CN101962564B - 一种防止乙烯装置汽油分馏塔结垢堵塞的方法 - Google Patents
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Abstract
一种防止乙烯装置汽油分馏塔结垢堵塞的方法，包括将裂解气引入汽油分馏塔，汽油分馏塔塔顶出料经水洗塔分离为裂解气、水和裂解汽油轻馏分，汽油分馏塔精馏段中部引出裂解汽油重馏分，汽油分馏塔塔底物流经汽提后得到裂解焦油，所述的裂解汽油轻馏分一部分作为塔顶回流引回汽油蒸馏塔，另一部分和裂解汽油重馏分混合后，引入裂解汽油加氢装置。采用本发明提供的方法，可以在不改变原有汽油分馏塔的功能的基础上，防止汽油分馏塔结垢堵塞，有效延长了汽油分馏塔的操作周期，节约生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高蒸汽裂解制乙烯装置生产能力的方法，更具体地说涉及一种防止蒸汽裂解制乙烯装置汽油分馏塔结垢堵塞的方法。
背景技术
随着经济高速增长，我国对乙烯等低碳烯烃的需求越来越大。99％的乙烯产品来自于蒸汽裂解制乙烯工艺，蒸汽裂解制乙烯工艺是以气体烃类和液体烃类为原料经高温蒸汽裂解制取烯的过程。其中气体烃类为乙烷、丙烷或轻烃，液体烃类为石脑油、轻柴油、轻蜡油或加氢尾油，液体烃类原料的馏分范围为40℃～560℃。
从裂解炉反应后的裂解气，经废热锅炉、急冷器冷却后，进入汽油分馏塔，在塔内裂解气分离为气体、稀释水、裂解汽油和裂解焦油，再进入下游工艺过程，最终生产出乙烯、丙烯和碳四等产品。多年来的工业实践表明，汽油分馏塔在乙烯装置中起着承上启下的作用。目前，汽油分馏塔聚合结垢的现象已经成为当今国内外乙烯装置运行中普遍存在的问题，成为影响乙烯装置生产能力提高的瓶颈之一。
汽油分馏塔的严重结垢还影响了裂解炉系统的操作，使得炉出口压力增大，从而降低了裂解反应的选择性和烯烃产品的收率，加快了炉管和废热锅炉的结焦，缩短了裂解炉和废热锅炉的运转周期。当汽油分馏塔出现严重结垢情况时，国内外通用的方法是进行汽油分馏塔结构改造和更换填料或塔板，常常需要全系统停车，费用非常高。
常规蒸汽裂解制乙烯工艺装置的汽油分馏塔可分为精馏段和传热段两部分，裂解气进入汽油分馏塔后在传热段被冷却，然后进入精馏段，分馏出裂解汽油，馏分范围在40℃～205℃，不同的生产装置、不同的裂解原料和不同的裂解苛刻度以及不同汽油分馏塔的流程设计和不同生产运行状况所生产的裂解汽油的性质有所不同，但是馏分范围基本上相当；汽油分馏塔聚合结垢是指精馏段的结垢导致塔的压降升高，回流汽油的终沸点升高和塔的处理量降低或者发生液泛。
对汽油分馏塔不同部位的垢物以及该塔的油品进行了取样分析，结果表明：汽油分馏塔填料内的结垢堵塞物主要为苯乙烯类、茚类以及少量的脂肪族二烯烃类的聚合物。而这些聚合结垢的前兆体如苯乙烯类、茚类物质全部分布在裂解汽油的140℃～205℃的馏分中，这些化合物随裂解气进入汽油分馏塔，因其既非轻组分，亦非重组分，所以浓集在分馏段填料层下部。这些垢物的组成分布因填料塔的部位、塔的操作条件及物料组成而异。总之，进出汽油分馏塔的油品中的不饱和芳烃等易聚合组分，是结垢物形成的来源。
汽油分馏塔的塔填料中出现结垢堵塞问题，不是突发性的，而是一个缓慢的渐变过程。影响因素也比较多，其中不饱和芳烃是结垢的母体，增大不饱和芳烃浓度将加速结垢反应的进行。在该塔操作条件下，裂解气中易聚合的化合物总量不足3％，提高裂解苛刻度会导致易聚合的化合物总量有40％～100％的提高，而回流裂解汽油中的不饱和芳烃易聚合组分含量却高达54％以上。
为了预防或降低汽油分馏塔的结垢，国内外解决此类问题的最主要的办法是在塔的某一部位加入配有链终止剂、金属钝化剂、分散剂和洗涤剂的混合药剂，大部分的加剂位置在裂解汽油回流管线上。美国专利US 5445743公开了一种用甲基丙烯酸盐或丙烯酸酯的聚合物作为阻垢剂，通过在急冷水塔注入，由冷却后的裂解汽油回流进入汽油分馏塔，抑制不饱和烃在汽油分馏塔的结垢问题。
CN1566042A公开了一种由阻聚剂和分散剂配置而成的复合型的减粘剂，通过汽油分馏塔底部加入100～5000ppm的减粘剂，主要目标是抑制循环急冷油粘度增长，改善分离效果，减缓裂解重质馏分在设备中的结垢，同时不会引起急冷水的乳化。
由于汽油分馏塔特殊的作用和在乙烯生产装置流程中的地位，多年来在其内部结构和相关塔内构件方面有比较大的技术进展。加入各类阻聚剂也可以在一定程度上起到抑制或降低聚合结垢的作用，使用阻聚剂的费用也相当高，而且不能间断。
在所有的技术措施中，没有考虑到大幅度降低不饱和烃特别是结垢堵塞物主要生成母体(苯乙烯类和茚类物质)的含量或浓度，最终解决汽油分馏塔结垢堵塞的问题。
发明内容
本发明的目的是利用现有汽油分馏塔结构的基础上提供一种防止乙烯装置汽油分馏塔结垢堵塞的方法。
本发明提供的防止乙烯装置汽油分馏塔结垢堵塞的方法，包括将裂解气引入汽油分馏塔，经蒸馏分离后，汽油分馏塔塔顶出料经水洗塔分离为裂解气、水和裂解汽油轻馏分，汽油分馏塔精馏段中部引出裂解汽油重馏份，汽油分馏塔塔底物流经汽提后得到裂解焦油，所述的裂解汽油轻馏分一部分作为塔顶回流引回汽油蒸馏塔，另一部分和裂解汽油重馏分混合后，引入裂解汽油加氢装置。
本发明提供的方法的有益效果为：
和常规汽油分馏塔流程相比，将裂解汽油重馏分直接引出蒸馏塔，原流程中的裂解汽油全馏分回流，改为塔顶裂解汽油轻馏分回流。由于不含有或大大降低了裂解汽油中的易导致结垢物质，从而大大降低或基本上消除了在汽油分馏塔精馏段内的结垢和堵塞现象，延长了汽油分馏塔的操作周期，有效提高汽油分馏塔处理量，基本上不需要再添加阻聚剂等化学药剂，节约了生产成本。
附图说明
附图1为常规蒸汽裂解制乙烯工艺装置汽油分馏塔流程图；
附图2为本发明提供的蒸汽裂解制乙烯工艺装置汽油分馏塔流程图。
具体实施方式
常规蒸汽裂解制乙烯工艺装置的汽油分馏塔的流程如附图1所示，冷却后的裂解气经管线3、急冷油经管线4分别进入汽油分馏塔I(又名急冷油塔)中，经过传热段2加热，精馏段1精馏分离后，包含裂解气、水蒸汽和全馏分裂解汽油的塔顶物流经管线5引入去水洗塔II，进一步冷却裂解气，同时将水和全馏分裂解汽油与裂解气进行分离，分离出的裂解气经管线10引出装置，分离出的全馏分裂解汽油部分作为塔顶回流经管线6引回汽油分馏塔I，另一部分经管线11去裂解汽油加氢装置。汽油分馏塔塔底物流经管线7引入汽提塔III汽提后得到裂解焦油，经管线8排出，汽提后的轻组分经管线9返回汽油分馏塔。
本发明提供的防止乙烯装置汽油分馏塔结垢堵塞的方法，和常规蒸汽裂解乙烯工艺装置的汽油分馏塔的原流程基础上的改进为：所述的汽油分馏塔精馏段分成两部分，增加相应的塔内构件，精馏段中部引出裂解汽油重馏分，切割点控制在130℃-160℃。汽油分馏塔塔顶出料为裂解气、水和汽油轻馏分，分离出的汽油轻馏分一部分作为塔顶回流引回汽油分馏塔，另一部分和裂解汽油重馏分混合后，引入裂解汽油加氢装置。
本发明提供的方法中，所述的汽油分馏塔塔顶温度为85℃-125℃，塔底温度为175℃-265℃，压力为155kPa-170kPa，全塔压差为5kPa-15kPa，回流比为(0.5-4)∶1。
附图2为本发明提供的防止乙烯装置汽油分馏塔结垢堵塞的方法汽油分馏塔的流程图，下面结合附图说明本发明提供的方法的具体实施方式，但本发明并不因此而受到限制：
如图2所示，汽油分馏塔I分为精馏段1和传热段2，裂解气经管线3、急冷油经管线4引入汽油分馏塔I中。经分馏后，塔顶出料经管线5引入水洗塔II，分离出的裂解气经管线10引出，所述的精馏段中部经管线12引出一股侧线出料，切割点控制在130℃～160℃，采出的馏分为裂解汽油重馏分，主要目的是将易导致结垢物质的这段馏分直接采出，水洗塔II分离出的裂解汽油轻馏分一部分作为塔顶回流经管线6引回汽油分馏塔中，另一部分和裂解汽油重馏份混合后，经管线11去裂解汽油加氢装置。汽油分馏塔塔底物流经管线7引入汽提塔III，经汽提后得到裂解焦油经管线8引出装置，汽提后的轻组分经管线9返回汽油分馏塔I。
汽油分馏塔I的回流裂解汽油由原设计的全馏分改为轻质馏分，由于不含有或大大降低了裂解汽油中的易导致结垢物质，从而大大降低了或基本上消除了在汽油分馏塔内的结垢和堵塞现象，延长了汽油分馏塔的操作周期。部分裂解汽油回流也可以有效提高处理量，基本上不需要再添加阻聚剂等化学药剂，节约了生产成本。
下面的实施例将对本方法予以进一步的说明，但并不因此限制本方法。实施例中所使用的裂解原料A是大庆石脑油；裂解原料B是扬子石化高压加氢裂化尾油，两种裂解原料性质见表1；全馏分裂解油A是模拟裂解性能评价试验装置裂解裂解原料A所得到的全馏分裂解液相产品，性质见表2；全馏分裂解油B是模拟裂解性能评价试验装置裂解裂解原料B所得到的全馏分裂解液相产品，性质见表2。
对比例1
模拟裂解汽油分馏塔试验装置由电加热装置、蒸馏釜、两段控温的分馏塔(塔内采用Φ5×5的丝网θ环填料)和塔顶回流系统组成，整套装置由二次仪表控制操作和监测运行。以全馏分裂解油A单独作为模拟裂解汽油分馏塔试验装置进料，进行裂解汽油蒸馏试验考察塔内填料结垢状况，蒸馏操作条件：蒸馏塔釜温度为250℃，分馏塔顶温度为120℃，回流比为1∶2，塔顶回流裂解汽油馏分范围是48℃-200℃。96小时蒸馏试验结束后，采用N2进行吹扫分馏塔，取出分馏塔内填料进行称重和分析，试验结果见表3。
实施例1
试验装置和方法同对比例1，以全馏分裂解油A单独作为模拟裂解汽油分馏塔试验装置进料，模拟汽油分馏塔的操作条件下进行裂解汽油蒸馏试验考察塔内填料结垢状况。不同的是在分馏塔中段引出裂解汽油重馏分，切割点控制在130℃。其它操作条件为：蒸馏塔釜温度为250℃，分馏塔顶温度为120℃，回流比为1∶1.5，塔顶回流裂解汽油馏分范围是48℃-130℃。96小时蒸馏试验结束后，采用N2进行吹扫分馏塔，取出分馏塔内填料进行称重和分析，试验结果见表3。
实施例2
试验装置和方法同对比例1，以全馏分裂解油A单独作为模拟裂解汽油分馏塔试验装置进料，模拟汽油分馏塔的操作条件下进行裂解汽油蒸馏试验考察塔内填料结垢状况，采用与对比例1相同的试验装置和试验方法。不同的是在分馏塔中段采出裂解汽油重馏分，切割点控制在160℃蒸馏。其它操作条件为：蒸馏塔釜温度为250℃、分馏塔顶温度为120℃，回流比为1∶1，塔顶回流裂解汽油馏分范围是48℃-160℃。96小时蒸馏试验结束后，采用N2进行吹扫分馏塔，取出分馏塔内填料进行称重和分析，试验结果见表3。
对比例2
模拟裂解汽油分馏塔试验装置同对比例1，以全馏分裂解油B，单独作为模拟裂解汽油分馏塔试验装置进料，模拟汽油分馏塔的操作条件下进行裂解汽油的蒸馏试验考察塔内填料结垢状况，采用与对比例1相同试验方法，不同的是在分馏塔顶回流的全馏分裂解汽油中加入150ppm的由NACLO公司生产的阻聚剂(商品号5210)。其它操作条件为：蒸馏塔釜温度为250℃、分馏塔顶温度为120℃，回流比为1∶2，塔顶回流裂解汽油馏分范围是48℃-200℃。96小时蒸馏试验结束后，采用N2进行吹扫分馏塔，取出分馏塔内填料进行称重和分析，试验结果见表4。
实施例3
模拟裂解汽油分馏塔试验装置同对比例1，以全馏分裂解油B单独作为模拟裂解汽油分馏塔试验装置进料，模拟汽油分馏塔的操作条件下进行裂解汽油的蒸馏试验考察塔内填料结垢状况，试验方法同对比例1，不同的是在分馏塔中段采出裂解汽油重馏分，切割点控制在140℃，蒸馏其它操作条件为：蒸馏塔釜温度为250℃，分馏塔顶温度为120℃，回流比为1∶1.6，塔顶回流裂解汽油馏分范围是48℃-140℃。96小时蒸馏试验结束后，采用N2进行吹扫分馏塔，取出分馏塔内填料进行称重和分析，试验结果见表4。
实施例4
模拟裂解汽油分馏塔试验装置同对比例1，以全馏分裂解油B作为模拟裂解汽油分馏塔试验装置进料，模拟汽油分馏塔的操作条件下进行裂解汽油的蒸馏试验考察塔内填料结垢状况，试验方法同对比例1，不同的是在分馏塔中段采出裂解汽油重馏分，切割点控制在150℃，蒸馏其它操作条件为：蒸馏塔釜温度为250℃，分馏塔顶温度为120℃，回流比为1∶2，塔顶回流裂解汽油馏分范围是48℃-150℃。96小时蒸馏试验结束后，采用N2进行吹扫分馏塔，取出分馏塔内填料进行称重和分析，试验结果见表4。
表1
| 原料名称 | 裂解原料A | 裂解原料B |
| 密度/(g/cm3(20℃))氢含量/ωt％BMCI值 | 0.702015.1510.41 | 0.803514.559.70 |
| 馏程范围/℃初馏点～95％点 | 44-178 | 227-405 |
| 族组成/ωt％链烷烃环烷烃芳烃 | 72.9221.445.64 | 70.224.65.2 |
表2
| 原料 | 全馏分裂解油A | 全馏分裂解油B |
| 密度/(g/cm3(20℃))粘度/(mm2/s(50℃))灰分/ωt％氢含量/ωt％碳含量/ωt％残炭/ωt％ | 0.89321.259＜0.0028.490.8525.5 | 0.95633.2470.0348.4391.4729.02 |
| 馏程范围/℃初馏点～干点 | 42～392 | 49～464 |
| 苯乙烯含量/ωt％苯乙烯类物质含量/ωt％ | 3.386.81 | 3.166.34 |
| 茚类物质ωt％萘类物质ωt％ | 3.190.89 | 3.030.91 |
表3
*：结垢量与总处理量的比值
从表3数据可见，和常规汽油分馏塔流程相比，采用本发明提供的方法增加裂解汽油重馏分的侧线采出后，在操作条件基本不改变的情况下，分馏塔内填料结垢量和结垢率与原设计对比都大大降低或不再结垢。通常情况，裂解汽油重馏分切割点温度越高结垢的可能性越大。
表4
*：结垢量与总处理量的比值
从表4数据可见，和常规汽油分馏塔操作方法相比，在回流的全馏分裂解汽油中加入阻聚剂对抑制汽油分馏塔结垢是有作用的。采用本发明提供的方法增加裂解汽油重馏分的侧线采出后，在汽油分馏塔操作条件基本不改变的情况下，分馏塔内填料结垢量和结垢率进一步降低，有利于工业生产装置长周期运行。避免了不断添加阻聚剂从而生产成本增加的缺陷。
Claims (1)
1.一种防止乙烯装置汽油分馏塔结垢堵塞的方法，其特征在于包括将裂解气引入汽油分馏塔，经蒸馏分离后，汽油分馏塔塔顶出料经水洗塔分离为裂解气、水和裂解汽油轻馏分，汽油分馏塔精馏段中部引出裂解汽油重馏分，汽油分馏塔塔底物流经汽提后得到裂解焦油，所述的裂解汽油轻馏分一部分作为塔顶回流引回汽油蒸馏塔，另一部分和裂解汽油重馏分混合后，引入裂解汽油加氢装置；所述的汽油分馏塔塔顶温度为85℃-125℃，塔底温度为175℃-265℃，压力为155kPa-170kPa，全塔压差为5kPa-15kPa，回流比为(0.5-4)∶1，所述的分离裂解汽油重馏分切割点控制在130℃～160℃。
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