CN101323553B

CN101323553B - 一种提高乙烯装置急冷油塔底温度的方法

Info

Publication number: CN101323553B
Application number: CN2007101188573A
Authority: CN
Inventors: 刘玉东; 王来宗; 赵光燮; 饶东臣
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2027-06-13
Also published as: CN101323553A

Abstract

本发明涉及一种提高乙烯装置急冷油塔底温度的方法，采用了急冷油换热器串联和工艺水强制循环；并可在急冷油中加入减粘剂及从油洗塔中段采出的轻质燃料油。应用本发明可提高油洗塔底温度，增加稀释蒸汽发生量，减少蒸汽的直接补入，保证装置稳定运行，节约能源并降低装置运行成本。

Description

一种提高乙烯装置急冷油塔底温度的方法

技术领域

本发明涉及蒸汽裂解制乙烯工业，特别涉及蒸汽裂解制乙烯工业中的急冷油循环系统。

背景技术

目前，世界上主要采用蒸汽热裂解工艺生产乙烯。石脑油等原料与一定比例的稀释蒸汽混合在800℃以上温度下发生裂解反应，经过压缩、分离等工序最终生产出乙烯、丙烯等化工原料。原料在裂解过程中配入一定量的蒸汽，目的在于提高裂解过程的选择性，增加乙烯产量。裂解炉出口来的裂解气经冷却后送入油洗塔底部，回流冷却后，物料中的重组份凝到塔底形成急冷油。所需要的大部分稀释蒸汽来源于装置内部油洗单元分离出的急冷油余热利用，不足部分由管网蒸汽补充。油洗塔底温度越高，蒸汽发生的越多，装置余热利用越好，外补蒸汽消耗越少。因此油洗塔底温度的高低直接决定余热回收量的大小，也影响装置生产成本。但由于裂解产物急冷油中含有苯乙烯、茚等不饱和芳烃组份，这些物质在长时间的高温下循环会发生聚合，生成大分子物质，导致急冷油粘度增大，使急冷油运动状况恶化，影响换热效果。由于受急冷油粘度影响油洗塔底温度无法提高，导致急冷油热量回收不完全，造成稀释蒸汽发生量严重不足，因此需要大量蒸汽补入系统，造成了能源浪费。同时由于急冷油粘度增大，增加了系统循环泵的功率，导致装置能耗居高不下。因此在兼顾急冷油粘度保证系统平稳运行的前提下，尽可能提高油洗塔底温度是降低乙烯生产成本的主要渠道之一。

一般情况下，提高油洗塔底温度的出发点均从降低急冷油粘度入手，一种方法是应用减粘塔，利用乙烷炉出口裂解气或直接使用蒸汽热汽提的方式，通过将急冷油中的轻组分汽提返回到循环系统中，利用增加急冷油循环系统中轻质油比例稀释粘度高的油质来实现减粘，以保证系统稳定运行。该方法的不足之处是：一是增加了设备投资，装置运行成本增加；二是汽提后外送急冷油中轻组分含量较少，外送管线容易发生堵塞。另一种方法是应用减粘剂，近几年来国内外研究部门及乙烯专利商研究出各种适合降低急冷油粘度的化学药剂，通过加入化学助剂抑制聚合反应自由基的活性来实现减粘目标。就目前国内外乙烯行业各装置实际运行情况看，两种减粘技术具有一定效果，但均不够理想，受此限制，目前油洗塔底温度一般控制在180℃-190℃左右，热量回收不好，使得蒸汽消耗上升，运行成本增加。

急冷油余热回收均是在急冷油循环系统中安装换热器，通过将工艺水汽化产生0.7MPa蒸汽来实现的。传统的方式是将气液分离罐安装在换热器上方，用水将换热器浸满，采用热虹吸方式依靠水的密度差进行水循环，实现急冷油降温和发生蒸汽的目的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种提高乙烯装置急冷油塔底温度的方法，以在保持急冷油粘度不上升的情况下，提高油洗塔底温度，增加稀释蒸汽发生量，减少蒸汽的直接补入，保证装置稳定运行，并实现节约能源和降低装置运行成本的目标。

传统的急冷油冷却方式采用工艺水热虹吸原理，在换热面积不变的情况下，急冷油返回温度直接受入口温度影响，当换热器入口(油洗塔底)温度上升时，换热器出口(回流液)温度随之上升，回流入塔后在上升裂解气作用下，进入到塔底急冷油中的轻组分随之减少，不可避免的会导致急冷油粘度上升，于是抑制了塔底温度的提高。

本发明提供一种提高乙烯装置急冷油塔底温度的方法：

裂解炉出口来的裂解气经冷却后送入油洗塔底部，回流冷却后，物料中的重组份凝到塔底形成急冷油，急冷油经急冷油循环泵送入串联的急冷油换热器，经换热后，一部分急冷油回流至油洗塔，一部分送至装置外罐区做燃料使用；工艺水采用强制循环，由循环泵升压后以并联方式送入各台急冷油换热器，在急冷油换热器内冷却急冷油，同时工艺水被加热汽化发生蒸汽供装置循环使用。

传统的工艺流程见附图1(以3组急冷油换热器为例)。

图中，

1：油洗塔；2：急冷油循环泵；3、4、5：急冷油换热器；6：汽/液分离罐；7-17：急冷油线；18-23：工艺水管线；24-29：其他管线。

裂解炉出口来的裂解气经初步冷却后经管线25送入油洗塔1底部，经过16、25、26三股回流冷却，物料中最重的急冷油组份凝到塔底形成急冷油，急冷油经管线7进入急冷油循环泵2升压，经管线8、9、10、11送入急冷油换热器3、4、5冷却，同时发生稀释蒸汽，急冷油自管线12、13、14出来后汇合至管线15，大部分经管线16返回油洗塔1作回流，少部分经管线17外送。

工艺水经管线29进入汽/液分离罐6，经管线18、19、20后进入急冷油换热器3、4、5，在其内部部分汽化产生稀释蒸汽，汽化的蒸汽经管线21、22、23返回气液分离罐6，分离后气体经管线28送往裂解炉。

由于该流程的工艺水流量不可调节，进入换热器内的新鲜水量仅为发生蒸汽后的补入水量，因此急冷油回流温度随着油洗塔底温升高而上升，急冷油冷却前后温差较小(一般在20℃左右)，因此油洗塔底温度只能控制在较低水平。

附图2为本发明的工艺流程简图(以3组急冷油换热器为例)。

其中：

1：油洗塔 2：急冷油循环泵 3、4、5：急冷油换热器

6：工艺水循环泵 7：汽/液分离罐 8、9、10：流量表

11-17：急冷油管线 18-26：工艺水管线 27-29：塔回流管线

31-32：其他管线

下面以3组急冷油换热器为例，对本发明进行详细说明。

裂解炉出口来的裂解气经初步冷却后经管线27送入油洗塔1底部，经过27、28、29三股回流冷却，物料中最重的急冷油组份凝到塔底形成急冷油，急冷油经管线11进入急冷油循环泵2升压，经管线12、13、14送入急冷油换热器3、4、5冷却，同时发生稀释蒸汽，急冷油自管线15出来后大部分经管线17返回油洗塔1作回流，少部分经管线16外送。

工艺水经管线32进入汽液分离罐7，经管线26进入工艺水循环泵6升压，在管线18、19、20中由流量表8、9、10计量其流量后进入急冷油换热器3、4、5，在其内部部分汽化产生稀释蒸汽，由管线21、22、23汇集经管线25返回气液分离罐7，分离后的液体重新进入系统循环，气体经管线31送往裂解炉。

实际生产中可根据装置生产能力的大小，适当设计串联的急冷油换热器组数。例如，对于一套30万吨/年生产能力的乙烯装置，可以设计成两组，为了便于换热器检修等操作，可增设一组作备用。

本发明的工艺水采用强制循环，由循环泵升压后以并联方式送入各台换热器，以增加进入换热器内部工艺水流量，保证在换热器入口急冷油温度提高后有充足的冷却介质，并保证急冷油回流温度不上升，提高油洗塔底温度。本发明的工艺水流量可调，优选采用截止阀进行流量调节。

由于各台急冷油换热器设计为串联方式，各台换热器急冷油流量相同，因此工艺水进入急冷油换热器的流量根据每台换热器入口急冷油温度不同略有变化。第一台换热器进水量最大，第二台换热器流量次之，第三台换热器进水量最少，依此类推。

本发明优选向急冷油中加入减粘剂及从油洗塔中段采出的轻质燃料油，以辅助控制急冷油粘度。

本发明所说的减粘剂中含有有机酸(优选磺酸)15-25％(质量百分数，下同)、分散剂12-18％、有机胺(优选N，N-二乙基羟胺)9-15％、水处理剂9-15％、抗氧剂(优选2，6-二叔丁基对甲酚)4-6％、急冷油抗氧剂7-13％、缓蚀剂11-21％、烃类溶剂(优选C₉)7-13％。减粘剂的加入量以急冷油送出装置的流量为基准，其浓度优选150-200ppm。所说的轻质燃料油，其加入量为50-100t/h。

应用本发明提供的提高油洗塔底温方法，与传统的工艺水热虹吸循环冷却急冷油方式相比，不同在于在设计上采用了急冷油换热器串联和工艺水强制循环，其优点在于：一是在技术上可实现工艺水流量可调，通过增加过量的工艺水循环量，保证急冷油入口温度提高时出口温度保持不变；二是改善了工艺水在换热器中的状态，传统的工艺水热虹吸循环冷却急冷油方式中，工艺水在换热器中流动量仅是被急冷油加热后蒸发部分，水在换热器中的流动状态属于层流，设计成强制循环后增加了水的流量，可以实现工艺水流动的湍动状态。通过上述机理可以实现较低温度的急冷油回流返回油洗塔，可以将较轻的油质压入急冷油内，降低急冷油中苯乙烯、茚等不饱和芳烃组份的浓度，消除苯乙烯、茚等不饱和芳烃组份聚合的条件，实现提高油洗塔底温的目标。油洗塔底温度提高后，增大了急冷油进出换热器温差，提高稀释蒸汽发生量，减少蒸汽补入，最终实现节能目的，降低装置生产成本。

应用本发明后，油洗塔底温度可以提高15℃-20℃，最高运行温度可提高到210-215℃或更高，此时在急冷油粘度不变的前提下，可多发生蒸汽20吨/小时以上，每年可节约资金上千万元。不但可以创造巨大的经济效益，在能源短缺的现代社会还具有十分明显的社会效益。

具体实施方式

以下为本发明的具体实施例，但本发明不仅仅限于这些实施例。

实施例1

以30万吨/年生产能力的乙烯装置为例，采用附图2所示的急冷油冷却系统。主要设备包括油洗塔1；急冷油循环泵2；急冷油换热器3、4、5；工艺水循环泵6；汽/液分离罐7；流量表8、9、10及相应连接的管线。并将急冷油换热器组数设计为3组。

工艺流程如下：

在急冷油循环系统中加入减粘剂：减粘剂注入到管线11后随同急冷油一同进入油洗塔1底部，共同调节急冷油粘度。

根据急冷油粘度分析情况，采用本装置油洗塔中段轻质燃料油组分作为轻质油，调整其流量为50t/h，减粘剂中含有：磺酸20％(质量百分数，下同)、分散剂15％、N，N-二乙基羟胺12％、水处理剂12％、2，6-二叔丁基对甲酚5％、急冷油抗氧剂10％、缓蚀剂16％及烃类溶剂10％；减粘剂的用量以急冷油采出量为基准，其浓度为200ppm，将急冷油粘度控制在适当范围内(160℃情况下粘度指标在40mm²/s以下即可)。调整工艺水流量(由仪表8、9、10现场指示)分别为：流量表8：45t/h；流量表9：26.5t/h；流量表10：15.6t/h。调整急冷油换热器出口急冷油温度保持不变(170℃左右)。管线27入塔的裂解气温度提高约30℃，油洗塔底温度提高10-20℃。

对比例1：

采用附图1所示流程。裂解炉出口来的裂解气经初步冷却后经管线25送入油洗塔1底部，经过16、25、26三股回流冷却，物料中最重的急冷油组份凝到塔底形成急冷油，急冷油经管线7进入急冷油循环泵2升压，经管线8、9、10、11送入急冷油换热器3、4、5冷却，同时发生稀释蒸汽，急冷油自管线12、13、14出来后汇合至管线15，大部分经管线16返回油洗塔1作回流，少部分经管线17外送。工艺水经管线29进入汽/液分离罐6，经管线18、19、20后进入急冷油换热器3、4、5，在其内部部分汽化产生稀释蒸汽，汽化的蒸汽经管线21、22、23返回气液分离罐6，分离后气体经管线28送往裂解炉。

由于该流程工艺水流量不可调节，进入换热器内的新鲜水量仅为发生蒸汽后的补入水量，因此急冷油回流温度随着油洗塔底温升高而上升，急冷油冷却前后温差较小，因此油洗塔底温度只能控制在180-190℃左右的较低水平。

实施例1与对比例的冷却效果对比见表1。

表1实施例1与对比例1冷却效果对比

Claims

1.一种提高乙烯装置急冷油塔底温度的方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中的急冷油中加入减粘剂和从油洗塔中段采出的轻质燃料油。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中的减粘剂中含有的组分及其质量百分数为：有机酸15-25％、分散剂12-18％、有机胺9-15％、水处理剂9-15％、2，6-二叔丁基对甲酚4-6％、急冷油抗氧剂7-13％、缓蚀剂11-21％、烃类溶剂7-13％；减粘剂的加入量以急冷油送出装置的流量为基准，其浓度为150-200ppm。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中的轻质燃料油的加入量为50-100t/h。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于其中的有机酸为磺酸，有机胺为N，N-二乙基羟胺。