CN105567294B - 一种降低乙烯装置能耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，裂解炉出口来的裂解气经急冷器冷却后送入油洗塔，进行物质分离，从油洗塔塔底引出急冷油，部分急冷油送往急冷器；部分急冷油返回油洗塔；部分急冷油进抽提塔进行溶剂抽提，抽提塔塔底物料沥青相引出，抽提塔塔顶物料经升温后进溶剂回收塔分离出溶剂和减粘急冷油，减粘急冷油返回油洗塔，溶剂进入裂解炉裂解。

Description

一种降低乙烯装置能耗的方法

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装置能耗的方法。

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咽喉，它由急冷器、油洗塔、水洗塔等设备组成，承担着分离裂解馏分油(汽油、柴油、燃料油)组分和回收工艺水的任务，同时还是裂解过程中回收热量的关键设备。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。

裂解过程所需要的大部分稀释蒸汽都来源于装置内部急冷油的余热利用，少数不足部分由管网蒸汽补充。油洗塔塔釜温度越高，蒸汽发生的越多，装置余热利用越好，外补蒸汽消耗越少。因此油洗塔塔釜温度的高低直接决定了余热回收量的大小，急冷系统的运行好坏对乙烯装置的能耗高低有着重要的影响，从而也影响着装置的生产成本。

将乙烯装置急冷系统看作一个整体，流入的是裂解产物，流出的是裂解气和裂解馏分油；急冷油、工艺水等均是在系统内循环。因此乙烯装置急冷系统正常运转要保证两个平衡，热量平衡、物料平衡。热量平衡即由裂解气带入急冷系统的热量要通过发生稀释蒸汽等换热方式利用掉。物料平衡则相对复杂，因为裂解产物进入急冷系统后会发生聚合等反应，产生变化，急冷系统需要把变化后的裂解产物排出，以保持急冷系统中组分稳定。

乙烯急冷系统现在生产中的实际问题就是油洗塔塔釜温度低，急冷油粘度高。急冷油塔釜温度低，稀释蒸汽换热器温差小，稀释蒸汽发生量严重不足，因此需要大量蒸汽补入系统；急冷油粘度高，急冷油循环泵的功耗高，导致乙烯装置能耗居高不下，粘度过高时还会堵塞管路造成停车。

造成乙烯急冷系统问题的原因就是急冷油中生成的沥青质无法及时排出。为了给裂解炉产生的裂解气降温，急冷系统中急冷油在急冷器和油洗塔釜之间循环，其循环量往往达到几千吨每小时，而裂解馏分油的采出只有几十吨每小时，急冷油在系统内长时间滞留，产生大量沥青质，粘度大幅升高。而为了控制急冷油粘度，只能降低油洗塔釜温度来减少沥青质生成的速度。可是在裂解炉负荷相同的情况下降低油洗塔釜温度，会增加急冷油循环量，以至于急冷油在系统内滞留的时间更长，又增加了沥青质产生的量。所以实际生产中只能将油洗塔釜温度维持在180℃左右，才能保证急冷油中生成的沥青质和排出的沥青质相平衡，维持急冷油粘度稳定。这就是油洗塔塔釜设计温度210℃，可实际运行不到190℃的根本原因。

目前，工业装置上采用加入调质稀释油、加入减粘剂和使用减粘塔三种方法，只能以降低油洗塔塔釜温度为代价，勉强控制住急冷油粘度，导致乙烯装置能耗居高不下。

第一种方法是加入调质稀释油(裂解柴油)降低黏度，即将大量裂解柴油掺混至急冷油中，其副作用很大。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，通常需要长时间掺入大量的裂解柴油。采用这种方法，无法减少沥青质生成量，急冷油粘度一般只能控制在1000～2000mm²/s(50℃)，油洗塔塔釜温度无明显提高。

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。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。加入减粘剂虽然一定程度上降低沥青质的生成速度，但是对沥青质排出急冷系统没有任何帮助，无法从根本上解决急冷油粘度高和油洗塔塔釜温度低的问题。实际使用中减粘剂很少单独使用，均是在使用减粘塔技术的同时，以减粘剂作为辅助手段。

减粘塔技术的是将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。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较多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。但实际上，减粘塔塔顶温度在250-290℃，只能将这个温度以下的轻组分返回油洗塔，排出的燃料油中有大量低粘度的组分，排出沥青的效率低。同时，由于急冷油要与500℃左右的乙烷炉裂解气接触，在高温下停留增加了急冷油中沥青质生成量，对急冷油粘度造成负面影响。实际运行中，只能在将油洗塔塔釜温度限制在180℃左右，才能控制住急冷油粘度。

尤其，近年来裂解原料逐步轻质化，由于产生的裂解燃料油很少，相同的循环量下排出量更小，急冷油在系统内滞留时间更长，产生的沥青质更多，可排出的更少，使得现有技术基本失去了作用。现有技术由于无法有效的将急冷油中生成的沥青质排出，只能降低油洗塔塔釜的温度来控制急冷油粘度，大大增加了乙烯装置能耗。因此，急需开发一种技术，在控制急冷油粘度的同时，提高急冷油塔塔釜温度，降低乙烯装置综合能耗。

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能耗的方法。通过溶剂抽提和升温回收，降低急冷油的粘度，通过提高油洗塔塔釜温度以提高急冷油温度，进而增加稀释蒸汽产量，分离后溶剂进入裂解炉裂解，减少原料预热能耗，降低了乙烯装置的综合能耗。

本发明的目的是提供了上述的一种降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，裂解炉出口来的裂解气经急冷器冷却后送入油洗塔，进行物质分离，从油洗塔塔底引出急冷油，部分急冷油送往急冷器；部分急冷油返回油洗塔；部分急冷油进抽提塔进行溶剂抽提，抽提塔塔底物料沥青相引出，抽提塔塔顶物料经升温后进溶剂回收塔分离出溶剂和减粘急冷油，减粘急冷油返回油洗塔，溶剂进入裂解炉裂解。

本发明的油洗塔塔釜温度提高到190-250℃，优选提高到195-235℃。

抽提塔溶剂抽提时，溶剂与急冷油的重量比为0.01-20，优选为0.5-5；抽提塔压力为0.1MPa-10MPa，抽提塔的温度为0℃-250℃。

所述的溶剂是选自C2-C6烷烃、LPG、石脑油中的一种或其混合物。

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。

溶剂回收时所使用的回收塔压力为0.1MPa-10Mpa，温度为50℃-300℃。

本发明的方法具体可采用以下技术方案：

裂解炉出口的高温裂解产物(含有从H₂到裂解燃料油等组成，也包含稀释蒸汽)，经过废热锅炉回收热量并被冷却后进入急冷器4，与急冷油直接接触、冷却。冷却后的裂解产物和急冷油一起进入油洗塔1，进行油气分离，塔釜引出循环急冷油，进入稀释蒸汽发生器8，产生稀释蒸汽。通过提高乙烯装置急冷系统油洗塔1塔釜温度方式提高循环急冷油温度，从而提高稀释蒸汽的发生量。

循环急冷油被冷却后分成三路，一路去裂解炉急冷器4；一路经过工艺水预热器8再返回油洗塔，一路通过增压泵5加压后，进入抽提塔1的急冷油进料口。

溶剂进入抽提塔2的溶剂进料口，溶剂与急冷油在抽提塔2内实施抽提，得到的抽提油(溶剂和急冷油轻组分的混合物)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出口引出。

抽提油经过加热器6升高温度，进入溶剂回收塔3进口。抽提油在溶剂回收塔内分离为溶剂和减粘急冷油，溶剂从回收塔塔顶引出，减粘急冷油从塔底引出。

由溶剂回收塔3引出的溶剂作为裂解原料，进入裂解炉对流段7。

从溶剂回收塔引出的减粘急冷油返回油洗塔1，从而有效降低整体急冷油粘度。

本发明通过提高油洗塔塔釜温度增加稀释蒸汽发汽量，通过溶剂抽提和升温脱溶剂降低急冷油粘度，并通过以分离后的溶剂为裂解原料减少原料预热能耗，提高乙烯装置热量回收效率，降低了乙烯装置的能耗。

附图说明

图1本发明的系统示意图

附图标记说明：

1油洗塔，2抽提塔，3溶剂回收塔，4急冷器，5增压泵，6加热器，7裂解炉，8稀释蒸汽发生器，9预热器

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

某乙烯装置年产200kt/a，年运行8000h，乙烯产量25t/h。裂解炉出口的高温裂解气(含有从H₂到裂解燃料油等组成，也包含稀释蒸汽)，经过废热锅炉回收热量并被冷却后，总量为147t/h，进入急冷器，与急冷油直接接触、冷却。冷却后的裂解气和急冷油一起进入油洗塔，进行油气分离，塔釜引出循环急冷油，进入稀释蒸汽发生器，产生稀释蒸汽。急冷油被冷却后分成两路，一路去裂解炉急冷器；另一路经过工艺水预热器再返回油洗塔，循环急冷油总量为1200t/h。从循环急冷油中引出一股，在抽提塔内通过溶剂抽提，从抽提塔底部脱除以沥青为主的重组分1.5t/h。抽提塔顶得到的油相经过加热器升温后，然后进入回收塔，分离为减粘急冷油和溶剂。减粘急冷油返回油洗塔，降低急冷油粘度。分离后的溶剂降压后通进入裂解炉对流段做裂解原料。具体实施例工艺条件如下。

对比例

某乙烯装置年产200kt，年运行8000h，乙烯产量25t/h，急冷系统进料总量为140t/h，油洗塔底引出的循环急冷油通过稀释蒸汽发生器产生稀释蒸汽，然后去裂解炉急冷器给裂解气降温后返回油洗塔。急冷油粘度2000mm²/s，消耗调质油4t/h，油洗塔塔釜温度为178℃，生成稀释蒸汽只有12t/h,乙烯装置能耗高达643GJ/h。

Claims (8)

1.一种降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，裂解炉出口来的裂解气经急冷器冷却后送入油洗塔，进行物质分离，从油洗塔塔底引出急冷油，部分急冷油送往急冷器；部分急冷油返回油洗塔；部分急冷油进抽提塔进行溶剂抽提，抽提塔塔底物料沥青相引出，抽提塔塔顶物料经升温后进溶剂回收塔，分离出溶剂和减粘急冷油，减粘急冷油返回油洗塔，溶剂进入裂解炉裂解。

2.如权利要求1所述的降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，油洗塔塔釜温度为190-250℃。

3.如权利要求2所述的降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，油洗塔塔釜温度为195-235℃。

4.如权利要求1所述的降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，所述溶剂是选自C2-C6烷烃、LPG、石脑油中的一种或其混合物。

5.如权利要求1所述的降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，进入抽提塔的溶剂与急冷油的重量比为0.01-20。

6.如权利要求5所述的降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，进入抽提塔的溶剂与急冷油的重量比为0.5-5。

7.如权利要求1所述的降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，所述抽提塔的压力为0.1MPa-10MPa，塔顶温度为0℃-250℃。

8.如权利要求1所述的降低乙烯装置能耗的方法，其特征在于，所述溶剂回收塔的压力为0.1MPa-10MPa，温度为50℃-300℃。