CN102757297A - 一种以液化气生产高效乙烯裂解原料的方法 - Google Patents

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夏志武
汪琦
李豫鲁
徐向荣
郭仕清
王庆峰
郭仕辉
颜正朝
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Abstract

一种以液化气生产高效乙烯裂解原料的方法，采用双精馏塔对液化气进行连续分离，其特征在于：原料液化气首先进入第1精馏塔，经精馏后从塔顶分离出乙烷/丙烷，塔底物料进入第2精馏塔继续进行分离；第2精馏塔顶部分离出异丁烷（iC4H10），底部产品主要成份为正丁烷；将第1精馏塔塔顶物料和第2精馏塔塔底物料作为乙烯裂解原料。本发明使用精馏塔对液化气进行深度分离，通过将液化气中不宜作裂解料的支链烷烃分离出去，提高乙烯裂解收率，降低其生产成本，同时副产的高浓度支链烷烃也可作为化工原料。

Description

一种以液化气生产高效乙烯裂解原料的方法
技术领域
本发明属于石油化工领域，涉及一种利用轻烃组份生产裂解原料的方法，特别是涉及一种以液化气生产高效乙烯裂解原料和其他化工原料的方法。
背景技术
乙烯是石油化工的龙头产品，是生产有机原料的基础，乙烯产量常作为衡量一个国家基本有机化学工业的发展水平。
目前生产乙烯最主要的方法仍是烃类裂解法，裂解原料按其在常温常压下状态主要可以分为气态烃和液态烃。一般来说越轻的原料（即碳链越短的烃类）生产乙烯的收率越高，所需能耗越少，乙烯生产装置的投资也越少（见表1、表2和表3）。
 
表1  不同裂解原料的典型收率 
单位：％（质量）
 
表2  不同原料生产乙烯的主要公用工程消耗
Figure 244087DEST_PATH_IMAGE002
表3  原料与投资比的关系
原 料 乙 烷 丙 烷 石脑油 柴 油
投资比 0.81 0.93 1.0 1.15
国外乙烯的原料中轻烃和气体原料比例较高，尤其是中东原料质优且价廉。中东地区乙烯裂解装置以乙烷作为主要裂解原料，乙烯收率高，工艺流程简单，公用工程费用和固定投资都比较低。我国的乙烯工业受资源限制，目前原料组成为石脑油67%、加氢尾油16%、轻柴油12%、轻烃5%。国内乙烯原料90%来自炼厂，原料偏重。这就使得我国乙烯裂解装置单位投资高，能耗高，原料成本较高。国内乙烯原料的构成在目前或将来都不占优势。
但目前我国石油炼化装置（常减压、焦化、催化裂化、加氢裂化以及催化重整）均副产大量轻烃，这些轻烃产品（主要为液化气组份）经过脱硫、分离后大部分作为工业或民用燃料消耗掉，利用价值较低。
以加氢裂化液化气为例，其中的主要组份为乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、正丁烷（nC4H10）和异丁烷（iC4H10）（见表4）。
表4  加氢裂化液化气的典型组份                             单位：%(v/v)
     
可以看出其中含有的乙烷、丙烷和正丁烷均是优质的乙烯裂解原料，但其中另一主要组份的异丁烷（iC4H10）不宜作为乙烯裂解原料，异丁烷浓度高的液化气作为裂解料会严重影响乙烯收率。各轻烃组份的裂解转化率和组份收率见表5。
表5  各种轻烃组份的裂解转化率及各组份收率
 
国内乙烯工业有5%的原料采用轻烃作为裂解原料，但目前国内炼厂均未对轻烃组份进行优化，直接将液化气轻烃送至乙烯装置，轻烃中的支链烃（主要为异丁烷）不宜作为乙烯裂解料，不但影响乙烯收率的提高，而且增加了乙烯分离工序的操作成本。
有部分文献报道了将轻烃中支链烃、直链烃组份分离的技术，其一般采用吸附分离的方法，设备和控制流程复杂，且其发明的目的是提取高浓度支链烷烃作为化工原料。
目前我国石化工业快速发展，石油炼化装置如常减压、焦化、催化裂化、加氢裂化、催化重整等在生产过程中均副产大量轻烃，C4及更轻的烃类组份的收率约5～10%。如何更经济、合理的使用这些轻烃资源对提高石油资源的总经济价值具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以液化气生产高效乙烯裂解原料的方法，以优化液化气中的轻烃组份，降低影响乙烯收率的支链烃浓度，提高乙烯裂解收率，降低乙烯生产成本。
本发明采用的技术方案如下：
一种以液化气生产高效乙烯裂解原料的方法，采用双精馏塔对液化气进行连续分离，其特征在于：原料液化气首先进入第1精馏塔，经精馏后从塔顶分离出乙烷/丙烷，塔底物料进入第2精馏塔继续进行分离；第2精馏塔顶部分离出异丁烷（iC4H10），底部产品主要成份为正丁烷；将第1精馏塔塔顶物料和第2精馏塔塔底物料作为乙烯裂解原料。
所述第2精馏塔塔顶产品其成分主要为异丁烷（iC 4 H 10 ），可作为液化气或其它化工原料。
本发明采用连续精馏法分离液化气中的支链烃其工艺流程简单，与吸附法等方法相比不需要复杂的设备和控制系统。
所述的第1精馏塔分离精度控制要求为：顶部C2H6和C3H8总浓度大于80%（vol）；第2精馏塔分离精度控制要求为：顶部iC4H10浓度大于80%（vol），底部nC4H10浓度大于80%（vol）。
所述的第1精馏塔顶部压力控制在1.5～3.0MPa，塔釜温度控制在100～180℃；第2精馏塔顶部压力控制在0.4～0.8MPa，塔釜温度控制在50～90℃。
所述的第1精馏塔其理论塔板数为20～50，回流比为3～10；所述的第2精馏塔其理论塔板数为30～65，回流比为3～12。
采用本发明方法对液化气组份的优化，液化气中适于乙烯裂解的C2H6 、C3H8 、nC4H10总浓度从60%上升到90%以上，iC4H10浓度从37%下降到9%以下。
优化后的轻烃裂解原料送至乙烯装置后，轻烃裂解炉单炉乙烯收率上升4%，乙烯分离工序操作成本下降12%。同时分离出的高浓度支链烃可以用作其他高附加值的化工原料。
本发明通过对炼厂轻烃进行深度分离，将液化气中不利于乙烯裂解反应的支链烃组份分离出来，一方面提高了裂解料的乙烯收率，另一方面纯度较高的支链烃也可以用作其他化工原料。本发明的工艺路线可以广泛用于炼厂轻烃的组份优化，提高轻烃的利用价值。由于炼厂各装置轻烃资源非常丰富，因此本发明具有广阔的应用前景。
为了更好的说明本发明内容，下面通过具体实施例作进一步描述。本发明的保护范围由权利要求书加以限定。
 
附图说明
图1本发明方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
采用本发明方法以液化气生产高效乙烯裂解原料的方法，按如图1所示的工艺流程，采用双精馏塔对液化气进行连续分离，具体步骤包括，将原料液化气首先进入第1精馏塔1精馏，经精馏后从塔顶分离出乙烷/丙烷，塔底物料进入第2精馏塔2继续进行精馏分离；第2精馏塔2顶部分离出异丁烷（iC 4 H 10 ），底部产品主要成份为正丁烷；将第1精馏塔1塔顶物料和第2精馏塔2塔底物料作为乙烯裂解原料。
实施例一
所用原料液化气为加氢裂化液化气，其组份如表6所示，其中含37.3%的iC4H10。
表6  原料液化气的组份
单位：%(v/v)
Figure 607307DEST_PATH_IMAGE005
原料液化气在精馏塔1和精馏塔2进行精馏分离，控制条件为：精馏塔1操作压力在2.9MPa，塔釜温度145℃，精馏塔2操作压力0.7MPa，塔釜温度70℃。
原料液化气经精馏塔分离后，第1精馏塔1顶部C2H6和C3H8总浓度大于80%（vol）；第2精馏塔2顶部iC4H10浓度大于80%（vol），底部nC4H10浓度大于80%（vol）。
将第1精馏塔1塔顶物料和第2精馏塔2塔底物料混合后作为乙烯裂解原料，其组成如表7所示。通过对液化气组份的优化，对比表6和表7我们发现，液化气中适于乙烯裂解的C2H6 、C3H8 、nC4H10总浓度从60%上升到90%以上，iC4H10浓度从37%下降到9%以下。
表7  经过组份优化后的液化气组成（实施例一）
单位：%(v/v)
Figure 242819DEST_PATH_IMAGE006
实施例二
所用原料及分离操作与实施例一相同，不同之处在于第1精馏塔1和第2精馏塔2的控制条件为：第1精馏塔1操作压力2.6MPa，塔釜温度140℃，第2精馏塔2操作压力0.6MPa，塔釜温度60℃。
组份优化后的液化气组成见表8。
 
表8  经过组份优化后的液化气组成（实施例二）
单位：%(v/v)
Figure 572169DEST_PATH_IMAGE007
将本发明优化后的轻烃裂解原料送至乙烯装置后，轻烃裂解炉单炉乙烯收率上升4%，乙烯分离工序操作成本下降12%。同时分离出的高浓度支链烃可以用作其他高附加值的化工原料。

Claims (5)

1.一种以液化气生产高效乙烯裂解原料的方法，采用双精馏塔对液化气进行连续分离，其特征在于：原料液化气首先进入第1精馏塔（1），经精馏后从塔顶分离出乙烷/丙烷，塔底物料进入第2精馏塔（2）继续进行分离；第2精馏塔（2）顶部分离出异丁烷，底部产品主要成份为正丁烷；将第1精馏塔（1）塔顶物料和第2精馏塔（2）塔底物料作为乙烯裂解原料。
2.根据权利要求1所述的生产高效乙烯裂解原料的方法，其特征在于：所述的第1精馏塔（1）分离精度控制要求为，顶部C2H6 、C3H8总浓度大于80%（vol）；第2精馏塔（2）分离精度控制要求为，顶部异丁烷浓度大于80%（vol），底部正丁烷浓度大于80%（vol）。
3.根据权利要求1所述的生产高效乙烯裂解原料的方法，其特征在于：所述的第1精馏塔（1）顶部压力控制在1.5～3.0MPa，塔釜温度控制在100～180℃；第2精馏塔（2）顶部压力控制在0.4～0.8MPa，塔釜温度控制在50～90℃。
4.根据权利要求1所述的生产高效乙烯裂解原料的方法，其特征在于：所述的第1精馏塔（1）其理论塔板数为20～50，回流比为3～10；所述的第2精馏塔（2）其理论塔板数为30～65，回流比为3～12。
5.根据权利要求1所述的生产高效乙烯裂解原料的方法，其特征在于：所述的乙烯裂解原料中C2H6 、C3H8 、nC4H10总浓度在90%以上，iC4H10浓度在9%以下。
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