乙烯裝置
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-28
乙烯裝置的實例教程
乙烯產品外送流程是乙烯裝置的重要組成部分，是連接乙烯裝置和下游生產裝置的紐帶，外送流程的穩定性決定著下游裝置的整體穩定。該乙烯裝置的乙烯產品由乙烯制冷系統提供，與乙烯裝置配套的2套下游生產裝置，分別需要70萬噸/年氣相乙烯產品（3.5MPa，30℃）和30萬噸/年氣相乙烯產品（2.1MPa，30℃）。
文章采用PROII計算軟件，對乙烯制冷系統和丙烯制冷系統進行流程模擬，研究3個不同乙烯產品的外送方案對2個制冷機功率、裝置能耗、投資以及操作運行成本的影響，根據具體的對比情況確定了最優化的乙烯產品外送方案。乙烯制冷系統的低溫乙烯冷劑有3個溫度等級，壓縮機有五段，乙烯產品可由五段氣相直接采出或在四段出口冷凝，經乙烯產品泵增壓后加熱、汽化并圖2丙烯制冷系統一段吸入罐二段吸入罐三段吸入罐四段吸入罐用戶PCTCFCFC用戶一段二段三段四段用戶用戶最小回流最小回流冷劑收集罐循環冷卻水丙烯機出口冷凝器丙烯制冷壓縮機超高壓蒸汽過熱后送出界區，流程見圖1。
丙烯制冷系統是一個閉路循環，低溫丙烯冷劑有4個溫度等級，壓縮機有四段，流程見圖2。
乙烯產品外送方案設計
①方案一
70萬噸/年的乙烯產品由乙烯制冷壓縮機五段氣相外送，送出裝置的界區壓力約為3.5MPa；30萬噸/年的乙烯產品經乙烯制冷壓縮機四段出口被丙烯冷劑冷卻并液化，由乙烯產品泵增壓后，再被不同級位的丙烯冷劑經乙烯產品脫過冷器、汽化器和過熱器加熱、汽化并過熱至30℃后送出界區，界區壓力約為2.1MPa。
由于四段出口的乙烯冷劑收集罐的壓力僅為1.645MPa，因此四段出口的液相乙烯產品需要先進行增壓至外送壓力。乙烯產品泵需要2臺，一開一備，經計算，其功率約為20kW。
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來 源 | 乙烯工業 四川石化
作 者 | 彭志榮等
關鍵詞 | 乙烯裝置 能耗分析 優化措施
共 3325 字 | 建議閱讀時間 10 分鐘
導 讀
Introduction
四川石化乙烯裝置采用美國S&W公司專利技術。裂解單元由7臺USC-176U型液體原料裂解爐(6開1備)和1臺USC-12M型循環氣裂解爐組成。分離采用前脫丙烷、前加氫、雙塔脫丙烷、乙烯精餾塔和乙烯制冷壓縮機形成開式熱泵的乙烯分離工藝。生產過程中由于裝置原料從乙烷到加氫裂化尾油等種類較多且工況復雜，造成裂解氣組成和流量變化較大，使設備效率下降、運行數據不穩定，導致裝置能耗、物耗指標不理想。通過對裝置能耗指標的分析，進而提出優化措施。裝置于2018年4月進行停工大檢修，2018年7月完成檢修后恢復開車。
裝置能耗指標分析
乙烯裝置能耗組成中占比較大的是燃料氣、蒸汽、循環水。下面針對這幾個方面加以分析。乙烯裝置主要單耗和綜合能耗對比情況如下。
01
蒸汽單耗
對比相同工藝流程的同類裝置，四川石化乙烯裝置蒸汽單耗相對較高。蒸汽單耗過高的原因是：裂解爐急冷鍋爐產汽量過低，超高壓蒸汽產量低于設計指標約40t/h，導致裂解氣壓縮機透平抽汽量低于設計流量50t/h。
展開 多個制冷系統為裂解氣和各塔頂冷凝器提供冷量，乙烯裝置的制冷系統通常包括甲烷、乙烯、丙烯、二元和三元制冷等，不同裝置選用不同的制冷技術。制冷系統的流程設計和冷劑級位設置必須能夠滿足不同溫度級位的冷量需求，冷量分配的原則是盡量減小冷熱物流的平均換熱溫差，提高冷量的利用效率，降低壓縮機功耗。
由于冷區工藝流程復雜、冷量消耗大、設備臺數多，冷箱和制冷壓縮機等又是制造成本高、制造周期長、配套設施多的大型關鍵設備，因此冷區的改造也成為乙烯裝置擴能改造的重點和難點。
某200kt/a乙烯挖潛改造
項目冷區改造某140kt/a乙烯裝置(以下稱1號乙烯裝置)于1995年11月建成投產，采用順序分離技術，制冷系統包括丙烯制冷、乙烯制冷和甲烷制冷，由日本TEC公司和西班牙TR公司承包設計，設計年操作時間為7000h。
由于增產、節能和降耗等要求及下游裝置規模的不斷擴大，原有乙烯裝置規模偏小的矛盾愈加突出。另外原裝置裂解原料是少量輕烴、大部分石腦油和輕柴油，但實際使用的裂解原料卻全部為石腦油和循環C2/C3，原料變輕對提高裂解收率和乙烯產量有利，但裂解產物中輕組分的增加卻加重了甲烷/氫等下游分離單元的負荷，尤其是冷箱以及為深冷單元提供冷量的乙烯制冷壓縮機已經超負荷運轉，成為裝置能力提高的瓶頸。
因此在操作運行5a后，為消除裝置瓶頸、降低能耗，由SEI采用國產化工藝技術對裝置進行了挖潛改造，改造后乙烯產能達到200kt/a，年操作時間增加到8000h，改造于2001年4月完成。
展開 在裝置維持100%負荷情況下，基于E-317X的實際換熱能力，對K-302停機后不同補氫量時E-317X運行參數、粗氫純度和氫氣回收率等進行模擬計算，結果見表1。
K-302停機后粗氫純度和氫氣回收率隨補氫量變化趨勢見圖2。
由圖2可知：隨著補氫量的增加，氫氣純度逐漸增大，如要保證氫氣純度(摩爾分數)與原設計一致，仍為95%，補氫量需加大到900kg/h。但增加補氫量會導致氫氣回收率降低，900kg/h的補氫量對應的氫氣回收率低至73.78%。乙烯裝置的氫氣產品除用于碳三加氫外，還送汽油加氫裝置以及聚烯烴裝置，多出部分送至煉油廠。氫氣回收率降低將使氫氣產品的外送量減少，這將影響到煉油裝置的用氫量。根據裝置實際情況，600kg/h補氫量下81.12%的氫氣回收率在可接受的范圍。
經計算，當補氫量為600kg/h時，如要使氫氣產品純度(摩爾分數)達到95%，乙烯裝置負荷需要降低到81.5%。但乙烯裝置降負荷既影響乙烯和下游各裝置的正常操作，也影響裝置產能和經濟效益，因此不作為優選方案考慮。在保持乙烯裝置滿負荷操作情況下，補氫量增至600kg/h、粗氫純度(摩爾分數)降低至92.88%，這些操作參數的變化對乙烯裝置和下游裝置所帶來的影響需要進一步評估。
3
增大補氫量對乙烯裝置冷箱和制冷壓縮機的影響
當補氫量為600kg/h時，冷箱內除E-317X外，其它板翅換熱器及冷箱外乙烯冷劑用戶換熱器的具體運行參數見表2和表3。
由表2可知：K-302停機后，補氫量增為600kg/h時，冷箱內各板翅換熱器的運行參數變化幅度很小，因此不影響冷箱的正常換熱操作。
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關鍵詞 | 乙烯裝置 深冷系統 重點難點
共 1831 字 | 建議閱讀時間 9 分鐘
導 讀
乙烯裝置深冷系統流程復雜，系統內溫度低、物料輕，出現泄露便會引發重大安全事故。深冷系統的開車一般有兩個問題，一個是堵，一個是漏，處理好這兩類問題是乙烯裝置順利開工的前提條件。
某石化乙烯裝置采用前脫丙烷前加氫流程，分離采用中國石化工程建設公司自主研發的LECT技術。
在深冷和脫甲烷塔系統，實現局部“漸進”分離，由碳三洗滌塔和碳二洗滌塔來達到以上目的。碳三洗滌塔要控制頂部物料不含C3，而碳二在塔頂和塔釜的分配控制一適當的比例。碳二洗滌塔要控制頂部物料不含C2，而甲烷在塔頂和塔釜的分配控制一適當的比例。脫甲烷系統采用高壓雙塔脫甲烷。預脫甲烷塔要求塔頂物料不含C3，而碳二在塔頂和塔釜的分配控制一適當的比例，該股物料進入到脫甲烷塔。脫甲烷塔釜液為一股純C2餾分，該股物流不再進脫乙烷塔，而直接進入到乙烯精餾塔系統。
深冷系統堵、漏事故
深冷系統出現堵漏事故對乙烯裝置的開工是致命性的。物料泄漏會引發嚴重的安全事故。深冷系統的冷箱、塔器以及管線發生凍堵，幾乎在所有乙烯裝置都曾經歷過。特別是在原始開車和檢修后開車過程中經常會出現凍堵事故。深冷發生凍堵時，一般處理方法是對系統進行升溫處理，這都會造成系統大面積波動和大量物料放火炬。嚴重的凍堵或關鍵部位的凍堵甚至需要對系統進行退料處理，造成開車的停滯或系統的全面停車。
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因而乙烯裝置裂解爐的運行分析需要對爐內溫度、壓力、流量等參數進行監測和記錄。通過實時監測這些參數，可以了解爐內反應的熱力學狀態，并進行及時調整。當溫度過高時，乙烯裝置裂解爐的運行分析需要對爐內溫度、壓力、流量等參數進行監測和記錄。通過實時監測這些參數，可以了解爐內反應的熱力學狀態，并進行及時調整。
加氫裂化技術助力煉化一體化
2.1 最大量生產催化重整原料加氫裂化技術
國內重石腦油資源匱乏，蒸汽裂解制乙烯裝置、催化重整裝置與高辛烷值汽油的調合爭奪石腦油的情況日益嚴峻。
丙烷供應丙烷脫氫裝置，正丁烷供應乙烯裂解裝置，而由于市場限制，異丁烷產品長期用來摻混精制液化氣，以民用液化氣形式銷售，產品附加值低。
隨著2020年市場變化，當異丁烷產品有銷路時，發現硫含量超過10mg/m3，無法滿足產品質量要求，遂對產品進行了分析，結果見表1。
國內多套乙烯裝置采用順序分離流程，因節能降耗和增產增效等方面的需要，采用該技術的3套乙烯裝置先后在投產運行1~2個操作周期后進行了擴能改造，其中的2套乙烯裝置均采用中國石化工程建設有限公司(SEI)技術進行了擴能改造。本文以這3套乙烯裝置改造為例，對順序流程乙烯裝置冷區工藝改造方案進行論述和探討。
我國是芳烴和乙烯生產大國，用于生產芳烴和乙烯的原料嚴重不足，導致芳烴與乙烯的生產裝置搶原料、爭資源，嚴重制約芳烴和乙烯產業的發展。加氫裂化過程可將重油原料同時轉化為以單環環狀烴為主的石腦油（芳烴生產原料）和以鏈烷烴為主的加氫尾油（乙烯生產原料），在我國獲得廣泛應用。傳統技術在追求石腦油和加氫尾油產率時，必然造成石腦油芳烴潛含量降低，加氫尾油BMCI值升高。
目前，鎮海煉化的乙烯板塊累計創造利潤超460億元，其大乙烯裝置更成為了我國百萬噸級乙烯成套技術工業應用裝置中運行最平穩最有效益的裝置，代表了我國科技在乙烯工業創新創造中的最高水平，是“中國創造”的一張金名片。
乙烯裝置工藝流程簡介——附詳細流程圖。
一套世界級的裂解乙烯裝置一般有多臺裂解爐，包括循環乙烷裂解爐、輕質原料裂解爐、重質原料裂解爐等，以適應原料的多樣化，因此丙烯的產量變動較大。
煉油廠副產物
煉廠丙烯主要來自催化裂化（FCC）、減粘/熱裂化和焦化等三類裝置, 其中FCC 丙烯約占煉廠丙烯的97%, 是丙烯的第二大來源。
近日，河南中科濮原新材料有限公司甲基丙烯酸甲酯（MMA）新項目落地開工建設。項目總投資19.32億元，一期建設5萬噸/年裝置，同時建設二期部分公用工程；二期建設5萬噸/年裝置。兩期項目建成后最終達到10萬噸/年產能。項目采用國內首套乙烯法工藝技術，開辟了煤化工原料氣與石油化工制乙烯合成MMA的新路徑。
四步法生產MMA
我國MMA半數以上采用氫氰酸工藝，污染重
經過溫度的錘煉，石油中的石腦油組分，則被輸送到乙烯裝置。在溫度高達700～900攝氏度的乙烯裂解爐中，石腦油經裂解產生乙烯（氣態）。
隨后，便是金風玉露一相逢，乙烯和醋酸乙烯（VA）在一定壓力下，通過添加引發劑，發生聚合反應形成EVA。其中醋酸乙烯，作為工業有機原料之一，常溫常壓下是一種無色透明液體，同樣由石油經物理、化學反應制得。
