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1、乙烯装置的典型流程和比较第一节顺序分离流程今举一流程加以说明，原料为烷烃、 石脑油及轻柴油和减压柴油均可。但本流程所列举的数据，是以 C2、C3/C4、C5以上饱和烃和石脑油为原料。一、裂解和急冷从罐区来的液体原料经急冷水预热后进入裂解炉，见图 11。循环乙烷在深冷系统中被裂解气蒸发， 在冷箱中用丙烯冷剂再加热，然后与新鲜乙烷原料混合。原料在进入裂解炉前用急冷水预热、 热水加热，再在对流段最上端盘管中预热，加入稀释蒸汽（乙烷与稀释蒸汽质量比为 0.3） ，并注入微量CS2，以防炉管管壁催化效应和炉管渗碳。对于稀释蒸汽在流量控制下，加到总的裂解炉进料中去。烃和蒸汽的混合物再返回对流段，在进入辐射
2、段之前进一步预热。四组辐射段炉管出口在炉膛内两组相连后，进到每台裂解炉的两台急冷锅炉（TLE）中。每台裂解炉的TLE ，均连接到一个共用汽包上的热虹吸系统，产生 12.4MPa 蒸汽，进入每个汽包的锅炉给水，用急冷油和对流段的烟道气预热。蒸汽在TLE 中产生，并在裂解炉对流段的盘管中过热到520，过热器出口温度由锅炉给水注入量（注入到部分过热蒸汽中）来控制。调节温度之后，蒸汽返回到对流段，以过热到需要的温度。设计的裂解炉热效率约为95%（低热值）。燃料燃烧系统设计是侧壁烧嘴或底部烧嘴，既可烧富氢燃料以可烧富甲烷燃料。通常的燃料为氢气和甲烷的混合物，大约总热量的 40%来自底部烧嘴，其余由侧壁烧
3、嘴来平衡。在急冷区， 经常引起设备腐蚀，大部分是在与水接触的金属表面上产生的，其原因是水里溶解着硫化氢、 氯化氢、 碳酸气， 较低分子量的环烷烃酸和脂肪酸或者苯酚等的腐蚀性物质和酸性物质。腐蚀性物质和酸性物质，是在热裂解反应管上生成的，经过分析判明是甲酸（HCOOH ） 、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 24 页 - - - - - - - - - 乙酸（ CH3COOH ） 、苯酚（ C6H5OH ） 、丙烯酸（ CH2CHCOOH ） 、丙酸（ C2H
4、5COOH ）和环烷酸，在冷凝稀释蒸汽中一般含量为百万分之几至百万分之几十。硫化氢（H2S） 、碳酸气（ CO2）这些物质是在热裂解阶段生成的，无法防止，一般采用中和和注入防腐剂来防止腐蚀。从各 TLE 出来的裂解物料汇入一条总管中，经油急冷后送到汽油分馏塔。在汽油分馏塔中，裂解气被进一步冷却，裂解然料油从塔底抽出并送往汽提塔，汽油和较轻组分从塔顶蒸出。从裂解气中回收的热量，经过一个急冷油循环系统用于产生稀释蒸汽。汽油分馏塔采用在急冷塔中冷凝的汽油作回流。配备一个粘度控制系统，以维持循环急冷油的粘度在一个可接受的范围内。汽油分馏塔底温度设计控制在 185，低于预期的粘度控制温度。从乙烷裂解炉出
5、来的物料，在一个独立的油急冷器中与一部分循环的急冷油接触，汇合后物流送往粘度控制罐。罐顶馏分与来自其它裂解炉的全部物流混合，一起经油急冷， 再到汽油分馏塔。 裂解燃料油汽提塔底物也送往粘度控制罐，底部抽出的重燃料油，用急冷水冷却并送往界区外。来自汽油分馏塔的塔顶气体与急冷塔中再循环的水直接逆流接触，被冷却并部分冷凝。来自急冷塔的循环热水向一些工艺单元提供低位热能，如以C4原料蒸发器、裂解气加热器、脱乙烷塔再沸器、脱丙烷塔中间再沸器、丙烯精馏塔再沸器和甲烷汽提塔再沸器。急冷水经冷却水和预热裂解炉进料进一步冷却。急冷塔顶气体温度为40、压力为 0.04MPa（表），送往裂解气压缩机。在急冷塔冷凝的
6、汽油，从塔底的循环急冷水和冷凝的稀释蒸汽中分离出来， 一部分冷凝的烃类作为回流返回汽油分馏塔，其余部分与来自压缩系统的烃冷凝物一起在汽油汽提塔中被稳定处理。稳定后的烃类同脱丁烷塔底物料汇合，送往裂解汽油加氢装置。在急冷系统中冷凝的稀释蒸汽在送往工艺水汽提塔之前先预热，在汽提塔中用直接蒸汽和再沸器中产生的蒸汽进行汽提，以脱除酸性气和易挥发的烃。为了防止工艺水汽提塔产生泡沫，可加入消泡剂，如Nalco71-D5，其含量约为 2010- 6。干净的工艺水在稀释蒸汽发生器中被中压蒸汽和急冷油汽化，产生的蒸汽在作为裂解炉的稀释蒸汽再次使用以前，要用中压蒸汽过热。工艺水汽提塔顶蒸汽在返回急冷塔之前，预热汽
7、提塔的进料。为了防止腐蚀， 在工艺水汽提塔顶部和进料中，可分别加入3%（质量）氨水使其含量最高为20010-6（最大），5%（质量） NaOH 使其含量为（ 50100）10- 6，急冷水泵入口可加入5%（质量） NaOH 使其含量为（ 01.5） 10- 6。二、裂解气压缩、干燥、冷凝液汽提和废碱处理急冷塔顶气体在五段离心式压缩机中从0.034 MPa（表）压缩到3.7 MPa（表），见流程图12，段间冷却到 38，在第三段和第四段之间，裂解气用碱洗处理脱除酸性气体。五段出口裂解气用水冷却后进苯洗塔，在苯洗塔中脱除苯，使其含量达到210-6以下，以防止在深冷系统的温度下冻结。除苯后的裂解气经
8、丙烯和脱乙烷塔进料冷却到15后进裂解气干燥器，干燥后送往脱甲烷系统。来自碱洗塔的废碱先用汽油洗涤，然后存于贮罐中， 并送往氧化反应器。在氧化反应器中废碱同空气混合，废碱中的Na2S 在较高的压力（大约3 MPa）和温度（ 180）下，发生下列放热氧化反应。Na2S2O2Na2SO4 高压蒸汽通入反应器中，以维持反应温度，补充反应热。 反应后的物流从反应器顶部出来进入洗涤塔， 塔中的富氮惰性气体放空，塔底液体用泵送出经水冷，一部分去下一步处理设施，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
9、 - 第 2 页，共 24 页 - - - - - - - - - 其余的循环返回废碱洗涤塔顶部。五段吸入罐的烃类液体送到冷凝液汽提塔，液体被用蒸汽加热的再沸器产生的蒸气汽提，去掉乙烷和较轻的组分。塔顶馏出物返回到四段吸入罐，塔底物料冷却后送脱丙烷塔。三段排出罐的凝液先送回三段吸入罐，然后再到汽油汽提塔。二段凝液一部分也可送到急冷水塔，以 便 在 所 有 操 作 方 式 下 都 可 以 向 汽 油 分 馏 塔 提 供 回 流 ， 冷 凝 水 返 回 到 急 冷 塔 。三、裂解气深冷裂解气经干燥后，使其露点达到55，以防低温下结冰。然后逐步冷却到大约72。从脱甲烷塔第一分离罐出来的冷凝液分成两股
10、，一股经自身换热，另一股与101的乙烯冷剂换热分别送到脱甲烷塔。从第一分离罐出来的裂解气用尾气和最冷级位的乙烯冷剂冷到98。 第二分离罐分离出的凝液直接送到脱甲烷塔，气相在同一换热器上用含氢和甲烷的尾气及液态循环物料的蒸发来深度冷却， 然后送到第三分离罐。第三分离罐出来的液体被气化以供脱甲烷塔顶冷凝器的回流，罐顶的部分物流经涡轮机膨胀的内膨胀达到较低的压力，为脱甲烷塔顶冷凝器进一步提供冷量，而另一部分物流被进一步提纯，以提供氢气，供装置内部和输出之用。氢气在绝热式热交换系统中提纯，这个系统中需要的冷量通过焦耳汤姆逊系统中的液体甲烷的膨胀获得。焦耳汤姆逊膨胀产生的两股富甲烷液体在燃料气的压力下蒸
11、发和再加热，产生一股摩尔分数为 95%的富氢气体。这股氢气经再加热、甲烷化，而后在分子筛干燥系统中被干燥，产生的氢气用于乙炔转化、丙炔和丙二烯转化、裂解汽油加氢和输出。输出氢气中的一小部分用往复式压缩机压缩到3.92 MPa（表）供聚乙烯和聚丙烯工厂使用。四、脱甲烷塔系统裂解气深冷系统出来的物料送到脱甲烷塔，操作压力约为0.54 MPa（表），以便节省能量。脱甲烷塔的液体再沸是用裂解气在塔釜再沸器和中间再沸器加热。塔底产物先分成两股一股直接送往脱乙烷塔，另一股用裂解气进一步预热后也送往脱乙烷塔，见图13。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -
12、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 24 页 - - - - - - - - - 在温度较低区域内（在60） ，为了防冻可注入甲醇，其注入量取决于水合物生成量的多少。脱甲烷塔回流罐顶部物流在深冷系统中重新加热之后，再用于干燥器再生，然后送往燃料系统。五、脱乙烷、乙炔加氢和乙烯精馏如上所述， 脱甲烷塔底物流分成两股进脱乙烷塔。脱乙烷塔顶馏分， 经丙烯冷剂冷凝并提供回流，塔釜用急冷水再沸器，同时还有一台低压蒸汽加热的备用再沸器，见图14。脱乙烷塔顶产物经选择加氢使乙炔转变为乙烯和乙烷而被脱除，加氢采用两台反应器，其中一台备用，以便在用过热蒸汽和空气混合
13、物再生催化剂时，保持连续操作。脱乙烷塔顶物流加入氢气后，用反应器的流出物和低压蒸汽预热，预热之后自上而下通过催化剂床层， 温升和加入进料中的氢气百分比成比例。为了防止反应器温度过高，提供了一套安全监测器， 以便在事故状态时切断氢气。在催化剂床层之间装有中间冷却系统，反应器的流出物用水冷却，并与反应器的进料换热。反应的副产物是称作绿油的乙炔聚合物。乙烯精馏塔进料需要干燥，主要是防止结冰。绿油对干燥不利，为除掉绿油， 来自乙炔反应器的冷却后的流出物，与从乙烯精馏塔侧骊采出的乙烯/乙烷液体在一个吸收塔中逆流接触。绿油吸收塔底部物料返回到脱乙烷塔，含有绿油脱乙烷塔物料送往脱丙烷塔，并最终进入粗裂解汽油
14、。绿油吸收塔的气体经过分子筛干燥器送到乙烯精馏塔，干燥器有两台，一开一备。乙烯精馏塔有三台底部再沸器和一台再沸器，可以最大限度地回收冷量。中间再沸器用裂解气和乙烯冷冻压缩机排出的乙烯冷剂加热，主再沸器由压缩机排出的丙烯冷剂和乙烯冷剂加热。该塔顶用 40的丙烯冷剂冷凝，从乙炔转化器来的过剩氢气返回裂解气压缩机，有一台排放气冷凝器可减少返回物流中的乙烯量。从乙烯精馏塔底部抽出的物料，用裂解气蒸发。 在冷箱中用丙烯冷剂进一步加热之后，送往名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4
15、页，共 24 页 - - - - - - - - - 裂解炉与界区外来的新鲜乙烷原料混合裂解。液态乙烯产品直接送往贮罐，从这个罐将产品用泵送出，液体乙烯在作为气体产品送出界区之前用丙烯冷剂蒸发和过热。六、脱丙烷和脱丁烷本工序的目的是为了把脱乙烷塔底物料，和凝液汽提塔底物料中的C3和 C4及更重组分分离开，见图 1 5。凝液汽提塔底物料和脱乙烷塔底物料是脱丙烷塔主要进料。脱丙烷塔分成两个塔，每个塔的操作压力不同。产生大部分C3馏分的脱乙烷塔底物料被送至一号脱丙烷塔，塔的操作压力正好可使用冷却水全部冷凝塔顶蒸汽，一部分蒸馏物作为塔的回流，另一部分送到丙炔、丙二烯转化系统， 中间再沸器的热量靠急冷水
16、提供，底部再沸器热量由低压蒸汽提供。一号脱丙烷塔底物料送到二号脱丙烷塔，塔顶气体用丙烯冷剂冷凝，中间再沸器的热量由急冷水提供，底部再沸器热量由低压蒸汽提供。二号脱丙烷塔的塔顶液体产品，在返回一号脱丙烷塔底以前，用一号塔底物料预热。含有C4馏分和更重组份的二号塔底物料用泵送到脱丁烷塔。为了防止聚合，可以在二号脱丙烷塔进料中加入阻聚剂。脱丁烷塔用冷却水作为回流冷凝介质，再沸器用低压蒸汽加热。塔顶混合碳四液体产品送往名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 24 页 -
17、- - - - - - - - 贮罐， 塔底物料与来自汽油汽提塔的汽油混合，在用冷却水冷却之后，送到裂解汽油加氢装置。七、丙二烯、丙炔加氢和丙烯分馏在这一工序中， 包括脱除物流中含有的丙二烯、丙炔反应生成丙烷和丙烯，以及汽提出过剩氢气和甲烷的设施。脱丙烷塔顶物料由泵送到丙二烯、丙炔转化系统， 中间要经过分子筛干燥器脱除残余的水分。转化系统由三台设备组成，两台在线， 一台备用，这样反应器再生时可连续操作。反应器流出物进入汽提塔，从该C3产品中汽提掉过剩的氢和甲烷。汽提塔顶物用冷却水冷凝并送到回流罐。 为了减少返回裂解气压缩机的排放气中的丙烯损失，提供了一台排放气冷凝器。汽提塔底的物料进入丙烯分馏
18、塔。一部分来自回流罐的液体进行再循环，以稀释转化器进料。转化器进料中丙二烯、丙炔浓度低，可减小温升和转化器内丙烯的蒸发。丙烯分馏塔系统把进料分离成塔顶的聚合级丙烯产品和塔底的丙烷产品，塔在选定的压力下操作， 以便回流可用冷却水冷凝。分馏塔再沸器的热量由循环急冷水和低压蒸汽提供。聚合级丙烯产品用泵送到界区外。丙烷返回裂解炉与新鲜丙烷一起去裂解。八、丙烯制冷丙烯制冷系统是一个经多级压缩、多级节流的循环系统，使用汽轮机驱动离心式压缩机。该系统提供四个制冷级位，即40、 24、 7、15，还有一个级位是1，用来蒸发乙烯产品。 压缩机排出气用冷却水冷凝，其制冷级别，根据用户的要求，可以分为不同的温度等级
19、，见图 16。九、乙烯制冷该系统为多级压缩、多级节流的封闭循环系统，并与丙烯制冷系统构成复叠式制冷系统。乙烯制冷系统提供了三个制冷级位，即101、 75、 63，为封闭式三级制冷，用汽名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 24 页 - - - - - - - - - 轮机驱动离心式压缩机。压缩机排出气先用冷却水冷却，然后用丙烯冷剂部分地降低其过热度。当排出气通过乙烯分馏塔再沸器时，进一步降温，并在乙烯分馏塔中间再沸器中冷凝，备有一台采用丙烯冷剂的开工冷凝器，见图
20、17。以上介绍的顺序分离流程为鲁姆斯前端低压脱甲烷流程（80年代采用的） 。随着技术的发展，新的技术被进一步采用，具体表现在如下几个方面：急冷系统粘度控制采用乙烷裂解TLE 出口流出物（未注急冷油）作为汽提介质。低压丙烯精馏与丙烯制冷组成开式热泵。C3 液相加氢采用催化精馏，见图18。裂解炉采用SRT型炉。采用 CH4、C2H4二元混合制冷。除了鲁姆斯公司采用顺序流程外，美国凯洛格公司也采用顺序分离流程。其流程特点为采用毫秒炉、前端高压脱甲烷、后端乙炔加氢，见图19。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
21、- - - - - - - 第 7 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第二节前脱乙烷流程炉区和急冷区流程与顺序流程基本相同。前脱乙烷流程系裂解气经五段压缩后，先把比C2轻的馏分和比C3重的馏分分开，然后分别进行分离得甲烷、氢、乙烯、丙烯等产品。脱炔一般采用前加氢，此法适用于含有较大量C3的气体。 采用此流程的代表性技术是林德法，见图 110。它按脱甲烷塔操作压力的不同分为高压法（操作压力3.35 MPa）和低压法（操作压力 1.18 MPa）两种。一、低压法如图 111所示，裂解气经三段压缩后，用8%碱液脱酸性气体，再进入压缩机四、五段，其次用乙二醇脱水干燥，然后用丙烯制冷
22、剂进行逐级冷却后，送入脱乙烷塔。脱乙烷塔在 3.17 MPa 压力下操作，塔釜温度在10以上。塔顶出来的C2- 馏分送入管式加氢反应器， 在钯系催化剂存在下进行选择加氢脱炔，再经脱水干燥后，进入冷箱系统。 在乙烯冷剂和节流膨胀制冷下，可得90%的富氢气，凝液进入脱甲烷塔。脱甲烷塔的操作压力为1.18 MPa，由于操作压力较低，故需要增加甲烷制冷压缩机或者蒸发富甲烷冷凝物 （此冷凝物然后必须循环至压缩机），以补偿低压脱甲烷塔顶约120的温度要求。脱丙烷塔顶分出C3馏分，并进入C3管式加氢反应器除去丙二烯和丙炔。加氢后的气体用C3烃洗涤绿油，干燥后送入丙烯塔。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下
23、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 24 页 - - - - - - - - - 丙烯塔分上下两塔，上塔操作压力为1.17 MPa，下塔操作压力为2.45MPa，比采用一个塔 （塔压为 1.77 MPa）精馏丙烯，可节省一半的冷量。二、高压法林德公司提出了高压脱甲烷和增设提浓塔的工艺流程（如图 112） ，高压脱甲烷塔的操作压力较高，约 3.3 MPa。从各种制冷步骤分出的冷凝物与提浓塔底产物一起送至脱甲烷塔，部分回流用做气相提浓塔的冷却介质。冷甲烷产物的冷量尽可能在脱甲烷塔顶加以回收，这样乙烯损
24、失相当低。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 24 页 - - - - - - - - - 高压法与低压法的比较，如表11所示，三机总功率消耗减少7%，投资节省 5.5%。近年来，鲁姆斯公司通过改进、推断和计算，认为低压法节能约2600KW （300Kt/ 年装置）。表11乙烯装置脱甲烷工艺比较低压法（压缩段间间接冷却）高压法（压缩段间用直接水洗冷却）氢产品 90%（摩尔） 甲烷产品甲烷产物中乙烯损失脱甲烷塔压力裂解气压缩机乙烯压缩机丙烯压缩机三机总输入321
25、00Nm3 /h 47900 Nm3/h 670 Nm3/h 1.2 MPa42000KW17000KW9200KW68000KW26900 Nm3/h 52500 Nm3/h 350 Nm3/h 3.35 MPa35000KW17000KW11000KW63000KW第三节前脱丙烷流程前脱丙烷流程系裂解气经三段压缩后，先把比 C3较轻的馏分（C3）和比 C4较重的馏分（C4）分开，使C4不再进入压缩机高压段和精馏分离系统，然后再从C3轻组分中依次分出甲烷、氢、乙烯、丙烯等产品。脱炔一般采用前加氢，此法适用于含有较大量C4的气体（如以柴油等含硫量高的重质烃作裂解原料）。图 113为三菱油化法前
26、脱丙烷流程。例如，某装置用煤柴油馏分作原料，相对密度在0.82以下，馏程为 180345，族组成中石蜡烃在 56%（质）以上、芳香烃在20%（质）以下，主要产品为纯度在99.9%以上的聚合级乙烯、纯度为 93%以上的化学级丙烯以及芳烃抽提的原料（加氢汽油）等。一、裂解有五台煤柴油裂解炉、一台乙烷炉，清焦周期40天，每台炉年平均运转天数为315天，一台炉烧焦时，另四台炉负荷提到107%。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 24 页 - - - - - - -
27、- - 煤柴油馏分经预热到160送入裂解炉， 在对流管出口温度为530时进入辐射管， 炉出口温度控制为 765， 裂解气经急冷热交换器急冷到530， 进入淬冷器。淬冷器出口温度为195，淬冷后的裂解气进入汽油分馏塔，塔底温度控制为190，塔顶温度为 102。从塔中段抽出中段油循环， 塔底急冷油抽出经换热发生稀释蒸汽后到淬冷器循环。塔顶油、 气经冷却进入油水分离器，气相至分离系统，汽油至汽油加氢系统，罐底工艺水循环发生稀释蒸汽。急冷热交换器产生8.35 MPa 超高压蒸汽， 经蒸汽过热炉过热到470， 与高压锅炉发生的8.35 MPa 蒸汽汇合后驱动主汽轮机。二、分离裂解气在压缩机升压到1.17
28、 MPa 后，经碱洗塔、干燥器至脱丙烷塔，从塔顶分出C1、C2、C3，再至工艺气压缩机升到3.33 MPa 进入深冷系统。脱甲烷塔底物料进入脱乙烷塔，其塔顶的气相经乙炔加氢至乙烯精馏塔分出乙烯和乙烷，塔底的C3馏分气化经丙炔加氢后至丙烯精馏塔，分出丙烯及C3液化气。脱丙烷塔底物料进入脱丁烷塔，其塔顶分出C4，塔底液相并入裂解汽油。采用前脱丙烷流程的公司较多，主要有斯通-韦伯斯特（ SW）公司和布朗路特（Brown noot）公司。不过这两家公司的流程仍有区别：（SW）公司采用前端乙炔加氢、后端丙炔加氢，脱甲烷系统采用ARS 技术；布朗路特公司则采用前端乙炔、丙炔加氢。这两家公司的乙烯精馏塔均与
29、乙烯制冷系统构成开式热泵。由于布朗路特公司的前脱丙烷流程投资较低，将在低投资流程中作进一步介绍。下面就斯通-韦伯斯特公司的前脱丙烷、带ARS 的乙烯流程作一简单介绍；其流程示意图见图114图116。裂解炉为USC 型超选择性裂解炉。从裂解炉急冷锅炉出来的裂解气经急冷油冷却后进入汽油分馏塔，经水急冷后进入压缩机一段吸入罐，裂解气经四段压缩机出口后入碱洗塔，经高压脱丙烷塔脱去C3、C4及其以下馏分，入压缩机五段，经进一步压缩后进行乙炔加氢，之后经ARS 系统脱除甲烷，第一脱甲烷塔塔底馏出物进脱乙烷塔，来自第二脱甲烷塔塔底及脱乙烷塔塔顶馏出物进入乙烯精馏塔名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -
30、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 24 页 - - - - - - - - - 分离出乙烯产品。来自低压脱丙烷塔塔顶及脱乙烷塔塔底馏出物，经碳三加氢后， 进入丙烯精馏塔分离出丙烯产品。低压脱丙烷塔底馏出物去脱丁烷塔分离出C4产品及裂解汽油。第三节低投资分离流程布朗路特公司在60年代就建有低投资的乙烯装置，但其能耗高。 由于能源价格上涨，因此在80年代设计的乙烯装置都是非常节能的。但这些装置的投资也变得稍高了，不过增加的投资可通过所节省的能耗得到补偿。然而， 80年代初出现了一种新趋势，原油价格疲软，
31、能源价格的上升远低于人们预期的高度，并且市场上廉价乙烯充斥市场。之后， 布朗路特公司确定了今后乙烯工艺技术的发展目标及乙烯装置设计原则：低投资；低能耗；维护简便；性能经过验证；易于操作。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 24 页 - - - - - - - - - 总之，布朗路特公司的乙烯技术是以低投资为其特点的，根据原料不同有前脱乙烷和前脱丙烷两种流程。一、低投资前脱乙烷流程此流程只适合于以乙烷为原料的情况，其流程示意图见图117、图 118。乙烷和循环
32、乙烷在裂解炉中裂解。炉子出料先在废热急冷锅炉冷却，然后在水洗塔直接急冷。废热急冷锅炉产生的高压蒸汽用于驱动主要的压缩机。裂解气接着经过压缩，碱洗脱除酸性气体，干燥，然后进入分离段。分离顺序依次为脱乙烷塔脱甲烷塔乙烯精馏塔。这个工艺有一独特性能，就是三个塔都是利用“热泵”原理在低压下操作。其中脱乙烷塔和脱甲烷塔是利用裂解气压缩机组成“热泵”，而乙烯精馏塔是利用乙烯冷冻压缩机组成“热泵”。经过干燥后的裂解气，先在低压脱乙烷塔中脱乙烷。脱乙烷塔顶分馏出来的裂解气中全部为C2以上轻馏分，进入裂解气压缩机末段。压缩机出口裂解气进入前加氢反应器，在反应器里乙炔被选择性地脱除。加氢反应器中不含乙炔的流出物，
33、 被部分冷凝，提供脱乙烷塔的回流。脱乙烷塔顶未冷凝部分，则向前进入脱甲烷塔和冷箱膨胀系统。这个设计采用了布朗路特公司的低压脱甲烷系统。脱甲烷塔的操作与脱乙烷塔和冷箱系统相结合。从脱乙烷塔回流分离罐送来的脱乙烷塔顶气体馏分，在进入脱甲烷塔进料分离罐之前，先在进料冷凝器中逐级冷凝，然后进入进料分离罐。分离出来的液体，成为低压脱甲烷塔进料。脱甲烷塔是个再沸汽提塔，塔顶不设冷凝器， 塔顶气体循环到裂解气压缩机一个中间段。来自脱甲烷塔进料分离罐的气体，进入冷箱系统， 从冷箱系统回收的氢气和甲烷送去做为燃料气。 在冷箱中通过自身制冷提供冷冻，并辅以布朗路特公司特有的膨胀机流程，来把乙烯回收和制冷回收同时到
34、最大。来自脱甲烷塔底不含乙炔的乙烷、乙烯馏分送到低压乙烯精馏塔。乙烯精馏塔与乙烯制冷压名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 24 页 - - - - - - - - - 缩机组成一个热泵系统，配合乙烯制冷系统而操作。乙烯产品可以从乙烯制冷系统几个地方抽取出来， 这样做容许乙烯产品输送出界区的条件有较大的弹性，同时把附加设备的需要减到最低。来自乙烯精馏塔底的乙烷在回收冷量后，全部循环到裂解炉去再进行裂解。二、低投资前脱丙烷前加氢流程此流程适合液体原料，其流程示意
35、图见图119。原料经急冷油预热后进入裂解炉，在裂解炉对流段注入稀释蒸汽以降低烃分压，出裂解炉辐射段炉管的裂解气经二级急冷锅炉冷却后进入油洗和水洗系统。急冷锅炉中发生超高压蒸汽以驱动压缩机的汽轮机。燃料油从油洗塔塔釜中被分离送出界区，水洗塔塔釜液作为裂解汽油产品。水洗塔塔顶气体进入压缩单元，三段出口碱洗， 碱洗塔塔釜废碱液以界区内废碱处理单元处理后送出界区， 塔顶裂解气经干燥后进入双塔脱丙烷系统，低压脱丙烷塔塔釜液进入脱丁烷塔，脱丁烷塔顶混合C4送入丁二烯抽提装置，塔釜物流和馏出物汽提塔塔釜液混合在一起作为裂解汽油产品。高压脱丙烷塔塔顶裂解气继续进入压缩机四段，经压缩后进入C2和 C3加氢反应器
36、， 然后经名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 24 页 - - - - - - - - - 干燥后进入深冷系统，深冷系统由一系列冷箱和脱甲烷塔构成，甲烷及其更轻组分从脱甲烷塔塔顶和冷箱中分出作为燃料气进入燃料系统。脱甲烷塔釜C2及其更重组分进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶馏出物作为乙烯精馏塔进料，乙烯精馏塔和乙烯制冷压缩机构成开式热泵系统，乙烯精馏塔塔顶乙烯产品经乙烯制冷压缩机系统送出界区，塔釜乙烷返回裂解。脱乙烷塔塔釜碳三组分进入丙烯精馏塔，丙烯产品从该塔塔顶流
37、出后送出界区，塔底丙烷则返回裂解。分离用冷量由丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机提供。第四节渐进分离流程德西尼布（ Technip）集团公司开发的渐进分离流程（称为SplitFlow） ，是建立在严格的热力学原理基础上的一种具有自身特点的分离流程。渐进分离流程前脱甲烷流程示意图说明了其分离原理，见图120。德西尼布集团把上述分离概念与KTI 公司的裂解炉和热区技术相结合，推出Topkin 技术，其流程示意图见图121至123。第五节油吸收分离流程布朗路特公司提出的新的溶剂吸收和分离脱甲烷工艺，是对原有的油吸收进行改进，与前加名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
38、- - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 24 页 - - - - - - - - - 氢和前脱丙烷结合起来，除去C4及其 C4以上馏分之后，再进行油吸收脱甲烷的流程，并且结合现代的低温分离的优点，这样将对乙烯分离工艺作出较大的改进，无论对新建乙烯装置和老装置的改扩建都有深远的意义。其流程简图如图124所示。油吸收脱甲烷系统主要由吸收塔、再生塔和乙烯回收系统组成。来自前脱丙烷和前加氢系统的部分裂解气经冷却后进入吸收塔。在该塔中用溶剂将C2及更重的组分吸收下来，自塔底送入再生塔中。在再生塔内用塔釜的再沸器加热使溶解的C2及更重组分与溶剂分
39、离，解吸出来的C2及更重组分由再生塔顶进入脱乙烷系统。塔底的溶剂经冷却后返回吸收塔重复使名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 24 页 - - - - - - - - - 用，由吸收塔顶出来的甲烷尾气进入乙烯回收系统。乙烯回收系统设有一小冷箱和甲烷膨胀压缩机， 用来回收尾气中的乙烯，甲烷尾气送入燃料系统，回收乙烯的物料返回到裂解气压缩机。解吸塔顶物流送入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶物流进入乙烯塔分离出乙烯产品和乙烷（返回到裂解炉裂解）。脱乙烷塔底部物流进入丙烯塔分离
40、出丙烯产品和丙烷。前脱丙烷塔底物流则进入脱丁烷塔分离出混合碳四和裂解汽油。由于采用了前脱丙烷前加氢流程，C4炔烃在油吸收塔中不存在，所以其再生塔的结焦问题也不会产生。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第七节六种分离流程的比较流程的比较涉及到多方面的问题，诸如裂解原料、工艺条件、 设备的改进， 以至装置规模等等，要进行全面的分析和比较，不能单凭一项指标，而作绝对的肯定或否定。当然，不能否认，能量指标是一项重要而关
41、键性的评价指标。同样，投资也是评价一种流程的一项重要指标。此外，评价流程的其它内容还有经验、可操作性、弹性及稳定性。不少公司对后加氢顺序分离流程、前加氢前脱乙烷流程、前加氢前脱丙烷流程以及油吸收流程进行了研究， 普遍认为顺序分离流程热力学效率较高（渐进分离流程也是顺序分离流程之一） 。总的来讲各种流程都具有其自己的优点，下面分别对各流程进行概括。一、顺序分离流程采用顺序分离流程的公司有鲁姆斯公司和凯洛格公司，前者采用低压脱甲烷流程，后者采用高压脱甲烷流程。它们最新流程的技术特点如下：鲁姆斯公司顺序分离流程技术特点采用 SRT型裂解炉；五段裂解气压缩，三段出口碱洗；顺序分离前端低压脱甲烷；后端加
42、氢；双塔双压脱丙烷；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 24 页 - - - - - - - - - 丙炔加氢采用催化精馏；低压丙烯精馏，并与丙烯制冷机形成热泵。凯洛格公司顺序分离流程技术特点采用毫秒炉；五段裂解气压缩，四段出口碱洗；顺序分离前端高压脱甲烷；后端加氢；裂解气压缩机段间采用特殊结构的一体化的段间换热器和吸入罐。二、前端脱乙烷流程采用前端脱乙烷流程的公司有德国林德公司和美国布朗路特公司。前者对液体原料也采用前端脱乙烷流程，而后者则只在裂解乙烷时采
43、用。林德公司前端脱乙烷流程的技术特点采用 Pyrocrack1-1型或 Pyrocrack2-2型裂解炉；前端乙炔等温加氢，前瑞脱乙烷；双塔双压脱乙烷；裂解气五段压缩，四段出口碱洗；乙烯塔单股进料并和乙烯机形成开式热泵。布朗路特公司前端脱乙烷流程的技术特点前端热泵式乙烷，前端乙炔、丙炔绝热加氢；低压脱甲烷；低压乙烯精馏并与乙烯机形成开式热泵；投资低；裂解气四段压缩。三、前脱丙烷流程采用前脱丙烷流程的公司目前有美国斯通-韦伯斯特公司及布朗路特公司。斯通 -韦伯斯特公司前脱丙烷流程技术特点采用 USC 型裂解炉；前端双塔双压脱丙烷、前端乙炔加氢；裂解气五段压缩、四段出口碱洗；采用 ARS 技术和预
44、脱甲烷塔；低压乙烯精馏、多股进料，乙烯精馏与乙烯制冷机形成开式热泵。布朗路特公司前脱丙烷流程技术特点前脱丙烷深冷分离脱甲烷采用 KTI 公司的 GK- 型裂解炉；前端双塔双压脱丙烷，前端乙炔、丙炔加氢；裂解气四段压缩、三段出口碱洗；乙烯低压精馏并与乙烯制冷机形成开式热泵；低投资。油吸收脱甲烷油吸收脱甲烷；前端脱丙烷、前加氢；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 24 页 - - - - - - - - - 无乙烯制冷压缩机；节省低温钢材；低投资。四、渐进分离流
45、程（ TOPKIN ）渐进分离流程也是顺序分离流程的一种，德西尼布公司采用此技术，其特点如下：1、采用 KTI 公司的 GK- 型裂解炉；2、中压双塔脱甲烷；双塔脱丙烷塔。各家专利商为了说明自己所采用的流程是先进的，均对其它流程作了研究。从他们的研究数据来看， 裂解气压缩机的功率为前脱丙烷最小，顺序流程最大； 丙烯制冷压缩机的功率为前脱丙烷最大， 乙烯制冷压缩机的功率为前脱乙烷为最大，总的能耗还是前脱丙烷流程为最低。某装置采用以柴油为原料的深冷分离流程，由于含硫量较高，脱硫采用可再生的乙醇胺方案为宜。 但在裂解气中含量较高的丁二烯和其它双烯烃，会在乙醇胺再生塔的塔釜和再沸器处结垢，以致影响运转
46、。解决的办法是在脱硫前切去C4以上的重质馏分，以下组分进入乙醇胺脱硫装置， 从而避免了结垢。 这就是鲁姆斯公司从技术上考虑推荐前脱丙烷流程的原因。对于石脑油或含硫量小的柴油，没有必要采用前脱丙烷流程（指的是前加氢的前脱丙烷流程），仍采用顺序流程为好。鲁姆斯公司还就前脱丙烷流程的脱丙烷塔的位置作了全面的比较和分析，认为摆在压缩机三段出口是最理想的位置，比摆在四段或五段出口为好，再沸器结垢可能较少，尽管三机功耗会增大一些。 虽然由于上述理由推荐了前脱丙烷流程，但从鲁姆斯公司关于三机功耗的分析比较中，再一次证实了前脱丙烷流程功耗大于顺序流程，可见表12。表12以顺序流程为比较基础的前脱丙烷流程三机功
47、耗（轴马力）增减（200kt/a 年乙烯）脱丙烷塔位置三段出口四段出口五段出口裂解气压缩机丙烯压缩机乙烯压缩机500 3300 1002700 100 1350 1001150 400 550 50100 由表可知， 功耗改变较大的是裂解气压缩机和丙烯制冷机，特别是丙烯制冷机，而乙烯制冷机受影响不大。脱丙烷塔位于压缩机五段出口，三机总功耗与顺序流程差别无几，且炔烃加氢反应器在高压下操作。但是，脱丙烷塔在高达3.63 MPa 下操作，要冒再沸器结垢的风险。把脱丙烷塔摆在三段出口尽管功耗较高，但比较稳妥可靠。鲁姆斯公司认为，前脱丙烷的三个方案的三机总功耗均较顺序流程高，但都未超过顺序流程功耗的 1
48、0%，因此当裂解原料含硫量较高，采用前脱丙烷流程还是可取的。通常柴油含硫量为2.5%3%（质），视裂解深度而异，将15%30%（质）的硫转化为H2S，结果裂解气可能含硫量为2%（质）左右。因此，必须选用乙醇胺脱硫流程，采用前脱丙烷的深冷分离流程。虽然三机功耗稍高，但可由节省苛性钠的消耗来抵偿。经济比较表明，如原料含硫量较高，采用前脱丙烷流程是有经济吸引力的。尽管如此，至今未见鲁姆斯公司把前脱丙烷流程付诸实施。布朗路特公司认为，当裂解原料是液态时，采用前脱丙烷前加氢流程有以下优点，即不需要注入氢和一氧化碳，不需要备用反应器和再名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -
49、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 24 页 - - - - - - - - - 生设施，乙烯塔不需侧线出料。而斯通-韦伯斯特公司近来设计的乙烯装置也采用前脱丙烷流程。由此可看出前脱丙烷流程具有其自身的优点。从前面的叙述可知任何一种流程都有其自身的特点，都是当前世界上先进的乙烯技术。从它们各自坚持自己的流程来看，也可知任何一种流程也有其缺点。总之，选择何种工艺流程应根据具体情况来确定。下面就某些流程的优缺点进行一些介绍。顺序分离流程是被采用的最多的一种流程，现仍有三家公司（鲁姆斯、凯洛格、德西尼布）采用此种流程，而斯通-韦伯斯
50、特公司以前也采用此流程。最原始的顺序分离流程是高压甲烷， 为了进一步节能鲁姆斯公司则改用低压脱甲烷，而德西尼布集团公司则采用中压脱甲烷， 并设预脱甲烷塔。在顺序分离流程中低压脱甲烷流程最为复杂，而高压脱甲烷流程则较为简单。 顺序分离流程由于采用后加氢，容易产生绿油， 乙烯精馏塔需多设一段用来分离氢、甲烷，操作较为复杂。 而下面所介绍的内容则说明在何种情况下采用什么流程比较节能。脱甲烷系统是整个裂解气分离的关键。无论在设计上的考虑，还是工艺上的安排，也都是围绕甲烷氢分离这一中心来进行的。近年来，对脱甲烷系统分离工艺也在不断加以改进和完善。过去经常采用的是具有多股进料的单塔脱甲烷系统，但其中组分最