[發(fā)明專利]一種降低乙烯裝置能耗的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410543257.1
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105567294B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國清;劉同舉;杜志國;郭瑩;周先鋒;劉俊杰
• 申請（專利權(quán)）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(chuàng)畢升專利事務(wù)所11218
• 代理人: 趙宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及乙烯生產(chǎn)領(lǐng)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(shù)

目前，世界上主要乙烯裝置采用蒸汽熱裂解工藝生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁二烯、芳烴等基礎(chǔ)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(yè)裂解爐內(nèi)在高溫條件下發(fā)生裂解反應(yīng)，裂解產(chǎn)物經(jīng)過急冷、壓縮、分離等工序最終生產(chǎn)出乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料。

急冷系統(tǒng)是乙烯裝置的咽喉，它由急冷器、油洗塔、水洗塔等設(shè)備組成，承擔(dān)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(wù)，同時還是裂解過程中回收熱量的關(guān)鍵設(shè)備。工業(yè)裂解爐廢熱鍋爐出口來的裂解氣在急冷器經(jīng)急冷油噴淋冷卻后送入油洗塔底部，回流冷卻后，裂解產(chǎn)物中的輕組分從油洗塔頂部引出，進入水洗塔繼續(xù)冷卻至40℃左右，進入后續(xù)的壓縮分離系統(tǒng)。

裂解過程所需要的大部分稀釋蒸汽都來源于裝置內(nèi)部急冷油的余熱利用，少數(shù)不足部分由管網(wǎng)蒸汽補充。油洗塔塔釜溫度越高，蒸汽發(fā)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(tǒng)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(chǎn)成本。

將乙烯裝置急冷系統(tǒng)看作一個整體，流入的是裂解產(chǎn)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(tǒng)內(nèi)循環(huán)。因此乙烯裝置急冷系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)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(tǒng)的熱量要通過發(fā)生稀釋蒸汽等換熱方式利用掉。物料平衡則相對復(fù)雜，因為裂解產(chǎn)物進入急冷系統(tǒng)后會發(fā)生聚合等反應(yīng)，產(chǎn)生變化，急冷系統(tǒng)需要把變化后的裂解產(chǎn)物排出，以保持急冷系統(tǒng)中組分穩(wěn)定。

乙烯急冷系統(tǒng)現(xiàn)在生產(chǎn)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(fā)生量嚴(yán)重不足，因此需要大量蒸汽補入系統(tǒng)；急冷油粘度高，急冷油循環(huán)泵的功耗高，導(dǎo)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(tǒng)問題的原因就是急冷油中生成的瀝青質(zhì)無法及時排出。為了給裂解爐產(chǎn)生的裂解氣降溫，急冷系統(tǒng)中急冷油在急冷器和油洗塔釜之間循環(huán)，其循環(huán)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(tǒng)內(nèi)長時間滯留，產(chǎn)生大量瀝青質(zhì)，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(zhì)生成的速度?？墒窃诹呀鉅t負荷相同的情況下降低油洗塔釜溫度，會增加急冷油循環(huán)量，以至于急冷油在系統(tǒng)內(nèi)滯留的時間更長，又增加了瀝青質(zhì)產(chǎn)生的量。所以實際生產(chǎn)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(zhì)和排出的瀝青質(zhì)相平衡，維持急冷油粘度穩(wěn)定。這就是油洗塔塔釜設(shè)計溫度210℃，可實際運行不到190℃的根本原因。

目前，工業(yè)裝置上采用加入調(diào)質(zhì)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(dǎo)致乙烯裝置能耗居高不下。

第一種方法是加入調(diào)質(zhì)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(huán)量，加大油洗塔塔釜到塔中部的氣相負荷，相應(yīng)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(dāng)它們隨著急冷油循環(huán)時，會發(fā)生聚合反應(yīng)產(chǎn)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(zhì)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(huán)量的增加，塔頂?shù)牧呀馄秃退沙龅牧呀馊剂嫌椭袝胁糠植裼偷慕M分，影響到裂解汽油和燃料油的品質(zhì)，嚴(yán)重時會使得后續(xù)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(zhì)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(nèi)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(xué)藥劑，通過加入化學(xué)助劑抑制聚合反應(yīng)自由基的活性來實現(xiàn)減粘目標(biāo)。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(zhì)的生成速度，但是對瀝青質(zhì)排出急冷系統(tǒng)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(shù)的同時，以減粘劑作為輔助手段。