CN103305257A - 一种降低乙烯装置急冷油黏度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低乙烯装置急冷油黏度的低压液相抽提方法。包括：(1)低压液相抽提：从油洗塔塔底引出一股急冷油，在抽提塔内利用溶剂实施液相逆流抽提，塔顶分离出较轻的油相；或者在抽提之后，(2)蒸发回收溶剂：较轻的油相通入溶剂回收塔，通过蒸发使溶剂由液态变为气态，分离得到溶剂和减粘急冷油，减粘急冷油降低温度和压力后返回急冷油塔中部，溶剂循环使用。本发明的方法中急冷油通过溶剂液相抽提脱除其中的沥青质，或者抽提后再经过蒸发回收溶剂步骤得到减粘急冷油，从而降低急冷油黏度。并且，低压液相抽提方法对设备要求低，投资少。

Description

一种降低乙烯装置急冷油黏度的方法

技术领域

本发明涉及石油化工中的乙烯生产领域，进一步地说，是涉及一种降低乙烯装置急冷油黏度的方法。

背景技术

目前，世界上主要采用蒸汽热裂解工艺生产乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃等基础有机化工原料。轻烃、石脑油、加氢尾油等原料与一定比例的稀释蒸汽混合在工业裂解炉内在高温条件下发生裂解反应，裂解产物经过急冷、压缩、分离等工序最终生产出乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料。

急冷系统是乙烯装置的一个重要组成部分，由急冷器、油洗塔、水洗塔等设备组成，承担着分离裂解汽油、柴油、燃料油组分的任务，也是回收热量的关键设备。作为乙烯裂解气处理的第一道工序，它常常成为制约乙烯装置产量以及长期稳定运转的瓶颈，其运行好坏对乙烯装置性能有着重要影响。

工业裂解炉废热锅炉出口来的裂解气在急冷器经急冷油喷淋冷却后送入油洗塔底部，回流冷却后，裂解产物中的重组份凝到塔底并入急冷油中。裂解产物中的轻组分从油洗塔顶部引出，进入水洗塔继续冷却至40℃左右，进入后续的压缩分离系统。裂解所需要的大部分稀释蒸汽来源于装置内部急冷油的余热利用，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。急冷系统中急冷油在急冷器和油洗塔釜之间不断循环，其循环量往往达到几千吨每小时，而油品的采出只有几十吨每小时，导致急冷油在系统内长时间滞留。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。为此，乙烯技术专利商应用各种减粘技术来降低急冷油黏度。

传统的减粘方法是加入调质稀释油(裂解柴油)降低黏度。裂解柴油掺混至急冷油中，虽能起到降低急冷油黏度的作用，但也存在不足之处。首先，会增加裂解柴油在油洗塔中的循环量，加大油洗塔塔釜到塔中部的气相负荷，相应地降低了油洗塔的处理能力；其次，裂解柴油中含有大量的苯乙烯、萘、茚等组分，当它们随着急冷油循环时，会发生聚合反应产生聚合物，并积聚在油洗塔的塔板或填料上，影响塔板和填料的传热及传质效果，使塔压差上升，塔的处理能力下降；再次，由于裂解柴油循环量的增加，塔顶的裂解汽油和塔釜采出的裂解燃料油中会含有部分柴油的组分，影响到裂解汽油和燃料油的品质，严重时会使得后续的急冷水塔的操作恶化；最后，由于急冷油的量很大，故为了降低急冷油的黏度，通常需要掺入大量的裂解柴油，且注入的时间较长，否则减粘效果较差。

减粘剂是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。CN 101062880A提出一种由阻聚剂、分散剂和金属钝化剂组成的急冷油减粘剂，具有抑制聚合、防止聚集和钝化金属表面的作用，降低急冷系统设备的腐蚀和结垢，加入量少，并且具有良好的稳定性，不会产生油水乳化的副作用。加入减粘剂没有改变急冷油组成，无法从根本上解决急冷油黏度高问题。

减粘塔减粘原理是，来自急冷油循环泵出口的急冷油，在温度调节阀的控制下，与裂解炉区来的乙烷裂解气在喷嘴混合器中接触，急冷油中的轻组分被汽化，随裂解气一起进入减粘塔。减粘塔由上下两段构成，上段是一个旋风分离器，下段是一个自由下落区。混合物料进入减粘塔后，首先在旋风分离器中进行气液相的分离，乙烷裂解气以及急冷油中汽化的轻组分从减粘塔塔顶进入油洗塔塔釜，未汽化的重质液相组分通过下段，进入减粘塔塔釜，作为副产品(裂解燃料油)输出到罐区。这样，有选择性地从急冷油中分馏出含有大量胶质和沥青质的重质物料而将轻质物料留在系统中，使循环急冷油中的轻质组分浓度增加，从而降低急冷油黏度。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。

CN1220987提出的裂解分馏装置中循环急冷油黏度的控制方法是，使裂解炉流出物同0.1-0.5kg/kg的急冷油滑流进行接触，分离获得的汽-液混合物以除去焦油状液体，且将留下的蒸汽给到油洗塔。以这种方式从油洗塔给料除去焦油状液体，使得油洗塔操作回流较少，底部温度较高，且在较高温度下回收较多的热量。该方法的不足之处是：一是乙烷炉烧焦时必须用高压蒸气气提，气相直接返回急冷油塔，急冷油塔负荷高；二是汽提后外送重燃料油中轻组分含量较少，外送管线容易发生堵塞。从各套乙烯装置的生产情况来看，只有少数乙烯装置急冷油减粘塔运行正常并达到一定的减粘效果。由于减粘系统运行不正常，大部分装置急冷油系统的实际运行指标和原设计值存在较大差距，成为限制生产能力的瓶颈。采用水蒸汽汽提的减粘方法在实际操作中由于重燃料油在减粘塔釜堵塞实际上均不能正常运行。

CN101074184提出将裂解炉出口来的裂解气经冷却后送入油洗塔底部，进行物质分离，形成三股回流；塔底急冷油经冷却后，部分返回油洗塔，部分外送；中段盘油经冷却后，部分返回油洗塔，部分兑入塔底用作调节粘度，部分外送；塔顶回流汽油经管线进入，最终将裂解炉来物流冷却后送入后系统。这种方法仅优化了油洗塔温度分布，并没有改变急冷油组成，对降低黏度作用不大，而且增大了油洗塔中段负荷，影响生产能力。

上述方法虽能起到降低急冷油黏度的作用，但无法从根本上解决急冷油黏度高的问题。急冷油作为乙烯装置重要的传热介质，其黏度的上升可直接影响到裂解炉、汽油分馏塔以及稀释蒸汽发生系统的正常操作，甚至发生急冷油循环系统管道与设备堵塞事故。急冷油系统在乙烯装置长周期高负荷稳定运行及节能降耗上起着举足轻重的作用。目前国内很多乙烯装置都存在急冷油减粘系统设计不够合理，急冷油黏度高，急冷油塔塔顶温度偏高、塔釜温度偏低，急冷油减粘系统运行不稳定，热量回收效率低，急冷水时常乳化等问题。从工艺设计上保证急冷油系统有适宜的物料组成和操作条件，对不合理的减粘工艺要采取改进措施，是保证系统连续稳定运行的关键所在。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种降低乙烯装置急冷油黏度的方法。急冷油通过溶剂液相抽提脱除其中的沥青质，或者再经过蒸发回收溶剂步骤得到减粘急冷油，从而降低急冷油黏度。低压液相抽提方法对设备要求低，投资少。

本发明的目的是提供一种降低乙烯装置急冷油黏度的方法。

包括：

来自油洗塔底部的急冷油经低压液相抽提后得到减粘急冷油。

也可在液相抽提后再经过蒸发回收得到减粘急冷油。

具体步骤：

当只进行低压液相抽提时：

从油洗塔塔底引出一股急冷油，在抽提塔内利用溶剂实施低压液相逆流抽提，塔顶分离出较轻的油相，返回急冷油塔，降低急冷油黏度。

所述的溶剂是选自C4-C9的烷烃或烯烃中的一种或其混合物。

所述抽提塔急冷油进料温度为150-230℃，溶剂进料温度为30-200℃，溶剂与急冷油的重量比为0.1-5，优选为0.5-2。

所述抽提塔压力为0.1MPa-0.5MPa，抽提塔温度为50℃-250℃。

所述的较轻的油相降低温度到110-150℃，降低压力至比油洗塔压力大0-0.1Mpa后返回急冷油塔。

具体技术方案如下：

从油洗塔塔底引出一股急冷油，在抽提塔内利用溶剂实施液相逆流抽提，塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相，沥青相脱除溶剂后做为燃料油或沥青产品采出。较轻的油相返回急冷油塔，降低急冷油黏度。

当进行液相抽提和蒸发回收时：

(1)低压液相抽提：从油洗塔塔底引出一股急冷油，在抽提塔内利用溶剂实施低压液相逆流抽提，塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相；

(2)蒸发回收溶剂：从步骤(1)得到的较轻的油相通入溶剂回收塔，通过蒸发使溶剂由液态变为气态，分离得到溶剂和减粘急冷油，减粘急冷油降低温度和压力后返回急冷油塔中部，溶剂循环使用。

所述溶剂为C2-C6烷烃或烯烃中的一种或其混合物，优选为C4-C6烷烃中的一种或其混合物。

所述的低压液相抽提中急冷油进料温度为150-230℃，溶剂进料温度为30-250℃，溶剂与急冷油的重量比为2-6，优选为3-5。

所述抽提塔的压力为0.1MPa-1MPa，抽提塔的温度为50℃-250℃；

所述溶剂回收塔的压力范围为0.1MPa-1Mpa；溶剂回收塔的温度范围为90℃-300℃。

步骤(2)中，所述的减粘急冷油降低温度到110-140℃，降低压力至比油洗塔压力大0-0.1Mpa后返回急冷油塔中部。

具体技术方案如下：

(1)低压液相抽提：从油洗塔塔底引出一股急冷油，在抽提塔内利用溶剂实施低压液相逆流抽提，塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相，沥青相脱除溶剂后做为燃料油或沥青产品采出；

(2)蒸发回收溶剂：从步骤(1)得到的较轻的油相，通过蒸发使溶剂由液态变为气态，将较轻的油相通入溶剂回收塔分离得到溶剂和减粘急冷油。减粘急冷油降低温度和压力后返回急冷油塔中部，溶剂循环使用。

所述的急冷油为乙烯装置急冷系统中油洗塔塔釜的油馏分，其典型成分为多环芳烃、胶质、沥青质。乙烯装置主要由工业裂解炉和急冷、压缩、分离等系统构成，急冷系统主要包括急冷器、油洗塔、水洗塔。

抽提塔主要包括转盘塔或筛板塔或填料塔。

本发明是一种降低乙烯装置急冷油黏度的低压液相抽提方法，通过对乙烯装置急冷油进行溶剂低压液相抽提处理，脱除其中的沥青质，或者在抽提步骤后再经蒸发回收溶剂步骤得到减粘急冷油，将这种低黏度的减粘急冷油返回急冷系统油洗塔，由此可大幅度降低乙烯装置急冷油的黏度。

附图说明

图1低压液相抽提和蒸发回收的系统示意图

图2低压液相抽提系统示意图

附图标记说明：

101抽提塔、201溶剂回收塔、401急冷油加压泵、302溶剂循环泵

11急冷油进料、13溶剂、21较轻油相22沥青相、32减粘急冷油

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例1

如图1所示，

从乙烯装置急冷油循环系统引出一股急冷油，其温度为170℃，压力为0.16MPa，其黏度为1500mm²/s。

混合丁烷溶剂(正异构各50％)的温度为70℃，压力为1MPa。

抽提塔为筛板塔，抽提塔的压力1MPa，急冷油与丁烷溶剂按重量比1∶3混合后进入抽提塔中部，另有急冷油重量1倍的丁烷溶剂进入抽提塔下部，抽提塔温度70℃。在抽提塔内进行低压液相抽提，塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相。沥青相降压至常压脱除溶剂后，作为燃料油采出。

将抽提塔塔顶流出的较轻的油相加热到150℃后，送入溶剂回收塔中部。溶剂回收塔为蒸发器，该塔压力1MPa，塔内温度分布均匀为150℃。此时溶剂丁烷，由液态转变为气态，丁烷溶剂溶解能力下降，从而实现溶剂丁烷与减粘急冷油的分离。从溶剂回收塔塔顶分离得到丁烷溶剂，并将其冷却至70℃循环使用。从溶剂回收塔塔釜分离得到减粘急冷油黏度为18mm²/s，减粘急冷油降温到120℃、降压到0.2MPa返回乙烯装置急冷系统油洗塔中部。

通过增加低压溶剂抽提减粘工艺，将急冷油黏度由1500mm²/s降低到18mm²/s，优于采用减粘塔工艺的急冷油黏度(65mm²/s)。

实施例2

如图1所示，

从乙烯装置急冷油循环系统引出一股急冷油，其温度为170℃，压力为0.16MPa，其黏度为1500mm²/s。

混合溶剂(正戊烷和正己烷各占50％)的温度为90℃，压力为0.5MPa。

抽提塔为筛板塔，抽提塔的压力1MPa，急冷油加压后进入抽提塔上部，急冷油重量4倍的混合溶剂进入抽提塔下部，抽提塔温度90℃。塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相。沥青相降压至常压脱除溶剂后，作为燃料油采出。

将抽提塔塔顶流出的较轻的油相加热到150℃后，送入溶剂回收塔中部。溶剂回收塔为蒸发器，该塔压力0.5MPa，塔内温度分布均匀为150℃。此时混合溶剂，由液态转变为气态，混合溶剂溶解能力下降，从而实现混合溶剂与减粘急冷油的分离。从超临界溶剂回收塔塔顶分离得到混合溶剂，并将其冷却至90℃循环使用。从超临界溶剂回收塔塔釜分离得到减粘急冷油黏度为42mm²/s，减粘急冷油降温到120℃、降压到0.2MPa返回乙烯装置急冷系统油洗塔中部。

实施例3

如图1所示，

从乙烯装置急冷油循环系统引出一股急冷油，其温度为170℃，压力为0.16MPa，其黏度为1500mm²/s。

混合丁烷溶剂(正异构各50％)的温度为70℃，压力为1MPa。

抽提塔为筛板塔，抽提塔的压力1MPa，急冷油与丁烷溶剂按重量比1∶3混合后进入抽提塔中部，另有急冷油重量1倍的丁烷溶剂进入抽提塔下部，抽提塔温度70℃。在抽提塔内进行低压液相抽提，塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相。沥青相降压至常压脱除溶剂后，作为燃料油采出。

将抽提塔塔顶流出的较轻的油相加热到150℃后，送入溶剂回收塔中部。溶剂回收塔为蒸发器，该塔压力1MPa，塔内温度分布均匀为150℃。此时溶剂丁烷，由液态转变为气态，丁烷溶剂溶解能力下降，从而实现溶剂丁烷与减粘急冷油的分离。从溶剂回收塔塔顶分离得到丁烷溶剂，并将其冷却至70℃循环使用。从溶剂回收塔塔釜分离得到减粘急冷油黏度为19mm²/s，减粘急冷油降温到120℃、降压到0.2MPa返回乙烯装置急冷系统油洗塔中部。

实施例4

如图1所示，

从乙烯装置急冷油循环系统引出一股急冷油，其温度为170℃，压力为0.16MPa，其黏度为1500mm²/s。

混合丁烷溶剂(正异构各50％)的温度为70℃，压力为1MPa。

抽提塔为筛板塔，抽提塔的压力1MPa，急冷油与丁烷溶剂按重量比1∶3混合后进入抽提塔中部，另有急冷油重量1倍的丁烷溶剂进入抽提塔下部，抽提塔温度70℃。在抽提塔内进行低压液相抽提，塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相。沥青相降压至常压脱除溶剂后，作为燃料油采出。

将抽提塔塔顶流出的较轻的油相加热到150℃后，送入溶剂回收塔中部。溶剂回收塔为蒸发器，该塔压力1MPa，塔内温度分布均匀为150℃。此时溶剂丁烷，由液态转变为气态，丁烷溶剂溶解能力下降，从而实现溶剂丁烷与减粘急冷油的分离。从溶剂回收塔塔顶分离得到丁烷溶剂，并将其冷却至70℃循环使用。从溶剂回收塔塔釜分离得到减粘急冷油黏度为17mm²/s，减粘急冷油降温到120℃、降压到0.2MPa返回乙烯装置急冷系统油洗塔中部。

实施例5

如图2所示，

从乙烯装置油洗塔底部引出一股急冷油，其温度为190℃，压力为0.16MPa，其黏度为1500mm²/s。

正戊烷溶剂温度为90℃，压力为0.5MPa。

抽提塔为筛板塔，抽提塔的压力0.5MPa，急冷油进入抽提塔顶部，重量为急冷油2倍的正戊烷溶剂进入抽提塔底部，塔温度90℃。塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相。沥青相降压至常压脱除溶剂后，作为燃料油采出。较轻的油相黏度为35mm²/s，较轻的油相作为减粘急冷油降压到0.2MPa返回乙烯装置急冷系统油洗塔顶部。

对比例：

现有的减粘塔工艺为从乙烯装置急冷油循环系统引出一股急冷油，其温度为195℃，压力为0.16MPa，其黏度为1500mm²/s。乙烷炉裂解气温度为500℃，压力为0.16MPa。该急冷油与乙烷炉裂解气混合进入减粘塔，减粘塔压力为0.16MPa，温度为272℃，塔顶分离得到减粘急冷油，塔底分离出重燃料油。272℃的减粘急冷油(黏度为65mm²/s)进入油洗塔下部。现有方法损失了乙烷炉裂解气的高品位热能，还将其带入到急冷系统中，增大了能耗。

Claims (13)

1.一种降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于所述方法包括：

来自油洗塔底部的急冷油经低压液相抽提后得到减粘急冷油。

2.如权利要求1所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于所述方法包括：

来自油洗塔底部的急冷油经低压液相抽提和蒸发回收后得到减粘急冷油。

3.如权利要求1所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于所述方法包括：

从油洗塔塔底引出一股急冷油，在抽提塔内利用溶剂实施液相逆流抽提，塔顶分离出较轻的油相，返回急冷油塔，降低急冷油黏度。

4.如权利要求2所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于所述方法包括：

(1)低压液相抽提：从油洗塔塔底引出一股急冷油，在抽提塔内利用溶剂实施液相逆流抽提，塔顶分离出较轻的油相，塔底分离出较重的沥青相；

(2)蒸发回收溶剂：从步骤(1)得到的较轻的油相通入溶剂回收塔，通过蒸发使溶剂由液态变为气态，分离得到溶剂和减粘急冷油，减粘急冷油降低温度和压力后返回急冷油塔中部，溶剂循环使用。

5.如权利要求3所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述的溶剂是选自C4-C9的烷烃或烯烃中的一种或其混合物。

6.如权利要求4所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述溶剂为C2-C6烷烃或烯烃中的一种或其混合物。

7.如权利要求6所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述溶剂为C4-C6烷烃中的一种或其混合物。

8.如权利要求4所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述的低压液相抽提中急冷油进料温度为150-230℃，溶剂进料温度为30-250℃，溶剂与急冷油的重量比为2-6。

9.如权利要求8所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述溶剂与急冷油的重量比为3-5。

10.如权利要求4所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述抽提塔的压力为0.1MPa-1MPa，抽提塔的温度为50℃-250℃；

所述溶剂回收塔的压力范围为0.1MPa-1Mpa；溶剂回收塔的温度范围为90℃-300℃。

11.如权利要求3所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述抽提塔急冷油进料温度为150-230℃，溶剂进料温度为30-200℃，溶剂与急冷油的重量比为0.1-5；

所述抽提塔的压力为0.1MPa-0.5MPa，抽提塔温度为50℃-250℃。

12.如权利要求11所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述溶剂与急冷油的重量比为0.5-2。

13.如权利要求3或4所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

所述的减粘急冷油降低温度到110-140℃，降低压力至比油洗塔压力大0-0.1Mpa后返回急冷油塔中部。