1. 乙烯裝置工藝的技術發展
乙烯(xi)(xi)（Ethylene或(huo)者Ethene）是(shi)石油化(hua)(hua)工(gong)的(de)(de)(de)重要(yao)(yao)基(ji)礎原(yuan)(yuan)料，乙烯(xi)(xi)裝置是(shi)石油化(hua)(hua)工(gong)生產有機(ji)原(yuan)(yuan)料的(de)(de)(de)基(ji)礎，是(shi)石油化(hua)(hua)工(gong)的(de)(de)(de)龍頭，它的(de)(de)(de)規模、產量、技術，標志著一個國家的(de)(de)(de)石油化(hua)(hua)學工(gong)業的(de)(de)(de)發展水平。乙烯(xi)(xi)生產裝置起源于(yu)1940年，美(mei)孚公司建成了第(di)一套(tao)以煉廠氣(qi)為(wei)原(yuan)(yuan)料的(de)(de)(de)乙烯(xi)(xi)生產裝置，開創了以乙烯(xi)(xi)裝置為(wei)中心的(de)(de)(de)石油化(hua)(hua)工(gong)歷史，目前世界(jie)上(shang)乙烯(xi)(xi)生產的(de)(de)(de)主要(yao)(yao)技術是(shi)管(guan)式(shi)爐蒸汽熱裂解(jie)和(he)深冷分離流程(cheng)。
乙(yi)烯裝置主(zhu)要由裂(lie)(lie)解(jie)和(he)分(fen)(fen)(fen)離兩部(bu)分(fen)(fen)(fen)組成。管(guan)式裂(lie)(lie)解(jie)法(fa)可以分(fen)(fen)(fen)為魯姆斯(si)裂(lie)(lie)解(jie)法(fa)、斯(si)通-韋(wei)伯(bo)斯(si)特(te)裂(lie)(lie)解(jie)法(fa)、凱洛格裂(lie)(lie)解(jie)法(fa)、三菱油化(hua)裂(lie)(lie)解(jie)法(fa)、福斯(si)特(te)-惠勒裂(lie)(lie)解(jie)法(fa)和(he)西拉斯(si)裂(lie)(lie)解(jie)法(fa)等(deng)。分(fen)(fen)(fen)離部(bu)分(fen)(fen)(fen)根據分(fen)(fen)(fen)離形式可以分(fen)(fen)(fen)為順序分(fen)(fen)(fen)離法(fa)、前端脫(tuo)乙(yi)烷、前端脫(tuo)丙(bing)烷和(he)漸(jian)進分(fen)(fen)(fen)離流程。
2. 乙烯裝置工藝流程簡(jian)介
乙烯(xi)(xi)(xi)裝置的基本組(zu)成單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)為：裂解爐單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、急冷單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、裂解氣壓縮(suo)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、深(shen)冷分離(li)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)甲(jia)烷(wan)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)乙烷(wan)與(yu)乙烯(xi)(xi)(xi)精制單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、乙烯(xi)(xi)(xi)產品外送單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)丙烷(wan)與(yu)丙烯(xi)(xi)(xi)精制單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)丁烷(wan)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、脫(tuo)戊烷(wan)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、火炬單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、制冷壓縮(suo)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)和污水(shui)處理單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)。各單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)作用介紹如下。
①. 裂解爐單(dan)元。原料油與稀釋蒸汽(qi)按比例混合(he)，進入(ru)裂解爐發生高溫(wen)斷(duan)鏈反應，生成氫氣(qi)、甲烷、乙(yi)烯丙烯、碳四等(deng)目的產物，同時副產超(chao)高壓(ya)蒸汽(qi)，屬高溫(wen)單(dan)元。
②. 急冷單元。裂解氣(qi)在此單元先后經油洗、水洗，溫度降(jiang)低至40℃，同時將(jiang)較重(zhong)組分(fen)如渣油、重(zhong)汽油分(fen)離出來(lai)。
③. 裂解氣(qi)壓縮單元(yuan)。利用超高壓蒸汽(qi)作動力(li)驅動汽(qi)輪機將裂解氣(qi)升壓，分(fen)離其中(zhong)較(jiao)重(zhong)組成，減少進入冷(leng)箱系統的物(wu)料量，同時將裂解過程中(zhong)產生的酸性氣(qi)體用堿中(zhong)和脫除。過程中(zhong)產生廢堿、含硫污水。
④. 深冷分(fen)離(li)單(dan)元(yuan)。將壓(ya)縮后(hou)(hou)的裂解氣(qi)干燥(zao)后(hou)(hou)，依次降溫最終(zhong)達到氫氣(qi)的分(fen)離(li)。利用鎳基催化(hua)劑(ji)將氫氣(qi)中的雜質脫除。
⑤. 脫甲烷單元(yuan)。進行(xing)甲烷與(yu)碳二(er)以上組分的切割。
⑥. 脫乙(yi)烷(wan)與(yu)乙(yi)烯精餾單(dan)元。進行碳二(er)與(yu)碳三以上組(zu)分(fen)的切割(ge)，并將碳二(er)在鈀系催化劑作(zuo)用下選擇加(jia)氫，使(shi)乙(yi)炔加(jia)氫生(sheng)成乙(yi)烯，分(fen)離乙(yi)烯與(yu)乙(yi)烷(wan)，乙(yi)烷(wan)循環(huan)裂解。
⑦. 乙烯產品(pin)外送單元。進行乙烯儲存和(he)汽化外送，為下游裝置(zhi)提(ti)供不同壓(ya)力(li)等級的氣相(xiang)乙烯。
⑧. 脫丙烷(wan)(wan)與丙烯(xi)精制單元。進行(xing)碳三與碳四以(yi)上組分(fen)的(de)切割，并(bing)將碳三在催化劑作(zuo)用下選(xuan)擇加氫，使MAPD加氫生成丙烯(xi)，分(fen)離丙烯(xi)與丙烷(wan)(wan)，丙烯(xi)送下游加工，丙烷(wan)(wan)循環裂解或外送。
⑨. 脫(tuo)丁(ding)烷單元。進(jin)行(xing)碳四(si)與碳五以(yi)上組(zu)分的(de)切割(ge)。
⑩. 脫(tuo)戊烷單(dan)元(yuan)。將碳五與(yu)汽油(you)分(fen)離(li)，碳五送(song)制苯抽提。
?. 火炬單元。提供可燃(ran)氣體安全(quan)排放燃(ran)燒或回(hui)收，是(shi)事故狀(zhuang)態(tai)下的安全(quan)防護措施。
?. 制冷壓縮單元。為裂解氣順(shun)序分離(li)提供不同等級的冷劑，是乙烯裝置的心臟部位。
?. 污水(shui)處(chu)理(li)單元。預(yu)處(chu)理(li)裝置(zhi)產生的廢堿(jian)等污水(shui)，間(jian)斷(duan)處(chu)理(li)，有劇毒物料(liao)。
順序分離(li)流程如圖5-105所示。
①. 從界區(qu)外(wai)來的(de)HGO、石腦油(you)、加氫尾油(you)原(yuan)料(liao)分(fen)別儲存在進(jin)(jin)料(liao)罐，原(yuan)料(liao)經過泵(beng)加壓后，用(yong)急冷(leng)水(shui)預(yu)熱(re)(re)(re)送至裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐。經預(yu)熱(re)(re)(re)后裂(lie)(lie)解(jie)(jie)原(yuan)料(liao)進(jin)(jin)入(ru)(ru)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐對流段原(yuan)料(liao)預(yu)熱(re)(re)(re)段預(yu)熱(re)(re)(re)后與稀釋蒸汽按比例混合后，經裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐混合預(yu)熱(re)(re)(re)段預(yu)熱(re)(re)(re)至起始反應溫度（即橫跨溫度），進(jin)(jin)入(ru)(ru)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐輻(fu)射段進(jin)(jin)行裂(lie)(lie)解(jie)(jie)。裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣先進(jin)(jin)人廢熱(re)(re)(re)鍋爐盡快冷(leng)卻以防止二次(ci)反應的(de)發生，并(bing)回(hui)收裂(lie)(lie)解(jie)(jie)氣的(de)顯熱(re)(re)(re)，然后進(jin)(jin)入(ru)(ru)急冷(leng)器用(yong)急冷(leng)油(you)進(jin)(jin)一步冷(leng)卻后送入(ru)(ru)汽油(you)分(fen)餾塔(ta)。
②. 裂解(jie)(jie)氣在汽(qi)油分餾塔(ta)中用循環急冷油進一步冷卻(que)，重組(zu)分通過(guo)塔(ta)釜采(cai)出(chu)作為裂解(jie)(jie)燃料油（PFO）產品(pin)，較輕(qing)的(de)(de)組(zu)分通過(guo)側(ce)線采(cai)出(chu)作為裂解(jie)(jie)柴(chai)油（PGO）產品(pin)，裂解(jie)(jie)汽(qi)油和(he)更(geng)輕(qing)的(de)(de)組(zu)分在塔(ta)頂以(yi)氣相采(cai)出(chu)。急冷油帶走的(de)(de)熱(re)量經過(guo)稀釋(shi)蒸汽(qi)發(fa)生系統、工藝水汽(qi)提塔(ta)再沸(fei)器、對去工藝水汽(qi)提塔(ta)及稀釋(shi)蒸汽(qi)發(fa)生器的(de)(de)工藝水加(jia)熱(re)進行回收。
③. 急冷(leng)水(shui)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂汽相經(jing)帶有段(duan)(duan)間冷(leng)卻和分離的五(wu)段(duan)(duan)裂(lie)解氣(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)壓(ya)縮(suo)(suo)。裂(lie)解氣(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)機(ji)五(wu)段(duan)(duan)出(chu)口(kou)裂(lie)解氣(qi)經(jing)冷(leng)卻水(shui)、丙烯(xi)冷(leng)劑(ji)和脫乙烷(wan)塔(ta)(ta)進料激(ji)冷(leng)后進入裂(lie)解氣(qi)干燥器。過程中分離的汽油送出(chu)界區，凝液(ye)汽提塔(ta)(ta)釜出(chu)料送至脫丙烷(wan)系統。在三段(duan)(duan)和四(si)段(duan)(duan)之間，裂(lie)解氣(qi)經(jing)過堿洗(xi)除去H2S和CO2。
④. 裂(lie)解氣(qi)經過(guo)脫水干燥，進入冷(leng)(leng)箱，依次經丙烯(xi)冷(leng)(leng)劑、乙烯(xi)冷(leng)(leng)劑、甲烷節流降溫(wen)冷(leng)(leng)凝分離，最(zui)終(zhong)氣(qi)相降溫(wen)至-165℃從低壓甲烷中(zhong)分離出氫(qing)(qing)氣(qi)，氫(qing)(qing)氣(qi)經甲烷化精制后提供給乙炔、丙炔加氫(qing)(qing)用。
⑤. 低壓脫(tuo)甲(jia)烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)接收深冷(leng)分(fen)離單(dan)元來的(de)各股液體進(jin)料(liao)，塔(ta)(ta)頂用(yong)二(er)元冷(leng)劑部分(fen)冷(leng)凝，分(fen)離出的(de)高壓甲(jia)烷(wan)(wan)產(chan)品(pin)(pin)在冷(leng)箱中回(hui)收冷(leng)量后去(qu)再生氣(qi)、燃料(liao)氣(qi)系(xi)統，中壓甲(jia)烷(wan)(wan)產(chan)品(pin)(pin)去(qu)燃料(liao)氣(qi)系(xi)統。塔(ta)(ta)釜物料(liao)經塔(ta)(ta)釜泵加壓后依次經回(hui)收冷(leng)量至作為(wei)脫(tuo)乙烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)進(jin)料(liao)。塔(ta)(ta)釜再沸(fei)器用(yong)-37℃裂解氣(qi)和二(er)元冷(leng)劑作為(wei)熱源。
⑥. 脫(tuo)乙烷塔(ta)(ta)進(jin)行碳二與(yu)碳三以上組分(fen)的切割分(fen)離。塔(ta)(ta)釜再沸器(qi)采用來至急冷(leng)水塔(ta)(ta)的急冷(leng)水加熱，釜液經(jing)冷(leng)卻水換(huan)熱器(qi)和脫(tuo)砷反應器(qi)去(qu)高壓脫(tuo)丙(bing)(bing)烷塔(ta)(ta)，塔(ta)(ta)頂氣體(ti)(ti)經(jing)-24℃丙(bing)(bing)烯(xi)(xi)冷(leng)劑部(bu)分(fen)冷(leng)凝，氣體(ti)(ti)去(qu)乙炔轉化器(qi)。加氫后(hou)的氣體(ti)(ti)經(jing)冷(leng)卻后(hou)經(jing)綠(lv)油吸(xi)收塔(ta)(ta)、乙烯(xi)(xi)干(gan)燥器(qi)進(jin)入(ru)乙烯(xi)(xi)精餾(liu)塔(ta)(ta)，由側(ce)線采出液態(tai)乙烯(xi)(xi)產(chan)品送(song)入(ru)乙烯(xi)(xi)產(chan)品儲罐，塔(ta)(ta)釜乙烷循環裂解。
⑦. 乙(yi)烯產品經乙(yi)烯泵送出，用(yong)氣體丙(bing)烯加熱(re)蒸發(fa)、液體丙(bing)烯過熱(re)，然(ran)后以(yi)氣相產品送出界區。
⑧. 脫(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷塔(ta)(ta)(ta)系統采用(yong)雙塔(ta)(ta)(ta)脫(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷，一個加氫催(cui)化(hua)劑的(de)高壓(ya)脫(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷塔(ta)(ta)(ta)和一個低(di)壓(ya)脫(tuo)丙(bing)(bing)(bing)烷塔(ta)(ta)(ta)組成。首先(xian)經過碳(tan)三(san)(san)脫(tuo)砷保護(hu)床脫(tuo)除砷。而后(hou)用(yong)干燥(zao)后(hou)的(de)氫氣進入(ru)在(zai)塔(ta)(ta)(ta)上部的(de)催(cui)化(hua)劑床層中與碳(tan)三(san)(san)中的(de)MAPD反應，將甲(jia)基乙炔和丙(bing)(bing)(bing)二烯(xi)(xi)加氫為(wei)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)(xi)。將碳(tan)三(san)(san)餾分(fen)精制分(fen)離，聚合級丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)(xi)產品液相(xiang)送(song)(song)出，丙(bing)(bing)(bing)烷循環裂解或作為(wei)液化(hua)氣外送(song)(song)。低(di)壓(ya)塔(ta)(ta)(ta)釜將碳(tan)四以上餾分(fen)送(song)(song)至脫(tuo)丁烷塔(ta)(ta)(ta)。
⑨. 脫(tuo)丁烷(wan)塔(ta)(ta)系統采用兩(liang)個并聯的(de)塔(ta)(ta)操作(zuo)，塔(ta)(ta)頂物(wu)(wu)料(liao)一(yi)部(bu)分作(zuo)回流，一(yi)部(bu)分作(zuo)為碳四產品送(song)(song)出(chu)界(jie)區(qu)(qu)。塔(ta)(ta)釜物(wu)(wu)料(liao)一(yi)部(bu)分去脫(tuo)戊烷(wan)塔(ta)(ta)，另一(yi)部(bu)分直接作(zuo)為裂解汽油(you)送(song)(song)出(chu)界(jie)區(qu)(qu)。脫(tuo)丁烷(wan)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)釜來的(de)物(wu)(wu)料(liao)進入脫(tuo)戊烷(wan)塔(ta)(ta)，塔(ta)(ta)頂氣(qi)相(xiang)經冷凝后作(zuo)為碳五產品送(song)(song)出(chu)界(jie)區(qu)(qu)。塔(ta)(ta)釜液則作(zuo)為裂解汽油(you)送(song)(song)至界(jie)區(qu)(qu)。
⑩. 火炬(ju)(ju)系(xi)統分為(wei)第一火炬(ju)(ju)系(xi)統、第二火炬(ju)(ju)系(xi)統和(he)火炬(ju)(ju)氣(qi)回收(shou)系(xi)統。用以將(jiang)正常時的低壓(ya)(ya)甲烷排放和(he)無組織泄(xie)漏物(wu)安全(quan)燃燒，并(bing)將(jiang)工(gong)藝紊亂時的安全(quan)排放燃燒。火炬(ju)(ju)頭(tou)上有(you)三股中壓(ya)(ya)蒸汽，其目的是為(wei)了保(bao)護火炬(ju)(ju)頭(tou)、消煙(yan)和(he)助燃。在裝置操作(zuo)穩定，提高排放系(xi)統的壓(ya)(ya)力，投(tou)用火炬(ju)(ju)氣(qi)回收(shou)壓(ya)(ya)縮機，回收(shou)火炬(ju)(ju)氣(qi)、燃料氣(qi)系(xi)統。
?. 制(zhi)冷壓(ya)縮機由丙烯制(zhi)冷壓(ya)縮機、乙烯制(zhi)冷壓(ya)縮機和二元(yuan)制(zhi)冷壓(ya)縮機構成(cheng)，其中乙烯機和丙烯機構成(cheng)復疊(die)式制(zhi)冷，為分(fen)離過(guo)程(cheng)中裂解氣等提供多種等級的冷劑(ji)。本單元(yuan)是乙烯裝置的心臟，一旦停車，系統無法正常運行。
?. 將裂(lie)解氣壓縮單(dan)元中堿洗的廢堿和含(han)硫污水利用二氧化碳中和處(chu)理，使之合格排放，減少(shao)環境(jing)污染。
3. 在(zai)國外執行的某工(gong)程乙烯裝置布(bu)置典型實例(li)（圖5-106）
圖5-106 在國外執(zhi)行的(de)某工程(cheng)乙(yi)烯裝置(zhi)布置(zhi)典型實例
