[發明專利]一種降低乙烯裝置能耗的方法

有效

• 申請號: 201410542716.4
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105567291B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 王國清;劉同舉;杜志國;郭瑩;張永剛;田勇
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C10G9/18
• 分類號: C10G9/18;C07C11/04;C07C4/04
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所11218
• 代理人: 趙宇

技術領域

本發明涉及乙烯生產領域，更進一步說，是涉及一種降低乙烯裝置能耗的方法。

背景技術

目前，世界上主要乙烯裝置采用蒸汽熱裂解工藝生產乙烯、丙烯、丁二烯、芳烴等基礎有機化工原料。輕烴、石腦油、加氫尾油等原料與一定比例的稀釋蒸汽混合在工業裂解爐內在高溫條件下發生裂解反應，裂解產物經過急冷、壓縮、分離等工序最終生產出乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料。

急冷系統是乙烯裝置的咽喉，它由急冷器、油洗塔、水洗塔等設備組成，承擔著分離裂解餾分油(汽油、柴油、燃料油)組分和回收工藝水的任務，同時還是裂解過程中回收熱量的關鍵設備。工業裂解爐廢熱鍋爐出口來的裂解氣在急冷器經急冷油噴淋冷卻后送入油洗塔底部，回流冷卻后，裂解產物中的輕組分從油洗塔頂部引出，進入水洗塔繼續冷卻至40℃左右，進入后續的壓縮分離系統。

裂解過程所需要的大部分稀釋蒸汽都來源于裝置內部急冷油的余熱利用，少數不足部分由管網蒸汽補充。油洗塔塔釜溫度越高，蒸汽發生的越多，裝置余熱利用越好，外補蒸汽消耗越少。因此油洗塔塔釜溫度的高低直接決定了余熱回收量的大小，急冷系統的運行好壞對乙烯裝置的能耗高低有著重要的影響，從而也影響著裝置的生產成本。

將乙烯裝置急冷系統看作一個整體，流入的是裂解產物，流出的是裂解氣和裂解餾分油；急冷油、工藝水等均是在系統內循環。因此乙烯裝置急冷系統正常運轉要保證兩個平衡，熱量平衡、物料平衡。熱量平衡即由裂解氣帶入急冷系統的熱量要通過發生稀釋蒸汽等換熱方式利用掉。物料平衡則相對復雜，因為裂解產物進入急冷系統后會發生聚合等反應，產生變化，急冷系統需要把變化后的裂解產物排出，以保持急冷系統中組分穩定。

乙烯急冷系統現在生產中的實際問題就是油洗塔塔釜溫度低，急冷油粘度高。急冷油塔釜溫度低，稀釋蒸汽換熱器溫差小，稀釋蒸汽發生量嚴重不足，因此需要大量蒸汽補入系統；急冷油粘度高，急冷油循環泵的功耗高，導致乙烯裝置能耗居高不下，粘度過高時還會堵塞管路造成停車。

造成乙烯急冷系統問題的原因就是急冷油中生成的瀝青質無法及時排出。為了給裂解爐產生的裂解氣降溫，急冷系統中急冷油在急冷器和油洗塔釜之間循環，其循環量往往達到幾千噸每小時，而裂解餾分油的采出只有幾十噸每小時，急冷油在系統內長時間滯留，產生大量瀝青質，粘度大幅升高。而為了控制急冷油粘度，只能降低油洗塔釜溫度來減少瀝青質生成的速度。可是在裂解爐負荷相同的情況下降低油洗塔釜溫度，會增加急冷油循環量，以至于急冷油在系統內滯留的時間更長，又增加了瀝青質產生的量。所以實際生產中只能將油洗塔釜溫度維持在180℃左右，才能保證急冷油中生成的瀝青質和排出的瀝青質相平衡，維持急冷油粘度穩定。這就是油洗塔塔釜設計溫度210℃，可實際運行不到190℃的根本原因。

目前，工業裝置上采用加入調質稀釋油、加入減粘劑和使用減粘塔三種方法，只能以降低油洗塔塔釜溫度為代價，勉強控制住急冷油粘度，導致乙烯裝置能耗居高不下。

第一種方法是加入調質稀釋油(裂解柴油)降低黏度，即將大量裂解柴油摻混至急冷油中，其副作用很大。首先，會增加裂解柴油在油洗塔中的循環量，加大油洗塔塔釜到塔中部的氣相負荷，相應地降低了油洗塔的處理能力；其次，裂解柴油中含有大量的苯乙烯、萘、茚等組分，當它們隨著急冷油循環時，會發生聚合反應產生聚合物，并積聚在油洗塔的塔板或填料上，影響塔板和填料的傳熱及傳質效果，使塔壓差上升，塔的處理能力下降；再次，由于裂解柴油循環量的增加，塔頂的裂解汽油和塔釜采出的裂解燃料油中會含有部分柴油的組分，影響到裂解汽油和燃料油的品質，嚴重時會使得后續的急冷水塔的操作惡化；最后，由于急冷油的量很大，故為了降低急冷油的粘度，通常需要長時間摻入大量的裂解柴油。采用這種方法，無法減少瀝青質生成量，急冷油粘度一般只能控制在1000～2000mm²/s(50℃)，油洗塔塔釜溫度無明顯提高。

減粘劑是近幾年來國內外研究部門及乙烯專利商研究出各種適合降低急冷油粘度的化學藥劑，通過加入化學助劑抑制聚合反應自由基的活性來實現減粘目標。CN 101062880A提出一種由阻聚劑、分散劑和金屬鈍化劑組成的急冷油減粘劑，具有抑制聚合、防止聚集和鈍化金屬表面的作用。加入減粘劑雖然一定程度上降低瀝青質的生成速度，但是對瀝青質排出急冷系統沒有任何幫助，無法從根本上解決急冷油粘度高和油洗塔塔釜溫度低的問題。實際使用中減粘劑很少單獨使用，均是在使用減粘塔技術的同時，以減粘劑作為輔助手段。