1. 乙烯裝置工藝的技術(shù)發(fā)展

  乙烯（Ethylene或者Ethene）是石油化工的重要基礎(chǔ)原料，乙烯裝置是石油化工生產(chǎn)有機(jī)原料的基礎(chǔ)，是石油化工的龍頭，它的規(guī)模、產(chǎn)量、技術(shù)，標(biāo)志著一個國家的石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平。乙烯生產(chǎn)裝置起源于1940年，美孚公司建成了第一套以煉廠氣為原料的乙烯生產(chǎn)裝置，開創(chuàng)了以乙烯裝置為中心的石油化工歷史，目前世界上乙烯生產(chǎn)的主要技術(shù)是管式爐蒸汽熱裂解和深冷分離流程。

  乙烯裝置主要由裂解和分離兩部分組成。管式裂解法可以分為魯姆斯裂解法、斯通-韋伯斯特裂解法、凱洛格裂解法、三菱油化裂解法、福斯特-惠勒裂解法和西拉斯裂解法等。分離部分根據(jù)分離形式可以分為順序分離法、前端脫乙烷、前端脫丙烷和漸進(jìn)分離流程。

2. 乙烯裝置工藝流程簡介

 乙烯裝置的基本組成單元為：裂解爐單元、急冷單元、裂解氣壓縮單元、深冷分離單元、脫甲烷單元、脫乙烷與乙烯精制單元、乙烯產(chǎn)品外送單元、脫丙烷與丙烯精制單元、脫丁烷單元、脫戊烷單元、火炬單元、制冷壓縮單元和污水處理單元。各單元作用介紹如下。

  ①. 裂解爐單元。原料油與稀釋蒸汽按比例混合，進(jìn)入裂解爐發(fā)生高溫斷鏈反應(yīng)，生成氫氣、甲烷、乙烯丙烯、碳四等目的產(chǎn)物，同時副產(chǎn)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(jīng)油洗、水洗，溫度降低至40℃，同時將較重組分如渣油、重汽油分離出來。

  ③. 裂解氣壓縮單元。利用超高壓蒸汽作動力驅(qū)動汽輪機(jī)將裂解氣升壓，分離其中較重組成，減少進(jìn)入冷箱系統(tǒng)的物料量，同時將裂解過程中產(chǎn)生的酸性氣體用堿中和脫除。過程中產(chǎn)生廢堿、含硫污水。

  ④. 深冷分離單元。將壓縮后的裂解氣干燥后，依次降溫最終達(dá)到氫氣的分離。利用鎳基催化劑將氫氣中的雜質(zhì)脫除。

  ⑤. 脫甲烷單元。進(jìn)行甲烷與碳二以上組分的切割。

  ⑥. 脫乙烷與乙烯精餾單元。進(jìn)行碳二與碳三以上組分的切割，并將碳二在鈀系催化劑作用下選擇加氫，使乙炔加氫生成乙烯，分離乙烯與乙烷，乙烷循環(huán)裂解。

  ⑦. 乙烯產(chǎn)品外送單元。進(jìn)行乙烯儲存和汽化外送，為下游裝置提供不同壓力等級的氣相乙烯。

  ⑧. 脫丙烷與丙烯精制單元。進(jìn)行碳三與碳四以上組分的切割，并將碳三在催化劑作用下選擇加氫，使MAPD加氫生成丙烯，分離丙烯與丙烷，丙烯送下游加工，丙烷循環(huán)裂解或外送。

  ⑨. 脫丁烷單元。進(jìn)行碳四與碳五以上組分的切割。

  ⑩. 脫戊烷單元。將碳五與汽油分離，碳五送制苯抽提。

  ?. 火炬單元。提供可燃?xì)怏w安全排放燃燒或回收，是事故狀態(tài)下的安全防護(hù)措施。

  ?. 制冷壓縮單元。為裂解氣順序分離提供不同等級的冷劑，是乙烯裝置的心臟部位。

  ?. 污水處理單元。預(yù)處理裝置產(chǎn)生的廢堿等污水，間斷處理，有劇毒物料。

順序分離流程如圖5-105所示。

  ①. 從界區(qū)外來的HGO、石腦油、加氫尾油原料分別儲存在進(jìn)料罐，原料經(jīng)過泵加壓后，用急冷水預(yù)熱送至裂解爐。經(jīng)預(yù)熱后裂解原料進(jìn)入裂解爐對流段原料預(yù)熱段預(yù)熱后與稀釋蒸汽按比例混合后，經(jīng)裂解爐混合預(yù)熱段預(yù)熱至起始反應(yīng)溫度（即橫跨溫度），進(jìn)入裂解爐輻射段進(jìn)行裂解。裂解氣先進(jìn)人廢熱鍋爐盡快冷卻以防止二次反應(yīng)的發(fā)生，并回收裂解氣的顯熱，然后進(jìn)入急冷器用急冷油進(jìn)一步冷卻后送入汽油分餾塔。

  ②. 裂解氣在汽油分餾塔中用循環(huán)急冷油進(jìn)一步冷卻，重組分通過塔釜采出作為裂解燃料油（PFO）產(chǎn)品，較輕的組分通過側(cè)線采出作為裂解柴油（PGO）產(chǎn)品，裂解汽油和更輕的組分在塔頂以氣相采出。急冷油帶走的熱量經(jīng)過稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、工藝水汽提塔再沸器、對去工藝水汽提塔及稀釋蒸汽發(fā)生器的工藝水加熱進(jìn)行回收。

  ③. 急冷水塔塔頂汽相經(jīng)帶有段間冷卻和分離的五段裂解氣壓縮機(jī)壓縮。裂解氣壓縮機(jī)五段出口裂解氣經(jīng)冷卻水、丙烯冷劑和脫乙烷塔進(jìn)料激冷后進(jìn)入裂解氣干燥器。過程中分離的汽油送出界區(qū)，凝液汽提塔釜出料送至脫丙烷系統(tǒng)。在三段和四段之間，裂解氣經(jīng)過堿洗除去H2S和CO2。

  ④. 裂解氣經(jīng)過脫水干燥，進(jìn)入冷箱，依次經(jīng)丙烯冷劑、乙烯冷劑、甲烷節(jié)流降溫冷凝分離，最終氣相降溫至-165℃從低壓甲烷中分離出氫氣，氫氣經(jīng)甲烷化精制后提供給乙炔、丙炔加氫用。

  ⑤. 低壓脫甲烷塔接收深冷分離單元來的各股液體進(jìn)料，塔頂用二元冷劑部分冷凝，分離出的高壓甲烷產(chǎn)品在冷箱中回收冷量后去再生氣、燃料氣系統(tǒng)，中壓甲烷產(chǎn)品去燃料氣系統(tǒng)。塔釜物料經(jīng)塔釜泵加壓后依次經(jīng)回收冷量至作為脫乙烷塔進(jìn)料。塔釜再沸器用-37℃裂解氣和二元冷劑作為熱源。

  ⑥. 脫乙烷塔進(jìn)行碳二與碳三以上組分的切割分離。塔釜再沸器采用來至急冷水塔的急冷水加熱，釜液經(jīng)冷卻水換熱器和脫砷反應(yīng)器去高壓脫丙烷塔，塔頂氣體經(jīng)-24℃丙烯冷劑部分冷凝，氣體去乙炔轉(zhuǎn)化器。加氫后的氣體經(jīng)冷卻后經(jīng)綠油吸收塔、乙烯干燥器進(jìn)入乙烯精餾塔，由側(cè)線采出液態(tài)乙烯產(chǎn)品送入乙烯產(chǎn)品儲罐，塔釜乙烷循環(huán)裂解。

  ⑦. 乙烯產(chǎn)品經(jīng)乙烯泵送出，用氣體丙烯加熱蒸發(fā)、液體丙烯過熱，然后以氣相產(chǎn)品送出界區(qū)。

  ⑧. 脫丙烷塔系統(tǒng)采用雙塔脫丙烷，一個加氫催化劑的高壓脫丙烷塔和一個低壓脫丙烷塔組成。首先經(jīng)過碳三脫砷保護(hù)床脫除砷。而后用干燥后的氫氣進(jìn)入在塔上部的催化劑床層中與碳三中的MAPD反應(yīng)，將甲基乙炔和丙二烯加氫為丙烯。將碳三餾分精制分離，聚合級丙烯產(chǎn)品液相送出，丙烷循環(huán)裂解或作為液化氣外送。低壓塔釜將碳四以上餾分送至脫丁烷塔。

  ⑨. 脫丁烷塔系統(tǒng)采用兩個并聯(lián)的塔操作，塔頂物料一部分作回流，一部分作為碳四產(chǎn)品送出界區(qū)。塔釜物料一部分去脫戊烷塔，另一部分直接作為裂解汽油送出界區(qū)。脫丁烷塔塔釜來的物料進(jìn)入脫戊烷塔，塔頂氣相經(jīng)冷凝后作為碳五產(chǎn)品送出界區(qū)。塔釜液則作為裂解汽油送至界區(qū)。

  ⑩. 火炬系統(tǒng)分為第一火炬系統(tǒng)、第二火炬系統(tǒng)和火炬氣回收系統(tǒng)。用以將正常時的低壓甲烷排放和無組織泄漏物安全燃燒，并將工藝紊亂時的安全排放燃燒。火炬頭上有三股中壓蒸汽，其目的是為了保護(hù)火炬頭、消煙和助燃。在裝置操作穩(wěn)定，提高排放系統(tǒng)的壓力，投用火炬氣回收壓縮機(jī)，回收火炬氣、燃料氣系統(tǒng)。

  ?. 制冷壓縮機(jī)由丙烯制冷壓縮機(jī)、乙烯制冷壓縮機(jī)和二元制冷壓縮機(jī)構(gòu)成，其中乙烯機(jī)和丙烯機(jī)構(gòu)成復(fù)疊式制冷，為分離過程中裂解氣等提供多種等級的冷劑。本單元是乙烯裝置的心臟，一旦停車，系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

  ?. 將裂解氣壓縮單元中堿洗的廢堿和含硫污水利用二氧化碳中和處理，使之合格排放，減少環(huán)境污染。

3. 在國外執(zhí)行的某工程乙烯裝置布置典型實例（圖5-106）

   圖5-106 在國外執(zhí)行的某工程乙烯裝置布置典型實例