1. 乙烯裝(zhuang)置工藝的技術發展
乙烯(xi)(xi)（Ethylene或者(zhe)Ethene）是(shi)(shi)石(shi)油化(hua)工的(de)重(zhong)要(yao)基(ji)礎(chu)原料，乙烯(xi)(xi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)是(shi)(shi)石(shi)油化(hua)工生產有機原料的(de)基(ji)礎(chu)，是(shi)(shi)石(shi)油化(hua)工的(de)龍頭(tou)，它(ta)的(de)規模、產量、技術，標志著一(yi)個國家的(de)石(shi)油化(hua)學工業(ye)的(de)發(fa)展水平(ping)。乙烯(xi)(xi)生產裝(zhuang)置(zhi)(zhi)起(qi)源于1940年，美孚(fu)公司建成了第一(yi)套以煉廠氣為原料的(de)乙烯(xi)(xi)生產裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，開(kai)創了以乙烯(xi)(xi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)為中心的(de)石(shi)油化(hua)工歷史(shi)，目(mu)前世界上乙烯(xi)(xi)生產的(de)主要(yao)技術是(shi)(shi)管式爐蒸汽(qi)熱裂解和深冷分離流程。
乙烯裝置主要由(you)裂(lie)解(jie)和(he)分(fen)(fen)(fen)離(li)兩(liang)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)組(zu)成。管式(shi)裂(lie)解(jie)法(fa)可(ke)以分(fen)(fen)(fen)為(wei)魯(lu)姆(mu)斯裂(lie)解(jie)法(fa)、斯通-韋伯斯特裂(lie)解(jie)法(fa)、凱洛(luo)格裂(lie)解(jie)法(fa)、三(san)菱油化裂(lie)解(jie)法(fa)、福(fu)斯特-惠勒裂(lie)解(jie)法(fa)和(he)西拉斯裂(lie)解(jie)法(fa)等(deng)。分(fen)(fen)(fen)離(li)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)根據分(fen)(fen)(fen)離(li)形(xing)式(shi)可(ke)以分(fen)(fen)(fen)為(wei)順序分(fen)(fen)(fen)離(li)法(fa)、前端脫(tuo)乙烷、前端脫(tuo)丙(bing)烷和(he)漸(jian)進分(fen)(fen)(fen)離(li)流程(cheng)。
2. 乙烯(xi)裝置工藝流程簡介
乙烯(xi)(xi)裝置的基(ji)本組成(cheng)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)為：裂解(jie)爐(lu)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、急冷(leng)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、裂解(jie)氣壓縮單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、深冷(leng)分離單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)甲烷單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)乙烷與(yu)乙烯(xi)(xi)精制單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、乙烯(xi)(xi)產品外送單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)丙(bing)烷與(yu)丙(bing)烯(xi)(xi)精制單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)丁烷單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)戊烷單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、火(huo)炬單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、制冷(leng)壓縮單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)和污水處理單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)。各單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)作(zuo)用介紹如下。
①. 裂解(jie)爐單元。原料油與稀釋蒸汽按(an)比例(li)混(hun)合(he)，進入裂解(jie)爐發生高溫斷鏈反應，生成(cheng)氫氣、甲烷、乙(yi)烯丙烯、碳四等目(mu)的產(chan)物，同時(shi)副產(chan)超高壓蒸汽，屬高溫單元。
②. 急冷單元。裂解氣在此單元先后經油洗、水洗，溫度降低至40℃，同時(shi)將較重組分如(ru)渣油、重汽油分離出(chu)來。
③. 裂(lie)(lie)解氣(qi)壓(ya)縮單元。利(li)用超高壓(ya)蒸汽(qi)作動力(li)驅動汽(qi)輪機將裂(lie)(lie)解氣(qi)升壓(ya)，分離(li)其中(zhong)(zhong)較重組成，減少進入冷(leng)箱系統的(de)物(wu)料量，同時將裂(lie)(lie)解過程中(zhong)(zhong)產生(sheng)的(de)酸性氣(qi)體用堿(jian)中(zhong)(zhong)和脫除。過程中(zhong)(zhong)產生(sheng)廢堿(jian)、含硫污(wu)水。
④. 深冷分離(li)單元。將壓縮(suo)后的(de)裂解氣干燥后，依次降溫最終達到(dao)氫氣的(de)分離(li)。利用鎳基催(cui)化劑將氫氣中的(de)雜質脫除。
⑤. 脫(tuo)甲(jia)烷單元。進行甲(jia)烷與碳二以上組分的切割。
⑥. 脫乙(yi)(yi)烷與乙(yi)(yi)烯(xi)精餾(liu)單(dan)元。進(jin)行碳二(er)與碳三(san)以上組分的切割，并將碳二(er)在(zai)鈀系催化劑(ji)作用下選擇加氫，使乙(yi)(yi)炔加氫生成乙(yi)(yi)烯(xi)，分離乙(yi)(yi)烯(xi)與乙(yi)(yi)烷，乙(yi)(yi)烷循環裂解(jie)。
⑦. 乙(yi)烯(xi)產(chan)品外送單元(yuan)。進行乙(yi)烯(xi)儲存和汽化(hua)外送，為(wei)下游裝(zhuang)置(zhi)提供不(bu)同壓力等級(ji)的氣相乙(yi)烯(xi)。
⑧. 脫丙(bing)(bing)烷與(yu)丙(bing)(bing)烯(xi)精制單元。進行碳(tan)(tan)三與(yu)碳(tan)(tan)四以(yi)上組分(fen)的切割，并將碳(tan)(tan)三在催化劑作用下選擇加(jia)氫，使MAPD加(jia)氫生成丙(bing)(bing)烯(xi)，分(fen)離丙(bing)(bing)烯(xi)與(yu)丙(bing)(bing)烷，丙(bing)(bing)烯(xi)送(song)下游加(jia)工，丙(bing)(bing)烷循環(huan)裂解或外送(song)。
⑨. 脫丁烷單元。進行碳四與碳五(wu)以上組分的切割(ge)。
⑩. 脫(tuo)戊烷單元。將碳(tan)五(wu)與汽油分離(li)，碳(tan)五(wu)送制苯(ben)抽提。
?. 火炬單(dan)元。提供可燃氣體安(an)全(quan)排放燃燒或回(hui)收，是事故狀態下的(de)安(an)全(quan)防護措(cuo)施。
?. 制(zhi)冷(leng)壓縮單元。為裂解(jie)氣順序分離提供不同等(deng)級的冷(leng)劑，是乙(yi)烯裝(zhuang)置的心臟部位。
?. 污(wu)(wu)水(shui)處理(li)單元。預處理(li)裝置產生的廢堿等污(wu)(wu)水(shui)，間斷處理(li)，有劇毒物(wu)料。
順序分離流程(cheng)如圖5-105所示。
①. 從界(jie)區(qu)外來的HGO、石腦油(you)(you)、加(jia)氫尾油(you)(you)原料(liao)分(fen)(fen)別儲存在進料(liao)罐，原料(liao)經過(guo)泵加(jia)壓后(hou)，用急冷(leng)(leng)水預(yu)熱(re)(re)送至裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐(lu)(lu)。經預(yu)熱(re)(re)后(hou)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)原料(liao)進入(ru)(ru)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐(lu)(lu)對流段(duan)原料(liao)預(yu)熱(re)(re)段(duan)預(yu)熱(re)(re)后(hou)與稀釋(shi)蒸汽按比(bi)例混(hun)合(he)后(hou)，經裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐(lu)(lu)混(hun)合(he)預(yu)熱(re)(re)段(duan)預(yu)熱(re)(re)至起始反(fan)應溫度(du)（即橫(heng)跨(kua)溫度(du)），進入(ru)(ru)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐(lu)(lu)輻射段(duan)進行裂(lie)(lie)解(jie)(jie)。裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣先(xian)進人(ren)廢熱(re)(re)鍋爐(lu)(lu)盡快冷(leng)(leng)卻以(yi)防止(zhi)二次反(fan)應的發生(sheng)，并回收裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣的顯熱(re)(re)，然(ran)后(hou)進入(ru)(ru)急冷(leng)(leng)器用急冷(leng)(leng)油(you)(you)進一(yi)步冷(leng)(leng)卻后(hou)送入(ru)(ru)汽油(you)(you)分(fen)(fen)餾(liu)塔(ta)。
②. 裂解氣在汽油(you)分(fen)(fen)餾塔(ta)中用循(xun)環急冷油(you)進一步冷卻，重組(zu)分(fen)(fen)通(tong)過(guo)塔(ta)釜采出(chu)作為(wei)裂解燃料油(you)（PFO）產(chan)品，較(jiao)輕(qing)(qing)的組(zu)分(fen)(fen)通(tong)過(guo)側(ce)線(xian)采出(chu)作為(wei)裂解柴油(you)（PGO）產(chan)品，裂解汽油(you)和更輕(qing)(qing)的組(zu)分(fen)(fen)在塔(ta)頂以氣相采出(chu)。急冷油(you)帶(dai)走的熱量經過(guo)稀(xi)釋蒸(zheng)汽發生(sheng)(sheng)系統(tong)、工藝(yi)水(shui)汽提(ti)塔(ta)再沸(fei)器(qi)、對去工藝(yi)水(shui)汽提(ti)塔(ta)及稀(xi)釋蒸(zheng)汽發生(sheng)(sheng)器(qi)的工藝(yi)水(shui)加熱進行回收。
③. 急冷(leng)水塔(ta)塔(ta)頂汽相經(jing)帶(dai)有(you)段(duan)間冷(leng)卻和分(fen)離的五段(duan)裂(lie)(lie)解氣(qi)(qi)壓縮(suo)機壓縮(suo)。裂(lie)(lie)解氣(qi)(qi)壓縮(suo)機五段(duan)出(chu)(chu)口(kou)裂(lie)(lie)解氣(qi)(qi)經(jing)冷(leng)卻水、丙烯冷(leng)劑和脫乙烷塔(ta)進(jin)料(liao)激冷(leng)后進(jin)入裂(lie)(lie)解氣(qi)(qi)干(gan)燥(zao)器(qi)。過程(cheng)中分(fen)離的汽油送出(chu)(chu)界區，凝液汽提塔(ta)釜(fu)出(chu)(chu)料(liao)送至脫丙烷系統。在三段(duan)和四段(duan)之間，裂(lie)(lie)解氣(qi)(qi)經(jing)過堿洗除去H2S和CO2。
④. 裂解氣經過脫水(shui)干燥(zao)，進入冷(leng)(leng)箱，依次經丙烯冷(leng)(leng)劑、乙烯冷(leng)(leng)劑、甲(jia)(jia)烷節流(liu)降(jiang)(jiang)溫(wen)(wen)冷(leng)(leng)凝(ning)分離(li)，最終氣相降(jiang)(jiang)溫(wen)(wen)至-165℃從低(di)壓甲(jia)(jia)烷中(zhong)分離(li)出氫(qing)氣，氫(qing)氣經甲(jia)(jia)烷化精制后提供給乙炔、丙炔加氫(qing)用。
⑤. 低壓(ya)脫(tuo)甲烷塔(ta)(ta)(ta)接收深冷(leng)分(fen)(fen)離單元(yuan)來的各股液體進料(liao)(liao)，塔(ta)(ta)(ta)頂用(yong)二(er)元(yuan)冷(leng)劑(ji)部分(fen)(fen)冷(leng)凝(ning)，分(fen)(fen)離出的高壓(ya)甲烷產(chan)品在冷(leng)箱(xiang)中回收冷(leng)量后去再(zai)生(sheng)氣、燃料(liao)(liao)氣系統(tong)，中壓(ya)甲烷產(chan)品去燃料(liao)(liao)氣系統(tong)。塔(ta)(ta)(ta)釜物料(liao)(liao)經塔(ta)(ta)(ta)釜泵加壓(ya)后依次經回收冷(leng)量至(zhi)作(zuo)為(wei)(wei)脫(tuo)乙烷塔(ta)(ta)(ta)進料(liao)(liao)。塔(ta)(ta)(ta)釜再(zai)沸器(qi)用(yong)-37℃裂解(jie)氣和二(er)元(yuan)冷(leng)劑(ji)作(zuo)為(wei)(wei)熱源。
⑥. 脫(tuo)乙(yi)(yi)烷塔(ta)進行碳二與碳三以(yi)上組分的(de)切割分離。塔(ta)釜再沸器(qi)(qi)采用來(lai)至急(ji)冷水(shui)塔(ta)的(de)急(ji)冷水(shui)加(jia)熱，釜液(ye)經(jing)(jing)冷卻(que)水(shui)換熱器(qi)(qi)和脫(tuo)砷反應器(qi)(qi)去高(gao)壓(ya)脫(tuo)丙(bing)烷塔(ta)，塔(ta)頂氣體經(jing)(jing)-24℃丙(bing)烯(xi)冷劑部分冷凝，氣體去乙(yi)(yi)炔轉(zhuan)化(hua)器(qi)(qi)。加(jia)氫后的(de)氣體經(jing)(jing)冷卻(que)后經(jing)(jing)綠油吸收塔(ta)、乙(yi)(yi)烯(xi)干燥器(qi)(qi)進入乙(yi)(yi)烯(xi)精餾塔(ta)，由側線采出液(ye)態乙(yi)(yi)烯(xi)產品(pin)送入乙(yi)(yi)烯(xi)產品(pin)儲罐(guan)，塔(ta)釜乙(yi)(yi)烷循(xun)環裂(lie)解。
⑦. 乙(yi)烯(xi)(xi)產品(pin)經乙(yi)烯(xi)(xi)泵送(song)出，用(yong)氣體丙烯(xi)(xi)加熱蒸(zheng)發、液(ye)體丙烯(xi)(xi)過熱，然后以(yi)氣相產品(pin)送(song)出界區。
⑧. 脫(tuo)丙(bing)烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)系統采用(yong)雙塔(ta)(ta)(ta)脫(tuo)丙(bing)烷(wan)，一(yi)個加(jia)氫(qing)催化(hua)劑的(de)(de)高壓脫(tuo)丙(bing)烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)和一(yi)個低(di)壓脫(tuo)丙(bing)烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)組成。首先經過碳三脫(tuo)砷保護床脫(tuo)除砷。而后(hou)用(yong)干燥后(hou)的(de)(de)氫(qing)氣進入在塔(ta)(ta)(ta)上部的(de)(de)催化(hua)劑床層(ceng)中與碳三中的(de)(de)MAPD反應，將(jiang)甲基乙炔和丙(bing)二烯(xi)加(jia)氫(qing)為丙(bing)烯(xi)。將(jiang)碳三餾分(fen)精制分(fen)離，聚合級丙(bing)烯(xi)產品液(ye)相送(song)(song)出，丙(bing)烷(wan)循環裂解或作為液(ye)化(hua)氣外送(song)(song)。低(di)壓塔(ta)(ta)(ta)釜將(jiang)碳四(si)以上餾分(fen)送(song)(song)至脫(tuo)丁烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)。
⑨. 脫(tuo)(tuo)丁(ding)烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)系統采(cai)用兩(liang)個并聯的(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)操作(zuo)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂物(wu)料(liao)一(yi)部(bu)(bu)分作(zuo)回(hui)流，一(yi)部(bu)(bu)分作(zuo)為(wei)(wei)碳(tan)四產品送(song)出界區。塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜物(wu)料(liao)一(yi)部(bu)(bu)分去(qu)脫(tuo)(tuo)戊烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，另(ling)一(yi)部(bu)(bu)分直接作(zuo)為(wei)(wei)裂解汽油送(song)出界區。脫(tuo)(tuo)丁(ding)烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜來的(de)物(wu)料(liao)進入脫(tuo)(tuo)戊烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂氣(qi)相(xiang)經(jing)冷凝后作(zuo)為(wei)(wei)碳(tan)五產品送(song)出界區。塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜液則作(zuo)為(wei)(wei)裂解汽油送(song)至界區。
⑩. 火(huo)(huo)(huo)炬(ju)系(xi)(xi)統分為第(di)一火(huo)(huo)(huo)炬(ju)系(xi)(xi)統、第(di)二火(huo)(huo)(huo)炬(ju)系(xi)(xi)統和火(huo)(huo)(huo)炬(ju)氣回收系(xi)(xi)統。用以(yi)將正(zheng)常時(shi)的低壓(ya)甲烷排(pai)放(fang)(fang)和無組織泄漏物安(an)全燃燒，并(bing)將工藝紊(wen)亂時(shi)的安(an)全排(pai)放(fang)(fang)燃燒。火(huo)(huo)(huo)炬(ju)頭(tou)上有三股(gu)中壓(ya)蒸汽，其目的是為了保護火(huo)(huo)(huo)炬(ju)頭(tou)、消煙和助(zhu)燃。在裝置操作穩定，提高排(pai)放(fang)(fang)系(xi)(xi)統的壓(ya)力，投(tou)用火(huo)(huo)(huo)炬(ju)氣回收壓(ya)縮(suo)機(ji)，回收火(huo)(huo)(huo)炬(ju)氣、燃料氣系(xi)(xi)統。
?. 制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)壓縮(suo)(suo)機(ji)由丙(bing)烯(xi)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)壓縮(suo)(suo)機(ji)、乙烯(xi)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)壓縮(suo)(suo)機(ji)和二元制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)壓縮(suo)(suo)機(ji)構成，其中乙烯(xi)機(ji)和丙(bing)烯(xi)機(ji)構成復疊式制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)，為分離過(guo)程中裂(lie)解氣等提供多種(zhong)等級的冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑。本單元是乙烯(xi)裝置的心臟，一旦停(ting)車，系統無法正常(chang)運(yun)行(xing)。
?. 將裂解氣壓(ya)縮單(dan)元(yuan)中(zhong)堿洗的(de)廢堿和(he)含硫(liu)污水(shui)利用二氧化碳中(zhong)和(he)處理(li)，使之合(he)格排放，減(jian)少環境污染。
3. 在國外(wai)執行(xing)的某工程(cheng)乙烯(xi)裝置布(bu)置典(dian)型實例(li)（圖5-106）
圖5-106 在(zai)國(guo)外執行的某(mou)工(gong)程乙烯裝置(zhi)布置(zhi)典型實例
