1. 乙(yi)烯裝置工藝的技(ji)術發(fa)展(zhan)
乙(yi)(yi)烯（Ethylene或者Ethene）是石(shi)(shi)油化(hua)(hua)工的(de)(de)(de)重要基礎原料，乙(yi)(yi)烯裝置(zhi)是石(shi)(shi)油化(hua)(hua)工生(sheng)產有機(ji)原料的(de)(de)(de)基礎，是石(shi)(shi)油化(hua)(hua)工的(de)(de)(de)龍頭(tou)，它的(de)(de)(de)規模、產量、技術(shu)(shu)，標志著一個國家的(de)(de)(de)石(shi)(shi)油化(hua)(hua)學工業(ye)的(de)(de)(de)發展水平。乙(yi)(yi)烯生(sheng)產裝置(zhi)起(qi)源于1940年，美孚(fu)公司建(jian)成了(le)第(di)一套以(yi)煉廠(chang)氣(qi)為(wei)原料的(de)(de)(de)乙(yi)(yi)烯生(sheng)產裝置(zhi)，開(kai)創了(le)以(yi)乙(yi)(yi)烯裝置(zhi)為(wei)中(zhong)心的(de)(de)(de)石(shi)(shi)油化(hua)(hua)工歷(li)史，目前世界上乙(yi)(yi)烯生(sheng)產的(de)(de)(de)主(zhu)要技術(shu)(shu)是管(guan)式爐蒸汽熱裂解和深冷分離流程。
乙烯裝置主要(yao)由裂(lie)解(jie)和(he)分(fen)離(li)兩部分(fen)組成。管式裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)(fa)可以分(fen)為魯(lu)姆斯裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)(fa)、斯通-韋伯斯特裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)(fa)、凱洛格裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)(fa)、三菱油化裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)(fa)、福斯特-惠勒(le)裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)(fa)和(he)西拉斯裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)(fa)等。分(fen)離(li)部分(fen)根(gen)據分(fen)離(li)形(xing)式可以分(fen)為順序分(fen)離(li)法(fa)(fa)(fa)、前端脫乙烷(wan)、前端脫丙烷(wan)和(he)漸進(jin)分(fen)離(li)流程。
2. 乙烯裝置工(gong)藝流程簡介
乙烯裝置(zhi)的(de)基本(ben)組成單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)為：裂解(jie)爐單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、急(ji)冷單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、裂解(jie)氣壓縮單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、深冷分離單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)甲烷(wan)(wan)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)乙烷(wan)(wan)與乙烯精制單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、乙烯產品(pin)外送單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)丙烷(wan)(wan)與丙烯精制單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)丁烷(wan)(wan)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)戊烷(wan)(wan)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、火(huo)炬單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、制冷壓縮單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)和污水處理單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)。各單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)作用介紹(shao)如下。
①. 裂解爐單元(yuan)。原(yuan)料油(you)與稀釋蒸汽按比例混(hun)合，進入裂解爐發生高溫斷鏈反應，生成(cheng)氫氣、甲烷、乙烯(xi)丙烯(xi)、碳四等目的產物(wu)，同時副產超高壓蒸汽，屬高溫單元(yuan)。
②. 急冷單元。裂解氣在此單元先后經(jing)油(you)洗(xi)、水洗(xi)，溫度降低(di)至40℃，同時將較重(zhong)組(zu)分如渣油(you)、重(zhong)汽油(you)分離出來。
③. 裂(lie)解氣(qi)壓(ya)縮單元。利用(yong)超(chao)高(gao)壓(ya)蒸汽作動力驅動汽輪機將裂(lie)解氣(qi)升(sheng)壓(ya)，分(fen)離其中(zhong)較重組(zu)成(cheng)，減少進入(ru)冷箱系統的物料量，同(tong)時將裂(lie)解過程中(zhong)產生的酸性氣(qi)體用(yong)堿中(zhong)和(he)脫(tuo)除。過程中(zhong)產生廢堿、含硫污水。
④. 深冷分離單元。將(jiang)壓縮(suo)后的(de)裂解氣(qi)干燥后，依(yi)次(ci)降(jiang)溫最(zui)終(zhong)達到氫(qing)氣(qi)的(de)分離。利(li)用鎳(nie)基催化劑(ji)將(jiang)氫(qing)氣(qi)中的(de)雜(za)質脫除。
⑤. 脫甲(jia)烷單元。進行甲(jia)烷與碳二以上(shang)組分的(de)切(qie)割。
⑥. 脫乙(yi)烷與(yu)乙(yi)烯(xi)精餾單元。進行(xing)碳二(er)與(yu)碳三以(yi)上(shang)組(zu)分的切割，并將碳二(er)在鈀系催(cui)化劑作用下(xia)選擇加(jia)氫，使乙(yi)炔加(jia)氫生成乙(yi)烯(xi)，分離乙(yi)烯(xi)與(yu)乙(yi)烷，乙(yi)烷循環裂解。
⑦. 乙(yi)(yi)烯產品(pin)外(wai)送(song)單元(yuan)。進行乙(yi)(yi)烯儲存和(he)汽化外(wai)送(song)，為下游裝置(zhi)提供不同壓(ya)力等(deng)級的氣相乙(yi)(yi)烯。
⑧. 脫丙(bing)烷(wan)(wan)與(yu)(yu)丙(bing)烯(xi)精制單(dan)元。進(jin)行碳三與(yu)(yu)碳四(si)以上組(zu)分的(de)切(qie)割(ge)，并將碳三在催化劑作(zuo)用(yong)下選擇加(jia)(jia)氫，使(shi)MAPD加(jia)(jia)氫生成(cheng)丙(bing)烯(xi)，分離丙(bing)烯(xi)與(yu)(yu)丙(bing)烷(wan)(wan)，丙(bing)烯(xi)送(song)(song)下游(you)加(jia)(jia)工，丙(bing)烷(wan)(wan)循環裂解或外送(song)(song)。
⑨. 脫丁烷單元。進(jin)行(xing)碳四與碳五(wu)以上組分的切(qie)割(ge)。
⑩. 脫戊烷單元。將碳五(wu)與汽油分離，碳五(wu)送制苯(ben)抽提。
?. 火炬(ju)單元。提供可燃氣體安全排放燃燒或回收，是事故(gu)狀態下(xia)的安全防護(hu)措施。
?. 制冷壓縮單元。為裂(lie)解氣(qi)順序(xu)分離提供不(bu)同等級的(de)冷劑，是乙烯裝置的(de)心臟部位(wei)。
?. 污水(shui)處理(li)單元。預處理(li)裝置產生的廢堿(jian)等污水(shui)，間斷處理(li)，有劇毒物(wu)料。
順(shun)序(xu)分離(li)流程如圖(tu)5-105所(suo)示。
①. 從(cong)界(jie)區外來的(de)HGO、石腦(nao)油(you)、加氫尾油(you)原(yuan)料(liao)(liao)分別儲(chu)存在(zai)進(jin)料(liao)(liao)罐(guan)，原(yuan)料(liao)(liao)經(jing)過泵加壓后(hou)，用(yong)急(ji)冷(leng)水預(yu)(yu)(yu)熱(re)送至(zhi)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)爐。經(jing)預(yu)(yu)(yu)熱(re)后(hou)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)原(yuan)料(liao)(liao)進(jin)入裂(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)爐對(dui)流段原(yuan)料(liao)(liao)預(yu)(yu)(yu)熱(re)段預(yu)(yu)(yu)熱(re)后(hou)與稀(xi)釋蒸汽(qi)按比例混(hun)合后(hou)，經(jing)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)爐混(hun)合預(yu)(yu)(yu)熱(re)段預(yu)(yu)(yu)熱(re)至(zhi)起始(shi)反應(ying)溫度（即橫跨溫度），進(jin)入裂(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)爐輻射段進(jin)行裂(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)。裂(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)氣(qi)先(xian)進(jin)人廢熱(re)鍋爐盡(jin)快冷(leng)卻(que)(que)以防止二次反應(ying)的(de)發生，并回收裂(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)氣(qi)的(de)顯(xian)熱(re)，然后(hou)進(jin)入急(ji)冷(leng)器(qi)用(yong)急(ji)冷(leng)油(you)進(jin)一步(bu)冷(leng)卻(que)(que)后(hou)送入汽(qi)油(you)分餾塔。
②. 裂解(jie)氣在汽油(you)分(fen)餾(liu)塔(ta)中用循環(huan)急冷(leng)油(you)進一步冷(leng)卻，重(zhong)組(zu)分(fen)通(tong)過塔(ta)釜采出(chu)作為裂解(jie)燃(ran)料油(you)（PFO）產(chan)品，較輕(qing)(qing)的(de)(de)組(zu)分(fen)通(tong)過側(ce)線采出(chu)作為裂解(jie)柴油(you)（PGO）產(chan)品，裂解(jie)汽油(you)和更(geng)輕(qing)(qing)的(de)(de)組(zu)分(fen)在塔(ta)頂(ding)以(yi)氣相采出(chu)。急冷(leng)油(you)帶走的(de)(de)熱(re)量經過稀(xi)釋蒸汽發生系(xi)統、工(gong)藝(yi)水汽提塔(ta)再沸器(qi)、對(dui)去(qu)工(gong)藝(yi)水汽提塔(ta)及稀(xi)釋蒸汽發生器(qi)的(de)(de)工(gong)藝(yi)水加熱(re)進行(xing)回收(shou)。
③. 急冷(leng)水(shui)塔塔頂汽相經(jing)(jing)帶有(you)段間冷(leng)卻和(he)分(fen)離(li)的五(wu)段裂(lie)解(jie)氣壓縮機壓縮。裂(lie)解(jie)氣壓縮機五(wu)段出口裂(lie)解(jie)氣經(jing)(jing)冷(leng)卻水(shui)、丙(bing)烯冷(leng)劑和(he)脫(tuo)乙烷塔進(jin)料激冷(leng)后進(jin)入裂(lie)解(jie)氣干燥(zao)器。過程中分(fen)離(li)的汽油送出界區(qu)，凝液汽提塔釜出料送至脫(tuo)丙(bing)烷系統。在三段和(he)四段之間，裂(lie)解(jie)氣經(jing)(jing)過堿洗(xi)除去H2S和(he)CO2。
④. 裂解氣經(jing)(jing)過(guo)脫水干燥，進入(ru)冷(leng)箱，依次(ci)經(jing)(jing)丙烯冷(leng)劑(ji)、乙烯冷(leng)劑(ji)、甲烷(wan)(wan)節(jie)流降溫冷(leng)凝分離，最終氣相降溫至(zhi)-165℃從(cong)低壓甲烷(wan)(wan)中(zhong)分離出氫氣，氫氣經(jing)(jing)甲烷(wan)(wan)化精制(zhi)后提供給乙炔、丙炔加(jia)氫用。
⑤. 低(di)壓脫(tuo)甲(jia)烷(wan)塔(ta)接收深冷(leng)(leng)分(fen)(fen)離單(dan)元(yuan)來(lai)的各(ge)股(gu)液(ye)體進料(liao)，塔(ta)頂(ding)用(yong)二(er)元(yuan)冷(leng)(leng)劑部(bu)分(fen)(fen)冷(leng)(leng)凝，分(fen)(fen)離出(chu)的高壓甲(jia)烷(wan)產品(pin)在(zai)冷(leng)(leng)箱中回收冷(leng)(leng)量(liang)后去(qu)再生氣(qi)、燃料(liao)氣(qi)系統，中壓甲(jia)烷(wan)產品(pin)去(qu)燃料(liao)氣(qi)系統。塔(ta)釜(fu)物料(liao)經塔(ta)釜(fu)泵加(jia)壓后依次經回收冷(leng)(leng)量(liang)至作為(wei)脫(tuo)乙烷(wan)塔(ta)進料(liao)。塔(ta)釜(fu)再沸器用(yong)-37℃裂(lie)解氣(qi)和二(er)元(yuan)冷(leng)(leng)劑作為(wei)熱源。
⑥. 脫(tuo)乙烷(wan)塔(ta)進(jin)行碳(tan)二與碳(tan)三以(yi)上組分(fen)(fen)的(de)切割分(fen)(fen)離。塔(ta)釜(fu)再沸器采用(yong)來至急(ji)冷(leng)(leng)(leng)(leng)水塔(ta)的(de)急(ji)冷(leng)(leng)(leng)(leng)水加熱(re)，釜(fu)液經冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻水換熱(re)器和脫(tuo)砷反(fan)應(ying)器去(qu)高壓脫(tuo)丙烷(wan)塔(ta)，塔(ta)頂氣(qi)體(ti)經-24℃丙烯(xi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑部分(fen)(fen)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝，氣(qi)體(ti)去(qu)乙炔(gui)轉化器。加氫后的(de)氣(qi)體(ti)經冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻后經綠油(you)吸(xi)收(shou)塔(ta)、乙烯(xi)干燥器進(jin)入乙烯(xi)精餾塔(ta)，由側(ce)線采出液態(tai)乙烯(xi)產(chan)品送(song)入乙烯(xi)產(chan)品儲罐(guan)，塔(ta)釜(fu)乙烷(wan)循環(huan)裂解。
⑦. 乙烯產(chan)品(pin)經乙烯泵送(song)(song)出，用氣(qi)體(ti)丙(bing)烯加(jia)熱蒸發、液體(ti)丙(bing)烯過熱，然后以氣(qi)相(xiang)產(chan)品(pin)送(song)(song)出界區(qu)。
⑧. 脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)(wan)(wan)塔系(xi)統(tong)采用雙(shuang)塔脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)(wan)(wan)，一個加氫催(cui)化劑的(de)高壓(ya)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)(wan)(wan)塔和一個低(di)壓(ya)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)(wan)(wan)塔組成。首先(xian)經過碳三(san)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)砷(shen)保護床脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)除(chu)砷(shen)。而(er)后用干燥后的(de)氫氣進入在(zai)塔上部的(de)催(cui)化劑床層中(zhong)與碳三(san)中(zhong)的(de)MAPD反應，將(jiang)甲基乙炔(gui)和丙(bing)(bing)(bing)二烯(xi)加氫為丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)。將(jiang)碳三(san)餾分精制分離，聚合級丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)產品液相送(song)出，丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)(wan)(wan)循環裂解或(huo)作(zuo)為液化氣外(wai)送(song)。低(di)壓(ya)塔釜將(jiang)碳四以上餾分送(song)至脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)丁烷(wan)(wan)(wan)塔。
⑨. 脫(tuo)丁烷塔(ta)(ta)(ta)系(xi)統采用兩(liang)個(ge)并聯的(de)塔(ta)(ta)(ta)操作(zuo)(zuo)，塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)物料(liao)(liao)一(yi)(yi)(yi)部(bu)(bu)分作(zuo)(zuo)回流，一(yi)(yi)(yi)部(bu)(bu)分作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)碳四產品送出(chu)界區(qu)。塔(ta)(ta)(ta)釜物料(liao)(liao)一(yi)(yi)(yi)部(bu)(bu)分去脫(tuo)戊(wu)烷塔(ta)(ta)(ta)，另(ling)一(yi)(yi)(yi)部(bu)(bu)分直接作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)裂解(jie)汽(qi)(qi)油送出(chu)界區(qu)。脫(tuo)丁烷塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)釜來的(de)物料(liao)(liao)進(jin)入脫(tuo)戊(wu)烷塔(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)氣相經冷凝后作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)碳五產品送出(chu)界區(qu)。塔(ta)(ta)(ta)釜液則作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)裂解(jie)汽(qi)(qi)油送至界區(qu)。
⑩. 火(huo)(huo)炬(ju)(ju)系統分(fen)為第一火(huo)(huo)炬(ju)(ju)系統、第二火(huo)(huo)炬(ju)(ju)系統和火(huo)(huo)炬(ju)(ju)氣回收(shou)系統。用(yong)以(yi)將(jiang)正常時(shi)的(de)低壓甲烷排放和無組織泄漏(lou)物安全燃燒，并將(jiang)工藝紊亂時(shi)的(de)安全排放燃燒。火(huo)(huo)炬(ju)(ju)頭(tou)上有(you)三股中壓蒸汽，其目(mu)的(de)是為了保護火(huo)(huo)炬(ju)(ju)頭(tou)、消煙和助燃。在裝置操作穩(wen)定，提高排放系統的(de)壓力，投(tou)用(yong)火(huo)(huo)炬(ju)(ju)氣回收(shou)壓縮機，回收(shou)火(huo)(huo)炬(ju)(ju)氣、燃料氣系統。
?. 制(zhi)冷壓(ya)縮機由丙(bing)烯制(zhi)冷壓(ya)縮機、乙烯制(zhi)冷壓(ya)縮機和二元制(zhi)冷壓(ya)縮機構成(cheng)，其中乙烯機和丙(bing)烯機構成(cheng)復疊式制(zhi)冷，為分(fen)離過程中裂解氣等(deng)提供多(duo)種等(deng)級的冷劑。本單元是(shi)乙烯裝置的心臟，一旦停車，系統無法(fa)正(zheng)常運行。
?. 將裂解(jie)氣壓縮(suo)單元中堿洗的廢(fei)堿和(he)含硫污水(shui)利用二(er)氧化(hua)碳中和(he)處理，使(shi)之合(he)格排放，減少環境污染。
3. 在國外執行的某工(gong)程乙烯裝置布(bu)置典型(xing)實例（圖5-106）
圖5-106 在國外執(zhi)行的(de)某工程乙烯裝置布置典(dian)型實例
