen Minghui Wang Jian Li Yong(Shanghai Engineering Company Limited. ,SINOPEC ,Shanghai 200120 ,China)Abstract: Recent progress in world ethylene separation technology were reviewed and comparedincluding sequence process, front-end deethanizer process, front-end depropanizer process.Key words: cthylene separation; sequence process; front- end deethanizer process ;front end depropanizer process的的的的以的的的的公的的的的的的公的的的的的心的的的的的的的他乙苯氧化脫氫反應(yīng)動力學(xué)研究工業(yè)上,苯乙烯是乙苯在鉀助催化劑的鐵催化劑上脫氫生成的。氧化脫氫(ODEB)可突破熱力學(xué)平衡制約,但需采用效率較高的混合氧化物催化劑以改變目前的工藝流程。在簡單反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上研究催化劑顆粒上反應(yīng)機理。還原相和氧化相之間嚴格分開的非連續(xù)反應(yīng)控制，可確定氧化脫氫動力學(xué)數(shù)據(jù),從而可獲得不同操作狀態(tài)下的高選擇性-轉(zhuǎn)化率-組分分布。此外改變操作條件,例如溫度、進料氣組成以及還原和氧化相之間的轉(zhuǎn)換時間，可優(yōu)化混合氧化物催化劑的氧化還原性能。以動力學(xué)實驗得出的這些結(jié)果為基礎(chǔ),提出了一種“Mars-vanKrevelen”機理。采用這種機理，含碳物種的生成和移除可分步實施。中國煤化工摘自德 Chermie.MYHC N M H G5,77(8):1033