1. 乙烯裝(zhuang)置(zhi)工藝的技術發(fa)展(zhan)
乙(yi)烯(xi)(xi)（Ethylene或者Ethene）是石(shi)(shi)油化(hua)工(gong)的重(zhong)要基礎原料，乙(yi)烯(xi)(xi)裝置(zhi)是石(shi)(shi)油化(hua)工(gong)生(sheng)產有機(ji)原料的基礎，是石(shi)(shi)油化(hua)工(gong)的龍頭，它的規(gui)模(mo)、產量、技術(shu)，標志(zhi)著一個國家的石(shi)(shi)油化(hua)學工(gong)業的發展水平。乙(yi)烯(xi)(xi)生(sheng)產裝置(zhi)起源于1940年，美孚公司建成了第一套(tao)以(yi)煉廠(chang)氣為(wei)原料的乙(yi)烯(xi)(xi)生(sheng)產裝置(zhi)，開創了以(yi)乙(yi)烯(xi)(xi)裝置(zhi)為(wei)中心(xin)的石(shi)(shi)油化(hua)工(gong)歷史，目前世界上(shang)乙(yi)烯(xi)(xi)生(sheng)產的主要技術(shu)是管式爐(lu)蒸汽(qi)熱裂解和(he)深冷(leng)分離(li)流程。
乙烯(xi)裝置主要(yao)由裂(lie)解(jie)和分(fen)離兩(liang)部分(fen)組成。管(guan)式裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)可以分(fen)為魯姆斯(si)裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)、斯(si)通-韋伯斯(si)特(te)裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)、凱洛格裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)、三(san)菱油化(hua)裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)、福斯(si)特(te)-惠勒裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)和西拉斯(si)裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)等。分(fen)離部分(fen)根(gen)據分(fen)離形式可以分(fen)為順序分(fen)離法(fa)(fa)、前端脫乙烷、前端脫丙(bing)烷和漸進分(fen)離流(liu)程。
2. 乙(yi)烯裝置工藝流程(cheng)簡介(jie)
乙(yi)烯裝置(zhi)的基本組成(cheng)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)為(wei)：裂解(jie)爐單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、急冷單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、裂解(jie)氣壓縮(suo)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、深冷分(fen)離單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)甲(jia)烷(wan)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)乙(yi)烷(wan)與乙(yi)烯精(jing)制(zhi)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、乙(yi)烯產品外送單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)丙烷(wan)與丙烯精(jing)制(zhi)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)丁烷(wan)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)戊烷(wan)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、火炬(ju)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、制(zhi)冷壓縮(suo)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)和污水處理單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)。各單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)作用介紹(shao)如(ru)下。
①. 裂解(jie)爐(lu)單元。原(yuan)料(liao)油與(yu)稀釋蒸汽按比(bi)例混合(he)，進入裂解(jie)爐(lu)發生(sheng)高(gao)溫斷鏈反應，生(sheng)成氫氣、甲烷(wan)、乙烯丙烯、碳四等(deng)目的產物，同時(shi)副(fu)產超(chao)高(gao)壓蒸汽，屬高(gao)溫單元。
②. 急冷單(dan)元。裂解氣在此單(dan)元先后(hou)經油(you)洗、水(shui)洗，溫度降低至40℃，同時將較重組(zu)分(fen)如渣油(you)、重汽油(you)分(fen)離出來。
③. 裂解氣壓(ya)縮單元。利(li)用(yong)超高壓(ya)蒸汽作動(dong)力(li)驅(qu)動(dong)汽輪機將(jiang)裂解氣升壓(ya)，分離其中(zhong)較重組成(cheng)，減(jian)少(shao)進入(ru)冷箱(xiang)系統的物料量，同時將(jiang)裂解過程中(zhong)產(chan)生(sheng)的酸性氣體用(yong)堿(jian)中(zhong)和脫除。過程中(zhong)產(chan)生(sheng)廢堿(jian)、含(han)硫污水。
④. 深冷分離單元(yuan)。將壓縮后的裂解(jie)氣(qi)(qi)干燥后，依次降溫最終達到(dao)氫(qing)氣(qi)(qi)的分離。利(li)用(yong)鎳基催(cui)化劑將氫(qing)氣(qi)(qi)中的雜質(zhi)脫除。
⑤. 脫甲(jia)烷單元。進(jin)行甲(jia)烷與碳二(er)以上組分的切割。
⑥. 脫乙(yi)(yi)烷與(yu)乙(yi)(yi)烯精餾單元。進(jin)行碳二(er)與(yu)碳三以上組分(fen)的切割，并(bing)將碳二(er)在鈀系催化劑作用下選擇(ze)加(jia)氫，使乙(yi)(yi)炔加(jia)氫生成(cheng)乙(yi)(yi)烯，分(fen)離乙(yi)(yi)烯與(yu)乙(yi)(yi)烷，乙(yi)(yi)烷循(xun)環(huan)裂解。
⑦. 乙(yi)(yi)烯產品外送單元。進行乙(yi)(yi)烯儲存和汽化外送，為(wei)下游(you)裝置(zhi)提供不同壓(ya)力等級(ji)的氣相(xiang)乙(yi)(yi)烯。
⑧. 脫丙(bing)(bing)(bing)烷與(yu)(yu)丙(bing)(bing)(bing)烯精制單元。進行碳(tan)三與(yu)(yu)碳(tan)四(si)以上組(zu)分的切割，并將碳(tan)三在催化劑作用下(xia)選擇加氫，使MAPD加氫生成(cheng)丙(bing)(bing)(bing)烯，分離(li)丙(bing)(bing)(bing)烯與(yu)(yu)丙(bing)(bing)(bing)烷，丙(bing)(bing)(bing)烯送下(xia)游(you)加工，丙(bing)(bing)(bing)烷循環裂解或外送。
⑨. 脫丁(ding)烷單元。進行碳四與碳五(wu)以上組分的(de)切(qie)割。
⑩. 脫戊烷(wan)單元。將碳五與汽油分離，碳五送制苯抽提。
?. 火炬單元。提供可(ke)燃氣(qi)體安全排放(fang)燃燒或回收，是(shi)事故(gu)狀態下的安全防護措施。
?. 制冷壓(ya)縮(suo)單元。為裂解氣順(shun)序分(fen)離提供不同等級的(de)冷劑(ji)，是乙(yi)烯(xi)裝置的(de)心臟部位。
?. 污水(shui)處理單元。預(yu)處理裝置(zhi)產(chan)生的(de)廢堿等(deng)污水(shui)，間(jian)斷處理，有(you)劇毒(du)物料(liao)。
順序分離(li)流程(cheng)如圖5-105所示(shi)。
①. 從界區外來的(de)HGO、石(shi)腦油、加氫尾(wei)油原料(liao)分別儲存在進(jin)(jin)料(liao)罐，原料(liao)經過(guo)泵(beng)加壓后(hou)(hou)，用急(ji)(ji)冷(leng)水(shui)預熱(re)(re)送至(zhi)(zhi)裂(lie)解(jie)(jie)(jie)爐。經預熱(re)(re)后(hou)(hou)裂(lie)解(jie)(jie)(jie)原料(liao)進(jin)(jin)入裂(lie)解(jie)(jie)(jie)爐對流段(duan)原料(liao)預熱(re)(re)段(duan)預熱(re)(re)后(hou)(hou)與稀釋蒸汽按(an)比例混合后(hou)(hou)，經裂(lie)解(jie)(jie)(jie)爐混合預熱(re)(re)段(duan)預熱(re)(re)至(zhi)(zhi)起始反應溫(wen)度（即(ji)橫跨溫(wen)度），進(jin)(jin)入裂(lie)解(jie)(jie)(jie)爐輻射段(duan)進(jin)(jin)行裂(lie)解(jie)(jie)(jie)。裂(lie)解(jie)(jie)(jie)氣先進(jin)(jin)人廢(fei)熱(re)(re)鍋(guo)爐盡快冷(leng)卻(que)以防止二次反應的(de)發(fa)生，并回收裂(lie)解(jie)(jie)(jie)氣的(de)顯熱(re)(re)，然后(hou)(hou)進(jin)(jin)入急(ji)(ji)冷(leng)器用急(ji)(ji)冷(leng)油進(jin)(jin)一步(bu)冷(leng)卻(que)后(hou)(hou)送入汽油分餾(liu)塔。
②. 裂(lie)(lie)解(jie)氣(qi)在(zai)汽(qi)油(you)分(fen)餾(liu)塔中用循(xun)環急冷油(you)進一步冷卻，重組(zu)(zu)(zu)分(fen)通過塔釜采出作為(wei)裂(lie)(lie)解(jie)燃料(liao)油(you)（PFO）產品，較輕的(de)組(zu)(zu)(zu)分(fen)通過側線(xian)采出作為(wei)裂(lie)(lie)解(jie)柴油(you)（PGO）產品，裂(lie)(lie)解(jie)汽(qi)油(you)和更輕的(de)組(zu)(zu)(zu)分(fen)在(zai)塔頂以(yi)氣(qi)相(xiang)采出。急冷油(you)帶(dai)走的(de)熱(re)量經過稀釋蒸汽(qi)發(fa)生(sheng)系統、工藝水汽(qi)提塔再沸(fei)器、對去(qu)工藝水汽(qi)提塔及稀釋蒸汽(qi)發(fa)生(sheng)器的(de)工藝水加熱(re)進行回收。
③. 急(ji)冷(leng)(leng)水塔塔頂汽(qi)相經帶有段(duan)間(jian)冷(leng)(leng)卻和分離(li)(li)的五(wu)(wu)段(duan)裂解(jie)氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)機壓(ya)縮(suo)(suo)。裂解(jie)氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)機五(wu)(wu)段(duan)出口(kou)裂解(jie)氣(qi)(qi)經冷(leng)(leng)卻水、丙(bing)烯冷(leng)(leng)劑(ji)和脫乙烷(wan)塔進料激冷(leng)(leng)后進入裂解(jie)氣(qi)(qi)干(gan)燥器。過程中分離(li)(li)的汽(qi)油送(song)出界區，凝液汽(qi)提(ti)塔釜(fu)出料送(song)至(zhi)脫丙(bing)烷(wan)系統。在三(san)段(duan)和四段(duan)之間(jian)，裂解(jie)氣(qi)(qi)經過堿洗除去H2S和CO2。
④. 裂解氣經過脫水干(gan)燥，進入冷(leng)(leng)箱，依(yi)次經丙烯(xi)冷(leng)(leng)劑、乙(yi)烯(xi)冷(leng)(leng)劑、甲烷節流降溫冷(leng)(leng)凝分(fen)離，最終氣相降溫至-165℃從(cong)低壓(ya)甲烷中分(fen)離出氫(qing)氣，氫(qing)氣經甲烷化精制后提供給乙(yi)炔、丙炔加氫(qing)用。
⑤. 低壓(ya)脫甲烷塔(ta)(ta)(ta)(ta)接(jie)收深(shen)冷(leng)(leng)分(fen)離單元來的(de)各股(gu)液體進(jin)料(liao)(liao)(liao)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂用二元冷(leng)(leng)劑部分(fen)冷(leng)(leng)凝，分(fen)離出(chu)的(de)高壓(ya)甲烷產(chan)(chan)品在冷(leng)(leng)箱(xiang)中(zhong)(zhong)回收冷(leng)(leng)量后(hou)去再(zai)生氣、燃(ran)料(liao)(liao)(liao)氣系(xi)統，中(zhong)(zhong)壓(ya)甲烷產(chan)(chan)品去燃(ran)料(liao)(liao)(liao)氣系(xi)統。塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜物料(liao)(liao)(liao)經塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜泵加壓(ya)后(hou)依次經回收冷(leng)(leng)量至(zhi)作(zuo)為脫乙烷塔(ta)(ta)(ta)(ta)進(jin)料(liao)(liao)(liao)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜再(zai)沸器用-37℃裂解氣和二元冷(leng)(leng)劑作(zuo)為熱源。
⑥. 脫(tuo)乙(yi)(yi)烷(wan)塔(ta)(ta)進行(xing)碳二與(yu)碳三以上組分的切割分離。塔(ta)(ta)釜(fu)(fu)再沸器(qi)(qi)(qi)采用(yong)來至急冷水塔(ta)(ta)的急冷水加熱，釜(fu)(fu)液經(jing)冷卻(que)水換熱器(qi)(qi)(qi)和脫(tuo)砷(shen)反應器(qi)(qi)(qi)去(qu)高(gao)壓脫(tuo)丙(bing)烷(wan)塔(ta)(ta)，塔(ta)(ta)頂氣(qi)體(ti)(ti)經(jing)-24℃丙(bing)烯(xi)(xi)冷劑部分冷凝，氣(qi)體(ti)(ti)去(qu)乙(yi)(yi)炔轉(zhuan)化器(qi)(qi)(qi)。加氫后的氣(qi)體(ti)(ti)經(jing)冷卻(que)后經(jing)綠油(you)吸收塔(ta)(ta)、乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)干燥(zao)器(qi)(qi)(qi)進入乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)精餾塔(ta)(ta)，由側線采出液態(tai)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)產品送入乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)產品儲罐，塔(ta)(ta)釜(fu)(fu)乙(yi)(yi)烷(wan)循環裂解(jie)。
⑦. 乙(yi)烯(xi)產品(pin)經乙(yi)烯(xi)泵送出(chu)，用氣(qi)(qi)體(ti)丙烯(xi)加熱(re)蒸(zheng)發、液體(ti)丙烯(xi)過熱(re)，然(ran)后以氣(qi)(qi)相(xiang)產品(pin)送出(chu)界區。
⑧. 脫丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)塔(ta)(ta)系統(tong)采用雙塔(ta)(ta)脫丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)，一個加氫催化劑(ji)(ji)的高壓(ya)脫丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)塔(ta)(ta)和一個低壓(ya)脫丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)塔(ta)(ta)組成。首先(xian)經過(guo)碳三脫砷保護床脫除(chu)砷。而(er)后(hou)用干(gan)燥后(hou)的氫氣(qi)進入(ru)在(zai)塔(ta)(ta)上部的催化劑(ji)(ji)床層中與碳三中的MAPD反應，將(jiang)甲基乙炔和丙(bing)(bing)(bing)二烯(xi)加氫為(wei)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)。將(jiang)碳三餾(liu)分精(jing)制分離(li)，聚合級丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)產(chan)品液相送出(chu)，丙(bing)(bing)(bing)烷(wan)循環裂(lie)解(jie)或作(zuo)為(wei)液化氣(qi)外送。低壓(ya)塔(ta)(ta)釜(fu)將(jiang)碳四以上餾(liu)分送至(zhi)脫丁烷(wan)塔(ta)(ta)。
⑨. 脫(tuo)(tuo)丁烷(wan)(wan)塔系統采(cai)用兩個(ge)并聯(lian)的塔操作，塔頂物料一(yi)部(bu)分(fen)作回流，一(yi)部(bu)分(fen)作為(wei)碳四(si)產(chan)品送出(chu)界區(qu)(qu)。塔釜物料一(yi)部(bu)分(fen)去(qu)脫(tuo)(tuo)戊烷(wan)(wan)塔，另一(yi)部(bu)分(fen)直接作為(wei)裂解(jie)(jie)汽(qi)油(you)送出(chu)界區(qu)(qu)。脫(tuo)(tuo)丁烷(wan)(wan)塔塔釜來的物料進(jin)入脫(tuo)(tuo)戊烷(wan)(wan)塔，塔頂氣(qi)相經冷(leng)凝后作為(wei)碳五產(chan)品送出(chu)界區(qu)(qu)。塔釜液(ye)則作為(wei)裂解(jie)(jie)汽(qi)油(you)送至(zhi)界區(qu)(qu)。
⑩. 火(huo)(huo)炬(ju)系(xi)(xi)統(tong)分為(wei)第一火(huo)(huo)炬(ju)系(xi)(xi)統(tong)、第二(er)火(huo)(huo)炬(ju)系(xi)(xi)統(tong)和火(huo)(huo)炬(ju)氣(qi)回收系(xi)(xi)統(tong)。用以將正常時(shi)的低壓甲(jia)烷排放和無組(zu)織泄(xie)漏物安全燃(ran)燒，并將工藝紊亂時(shi)的安全排放燃(ran)燒。火(huo)(huo)炬(ju)頭上有三股中壓蒸汽，其目的是為(wei)了保(bao)護火(huo)(huo)炬(ju)頭、消煙(yan)和助(zhu)燃(ran)。在(zai)裝置操作穩定(ding)，提高(gao)排放系(xi)(xi)統(tong)的壓力，投用火(huo)(huo)炬(ju)氣(qi)回收壓縮機，回收火(huo)(huo)炬(ju)氣(qi)、燃(ran)料氣(qi)系(xi)(xi)統(tong)。
?. 制冷壓(ya)縮機(ji)(ji)由丙(bing)烯(xi)制冷壓(ya)縮機(ji)(ji)、乙烯(xi)制冷壓(ya)縮機(ji)(ji)和二元制冷壓(ya)縮機(ji)(ji)構成，其中(zhong)乙烯(xi)機(ji)(ji)和丙(bing)烯(xi)機(ji)(ji)構成復疊(die)式(shi)制冷，為分(fen)離過(guo)程中(zhong)裂解氣等提供多種等級的冷劑。本(ben)單(dan)元是乙烯(xi)裝(zhuang)置的心臟，一旦停車，系統(tong)無法正常運行。
?. 將裂解(jie)氣壓(ya)縮單(dan)元(yuan)中堿洗的廢堿和含硫污(wu)水(shui)利(li)用二氧化碳(tan)中和處理，使之合格排放，減少環境(jing)污(wu)染(ran)。
3. 在(zai)國外執行(xing)的某工程(cheng)乙(yi)烯(xi)裝置(zhi)布置(zhi)典(dian)型實例（圖5-106）
圖5-106 在(zai)國外執(zhi)行的某工程乙烯裝(zhuang)置(zhi)(zhi)布(bu)置(zhi)(zhi)典型(xing)實例
