1. 乙烯裝置工藝的技術發展
乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)（Ethylene或者Ethene）是石(shi)油化(hua)(hua)(hua)工的(de)(de)重要基礎原料(liao)，乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)裝(zhuang)置是石(shi)油化(hua)(hua)(hua)工生(sheng)產(chan)有(you)機原料(liao)的(de)(de)基礎，是石(shi)油化(hua)(hua)(hua)工的(de)(de)龍(long)頭，它(ta)的(de)(de)規模、產(chan)量(liang)、技術，標志(zhi)著(zhu)一個(ge)國家(jia)的(de)(de)石(shi)油化(hua)(hua)(hua)學工業(ye)的(de)(de)發展水平(ping)。乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)生(sheng)產(chan)裝(zhuang)置起源于1940年，美孚公司建(jian)成(cheng)了(le)第一套以(yi)煉廠氣為原料(liao)的(de)(de)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)生(sheng)產(chan)裝(zhuang)置，開創了(le)以(yi)乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)裝(zhuang)置為中心的(de)(de)石(shi)油化(hua)(hua)(hua)工歷(li)史，目前世(shi)界上乙(yi)(yi)(yi)烯(xi)生(sheng)產(chan)的(de)(de)主要技術是管式爐(lu)蒸汽(qi)熱裂解和深冷分離流(liu)程。
乙烯(xi)裝置主要由裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)(jie)和分(fen)(fen)(fen)離(li)兩部分(fen)(fen)(fen)組成。管式(shi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)(fa)可(ke)以(yi)分(fen)(fen)(fen)為(wei)魯姆斯裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)(fa)、斯通-韋(wei)伯斯特裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)(fa)、凱洛格裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)(fa)、三菱(ling)油化裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)(fa)、福斯特-惠(hui)勒裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)(fa)和西拉斯裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)(fa)等。分(fen)(fen)(fen)離(li)部分(fen)(fen)(fen)根(gen)據分(fen)(fen)(fen)離(li)形式(shi)可(ke)以(yi)分(fen)(fen)(fen)為(wei)順序分(fen)(fen)(fen)離(li)法(fa)(fa)、前端脫乙烷(wan)、前端脫丙烷(wan)和漸進分(fen)(fen)(fen)離(li)流(liu)程。
2. 乙烯裝置工藝流(liu)程簡介
乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)裝置的基本(ben)組成單(dan)(dan)元(yuan)為：裂(lie)(lie)解爐單(dan)(dan)元(yuan)、急(ji)冷(leng)(leng)單(dan)(dan)元(yuan)、裂(lie)(lie)解氣壓縮(suo)單(dan)(dan)元(yuan)、深冷(leng)(leng)分離單(dan)(dan)元(yuan)、脫甲烷(wan)單(dan)(dan)元(yuan)、脫乙(yi)(yi)烷(wan)與乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)精制單(dan)(dan)元(yuan)、乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)產品外(wai)送(song)單(dan)(dan)元(yuan)、脫丙烷(wan)與丙烯(xi)(xi)精制單(dan)(dan)元(yuan)、脫丁烷(wan)單(dan)(dan)元(yuan)、脫戊烷(wan)單(dan)(dan)元(yuan)、火炬(ju)單(dan)(dan)元(yuan)、制冷(leng)(leng)壓縮(suo)單(dan)(dan)元(yuan)和(he)污水處(chu)理(li)單(dan)(dan)元(yuan)。各(ge)單(dan)(dan)元(yuan)作(zuo)用介紹如(ru)下。
①. 裂(lie)解(jie)(jie)爐(lu)單(dan)(dan)元(yuan)。原料油與稀釋蒸汽(qi)按(an)比(bi)例混合，進入裂(lie)解(jie)(jie)爐(lu)發生高溫斷鏈(lian)反(fan)應，生成氫氣、甲烷、乙(yi)烯(xi)丙烯(xi)、碳四等目(mu)的產物，同時副產超高壓蒸汽(qi)，屬高溫單(dan)(dan)元(yuan)。
②. 急冷單元。裂解氣在此單元先后經油(you)洗、水洗，溫度降低至40℃，同時將(jiang)較重(zhong)組分(fen)如渣油(you)、重(zhong)汽油(you)分(fen)離出來(lai)。
③. 裂解(jie)氣(qi)壓縮單(dan)元(yuan)。利(li)用(yong)超高(gao)壓蒸汽作動(dong)力驅動(dong)汽輪機將裂解(jie)氣(qi)升(sheng)壓，分(fen)離其中(zhong)(zhong)較重組成，減少(shao)進入冷(leng)箱系統的物料(liao)量，同時將裂解(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)產(chan)生的酸性氣(qi)體用(yong)堿(jian)中(zhong)(zhong)和脫(tuo)除(chu)。過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)產(chan)生廢(fei)堿(jian)、含(han)硫污水(shui)。
④. 深冷分(fen)離單元(yuan)。將(jiang)壓縮后的裂(lie)解氣(qi)干燥后，依次降溫最(zui)終達到氫(qing)氣(qi)的分(fen)離。利用鎳基催(cui)化劑(ji)將(jiang)氫(qing)氣(qi)中的雜質脫除。
⑤. 脫甲烷單元。進行甲烷與碳二(er)以(yi)上組分的切(qie)割。
⑥. 脫乙(yi)烷與(yu)乙(yi)烯(xi)精餾(liu)單元。進行碳(tan)(tan)二(er)與(yu)碳(tan)(tan)三以上組分(fen)(fen)的切割，并將(jiang)碳(tan)(tan)二(er)在(zai)鈀系催(cui)化劑(ji)作用下選擇(ze)加(jia)氫(qing)(qing)，使乙(yi)炔(gui)加(jia)氫(qing)(qing)生成(cheng)乙(yi)烯(xi)，分(fen)(fen)離(li)乙(yi)烯(xi)與(yu)乙(yi)烷，乙(yi)烷循環(huan)裂解。
⑦. 乙(yi)烯產(chan)品外送單(dan)元。進行乙(yi)烯儲存(cun)和汽(qi)化外送，為下游(you)裝置(zhi)提供(gong)不同(tong)壓力(li)等(deng)級的氣相乙(yi)烯。
⑧. 脫丙(bing)烷與丙(bing)烯(xi)精制(zhi)單元。進行碳(tan)三(san)與碳(tan)四以(yi)上組(zu)分(fen)(fen)的切割，并將碳(tan)三(san)在催(cui)化劑作用下(xia)選(xuan)擇加氫，使MAPD加氫生(sheng)成丙(bing)烯(xi)，分(fen)(fen)離(li)丙(bing)烯(xi)與丙(bing)烷，丙(bing)烯(xi)送(song)(song)下(xia)游加工(gong)，丙(bing)烷循環(huan)裂(lie)解(jie)或外送(song)(song)。
⑨. 脫丁烷(wan)單元。進行(xing)碳(tan)四與碳(tan)五以上組分的(de)切(qie)割。
⑩. 脫戊(wu)烷單元。將碳五與汽油分(fen)離，碳五送制苯(ben)抽提。
?. 火炬單元。提供(gong)可燃氣體安全(quan)排(pai)放燃燒(shao)或回收，是事故狀態(tai)下的安全(quan)防護措施。
?. 制冷(leng)壓縮單(dan)元。為裂解氣順序分離提(ti)供不同等級(ji)的(de)冷(leng)劑(ji)，是乙烯裝置(zhi)的(de)心臟(zang)部(bu)位。
?. 污水處理單元。預處理裝置產生(sheng)的廢堿等(deng)污水，間斷(duan)處理，有(you)劇毒(du)物料。
順序分(fen)離流程如圖5-105所(suo)示。
①. 從界(jie)區外來的HGO、石腦(nao)油、加(jia)氫尾油原料(liao)分別儲存在進(jin)(jin)(jin)(jin)料(liao)罐，原料(liao)經過泵加(jia)壓后(hou)，用(yong)急冷水(shui)預(yu)熱(re)(re)送至裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐(lu)。經預(yu)熱(re)(re)后(hou)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)原料(liao)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐(lu)對流段原料(liao)預(yu)熱(re)(re)段預(yu)熱(re)(re)后(hou)與稀(xi)釋蒸汽按比例混合后(hou)，經裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐(lu)混合預(yu)熱(re)(re)段預(yu)熱(re)(re)至起始反應(ying)溫(wen)度(du)(du)（即橫跨(kua)溫(wen)度(du)(du)），進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐(lu)輻射段進(jin)(jin)(jin)(jin)行裂(lie)(lie)解(jie)(jie)。裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣先進(jin)(jin)(jin)(jin)人廢(fei)熱(re)(re)鍋爐(lu)盡快冷卻以防止(zhi)二次(ci)反應(ying)的發(fa)生，并回(hui)收裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣的顯熱(re)(re)，然后(hou)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)急冷器用(yong)急冷油進(jin)(jin)(jin)(jin)一(yi)步冷卻后(hou)送入(ru)汽油分餾塔(ta)。
②. 裂(lie)解氣在汽油(you)(you)分餾塔(ta)(ta)中用循環急冷(leng)油(you)(you)進(jin)一步冷(leng)卻，重(zhong)組(zu)分通過(guo)塔(ta)(ta)釜采(cai)出(chu)作(zuo)為裂(lie)解燃料油(you)(you)（PFO）產(chan)品，較輕的組(zu)分通過(guo)側線采(cai)出(chu)作(zuo)為裂(lie)解柴油(you)(you)（PGO）產(chan)品，裂(lie)解汽油(you)(you)和更輕的組(zu)分在塔(ta)(ta)頂以氣相采(cai)出(chu)。急冷(leng)油(you)(you)帶走(zou)的熱量經過(guo)稀(xi)(xi)釋蒸汽發(fa)(fa)生(sheng)系統(tong)、工藝(yi)水(shui)(shui)汽提塔(ta)(ta)再(zai)沸器、對去(qu)工藝(yi)水(shui)(shui)汽提塔(ta)(ta)及稀(xi)(xi)釋蒸汽發(fa)(fa)生(sheng)器的工藝(yi)水(shui)(shui)加熱進(jin)行(xing)回收(shou)。
③. 急冷水塔(ta)塔(ta)頂汽相(xiang)經帶有段(duan)間(jian)冷卻和(he)分離的五(wu)段(duan)裂(lie)解(jie)氣壓縮(suo)機(ji)(ji)壓縮(suo)。裂(lie)解(jie)氣壓縮(suo)機(ji)(ji)五(wu)段(duan)出(chu)口裂(lie)解(jie)氣經冷卻水、丙烯冷劑(ji)和(he)脫(tuo)乙烷塔(ta)進料激冷后進入(ru)裂(lie)解(jie)氣干燥器(qi)。過程中分離的汽油送出(chu)界(jie)區，凝液汽提(ti)塔(ta)釜出(chu)料送至脫(tuo)丙烷系統。在三段(duan)和(he)四段(duan)之間(jian)，裂(lie)解(jie)氣經過堿洗(xi)除去H2S和(he)CO2。
④. 裂解氣經(jing)(jing)過脫(tuo)水干燥，進入冷箱，依次經(jing)(jing)丙烯冷劑、乙烯冷劑、甲烷(wan)節流(liu)降溫冷凝分離(li)，最(zui)終(zhong)氣相降溫至-165℃從(cong)低壓(ya)甲烷(wan)中分離(li)出氫氣，氫氣經(jing)(jing)甲烷(wan)化精制后提供給乙炔(gui)、丙炔(gui)加氫用。
⑤. 低壓(ya)脫甲烷塔(ta)(ta)接收(shou)深冷(leng)分離(li)單元(yuan)來的(de)各股液體進料，塔(ta)(ta)頂(ding)用二元(yuan)冷(leng)劑部(bu)分冷(leng)凝，分離(li)出(chu)的(de)高壓(ya)甲烷產品在冷(leng)箱中(zhong)回收(shou)冷(leng)量后(hou)去再生氣、燃料氣系(xi)統(tong)，中(zhong)壓(ya)甲烷產品去燃料氣系(xi)統(tong)。塔(ta)(ta)釜(fu)物料經(jing)塔(ta)(ta)釜(fu)泵加壓(ya)后(hou)依次經(jing)回收(shou)冷(leng)量至作(zuo)為脫乙烷塔(ta)(ta)進料。塔(ta)(ta)釜(fu)再沸器用-37℃裂解(jie)氣和二元(yuan)冷(leng)劑作(zuo)為熱源。
⑥. 脫(tuo)(tuo)乙(yi)烷塔(ta)進行碳二(er)與碳三以上組分(fen)的切割分(fen)離。塔(ta)釜再沸器采(cai)用來至急冷水(shui)塔(ta)的急冷水(shui)加熱，釜液經(jing)冷卻(que)水(shui)換熱器和脫(tuo)(tuo)砷(shen)反(fan)應器去(qu)高壓(ya)脫(tuo)(tuo)丙(bing)烷塔(ta)，塔(ta)頂氣體經(jing)-24℃丙(bing)烯(xi)(xi)冷劑部分(fen)冷凝，氣體去(qu)乙(yi)炔轉化器。加氫后的氣體經(jing)冷卻(que)后經(jing)綠油(you)吸收塔(ta)、乙(yi)烯(xi)(xi)干燥器進入(ru)乙(yi)烯(xi)(xi)精餾塔(ta)，由側線(xian)采(cai)出(chu)液態(tai)乙(yi)烯(xi)(xi)產品送入(ru)乙(yi)烯(xi)(xi)產品儲罐，塔(ta)釜乙(yi)烷循環裂解。
⑦. 乙(yi)烯(xi)(xi)產(chan)品(pin)(pin)經乙(yi)烯(xi)(xi)泵送(song)出(chu)，用氣體(ti)丙烯(xi)(xi)加熱(re)蒸(zheng)發、液體(ti)丙烯(xi)(xi)過熱(re)，然后以氣相產(chan)品(pin)(pin)送(song)出(chu)界區(qu)。
⑧. 脫(tuo)(tuo)丙烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)系(xi)統(tong)采用雙塔(ta)(ta)脫(tuo)(tuo)丙烷(wan)(wan)，一(yi)個加氫催化劑(ji)的(de)(de)高壓(ya)(ya)脫(tuo)(tuo)丙烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)和(he)一(yi)個低壓(ya)(ya)脫(tuo)(tuo)丙烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)組成。首先經過碳三脫(tuo)(tuo)砷保護床(chuang)脫(tuo)(tuo)除(chu)砷。而(er)后用干燥后的(de)(de)氫氣(qi)進入在塔(ta)(ta)上部的(de)(de)催化劑(ji)床(chuang)層中與(yu)碳三中的(de)(de)MAPD反應，將甲(jia)基乙炔和(he)丙二烯(xi)加氫為丙烯(xi)。將碳三餾分精制分離，聚合級(ji)丙烯(xi)產(chan)品(pin)液相送出(chu)，丙烷(wan)(wan)循(xun)環裂解或作(zuo)為液化氣(qi)外(wai)送。低壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)釜將碳四以上餾分送至脫(tuo)(tuo)丁烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)。
⑨. 脫(tuo)丁烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)系統采用兩個并聯的塔(ta)(ta)(ta)(ta)操作(zuo)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)物料(liao)(liao)(liao)一(yi)部(bu)分作(zuo)回流，一(yi)部(bu)分作(zuo)為碳四產品(pin)送出界區。塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜物料(liao)(liao)(liao)一(yi)部(bu)分去(qu)脫(tuo)戊烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，另一(yi)部(bu)分直接作(zuo)為裂解汽(qi)油(you)送出界區。脫(tuo)丁烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜來的物料(liao)(liao)(liao)進入(ru)脫(tuo)戊烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣相經冷凝(ning)后作(zuo)為碳五(wu)產品(pin)送出界區。塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜液則作(zuo)為裂解汽(qi)油(you)送至(zhi)界區。
⑩. 火(huo)(huo)炬系統(tong)(tong)分為第(di)一火(huo)(huo)炬系統(tong)(tong)、第(di)二火(huo)(huo)炬系統(tong)(tong)和火(huo)(huo)炬氣回收系統(tong)(tong)。用以(yi)將正常(chang)時的低壓(ya)(ya)甲烷排放(fang)和無組織泄漏物安(an)全燃(ran)(ran)燒，并將工藝(yi)紊亂(luan)時的安(an)全排放(fang)燃(ran)(ran)燒。火(huo)(huo)炬頭上有三股中(zhong)壓(ya)(ya)蒸汽，其目的是(shi)為了(le)保護火(huo)(huo)炬頭、消煙和助(zhu)燃(ran)(ran)。在裝(zhuang)置操作穩定(ding)，提高(gao)排放(fang)系統(tong)(tong)的壓(ya)(ya)力(li)，投用火(huo)(huo)炬氣回收壓(ya)(ya)縮機(ji)，回收火(huo)(huo)炬氣、燃(ran)(ran)料氣系統(tong)(tong)。
?. 制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)由(you)丙(bing)烯(xi)(xi)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)、乙烯(xi)(xi)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)和二元制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)構成，其中乙烯(xi)(xi)機(ji)和丙(bing)烯(xi)(xi)機(ji)構成復疊(die)式(shi)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)，為(wei)分離過程中裂解(jie)氣(qi)等提供(gong)多種等級的冷(leng)(leng)劑。本(ben)單元是乙烯(xi)(xi)裝(zhuang)置(zhi)的心(xin)臟，一旦停(ting)車，系統(tong)無法正常(chang)運行。
?. 將裂解氣壓縮單元中(zhong)堿(jian)洗的廢堿(jian)和含硫污(wu)水利用(yong)二氧化碳中(zhong)和處理，使(shi)之合格排放，減少環境污(wu)染。
3. 在(zai)國外執行的某工程乙烯裝置布置典型(xing)實例（圖5-106）
圖5-106 在(zai)國外執行(xing)的某(mou)工程乙烯裝置布置典型實例
