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技术分享 | 国内外知名乙烯裂解专利技术商及其工艺特点详细解读

发表时间: 2022-10-16 19:24:40

作者: 炼化及石化下游产业网

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通过裂解石油产品获得乙烯的技术与裂解工艺技术的发展是密不可分的。近年来,各专利技术公司在提高反应选择性、对原料的灵活性和增加单炉裂解能力等方面取得了很大的进展。

目前裂解乙烯的技术路线主要是:采用管式炉蒸汽裂解技术进行裂解;采用顺序分离流程、前脱乙烷前加氢流程和前脱丙烷前加氢流程进行分离。

世界上著名的乙烯专利技术公司有Lummus公司、S&W公司、KBR公司、Linde公司、TPL/KTI公司等,各公司的技术都是成熟可靠的技术,都有世界规模的乙烯装置在运行,但在技术的细节上还有差别。

Lummus公司的分离流程是顺序分离;Linde公司的分离流程是前脱乙烷前加氢分离;德西尼布集团的TPL公司是用渐近分离流程;S&W公司、KB公司和国内ST技术都是前脱丙烷前加氢分离流程。

PART 1:LUMMUS公司

Lummus公司的乙烯生产技术在乙烯工业中占有重要的地位,它的烯烃装置设计经验很长已有50多年。目前,在世界上共有近200套乙烯装置采用Lummus公司的生产技术,总的生产能力超过4000万t,大约占世界上乙烯总生产能力的30%。

在我国,20世纪70年代初期和后期引进的燕山、扬子、齐鲁和上海四套30万t/a乙烯装置,90年代初开车的盘锦和抚顺乙烯装置,90年代中期开车的新疆、天津、中原中型乙烯装置,2000年前后对燕山、扬子、齐鲁乙烯装置的两轮改扩建,2010年左右赛科、福建合资项目和天津、镇海两套百万吨级大乙烯,卫星石化规划的250万吨乙烷裂解项目均采用Lummus公司技术。其流程主要特点如下:

(1) 采用SRT系列裂解炉,热效率高,对原料适应性强,既适用于轻质原料,也适用于重质原料,乙烯收率高。

(2) 急冷区设有盘油循环和减粘系统,能有效降低汽油分馏塔塔釜急冷油的粘度,提高釜温。

(3) 分离流程采用顺序分离,低压脱甲烷。

(4) 采用二元和三元混合制冷技术,三元制冷可减少设备数量和投资。

(5) 采用催化精馏新技术对丙炔/丙二烯加氢。

(6) 低压丙烯精馏塔和丙烯机形成热泵。

PART 2:S&W公司

S&W公司是著名的乙烯专利商之一,在世界范围内有130多套乙烯装置采用了S&W技术,其生产能力占世界上乙烯总生产能力的30%。自1990年以来,世界上新增生产能力的40%采用了S&W技术。在加拿大Novachem,S&W公司建造了生产能力最大的以乙烷为原料的乙烯装置(127万t/a)。在我国大庆、茂名1#和广州乙烯,扬巴和中海壳牌两套合资乙烯,广州乙烯改造和上海2#乙烯的第二轮改造,以及中石油抚顺和四川两套大乙烯,Sasol美国150万吨乙烷裂解制乙烯工厂、美国CPchem150万吨乙烯厂,沙特拉比格120万吨乙烷裂解制乙烯工厂等都采用S&W的技术。其流程主要特点如下:

(1) USC(超选择性)裂解炉:高热效率93%~94%;既适用于轻质原料,又适用于重质原料;高烯烃收率;炉管寿命长。

(2) SLE(选择线性换热器)急冷锅炉:最小体积;短停留时间;非常低的结焦,不需离线清焦。

(3) 用乙烷炉裂解气汽提调节急冷油粘度,解决了急冷油粘度控制的难题。

(4) HRS(热集成精馏系统):热集成与组分精馏组合;采用热泵技术以降低能耗;降低了冷剂的耗量;采用双塔前脱丙烷前加氢和双塔高压脱甲烷;投资降低,增强了与其它流程的竞争力。

PART 3:KBR公司

KBR是Kellogg和B&R合并组成的。原Kellogg公司乙烯技术的特点是采用毫秒裂解炉和顺序分离流程;B&R的分离技术是对气体裂解原料采用前脱乙烷前加氢技术,对液体裂解原料采用前脱丙烷前加氢技术。在大庆第一轮乙烯改扩建中增加的18万t/a新线,即采用了原B&R公司提供的前脱丙烷前加氢流程,目前操作状态良好。KBR公司成立以后,把Kellogg、B&R和EXXON三家的技术揉合在一起,形成一个新的“SCORE”技术。兰州第二轮乙烯改造中所并联的45万t/a乙烯新线,使用的是这一技术。近年,BP与Ineos在美国Chocolate Bayou的合资烯烃厂采用5台SCORE20万吨乙烷/丙烷/石脑油复合裂解炉,Sabic公司Kayan项目采用9台SCORE裂解炉。KBR乙烯技术的特点如下:

(1) 裂解技术:原料适应性广,可用乙烷-VGO等各种原料;单程炉管,停留时间短,收率高;可以分区裂解不同原料;可以在线清焦,延长运转在线率。.

(2) 急冷油系统有粘度控制措施。

(3) 分离技术:前脱乙烷前加氢流程(气体原料);前脱丙烷前加氢流程(液体原料);脱乙烷塔可以生产30%产量的乙烯;乙烯塔和乙烯机组成热泵系统;丙烯塔和丙烯机组成热泵。

PART 4:Linde公司

Linde公司是著名的乙烯工业公司,在深冷和空气分离方面有特长。在乙烯生产技术方面:世界上第一套用深冷分离法生产乙烯的工厂是Linde公司于1931年建成的;第一套大型的生产乙烯的工厂是Linde公司采用热裂解、裂解气净化及低温气体分离等技术在1965年建成的。目前,Linde公司在世界范围内建有300多台裂解炉,15个国家的30余套大型生产乙烯的工厂采用Linde公司的技术,约占世界现有装置总生产能力的20%。在我国Linde公司于1984年在上海石化建造了一台4万t/a的裂解炉。1996年9月建成投产的吉化30万t/a乙烯装置及其后来的70万t/a改扩建,还有最近完工的新疆独山子100万t/a乙烯,沙特SEPC公司100万吨乙烷裂解工厂,阿联酋Ruwais二期乙烷裂解工厂等采用的都是Linde公司的技术。其流程主要特点如下:

(1) 裂解炉特点:在裂解炉设计方面具有独到之处;适用于以柴油、加氢尾油为原料的重质裂解料;二次注汽技术;辐射段可以是单炉膛或双炉膛。

(2) 分离流程特点:前脱乙烷;碳二加氢采用前加氢,等温反应器;乙烯精馏塔采用热泵系统;可用溶剂吸收法回收乙炔。

PART 5:TPL/KTI公司

TPL/KTI公司报价技术为TOPKIN技术,TOPKIN技术由荷兰KTI公司的GK型裂解炉及德西尼布集团的TPL渐进分离技术所组成。两个公司于1971年成立,从联合至今已设计了共16套乙烯装置,总能力达500多万t/a,而改扩建装置则达到15套。其设计60万t/a的乙烯装置达11套,有着丰富的总承包经验。我国的辽阳及北京东方乙烯装置即采用德西尼布集团的技术,东方乙烯由TPL设计,采用KTIGK-V型裂解炉,简化的渐近分离技术。

KTI公司在裂解炉设计方面有着自己的特点,其裂解炉为GK型,具有世界上唯一商业化的产率预测软件SPYRO。KTI公司利用SPYRO软件及自己的经验开发并设计出先进的GK-V型裂解炉。GK-V型裂解炉为两程炉管,第一程具有较大比表面积,第二程有较大的流通面积有利于降低烃分压。这样可以提高升温段管壁的热强度,减少反应物的停留时间,降低烃的分压,提高烯烃的收率。

TPL公司的渐进分离技术是以最小的能耗达到分离的目标。基本原则是对相邻组分实行不完全分离,而对相差较远的组分实行完全分离,为实现理想分离顺序而采用多步分离的方法。渐近分离流程为实现降低压缩及制冷的功率,并结合其流程的特点,而采用中压双塔脱甲烷。