乙烯装置分离工段.doc

毕业设计开题报告 目录
沈 阳 化 工 大 学
毕业设计开题报告

题 目：年产10.8万吨乙烯装置分离工段
工艺设计—丙烯精馏工序
院 系： 化学工程学院
专 业： 化学工程与工艺
班 级： 化工0801班
学生姓名： 王文晶
指导教师： 范俊刚

沈阳化工大学
2012年3月
I

摘 要
乙烯是石油化学工业中最重要基础有机原料之一。由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁 二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、 合成橡胶三大合成材料的基础原料，涉及到国民生活的各个方面。所以,乙烯生产能力的大 小直接影响着乙烯及其他衍生物的供应。 其产能是衡量一国乙烯竞争力的重要标准,也是衡 量一个国家石油化工产业的重要标志。 乙烯装置是石油化工行业的龙头装置，对应乙烯装置，石油烃裂解制乙烯技术研究始 于 20 世纪 30 年代，经过近 70 年的发展，裂解技术日臻完善，目前该技术所生产的乙烯 已经占到世界乙烯总产量的 98%以上。 本次设计参考了**乙烯厂的部分资料，以生产实践为基础，理论联系实际，针对乙烯 装置分离工段进行重点设计。设计生产能力为年生产 10 万吨。本设计内容主要对丙烯精 馏塔进行了物料衡算、热量衡算、塔型设计、尺寸计算与选型。其中包括塔径计算、塔板 布置、流体力学计算，附件的计算与选型，其中包括塔冷凝器的选择、再沸器的选取、接 管及除沫器的计算、塔高的计算等内容。 设计过程中查阅了大量的文献资料，并以**乙烯厂装置为参考，设计基本达到了合理 程度，绘制了工艺流程图和填料装配图。 关键词： 关键词：乙烯；装置；丙烯；精馏
ABSTRACT

目 录
引言..............................................................1
1.1 设计概述.........................................................2
1.2 国内外乙烯工业的现状和发展前景 ............................................................................................2
1.3 乙烯的主要生产方法 ....................................................................................................................3
1.3.1 烃类热裂解法生产乙烯.............................................................................................................3
1.3.2 乙烯的主要分离技术.................................................................................................................4
.3.3 乙烯生产的其他方法.................................................................................................................5
第二章、 乙烯等主要产品的性质和工艺流程的确定 .................................................................... 6 2.1 乙烯等主要产品和主要副产品的性质、用途和质量规格 ........................................................6
2.1.1 聚合级乙烯 ................................................................................................................................6
2.1.2 聚合级丙烯 ................................................................................................................................6
2.1.3 主要副产品的性质、用途和质量规格 .....................................................................................7
2.2 乙烯生产工艺技术简介 ................................................................................................................9
2.2.1 装置简介 ....................................................................................................................................9 2.2.2 基本原理 ....................................................................................................................................9 2.2.3 工艺流程 ...................................................................................................................................10 2.2.4 工艺条件控制指标....................................................................................................................17
第三章、 乙烯装置的物料衡算 ...................................................................................................... 19
3.1 物料衡算 ......................................................................................................................................19 3.1.1 裂解装置的物料衡算...............................................................................................................19
3.1.2 丙烯精馏塔物料衡算...............................................................................................................20
3.2 热量衡算 ......................................................................................................................................23 3.2.1 丙烯精馏塔热流示意图...........................................................................................................23
3.2.2 热量衡算 ..................................................................................................................................23 3.3 设备尺寸衡算与选型 ..................................................................................................................25
3.3.1 丙烯精馏塔的设备尺寸计算与选型 .......................................................................................25
3.3.2 丙烯精馏塔附属设备及主要附件选型与计算 .......................................................................30
第四章、设计结果汇总 .................................................................................................................... 36

引言

乙烯是石油化工的基础原料。随着世界经济的发展，低级烯烃的需求呈逐年增加的趋 势。目前世界上乙烯的生产绝大多数来源于蒸汽裂解制烯烃技术。由于蒸汽裂解是石油化 工中的大能耗装置，而且完全依赖不可再生的石油资源，因此研究和开发人员进行了新的 乙烯生产技术的探索和开发， 乙烷脱氢、催化裂解、甲烷氧化偶联和甲醇转化等乙烯生 产新工艺希望能够以此作为蒸汽裂解制乙烯的补充，甚至在将来替代蒸汽裂解制乙烯。
近年来，世界乙烯装置规模大型化趋势明显。据统计，装置规模从50万吨/年增至70 万吨/年，可节省投资16%。随着裂解炉生产能力的提高，不但单位乙烯生产能力的投资下 降，而且操作成本和维修成本也相应减少，从而降低了单位乙烯的生产成本。
我国乙烯装置普遍规模较小，其平均能耗、物耗也相应较高。对装置规模小、缺乏市 场竞争力的小型乙烯装置，专家建议可借鉴大型乙烯装置改造的经验，进行扩能改造，形 成中型乙烯装置以有效地提高现有装置竞争力。

第一章 文献综述

1.1 设计概述
乙烯在国民经济中发挥着巨大作用，乙烯产量已成为衡量一个国家经济水平的重要标 志，我国最近几年乙烯产量有了很大的提高。
目前烃类热裂解法是乙烯的主要生产方法，其主要设备裂解炉的效率对乙烯生产有很 大影响，因此选择好的裂解炉型将会提高乙烯产量。
乙烯的主要分离方法有：① 顺序分离技术。典型的生产工艺为 ABBLummus 公司的 顺序分离低压脱甲烷技术；② 前脱丙烷前加氢技术。典型工艺为 Stone & Webster 公司的 前脱丙烷前加氢技术；③ 前脱乙烷前加氢技术。典型工艺为 Linde 公司的前脱乙烷前加 氢技术。 本设计是对年产 10 万吨乙烯装置分离工段丙烯精馏工序的设计。
该设计是以**公司乙 烯裂解装置为依据，同时做了部分改动。本设计以石脑油为原料，管式炉裂解的方法生产 乙烯。主要对脱丙烷塔进行了物料衡算和热量衡算，并对其进行了工艺参数的确定以及设 备尺寸计算与选型。对丙烯精馏塔进行了物料衡算和热量衡算，并对其进行了工艺参数的 确定以及设备尺寸计算与选型。 本设计中裂解炉选用的是鲁姆斯公司的 SRT 型裂解炉， 脱 丙烷塔采用的是浮阀塔，丙烯精馏塔采用填料塔。
1.2 国内外乙烯工业的现状和发展前景
经过 40 多年的建设发展，中国乙烯工业已跻身世界乙烯大国行列。2005 年中国乙烯 生产能力达到 698.8 万吨/年。近年中国经济高速发展，带动了化工产品的旺盛需求，尽管 乙烯装置开工率都接近 100%，但仍严重产不足需，折合乙烯当量自给率仅 40%左右。预 计 2010 年国内乙烯当量需求量将达 2700 万吨，与现有能力相比有近 2000 万吨的供应缺 口。看到中国广阔的市场潜力，国外大石化公司纷纷通过合资方式进军中国，中国已成为 世界乙烯发展的目标市场。国内一些企业，从沿海到内地纷纷提出乙烯项目建设设想，乙 烯产量将会快速增长。
20世纪70 年代以后，我国的乙烯工业有了快速的发展。到2006年4月，我国共有乙烯 装置21套。 目前， 乙烯生产能力为867.5×104t/a， 2005年为787.5×104t/a， 产量达到753.9×104t/a， 与2004年相比，分别增长30.06%和20.32%。尽管我国的乙烯产量有了快速的增长，但是， 由于国民经济的快速发展，2005年的乙烯自给率只有45%左右， 远远不能满足经济持续高 速发展的需求。在“十一五”期间，我国将采取合资或独资的形式，正在建设和筹建“福建 80×104t/a 乙烯、新疆100×104t/a 乙烯、天津100×104t/a 乙烯、镇海100×104t/a 乙烯、广州 80×104t/a 乙烯、四川80×104t/a乙烯、抚顺80×104t/a 乙烯、武汉80×104t/a 乙烯”等大型乙 烯项目，还有茂名、大庆、兰州、盘锦等乙烯造项目。到“十一五”末或“十二五”初期，我 国乙烯生产能力将会达到约1771.5×104t/a，乙烯的自给率大大提高，乙烯工业的技术水平 也会大大提高。[1]
虽然我国乙烯工业已具有很好的基础，但依然存在规模偏小、布局分散、整体竞争能 力不强等问题。未来我国乙烯的发展，首先通过对现有装置的改扩建及新建装置，调整乙 烯产业的布局；加快乙烯工业结构调整和产业升级，实现乙烯工业的基地化、一体化发展， 努力提高我国乙烯工业的综合竞争力。原料瓶颈的制约是我国乙烯工业健康发展的重要影响因素。我国乙烯工业采用的是液体裂解原料路线，绝大部分需由炼油工业提供。目前石 油已成为制约我国经济和社会发展的主要瓶颈，我国每年要进口1亿吨以上原油来满足油 品及化工用油的需求。按照到2010年增1000万吨乙烯的发展目标，需增加化工轻油3500万 吨，如果所需化工轻油全部由国内炼厂提供，则需增加原油加工量2亿吨以上，进口量巨 大，原料问题将成为我国乙烯发展的最大瓶颈。加强资源优化配置，在兼顾油品需求的同 时，最大限度地提供化工轻油，充分利用国内外两种资源，开发多种裂解原料来源是解决 乙烯原料瓶颈的有效途径。
近年来，世界乙烯工业保持了较快的发展速度，特别是亚洲(不含中东地区，下同) 、 中东地区，乙烯工业发展明显快于其他地区。2006年，世界乙烯能力达到了1120亿吨/年， 其中北美、亚洲和西欧地区是世界最大的乙烯生产地，这3个地区的生产能力约占世界总 能力的7815%。
近年来，中东地区是世界乙烯工业发展最快的地区，2001 - 2006年其年均增幅达到 618%，明显高于世界平均增长率217%。目前，除沙特外，伊朗、科威特、阿联酋、卡塔 尔、阿曼等国已成为乙烯的生产地。2006年，世界乙烯产量1110亿吨，其中石脑油和混合 原料裂解约占总生产量的57%，乙烷裂解占26%，丙烷和瓦斯油各占7%，丁烷约占2%。未 来以天然气为原料的乙烷裂解将有较快发展， 2006-2011年年均增长率将达914%，瓦斯油 裂解年均增长率为812% ，丙烷为419%，石脑油为214%。到2011年，天然气凝析液(NGL) 原料将占总乙烯生产原料的50%。未来几年，世界乙烯将呈现快速增长， 2007-2011年世 界将新增乙烯能力3 800万吨/年，年均增幅达519%。从地区增长看，新增乙烯将主要集中 在中东和亚太地区，其中中东地区新增2 000万吨/年，约占总新增能力的55%，亚太地区新 增1 600万吨/年，约占新增能力的40%。[2]
1.3 乙烯的主要生产方法
目前烃类热裂解法是乙烯的主要生产方法，还有一些其他技术，如由甲醇或乙醇制乙 烯，甲烷制乙烯，以及煤液化制乙烯等。这里主要介绍烃类热裂解法制乙烯。
1.3.1 烃类热裂解法生产乙烯
早在30年代就开始对石油烃高温裂解生产技术进行研究，并在四十年代建成了裂解生 产烯烃的工业装置。经过近六十年的发展，石油烷烃经管式炉裂解生产乙烯产量占世界乙 烯生产的99％以上。
目前主要的裂解方法[1]：
(1) 蓄热炉裂解
该方法以蓄热砖为载体使石油烃裂解来制取烯烃。此法先用燃料和空气在炉内燃烧， 使蓄热砖升至高温。然后停止供给燃料和空气用蒸汽吹扫残存空气，即可通入裂解原料和 水蒸气。五十年代处实现工业化，由于其收率低、能耗大污水量大、因而除国内的一些小 乙烯企业还在生产外，国内早已停产。
(2) 流动床裂解
流动床裂解技术是在催化裂解技术的基础上发展的烃类裂解技术。它以流动床方式循 环固体颗粒加热载体，循环的热载体在加热器中被加热，在反应器中则利热载体积蓄的热 量进行烃类裂解反应。由于此法在裂解过程中生成的结炭可在加热载体加热过程中烧除，因而可作为重质油裂解手段。IPC法、BASF法、K-K法均作为有代表性的流动技术。
(3) 流动床部分氧化裂解
本法是在流动床反应器中将空气或氧气混合入原料烃，部分原料烃燃烧生成的热量供 应其余原料烃进行裂解反应，也称为自然裂解法。对重质裂解原料则用于制取烯烃。
(4) 高温水蒸汽裂解
高温水蒸汽裂解法是以水蒸汽为热载体，利用高温水蒸汽的热量为裂解反应热。其技 术的关键在于高温蒸汽的发生。
(5) 管式炉裂解
管式炉裂解是在以间壁加热方式为烃类裂解提供热量。通常，首先在对流段中将管内 的烃类和水蒸汽混合物预热至“开始”裂解的温度，再将烃水蒸汽混合物送到高温辐射管继 续升温，以进行裂解。由于烃类裂解过程总是伴随着生碳的副反应，在管内进行裂解时， 副反应产生的碳会逐渐积附于管壁中形成焦层。克服管壁温度和结焦的限制，是裂解炉裂 解技术的关键。此法是国内外普遍采用的裂解方法。
(6) 加氢热裂解
加氢热裂解法是以管式炉裂解为基础， 以氢气代替水蒸汽作为裂解稀释剂的裂解技术。
(7) 催化裂解法 催化裂解法是在催化剂存在的条件下，对石油烃进行高温裂解的过程。研究表明：催 化裂解可以提高烯烃收率，同时也将提高烃的收率。由于催化剂的存在作为稀释剂的水蒸 汽可生成活性基因OH 0 和H 0 ，即可加速裂解反应，又可加速水煤气反应而将裂解生成的碳 气化。由此可大大减少裂解过程中的结焦，但相应在裂解气中生成一定量的CO和CO2等酸 性气体，正是由于结焦少。因而催化裂解有可能在加压下反应。
1.3.2 乙烯的主要分离技术
乙烯的主要分离技术 目前占据世界乙烯市场的分离技术主要分为3大类， 分别为顺序分离技术、 前脱丙烷前 加氢技术和前脱乙烷前加氢技术。随着催化剂技术和性能的改进，前加氢的优点越来越被 人们接受，而前加氢与顺序流程相配合时，C3以上馏分中的双烯烃与C2馏分中的乙炔等一 起加氢，对反应的选择性存在不利影响。因此，近来国内采用前脱丙烷、前加氢流程的逐 渐多起来。 (1) 顺序分离技术
典型的生产工艺为ABBLummus公司的顺序分离低压脱甲烷技术。裂解气首先进入急 冷系统进行快速降温，同时分离出重组分燃料油和粗裂解汽油。然后经过裂解气压缩机将 裂解气压力提高到约3.6 MPa， 干燥脱水后进人深冷系统， 经过冷箱和脱甲烷塔分离出氢气 和甲烷。脱甲烷塔釜物料含有碳二及以上组分，依次进入脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔， 从塔顶分出碳二、碳三和碳四组分。脱乙烷塔和脱丙烷塔顶的碳二和碳三分别经碳二和碳 三加氢脱炔后进入乙烯塔和丙烯塔，精馏后得到乙烯和丙烯产品。碳二加氢系统位于冷箱 及脱甲烷下游，为后加氢。乙烯塔须设置巴氏精馏段，并需设置绿油洗涤系统，这些使投 资和能耗增多。另外，由于碳二加氢系统需要冷箱分离出的氢气物料，所以在不能从外部 引入氢气的情况下，生产出合格乙烯产品所需要的时间长。由于顺序分离技术中的循环物 料稍多，故不利于系统节能。
(2) 前脱丙烷前加氢技术
典型工艺为Stone & Webster公司的前脱丙烷前加氢技术。该技术是在进行脱甲烷之前 先将碳三及轻组分与碳四及重组分进行分离，并将分离出的碳三及轻组分进行碳二加氢， 然后送入深冷系统。前碳二加氢技术有很多优势：①前碳二加氢产生的绿油量甚微，无需 绿油洗涤系统；②由于碳二加氢位于脱甲烷塔上游，从脱乙烷塔釜进人乙烯塔的碳二馏分 中不含氢气和甲烷轻组分，乙烯塔可采用开式热泵技术降低能耗；③由于碳二加氢进料中 富含氢气，不需要冷箱分离出的氢气，所以，在装置开车时，能很快生产出合格的乙烯产 品，缩短开车时间；④由于在进行碳二加氢时也对50 %以上的MAPD加氢，下游的碳三加 氢系统负荷降低；⑤乙烯塔不需要巴氏精馏段，也没有不凝气返回。前脱丙烷前加氢技术 中只有丙烯塔顶不凝气循环。
(3) 前脱乙烷前加氢技术
典型工艺为Linde公司的前脱乙烷前加氢技术。从裂解炉来的裂解气经急冷、压缩后预 冷，首先进入脱乙烷塔系统，把比碳二轻的组分和比碳三重的组分分开。碳二及轻组分先 进行碳二加氢，然后进入冷箱和脱甲烷系统。脱甲烷塔釜液只含碳二，直接进入乙烯塔。 脱乙烷塔塔釜物料进入脱丙烷塔，脱丙烷塔顶的碳三进行碳三加氢后进入丙烯塔。该技术 也采用前碳二加氢，所以具有与前脱丙烷前加氢类似的优点。
1.3.3 乙烯生产的其他方法
除烃类裂解生产乙烯和丙烯外，近几年由煤液化制乙烯的技术已基本成熟，已经运用 于工业化生产。
由炼厂气回收乙烯和丙烯，也是工业上生产烯烃的主要来源之一。此外采用丙烷催化 脱氢的工艺由丙烷生产丙烯的技术也实现了工业化。近来，在乙烷脱氢生产乙烯方面研究 也取得进展。
在石油化工发展的早期，由乙醇脱水制乙烯和焦炉气深冷回收乙烯，均作为乙烯的生 产途径之一，随着碳化学发展，由合成气制乙烯或以合成气经甲醇制乙烯的生产线路受到 广泛重视。近期，以甲烷偶合氧化制乙烯的研究又取得很大进展。但是在油价相对稳定的 情况下，预计在相当时期中，碳一化学的乙烯生产路线尚难与烃裂解竞争。

摘 要
乙烯是石油化学工业中最重要基础有机原料之一。由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁 二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、 合成橡胶三大合成材料的基础原料，涉及到国民生活的各个方面。所以,乙烯生产能力的大 小直接影响着乙烯及其他衍生物的供应。 其产能是衡量一国乙烯竞争力的重要标准,也是衡 量一个国家石油化工产业的重要标志。 乙烯装置是石油化工行业的龙头装置，对应乙烯装置，石油烃裂解制乙烯技术研究始 于 20 世纪 30 年代，经过近 70 年的发展，裂解技术日臻完善，目前该技术所生产的乙烯 已经占到世界乙烯总产量的 98%以上。 本次设计参考了**乙烯厂的部分资料，以生产实践为基础，理论联系实际，针对乙烯 装置分离工段进行重点设计。设计生产能力为年生产 10 万吨。本设计内容主要对丙烯精 馏塔进行了物料衡算、热量衡算、塔型设计、尺寸计算与选型。其中包括塔径计算、塔板 布置、流体力学计算，附件的计算与选型，其中包括塔冷凝器的选择、再沸器的选取、接 管及除沫器的计算、塔高的计算等内容。 设计过程中查阅了大量的文献资料，并以**乙烯厂装置为参考，设计基本达到了合理 程度，绘制了工艺流程图和填料装配图。 关键词： 关键词：乙烯；装置；丙烯；

第二章 乙烯等主要产品的性质和工艺流程的确定
2.1 乙烯等主要产品和主要副产品的性质、用途和质量规格
2.1.1 聚合级乙烯
本装置生产的乙烯产品送往下述装置：聚乙烯装置，环氧乙烷装置，聚丙烯装置，对 二甲苯装置。 性质：常温常压下为无色可燃性气体，略带烃类特有的臭味，冰点-169.4℃，沸点 -103.8℃。比重：气体（空气=1）0.9852，黏度 0.000093CP，在空气中的爆炸极限：上限为 16～29%（体积） ，下限为 3～3.5%（体积） 。 表 1-1 聚合级乙烯产品指标 质量项目 乙烯 甲烷+乙烷 (乙烷) 丙烯+更重烃 (丙烯) 乙炔 一氧化碳 二氧化碳 氢 总羰 氧 硫(以 S 计) 氯(以 CL 计) 水 甲醇 总氮(以 N 计) 指 标 99.85 0.15 0.1 10 7 5 0.5 3 5 1 5 1 1 5 1 5 单 位 体积 % 体积 % 体积 % 体积 ?g/g 摩尔 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 重量 ?g/g 重量 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 备 注 最低 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 第二章、 用途：乙烯为石油化工基本原料之一，乙烯可制备多种基本有机原料，如乙醇，乙醛， 醋酸，环氧乙烷等，还可作为合成材料的单体如聚乙烯等。 2.1.2 聚合级丙烯 装置生产的聚合级丙烯送往聚丙烯装置，部分产品送往对二甲苯装置，作为冷剂。 性质：常温常压下为无色可燃性气体，微具烃类特有的臭味，沸点-47.7℃，凝固点 -185.25℃。液体比重： d 4°c ）0.5139，零度时气体比重（空气=1）1.46。可溶于乙醇和乙 （ 20 醚，微溶于水。 表 1-2 聚合级丙烯产品指标 质量项目 丙烯 甲烷 指 标 99.5 10 0.01 -6- 单 位 体积% 摩尔 ?g/g 备 注 最低 最高 质量项目 乙烷 丙烷 乙烯 丁烷+丁烯 乙炔 丙炔 丙二烯 1.3 丁二烯 总 A+AM+PD+BD 总硫(以 S 计) 水 羰基硫 氢 甲醇 绿油 指 标 0.49 100 10 5 5 5 5 10 1 5 0.5 5 5 20 单 位 摩尔% 摩尔% 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 体积 ?g/g 备 注 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 最高 用途：丙烯是石油化工的基本原料之一，它可生产多种重要的有机化工原料，如丙烯、 环氧乙烷、异丙醇、甘油等。也可直接化合成材料聚丙烯的单体。丙烯在炼油工业上是制 取叠合汽油的原料。 2.1.3 主要副产品的性质、用途和质量规格 主要副产品的性质、 (1) 富 H2 气体 装置所产富丙二烯 H2 气体除本装置外加氢外，部分气体送往汽油加氢和环氧乙烷装 置。 表 1-3 富 H2 气体产品规格 质量项目 氢 甲烷 一氧化碳+二氧化碳 氧 碳二硫份 硫 水 指 标 95 平衡量 5 1 0.1 1 5 单 位 体积% 体积 PPM 体积 PPM 体积% 重量 PPM 体积 PPM 备 注 最低 平衡量 最高 最高 最高 最高 最高 用途：用于加氢反应原料，裂解炉燃料。 (2) 丙烷 物化性质：无色气体，气体的相对密度 1.56（空气＝1） 。液体相对密度 0.531（0℃） 微溶于水，化学性质很稳定，不容易发生化学反应。与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 2.4～9.5％（体积） 。 -7- 表 1-4 丙烷产品规格 质量项 目 丙烷 丙烯 丁烯 指 标 70.53 29.47 200ppm 单 位 wt％ wt％ wt％ 备 注 最高 用途：丙烷是裂解乙烯和丙烷的原料，也可用原料和冷冻剂，在有机合成中，可用于 制造含氧化合物和低级硝集烷等。 (3) C4 馏分 装置所产生的 C4 馏分送往界区外贮罐。 表 1-5 C4 产品规格 质量项目 丙烷＋丙烯 丙二烯 1，3－丁二烯 丁烯 稀炔 指 标 各 200ppm 200ppm 41.56 55.6 3000ppm 单 位 wt wt wt% wt% wt 备 注 最大 最大 用途：1，3－丁二烯为 C4 馏分中的主要成分可将其提纯，用于合成橡胶，与多种化合 物共聚制造各种合成橡胶和合成树脂。 (4) 裂解汽油 装置所产生的裂解汽油送往汽油加氢装置。 表 1-6 裂解汽油规格 规 格 指 标 单 位 备 注 C4 C5 C6 C7 C8 C9 + 胶质 酸性硫 总硫 1000ppm 23.6 25.7 17.1 12.0 21.5 30mg/10 0mol 30ppm 200ppm wt wt% wt% wt% wt% wt% 最大 最大 wt wt 最大 最大 用途：裂解汽油经一段加氢可作为高辛烷值汽油组分。 (5) 裂解焦油 表 1-7 裂解焦油规格 规 格 条 件 ℃≥70 闪点 闭口 -8- mm ≤50 ≥1.01 比重 BMCI ≥10 用途：可用作燃料，还可用于建筑方面，同时也是生产炭黑的良好原料。 2.2 乙烯生产工艺技术简介 2.2.1 装置简介 **乙烯以石脑油为原料，管式炉裂解来生产乙烯。**乙烯装置采用美国鲁姆斯专利技 术，由加拿大公司总承包，日本东洋工程公司负责工程设计。本装置包括两套工艺单元： 即乙烯单元和汽油加氢单元。以丙烷馏分、丁烷馏分、重整液化气、重整泊头油、直流石 脑油及不凝气、粗丙烷为原料。采用五台 SRT-Ⅳ型裂解炉和一台 CBL-Ⅱ型裂解炉裂解， 经急冷、压缩、顺序深冷分离等工序年产 14 万吨/聚合级乙烯、6 万吨/年聚合级丙烯及 4.8 万吨/年加氢汽油。同时装置还设有水精制、热水和污水处理三套辅助装置。 2.2.2 基本原理 (1) 裂解 烃类裂解过程是一个十分复杂的化学反应过程，对于石脑油的裂解，因其组分复杂， 目前尚未得出统一结论，一般包括下述部分： ①链烷烃的裂解生成乙烯，丙烯的反应。 ②丙烯、丁烯的裂解，加氢生成乙烯，甲烷的反应。 ③烯烃或二烯烃的聚合环化反应。 ④环烷烃的脱环基反应，开环裂解反应。 ⑤环烷烃的开环脱氧反应，脱氢反应。 ⑥烷基芳烃的脱烷基反应。 ⑦芳烃的重缩合反应，生成多环芳香族烃反应，连烷烃的裂解目前认为是游离基的连 锁反应。 乙烷裂解： 连锁开始：C2H6 + C2H6→2CH3 + C2H6 连锁传播：C2H6 + CH3·→CH4 + C2H5· C2H5·→C2H4 + H· C2H6 + H·→C2H5·+ H2 连锁停止：C2H5·+ C2H5→C5H10 石脑油裂解： 连锁开始：R1H→R2·+ R3· 连锁传播：R2·+ R1H→R3H + R1· R3·+ R1H→R5H + R1· R1·→CnH2n + R4· 连锁停止：R1·+ R4·→生成物 (2) 分离 ① 脱硫 粘度 50℃ 2 -9- 裂解气中酸性气体的清除在裂解气压缩机三、四段段间碱洗塔内进行，发生的中 和反应如下： H2S +2NaOH→Na2S+2H2O H2S +Na2S→NaHS COS+2NaOH→NaSC0ONa+Na2S NaSC0ONa+2NaOH→Na2CO3+H2O+Na2S CO2+2NaOH→Na2CO3+H2O SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O ② 乙炔加氢 本装置采用气相 C2 馏分产品选择性加法脱除乙炔， 加氢反应是在含 Cat 存在下进行的， 反应式如下： 主反应：C2H2+H2→C2H4+42.200 千卡/公斤·分子 副反应：C2H2+H2→C2H6+76.500 千卡/公斤·分子 C2H4+H2→C2H6+33.8 千卡/公斤·分子 C2H2→2C+H2+54.500 千卡/公斤·分子 2C2H2+βH2→高分子烯烃或固体聚合物+发热量 选择催化剂加氢反应分三个过程 第一：C 馏分及 H 从气相扩散 Cat 表面，并在其上进行吸附，为达到选择性化加氢的 目的，首先要求 Cat 对于乙炔的吸附能力大于对乙烯的吸附能力。 第二：吸附的 C2 馏分在 Cat 上进行加 H，吸附的乙炔和吸附的 H 原子加氢 H 生成吸 附的乙烯基，吸附的乙烯基发生歧化反应生成吸附乙烯。 第三： 生成的吸附乙烯进行而脱附为乙烯， 为减少乙烯进一步加 H 生成乙烷， 要求 Cat 对乙烯的吸附能力若，即要求乙烯的脱附速度大于乙烯进一步加氢生成乙烷的脱附速度。 ③ 甲基乙炔及丙二烯的脱除 装置利用液相 C 3 产品选择性催化加氢的方法脱除甲基乙炔和丙二烯，Cat 为钯系 Cat， 反应如下： 主反应：C3H4（甲基乙炔）+H2→C3H6+38000 千卡/公斤·分子 C3H4（丙二烯）+H2→C3H6+39600 千卡/公斤·分子 副反应：C3H6+H2→C3H8+30.000 千卡/公斤·分子 C4H6+H2→C4H8+26.800 千卡/公斤·分子 C4H8+H2→C4H8+30.400 千卡/公斤·分子 C4H8→高分子聚合物+发热量 ④ CO 的脱除 使用镍系 Cat 进行甲烷化反应脱除 CO 主反应：CO+3H2CH4+ H2O CO2+4H2→CH4+ 2H2O 副反应：C2H4+H2→C2H6 2.2.3 工艺流程 ⑴ 原料的预处理 - 10 - 来自界区外的 C4+拔头油和石脑油物料热交换器 EA-181（C4+TOP） 、EA-182（NAP） 加热到 60℃进入裂解炉。 ⑵ 原料的灵活性 气态原料，即乙烷、丙烷和液化气能在三台裂解炉中裂解。对于工况 1、2、3、4 裂解 生产操作组态概括如下： 表 2-1 工况 1、2、3、4 裂解生产操作组态 操作炉/炉管数目 物料 乙烷 丙烷 乙烷/丙烷 乙烷/液化气 丙烷/液化气 C4+拔头油 石脑油 炉管数 裂解炉数 工况 1 … 3 2 … 2 9 … 16 4 工况 2 1 … 2 … 2 8 2 16 4 工况 3 1 3 … 2 … 9 5 20 5 工况 4 1 … 1 2 … 9 7 20 5 每组 原料连接 的管数 2 3 3 3 3 3 3 5 5 ⑶ 裂解和急冷 提供 5 台 SRT-IV HS 裂解炉及 1 台 CBL-Ⅱ型炉，5 台裂解炉为正常操作，一台作为备 用。在清焦期间备用炉可以连续进行操作以达到最大生产能力。 来自于罐区的液体物料加热到 60℃进入裂解炉。循环乙烷在进入裂解