CN104449808A - 一种降低乙烯装置急冷油黏度的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低乙烯装置急冷油黏度的系统及方法。所述系统包括：预分离器、抽提塔和溶剂回收塔，抽提塔上设置有急冷油进料口和溶剂进料口，预分离器顶部出口连接抽提塔的急冷油进料口，抽提塔顶部连接溶剂回收塔中部，溶剂回收塔顶部连接抽提塔的溶剂进料口。所述方法包括：急冷油经气化分离得到轻急冷油和重急冷油，重急冷油经抽提和回收得到减粘急冷油。本发明通过将急冷油经预分离成轻急冷油、重急冷油两部分，对重急冷油实施溶剂抽提减粘得到减粘急冷油，减粘急冷油和/或轻急冷油返回乙烯装置降低急冷油黏度并且可以提高回收溶剂的纯度。

Description

一种降低乙烯装置急冷油黏度的系统及方法

技术领域

本发明涉及乙烯生产领域，更进一步说，是涉及一种降低乙烯急冷油黏度的系统及方法。

背景技术

目前，世界上主要乙烯装置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。

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。

传统的减粘方法是加入调质稀释油（裂解柴油）降低粘度。裂解柴油掺混至急冷油中，虽能起到降低急冷油粘度的作用，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粘度，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。中国专利CN101062880A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粘度高问题。

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，从而降低急冷油粘度。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。

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，只有部分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。

中国专利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，对降低粘度作用不大，而且增大了油洗塔中段负荷，影响生产能力。

上述方法虽能部分起到降低急冷油粘度的作用，但无法从根本上解决急冷油粘度高的问题。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，急冷油粘度高，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

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种降低乙烯装置急冷油黏度的系统及方法。急冷油经预分离成轻急冷油、重急冷油两部分，对重急冷油实施溶剂抽提减粘得到减粘急冷油，减粘急冷油和/或轻急冷油返回乙烯装置降低急冷油黏度。

本发明的目的之一是提供一种降低乙烯装置急冷油黏度的系统。

所述系统包括：预分离器、抽提塔和溶剂回收塔，抽提塔上设置有急冷油进料口和溶剂进料口，预分离器顶部出口连接抽提塔的急冷油进料口，抽提塔顶部连接溶剂回收塔中部，溶剂回收塔顶部连接抽提塔的溶剂进料口。

本发明的目的之二是提供一种降低乙烯装置急冷油黏度的方法。

所述方法包括：

急冷油经气化分离得到轻急冷油和重急冷油，重急冷油经抽提和回收得到减粘急冷油。

具体包括以下步骤：

（1）气化：急冷油经预分离器气化分离得到轻急冷油和重急冷油；

（2）溶剂抽提：重急冷油在抽提塔内实施溶剂抽提，分离出较重的沥青相和较轻的油相；

（3）溶剂回收：较轻的油相通过升温和/或降压后通入溶剂回收塔分离得到溶剂和减粘急冷油。

上述得到的减粘急冷油和/或轻急冷油返回乙烯装置，以降低急冷油黏度。

所述气化温度范围为200℃-500℃，优选为300℃-400℃，气化可采用现有技术中常规的气化手段，如：闪蒸、加热、蒸馏等，预分离器可采用常规的气化设备，如：闪蒸罐、蒸馏塔、精馏塔等。

所述的溶剂抽提中溶剂与重急冷油的重量比为0.01-20，优选为0.5-5。

其中，所述溶剂是选自C2-C6烷烃或烯烃中的一种或其混合物，优选为C3-C5烷烃中的一种或其混合物。

所述溶剂抽提中重急冷油进料温度为30-230℃，溶剂进料温度为30-230℃，溶剂进料为近临界状态、超临界状态或高压液相状态；

所述抽提塔压力范围为1MPa-10MPa，抽提塔温度为30℃-230℃；

所述溶剂回收塔的压力范围为0.1MPa-10Mpa；溶剂回收塔的温度范围为30℃-300℃；

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。所述的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。

具体可采用以下技术方案：

从乙烯装置急冷系统引出一股急冷油进入预分离器部分气化，分离为轻急冷油和重急冷油。重急冷油加压后从抽提塔的急冷油进料口进入，溶剂从抽提塔的溶剂进料口进入，溶剂与急冷油在抽提塔内实施抽提，得到的抽提油从抽提塔顶部的抽提油出口引出，得到的抽余沥青从抽提塔底部的沥青质出口引出。抽提油经过减压阀降低压力，由于节流膨胀作用温度下降，再经加热炉加热，升高温度后进入溶剂回收塔进口。抽余沥青通过减压阀降低压力后，做为燃料油引出。抽提油在溶剂回收塔内分离为溶剂和减粘急冷油，溶剂从塔顶引出，减粘急冷油从塔底引出。

由溶剂回收塔引出的溶剂进入溶剂循环压缩机增加压力，同时温度升高。高温的溶剂进入冷却器降温。降温的溶剂与补充溶剂在混合器内混合后，重新作为抽提塔的溶剂进入抽提塔溶剂进料口。

从溶剂回收塔引出的减粘急冷油调整到与乙烯装置急冷油接近的温度和压力后返回急冷系统，从而降低整体急冷油粘度。

本发明通过将急冷油经预分离成轻急冷油、重急冷油两部分，对重急冷油实施溶剂抽提减粘得到减粘急冷油，减粘急冷油和/或轻急冷油返回乙烯装置降低急冷油黏度并且可以提高回收溶剂的纯度。

附图说明

图1本发明的系统示意图

附图标记说明：

1抽提塔，2减压阀A3减压阀B，4加热炉，5溶剂回收塔，6冷却器A、8冷却器B，7溶剂循环压缩机，9混合器，10预分离器，11急冷油增压泵

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：

一种降低乙烯装置急冷油黏度的系统，包括：预分离器10、抽提塔1和溶剂回收塔5，抽提塔1上设置有急冷油进料口和溶剂进料口，预分离器10顶部出口连接抽提塔1的急冷油进料口，抽提塔1顶部连接溶剂回收塔5中部，溶剂回收塔5顶部连接抽提塔1的溶剂进料口.

以丙烷为溶剂对急冷油进行溶剂抽提减粘处理。从油洗塔底引出一股急冷油，流量10t/h，在340℃条件下于闪蒸罐内闪蒸，从闪蒸罐顶切出轻急冷油67kg/h，闪蒸罐底采出重急冷油作为溶剂抽提系统的进料。将得到的重急冷油调节温度为30℃，压力为5MPa。溶剂进料温度为30℃，压力为5MPa，流量5t/h。重急冷油和其重量0.05倍的溶剂从抽提塔上部进入，其余溶剂由抽提塔下部进入，溶剂与急冷油的重量比为0.5。抽提塔温度为30℃，压力为5MPa。抽提塔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0.5MPa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降压至0.5MPa，调整温度至30℃后，送入溶剂回收塔中部，该塔压力0.5MPa，塔内温度分布均匀为30℃。此时溶剂由密度大幅下降，溶解能力下降，从而实现溶剂与减粘急冷油的分离。从溶剂回收塔塔顶得到溶剂，并将其加压到5MPa循环使用。

闪蒸罐顶得到的急冷油轻组分常压50℃时黏度为1.7mPa.s。从溶剂回收塔塔釜得到减粘急冷油3680kg/h，常压50℃时黏度为4.0mPa.s。两者混合后为3747kg/h，常压50℃时黏度为4.0mPa.s。溶剂回收率为89.36%，溶剂纯度为100%。

实施例2：

系统同实施例1.

以正丁烷为溶剂对急冷油进行溶剂抽提减粘处理。从油洗塔底引出一股急冷油，流量10t/h，在360℃条件下于闪蒸罐内闪蒸，从闪蒸罐顶切出轻急冷油327kg/h，闪蒸罐底采出重急冷油作为溶剂抽提系统的进料。将得到的重急冷油调节温度为120℃，压力为4MPa。溶剂正丁烷进料温度为120℃，压力为4MPa，流量20t/h。重急冷油和其重量0.05倍的溶剂从抽提塔上部进入，其余溶剂由抽提塔下部进入，溶剂和急冷油的重量比为2。抽提塔温度为120℃，压力为4MPa。抽提塔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0.8MPa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降压至0.8MPa，调整温度至120℃后，送入溶剂回收塔中部。溶剂回收塔为空塔，该塔压力0.8MPa，塔内温度分布均匀为120℃。此时溶剂由密度大幅下降，溶解能力下降，从而实现溶剂与减粘急冷油的分离。从溶剂回收塔塔釜得到减粘急冷油与闪蒸罐顶的急冷油轻组分混合后为5783kg/h，常压50℃时黏度为19.5mPa.s。从溶剂回收塔塔顶得到溶剂，流量为19493kg/h，溶剂回收率为97.46%，纯度为99.86%，并将其加压到4MPa循环使用。

实施例3：

系统同实施例1。

以丙烷为溶剂对急冷油进行溶剂抽提减粘处理。从油洗塔底引出一股急冷油，流量10t/h，在340℃条件下于闪蒸罐内闪蒸，从闪蒸罐顶切出轻急冷油67kg/h，闪蒸罐底采出重急冷油作为溶剂抽提系统的进料。将得到的重急冷油调节温度为70℃，压力为5MPa。溶剂进料温度为70℃，压力为5MPa，流量200t/h。重急冷油和其重量0.05倍的溶剂从抽提塔上部进入，其余溶剂由抽提塔下部进入，溶剂与急冷油的重量比为20。抽提塔温度为70℃，压力为5MPa。抽提塔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0.5MPa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降压至0.5MPa，调整温度至70℃后，送入溶剂回收塔中部，该塔压力0.5MPa，塔内温度分布均匀为70℃。此时溶剂由密度大幅下降，溶解能力下降，从而实现溶剂与减粘急冷油的分离。从溶剂回收塔塔顶得到溶剂，并将其加压到5MPa循环使用。

闪蒸罐顶得到的急冷油轻组分常压50℃时黏度为1.7mPa.s。从溶剂回收塔塔釜得到减粘急冷油6102kg/h，常压50℃时粘度为37mPa.s。两者混合后为6169kg/h，常压50℃时黏度为35mPa.s。回收的溶剂量为199744kg/h，溶剂回收率为99.87%回收溶剂的纯度为100%。

对比例1：

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。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（粘度为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。

Claims (9)

1.一种降低乙烯装置急冷油黏度的系统，其特征在于：

所述系统包括：预分离器、抽提塔和溶剂回收塔，抽提塔上设置有急冷油进料口和溶剂进料口，预分离器顶部出口连接抽提塔的急冷油进料口，抽提塔顶部连接溶剂回收塔中部，溶剂回收塔顶部连接抽提塔的溶剂进料口。

2.一种采用如权利要求1所述系统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：

急冷油经气化分离得到轻急冷油和重急冷油，重急冷油经抽提和回收得到减粘急冷油。

3.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）气化：急冷油经预分离器气化分离得到轻急冷油和重急冷油；

（2）溶剂抽提：重急冷油在抽提塔内实施溶剂抽提，分离出较重的沥青相和较轻的油相；

（3）溶剂回收：较轻的油相通过升温和/或降压后通入溶剂回收塔分离得到溶剂和减粘急冷油。

4.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：

得到的减粘急冷油和/或轻急冷油返回乙烯装置，以降低急冷油黏度。

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：

步骤（1）中，气化温度范围为200℃-500℃。

6.如权利要求5所述的降低乙烯装置急冷油黏度的方法，其特征在于：

气化温度范围为300℃-400℃。

7.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：

步骤（2）中，所述溶剂是选自C2-C6烷烃或烯烃中的一种或其混合物，溶剂与重急冷油的重量比为0.01-20；

重急冷油进料温度为30-230℃，溶剂进料温度为30-230℃。

8.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

所述溶剂为C3-C5烷烃中的一种或其混合物，溶剂与重急冷油的重量比为0.5-5。

9.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：

所述抽提塔压力为1MPa-10MPa，温度为30℃-230℃；

溶剂回收塔的压力为0.1MPa-10Mpa；温度为30℃-300℃。