乙烯工業的案例
中國乙烯工業的競爭力路在何方
中國乙烯工業的競爭力路在何方。石化產業是國民經濟重要的支柱產業，改革開放以來，我國石化產業發展取得了長足進步，主要產品產量位居世界前列，科技創新、節能減排、對外合作取得積極成效，但仍存在產能結構性過剩、自主創新能力不強、產業布局不合理、安全環保壓力加大等問題，制約了石化產業整體轉型升級的步伐。
在面臨國際原油價格低迷、國內煉油產能嚴重過剩及乙烯缺口不斷擴大的局面，大力發展有競爭力的乙烯工業，不僅有利于提高國內煉化工業的整體競爭力，同時對縮小國內乙烯及下游產品的對外依存度有積極意義。
一、全球乙烯市場供需仍相對偏緊
2010年以來，國際原油價格高位和天然氣價格持續低迷的環境下，全球乙烯建設發生了較大變化。一是北美地區依靠豐富和低廉的天然氣液開始建設新的乙烯裝置；二是中國在MTO技術突破后，大力發展以煤或甲醇為原料的烯烴產業。
與此相反的是，中東地區由于乙烷資源減少，乙烯產能增速明顯下降；同時東北亞、東南亞等地以石腦油為原料的乙烯工業在高油價背景下，競爭力也顯著下降，規劃建設的乙烯裝置也明顯減少。正是由于以上原因，2015年后全球乙烯裝置開工率明顯提高，到2016年全球乙烯開工率已接近90%，見圖1。
圖1 近年來世界乙烯供需變化
天然氣價格下滑，使得乙烷原料成本優勢顯現。巨大的優勢使得美國乙烯原料輕質化進程顯著加快，2008年美國乙烯原料中，輕烴（乙烷、丙烷、丁烷）所占比例僅為69%，到2016年這一比例已提高至93%。
展開 中國乙烯工業的競爭力路在何方
中國乙烯工業的競爭力路在何方。石化產業是國民經濟重要的支柱產業，改革開放以來，我國石化產業發展取得了長足進步，主要產品產量位居世界前列，科技創新、節能減排、對外合作取得積極成效，但仍存在產能結構性過剩、自主創新能力不強、產業布局不合理、安全環保壓力加大等問題，制約了石化產業整體轉型升級的步伐。
在面臨國際原油價格低迷、國內煉油產能嚴重過剩及乙烯缺口不斷擴大的局面，大力發展有競爭力的乙烯工業，不僅有利于提高國內煉化工業的整體競爭力，同時對縮小國內乙烯及下游產品的對外依存度有積極意義。
一、全球乙烯市場供需仍相對偏緊
2010年以來，國際原油價格高位和天然氣價格持續低迷的環境下，全球乙烯建設發生了較大變化。一是北美地區依靠豐富和低廉的天然氣液開始建設新的乙烯裝置；二是中國在MTO技術突破后，大力發展以煤或甲醇為原料的烯烴產業。
與此相反的是，中東地區由于乙烷資源減少，乙烯產能增速明顯下降；同時東北亞、東南亞等地以石腦油為原料的乙烯工業在高油價背景下，競爭力也顯著下降，規劃建設的乙烯裝置也明顯減少。正是由于以上原因，2015年后全球乙烯裝置開工率明顯提高，到2016年全球乙烯開工率已接近90%，見圖1。
圖1 近年來世界乙烯供需變化
天然氣價格下滑，使得乙烷原料成本優勢顯現。巨大的優勢使得美國乙烯原料輕質化進程顯著加快，2008年美國乙烯原料中，輕烴（乙烷、丙烷、丁烷）所占比例僅為69%，到2016年這一比例已提高至93%。
展開 我國乙烯工業及下游產業鏈發展現狀與展望
關鍵詞 | 乙烯工業 產業鏈 發展現狀
共 4212 字 | 建議閱讀時間 18 分鐘
導 讀
乙烯工業是石油化工產業的核心，乙烯產品占石化產品的75%以上，在國民經濟中占有重要的地位，被稱為“石化工業之母”。乙烯的工業用途廣泛，是合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、醫藥、染料、農藥、化工新材料和日用化工產品的基本原料，這些化工產品對促進國民經濟發展和改善人民生活水平具有重要作用。
我國乙烯工業現狀
01
總體能力
我國是僅次于美國的世界第二大乙烯生產國。截至2021年底，我國共有乙烯生產企業61家，投產乙烯裝置79套，合計總產能4168萬噸/年，約占全球總產能的18%。其中蒸汽裂解制乙烯（含重油催化熱裂解）裝置41套，生產能力2948萬噸/年；煤/甲醇制烯烴（CTO/MTO）裝置27套，乙烯生產能力715萬噸/年；乙烷裂解制乙烯（含混合烷烴裂解）裝置6套，生產能力490萬噸/年。
02
乙烯消費情況
2021年全球乙烯總產能達到2.10億噸/年，消費量約為1.97億噸，我國乙烯新增產能超800萬噸/年，達到4168萬噸/年，是我國乙烯工業史上新增產能最多的一年。2021年，我國乙烯產量為3747萬噸，當量消費量達到5832萬噸，當量缺口達到2085萬噸左右，自給率約為64%。由于國內市場的供需矛盾，加上進口產品在成本、質量等方面的競爭優勢，除乙烯單體外，我國每年還需大量進口聚乙烯（PE）、乙二醇（EG）、苯乙烯（SM）等下游衍生物。
乙烯主要生產路線情況
目前，我國乙烯生產路線主要以石腦油裂解為主，約占72.7%，CTO/MTO工藝占比約20.7%（見圖1）。
展開 石科院PPT│催化熱裂解（CPP）制取乙烯和丙烯技術及其工業應用
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中石化九大擬建在建乙烯工程匯總，產能超千萬噸級
來源：流程工業
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醋酸乙烯有幾種主流生產工藝？它們分別有什么特點？
乙烯法
乙烯、氧氣和冰醋酸3種原料被用于乙烯法合成醋酸乙烯工藝，催化劑的主要活性組分一般選擇第八族貴金屬元素，在一定的反應溫度和壓力的條件下進行反應，經過后續處理，最終得到目標產物醋酸乙烯，反應方程式如下：
主反應：
副反應：
乙烯氣相法由Bayer公司首先研發，1968年投入工業生產用于生產醋酸乙烯，分別在德國的赫斯特和拜爾公司、美國的NationalDistillers公司建立生產線。主要是鈀或金負載在耐酸載體上，例如半徑為4~5mm的硅膠小球，添加一定量的醋酸鉀，可提高催化劑的活性及選擇性。乙烯氣相USI法合成醋酸乙烯工藝和Bayer法相似，分為合成和精餾兩大部分。USI法于1969年實現了工業化應用，催化劑活性組分主要是鈀和鉑，助劑為醋酸鉀，負載在氧化鋁載體上。反應條件相對溫和，催化劑使用壽命長，但空時收率較低。乙烯氣相法和乙炔法相比在技術上有很大改進，且乙烯法所用的催化劑在活性和選擇性方面不斷得到提高，但反應動力學和失活機理仍然有待探索。
乙烯法生產醋酸乙烯使用列管式固定床反應器，管內裝填催化劑，原料氣從上部進入反應器內，接觸催化劑床層時發生催化反應，生成目標產物醋酸乙烯以及少量副產物二氧化碳等。由于該反應為放熱反應，為移除反應熱，在反應器殼程通入加壓水，利用水的汽化移除反應熱。
與乙炔法相比，乙烯法具有裝置結構緊湊、產量大、能耗低、污染小的特點，且其產品成本低于乙炔法，產品質量較優，腐蝕情況也不嚴重，故在20世紀70年代后逐漸取代了乙炔法。據不完全統計，世界上采用乙烯法生產的VAc約占70%，已成為VAc生產方法的主流。
目前世界上最為先進的VAc生產工藝技術是BP公司的Leap Process和Celanese公司的Vantage Process。
展開 硫酸裝置液硫焚燒單元關鍵設備的腐蝕控制
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 中韓石化、乙烯工業
作 者 | 陳亞寬
關鍵詞 | 硫酸裝置 關鍵設備 腐蝕控制
共 2054 字 | 建議閱讀時間 9 分鐘
導 讀
硫酸裝置液硫焚燒單元的關鍵設備為焚硫爐和廢熱鍋爐。從儲存單元來的液硫通過硫黃q霧化送入焚硫爐內燃燒，焚硫爐內溫度1000℃左右，SO2質量分數約9.5%的爐氣進入廢熱鍋爐進行冷卻會造成廢熱鍋爐低溫部位腐蝕。腐蝕會影響硫酸裝置安全運行，因此進行腐蝕風險的預測和防控就顯得尤為重要。
腐蝕分析
某廠硫酸裝置液硫焚燒單元的焚硫爐材質為Q235A，內襯一層保溫磚和二層耐火磚，爐氣進入廢熱鍋爐的管道材質為16MnR+耐火磚，廢熱鍋爐管束材質為20g。液硫﹑有機物和硫化氫等在焚燒過程產生多種產物，包括S，COS，CS2，SO2，NO，NO2，CO2和SO3等，這些燃燒產物以氣相形式存在，接觸這些產物的設備及管線存在潛在的腐蝕隱患。
液硫燃燒的主要原則工藝流程見圖1。
焚硫爐及爐氣進入廢熱鍋爐的管道及跨線內壁襯里，在高溫下會出現劣質化(開裂、脫落等)，導致爐壁局部超溫，在停工期間產生露點腐蝕。另外進料管嘴存在沖刷腐蝕和高溫蠕變而產生裂紋，其失效形式以耐火材料損壞為主，耐火襯里損壞易導致鋼材的高溫硫化和高溫蠕變，在低溫時產生露點腐蝕。
廢熱鍋爐管束材質為碳鋼，入口側管板表面有耐火澆注料，換熱管有陶瓷套管，長約100mm。在裝置正常運行時腐蝕輕微，在超溫下運行，陶瓷套管可能會破裂，導致管板和換熱管發生熱應力開裂。
展開 國內裂解乙烯碳九脫硫技術研究進展
隨著我國碳九年產量的增加，碳九工業相關技術的應用逐漸成熟，以及國家對環保力度的加大，開發高效節能的脫硫方法勢在必行。
降低乙烯裝置加工損失的途徑與措施，值得學習借鑒！
編 輯 | 化工活動家
作 者 | 于承軒
來 源 | 乙烯工業
關鍵詞 | 乙烯 加工損失 避免途徑
共 2674 字 | 建議閱讀時間 12 分鐘
導 讀
加工損失率是指生產裝置在加工過程中原料損失量占原料加工總量的百分比。加工損失率的高低是生產裝置管理和技術水平高低的具體表現。隨著當前經濟的發展，能源及資源環境的約束已成為制約未來中國經濟社會發展的重要因素。降低乙烯裝置的加工損失是優化資源，提高資源利用率的重要手段，也是節能降耗、挖潛增效、提高經濟效益的重要途徑之一。
造成乙烯裝置加工損失的途徑主要有以下幾個方面：
①原料加工過程損失；
②原料與產品貯運損失；
③采樣與計量損失；
④系統結焦損失；
⑤無組織排放為主的其它損失等。
1
降低原料加工過程損失的途徑和采取的措施
揚子乙烯裝置加工過程損失主要包括：
1) 裝置停車或波動造成物料放空損失；
2) 急冷水乳化損失；
3) 工藝廢水含油損失；
4) 壓縮單元的廢堿含油損失；
5) 裝置泄漏損失等。
1.1 避免裝置非計劃停車和波動，降低加工損失
乙烯裝置各項經濟技術指標的完成，必須建立在裝置平穩運行的基礎上，而乙烯裝置一次非計劃停車會造成幾百萬甚至上億元的損失，故裝置波動和停車是乙烯裝置加工過程損失最主要的方面。
展開 獨山子石化220kt/a乙烯裝置能耗分析與優化
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業 獨山子石化
作 者 | 馬俊等
關鍵詞 | 乙烯裝置 能耗分析 能耗優化
共 2145 字 | 建議閱讀時間 10 分鐘
導 讀
中國石油獨山子石化分公司220kt/a乙烯裝置采用Lummus技術，年操作時間7560h，包括乙烯單元、汽油加氫單元、界區內的輔助設施和界區外的設施。通過裂解輕烴、石腦油、輕柴油、循環乙烷和丙烷年產219.996kt聚合級乙烯和105.658kt聚合級丙烯。主要副產品是氫氣、甲烷、混合碳四、C6~C8核心組分、C9~200℃或C10~200℃重汽油和裂解燃料油。
乙烯裝置能源分類
乙烯裝置能源由燃料氣、新水、脫鹽水、循環水、電耗、高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽、氮氣、工廠風及儀表風組成。乙烯裝置所需各項能源均安裝有計量表，為保證數據的準確性，定期鑒定。裝置所耗能源總量E等于各分項能源量與其能源系數乘積之和：
乙烯裝置2019年上半年各項能源占比見表1。
從表1可知：乙烯裝置能源占比最大的是燃料氣，占比為54.67%；其次是中壓蒸汽，占比為11.38%。
展開 中韓石化│乙烯裝置前脫丙烷前加氫流程運行狀況分析及優化措施
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業 中韓石化
作 者 | 戴傳武
關鍵詞 | 乙烯裝置 前脫丙烷前加氫
共 2256 字 | 建議閱讀時間 10 分鐘
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目前乙烯裝置分離流程主要包括順序分離、前脫丙烷前加氫和前脫乙烷前加氫流程。前脫丙烷前加氫流程具有能耗低、操作簡便和開車方便等優勢，在我國乙烯裝置中廣泛采用。某800kt/a乙烯裝置分離工藝采用中石化自主開發的前脫丙烷前加氫技術(LECT)，其中脫丙烷塔采用高低壓雙塔脫丙烷技術，雙壓力脫丙烷塔系統設計可以最大程度的減緩結垢降低能耗；碳二加氫催化劑由中國石化北京化工研究院開發，催化劑燕山分公司生產，其乙烯選擇性較高，抗波動能力強。
前脫丙烷前加氫工藝流程
脫丙烷塔采用雙塔。高壓脫丙烷塔設在裂解氣壓縮機四段和五段之間，位于裂解氣堿洗及干燥之后。經過干燥后的物料進入高壓脫丙烷塔，塔頂氣相進入壓縮機五段，后進入碳二加氫反應器，脫除乙炔和絕大部分丙炔和丙二烯(MAPD)后依次由預脫甲烷塔塔釜液、-1℃丙烯、脫甲烷塔釜液、-22℃丙烯冷卻冷凝，再進入高壓脫丙烷塔回流罐。回流罐分液后的大部分液相作為高壓脫丙烷塔的回流，其余液相和氣相分別進入冷分餾系統。高壓脫丙烷塔塔釜物料進入低壓脫丙烷塔，低壓脫丙烷塔塔頂物流返回高壓脫丙烷塔補充回流，塔釜物料進入脫丁烷塔。
展開 
獨山子石化│乙烯裝置脫乙烷塔系統存在的問題及優化
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業
作 者 | 黃登勝等
關鍵詞 | 脫乙烷塔 存在問題 系統優化
共 2616 字 | 建議閱讀時間 13 分鐘
導 讀
中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司2號乙烯裝置采用Lummus順序分離流程，裂解氣干燥預冷后，經脫甲烷系統脫除氫氣、甲烷等輕組分，由脫甲烷塔塔釜得到碳二及碳二以上餾分，送入脫乙烷塔。脫乙烷塔頂分離出碳二餾分送入碳二加氫反應器脫除乙炔，脫乙烷塔釜液則為C3+餾分，送至脫丙烷塔進一步分離。
2002年乙烯裝置擴建后，裂解氣干燥預冷后首先進入增設的1號預切割塔，塔頂分離出不含C3+餾分，送至深冷及脫甲烷系統；塔釜分離出不含C1-餾分，經過裂解氣干燥器出口冷卻器(E-220A/B)和低壓脫丙烷1號冷卻器(E-472)回收冷量后送入2號預切割塔進行汽提切割。2號預切割塔塔釜分離出不含碳二的C3+餾分進入高壓脫丙烷塔，塔頂餾分分兩股進入脫乙烷塔進行分離。脫乙烷塔頂所得碳二餾分和脫甲烷塔碳二餾分匯合后送入碳二加氫反應器脫除乙炔，塔釜餾分送至高壓脫丙烷塔進一步加工。圖1為乙烯裝置脫乙烷塔前向預切割流程示意。
脫乙烷操作壓力為1970~2110kPa，塔頂溫度控制小于-17℃，靈敏板溫度控制在29~35℃，塔釜溫度控制在60℃。塔釜采用急冷水加熱，塔頂冷凝器采用-27℃丙烯冷劑進行部分冷凝，冷凝下來的液體作為回流，通過送至碳二反應器的流量來控制塔壓。裝置正常運行時，脫乙烷塔頂溫度要求控制在-20℃以下，才能滿足塔頂丙烯含量(摩爾分數)小于0.3%的要求。
展開 實例分析│低壓甲烷壓縮機拆除對乙烯裝置運行的影響
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業 SEI
作 者 | 劉永莉
關鍵詞 | 乙烯裝置 低壓甲烷壓縮機 拆除
共 2723 字 | 建議閱讀時間 12 分鐘
PART.1
低壓甲烷壓縮機提前停機項目背景
某乙烯裝置采用中石化LECT技術，經脫瓶頸改造后，裝置乙烯產能由800kt/a增加到1100kt/a。擴能后深冷分離系統并聯新線，需要新增1臺大冷箱，受設備布置空間限制，改造后低壓甲烷壓縮機(K-302)需移位至兩制冷壓縮機一端，原低壓甲烷壓縮機所在位置用于布置新冷箱。
乙烯裝置停車檢修和擴能改造的施工時間僅2個月，而新冷箱系統的安裝需要進行低壓甲烷壓縮機系統的拆除、新冷箱的打樁、基礎養護、設備吊裝、珠光砂填充、管道連接等一系列事項，這些工作需4~5個月才能完成。
針對這一改造難題，解決方案一是在全裝置停車后才開始拆除低壓甲烷壓縮機，那么裝置按擬定日期開車時，新冷箱系統將不能完成管道連接等工作，不具備投用條件，只能是深冷分離系統老線先投用，深冷新線延后投用。新冷箱的工藝和儀表管口較多，共76個，因此開車前必須在原老管線上預先做好大量甩頭，并確保甩頭盲端盲死。該方案不會對現有裝置操作產生影響，但缺點是既增加額外工作量，又增加大量的潛在泄漏點，帶來更多安全隱患。
解決方案二是在全裝置停車前提前拆除K-302及其油站等，預留足夠的施工時間進行冷箱打樁和基礎養護等工作，使得新冷箱系統設備和管道的施工安裝能夠與乙烯裝置其它改造施工工作同步完成，那么在擬定日期開車時，乙烯全裝置均能具備投用條件。
從安全角度考慮，方案二是更優選擇。
展開 太原理工Science:在MOF中實現乙烷/ 乙烯分離的新思路
【引言】
乙烯是一種重要的石油化工產品，其年產量可達到億噸級別，在所有石化產品中占據著重要的地位。乙烯的工業化制備通常利用乙烷高溫裂解產生，因此最終的產物往往是乙烷和乙烯的混合物。為了提高產品純度，傳統的方法一般采用低溫蒸餾工藝來分離乙烷/乙烯。然而這一工藝方法耗能巨大，大大提高了產品成本。因此，尋找一種成本相對低廉而效率更高的分離方法就成了目前工業上需要解決的問題。
【成果簡介】
太原理工大學的李晉平、美國國家標準與技術研究院（NIST）的Wei Zhou以及德克薩斯大學圣安東尼奧分校的陳邦林（共同通訊作者）等人合作提出了利用微孔MOF材料優先吸附乙烷從而實現乙烷/乙烯混合物分離的思路。以往的吸附材料由于與乙烯具有更強的親和力，所以會采用吸附乙烯將其從混合物中分離的方法。然而，乙烯/乙烷混合物中乙烯占比大，并且乙烯是目標產物，因此采用吸附乙烯的分離方法需要經過多次吸附-解吸附循環，依然是一個能耗巨大的過程。而該項工作制備了一種Fe2(O2)(dobdc)的微孔MOF，并發現這一材料中的鐵-超氧位點與乙烷的相互作用更加強烈。進一步的實驗也表明，在寬泛的壓力范圍內，這一含有鐵-超氧位點的MOF不僅對乙烷吸附量巨大，而且展現出優異的乙烷/乙烯選擇性吸附性能。中子粉末衍射以及理論計算也證明了鐵-超氧位點對乙烷的識別作用，結合實驗現象更說明這一報道的MOF材料及其代表的選擇性吸附思路為發展新型氣體分離工藝提供了基礎。
展開 四川石化│乙烯裝置能耗指標分析與優化措施
編 輯 | 化工活動家
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 