CN109761734A

CN109761734A - 石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与pdh耦合的方法

Info

Publication number: CN109761734A
Application number: CN201910051583.3A
Authority: CN
Inventors: 彭婷婷; 张永生; 何琨
Original assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Shanghai Engineering Co Ltd
Current assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Shanghai Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明涉及一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，主要解决现有技术中分离流程冗长、占地面积大、固定投资高、产品结构不合理的问题。本发明通过采用一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，保持乙烯产量、乙烯和丙烯产品规格不变，将60万吨/年PDH装置分别与80～120万吨/年乙烯装置耦合，可增产丙烯197.8～296.7％，减少设备工程投资2.71～8.62亿元人民币，减少占地面积1.6～1.8公顷的技术方案较好地解决了上述问题，可用于石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合中。

Description

石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法

技术领域

本发明涉及一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，是一种丙烷脱氢PDH装置工艺技术与前脱乙烷工艺石脑油及乙烷裂解装置的耦合方法。采用PDH装置充分依托乙烯装置分离系统的设备，在减少占地面积和设备投资的同时，增产丙烯，解决乙烷替代部分石脑油作为裂解原料的乙烯装置产品结构单一的技术。本发明不仅节省了装置用地面积，降低了分离设备的投资，而且在优化乙烯装置裂解原料结构的同时，优化了产品结构，提高了乙烯装置应对市场变化的灵活性。

背景技术

裂解原料轻质化是我国乙烯装置发展的趋势，用气体轻质烷烃替代液体石脑油，不仅可提高乙烯产率，也可以降低生产成本，而轻质烷烃，特别是乙烷虽然乙烯收率高，但是丙烯收率非常低，产品结构单一，不利于石油化工市场的多样性变化。近年来，聚丙烯装置发展迅速，市场对丙烯原料的需求量也急剧增长。因此，提高轻质烷烃裂解乙烯装置的丙烯产量，优化产品结构也是亟需解决的一个关键技术。

丙烷脱氢制丙烯PDH技术可将低附加值的丙烷轻质烷烃脱氢催化反应生成丙烯，该技术反应能耗低、丙烯收率高，但是PDH装置分离流程复杂冗长，分离部分设备投资高制约了其发展。PDH装置反应气和乙烯装置的裂解气主要成分类似，两套装置的反应生成物耦合后可共用一套分离系统，即可取长补短，在优化乙烯装置产品结构的同时，也可以节省PDH装置分离设备的占地面积和固定投资。

现有技术中PDH工艺和乙烯工艺耦合的技术越来越多，专利公布号CN107602323A涉及PDH和轻烃裂解前脱丙烷工艺耦合，CN107602324A涉及PDH和石脑油裂解前脱丙烷工艺耦合，CN107673947A涉及PDH和石脑油裂解前脱乙烷工艺耦合，这些工艺耦合技术提高了分离设备的利用率和低碳烯烃尤其是丙烯的产量，降低了工程投资的费用。

现有技术中的专利公布号CN107602323A和CN107602324A以及CN107673947A虽然进行了PDH工艺和乙烯工艺的耦合，但是，尚未见PDH装置与前脱乙烷路线的石脑油及乙烷混合原料裂解乙烯装置的发明专利报道。因此，现有技术存在前脱乙烷工艺乙烯装置裂解原料轻质化后产品结构单一、PDH装置分离流程冗长、分离设备投资高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中分离流程冗长、占地面积大、固定投资高、产品结构不合理的问题，提供一种新的石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，具有分离流程短、占地面积小、固定投资低、产品结构合理的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，包括(1)乙烯装置反应系统：石脑油和乙烷裂解原料进入乙烯裂解炉进行蒸汽热裂解反应，高温裂解气经急冷、水洗处理，裂解汽油和裂解燃料油作为副产品送出界外，乙烯装置裂解气与PDH装置产品气混合共同进行压缩、碱洗、干燥；(2)PDH装置反应系统：丙烷气化罐将新鲜丙烷与循环丙烷一同气化，气化后的气相丙烷经过加热炉预热后，进入脱氢反应系统，脱氢生成的产品气送入乙烯装置与裂解气混合进行压缩、碱洗、干燥，然后进入前脱乙烷精馏分离系统；气化罐液相进入脱油塔，塔釜流出C4和C4以上重组分，塔顶流出丙烷返回丙烷气化罐；(3)耦合装置分离系统：乙烯装置裂解气和PDH装置产品气的混合气经过压缩、碱洗、干燥处理后，进入脱乙烷塔，塔顶分离出C2及C2以下组分，进入脱甲烷系统；塔底分离出C3以及C3以上组分，进入脱丙烷系统，脱甲烷塔顶分离出C1及C1以下组分，作为副产物送出界外；塔底分离出C2组分，进入乙烯精馏系统，乙烯精馏塔塔顶分离出乙烯，作为产品送出界外；塔底分离出乙烷，循环返回乙烯装置裂解单元，脱丙烷塔顶分离出C3组分，进入丙烯精馏系统；塔底分离出C4及C4以上组分，与PDH装置脱油塔塔底物流混合，进入脱丁烷系统，丙烯精馏塔顶分离出丙烯，作为产品送出界外；塔底分离出丙烷，循环返回PDH装置丙烷气化罐。脱丙烷塔底物流和脱油塔底物流混合进入脱丁烷塔，塔顶精馏分离出C4组分，作为产品送出界外；塔底分离出C5及C5以上组分，与急冷单元分离处的裂解汽油合并送出界外。

上述技术方案中，优选地，乙烯装置公称能力为80～120万吨/年，裂解选择性为P/E＝0.23。

上述技术方案中，优选地，PDH装置公称能力为60万吨/年。

上述技术方案中，优选地，乙烯装置裂解炉的操作条件为：反应压力0.10～0.25MPaA，反应温度810～870℃。

上述技术方案中，优选地，PDH装置反应器的操作条件为：反应压力0.10～0.35MPaA，反应温度500～700℃。

上述技术方案中，优选地，丙烷脱氢制丙烯PDH装置分离系统完全依托乙烯装置裂解气处理系统和分离系统，包括裂解气压缩机、裂解气干燥器、脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、乙烯精馏塔、丙烯精馏塔、乙烯冷冻系统、丙烯冷冻系统。

上述技术方案中，优选地，乙烯装置原料重量组成为50％石脑油和50％乙烷。

上述技术方案中，优选地，充分依托乙烯装置现有生产设备进行分离，乙烯装置部分设备生产负荷相对提高，但PDH装置使用的设备减少，取消了产品气压缩机、产品气干燥器、脱乙烷塔进料干燥器、脱乙烷塔、冷箱系统、丙烯精馏塔、丙烯精馏塔进料脱硫床、乙烯制冷压缩机、丙烯制冷压缩机。

采用本发明一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，保持乙烯产量不变，保持产品规格纯度99.95mol％聚合级乙烯和产品规格纯度99.6mol％聚合级丙烯不变，将60万吨/年PDH装置分别与80～120万吨/年乙烯装置耦合，可增加丙烯产量197.8～296.7％，减少设备工程投资约2.71～8.62亿元人民币，减少占地面积约1.6～1.8公顷，取得了较好的技术效果和经济效益。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【比较例1】

公称能力120万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，裂解原料由50％石脑油、50％乙烷组成，裂解选择性丙烯/乙烯产品比＝0.23，乙烯产品产量120.00万吨/年，丙烯产品产量27.60万吨/年，裂解原料耗量258.99万吨/年。

【实施例1】

采用本发明一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，工艺流程如下：(1)乙烯装置反应系统：石脑油和乙烷裂解原料进入乙烯裂解炉进行蒸汽热裂解反应，高温裂解气经急冷、水洗等于处理，裂解汽油和裂解燃料油作为副产品送出界外，乙烯装置裂解气与PDH装置产品气混合共同进行压缩、碱洗、干燥等预处理系统。(2)PDH装置反应系统：丙烷气化罐将新鲜丙烷与循环丙烷一同气化，气化后的气相丙烷经过加热炉预热后，进入脱氢反应系统，脱氢生成主要组成为丙烯和未反应的丙烷的产品气，产品气送入乙烯装置与裂解气混合进行压缩、碱洗、干燥等与处理，然后进入前脱乙烷精馏分离系统。气化罐液相进入脱油塔，塔釜流出C4和C4以上重组分，塔顶流出丙烷返回丙烷气化罐。(3)耦合装置分离系统：乙烯装置裂解气和PDH装置产品气的混合气经过压缩、碱洗、干燥等预处理后，进入脱乙烷塔，塔顶分离出C2及C2以下组分，进入脱甲烷系统；塔底分离出C3以及C3以上组分，进入脱丙烷系统。脱甲烷塔顶分离出C1及C1以下组分，作为副产物送出界外；塔底分离出C2组分，进入乙烯精馏系统。乙烯精馏塔塔顶分离出乙烯，作为产品送出界外；塔底分离出乙烷，循环返回乙烯装置裂解单元。脱丙烷塔顶分离出C3组分，进入丙烯精馏系统；塔底分离出C4及C4以上组分，与PDH装置脱油塔塔底物流混合，进入脱丁烷系统。丙烯精馏塔顶分离出丙烯，作为产品送出界外；塔底分离出丙烷，循环返回PDH装置丙烷气化罐。脱丙烷塔底物流和脱油塔底物流混合进入脱丁烷塔，塔顶精馏分离出C4组分，作为产品送出界外；塔底分离出C5及C5以上组分，与急冷单元分离处的裂解汽油合并送出界外。

公称能力120万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，裂解原料由50％石脑油、50％乙烷组成，乙烯产量120.00万吨/年，丙烯产量27.60万吨/年，裂解原料耗量258.99万吨/年。PDH装置公称能力60吨/年，乙烯产量2.52万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年。乙烯装置和PDH装置耦合后乙烯总产量为122.52万吨/年，丙烯产量82.20万吨/年，一体化耦合装置的工程建设投资71.46亿元人民币。与【比较例1】相比，一体化耦合后增产乙烯2.52万吨/年，增产丙烯54.60万吨/年，乙烯产量增加2.10％，丙烯产量增加197.8％，丙烯/乙烯产品质量比＝0.67，节约工程建设投资8.62亿元人民币，相当于节约工程建设投资10.76％，减少占地面积约1.8公顷。

【比较例2】

公称能力110万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，裂解原料由50％石脑油、50％乙烷组成，裂解选择性丙烯/乙烯产品比＝0.23，乙烯产品产量110.00万吨/年，丙烯产品产量25.30万吨/年，裂解原料耗量237.41万吨/年。

【实施例2】

公称能力110万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，裂解原料由50％石脑油、50％乙烷组成，乙烯产量110.00万吨/年，丙烯产量25.30万吨/年，裂解原料耗量237.41万吨/年。PDH装置公称能力60吨/年，乙烯产量2.52万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年。乙烯装置和PDH装置耦合后乙烯总产量为112.52万吨/年，丙烯产量79.90万吨/年，一体化耦合装置的工程建设投资67.81亿元人民币。与【比较例2】相比，一体化耦合后增产乙烯2.52万吨/年，增产丙烯54.60万吨/年，乙烯产量增加2.29％，丙烯产量增加215.8％，丙烯/乙烯产品质量比＝0.71，节约工程建设投资7.24亿元人民币，相当于节约工程建设投资9.65％，减少占地面积约1.8公顷。

【比较例3】

公称能力100万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，裂解原料由50％石脑油、50％乙烷组成，裂解选择性丙烯/乙烯产品比＝0.23，乙烯产品产量100.00万吨/年，丙烯产品产量23.00万吨/年，裂解原料耗量215.82万吨/年。

【实施例3】

公称能力100万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，裂解原料由50％石脑油、50％乙烷组成，乙烯产量100.00万吨/年，丙烯产量23.00万吨/年，裂解原料耗量215.82万吨/年。PDH装置公称能力60吨/年，乙烯产量2.52万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年。乙烯装置和PDH装置耦合后乙烯总产量为102.52万吨/年，丙烯产量77.60吨/年，一体化耦合装置的工程建设投资64.64亿元人民币。与【比较例3】相比，一体化耦合后增产乙烯2.52万吨/年，增产丙烯54.60万吨/年，乙烯产量增加2.52％，丙烯产量增加237.4％，丙烯/乙烯产品质量比＝0.76，节约工程建设投资5.32亿元人民币，相当于节约工程建设投资7.60％，减少占地面积约1.7公顷。

【比较例4】

公称能力80万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，裂解原料由50％石脑油、50％乙烷组成，裂解选择性丙烯/乙烯产品比＝0.23，乙烯产品产量80.00万吨/年，丙烯产品产量18.40万吨/年，裂解原料耗量172.66万吨/年。

【实施例4】

公称能力80万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，裂解原料由50％石脑油、50％乙烷组成，乙烯产量80.00万吨/年，丙烯产量18.40万吨/年，裂解原料耗量172.66万吨/年。PDH装置公称能力60吨/年，乙烯产量2.52万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年。乙烯装置和PDH装置耦合后乙烯总产量为82.52万吨/年，丙烯产量73.00万吨/年，一体化耦合装置的工程建设投资55.21亿元人民币。与【比较例4】相比，一体化耦合后增产乙烯2.52万吨/年，增产丙烯54.60万吨/年，乙烯产量增加3.15％，丙烯产量增加296.7％，丙烯/乙烯产品质量比＝0.88，节约工程建设投资2.71亿元人民币，相当于节约工程建设投资4.68％，减少占地面积约1.6公顷。

本发明涉及一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，【实施例1】～【实施例4】乙烯装置一体化耦合后设备负荷提升，见表1。

表1乙烯装置一体化耦合后设备负荷提升表

本发明涉及一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，【比较例1】～【比较例4】和【实施例1】～【实施例4】的技术经济数据汇总，见表2。

表2比较例和实施例汇总表

从表1、表2数据中可以看出：本发明中PDH装置分离设备充分耦合前脱乙烷路线乙烯装置，不仅合理减少了占地面积和设备固定投资；而且大大提高了丙烯产量，改善了乙烯装置原料轻质化后的产品结构，提高了经济效益。

Claims

1.一种石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，包括(1)乙烯装置反应系统：石脑油和乙烷裂解原料进入乙烯裂解炉进行蒸汽热裂解反应，高温裂解气经急冷、水洗处理，裂解汽油和裂解燃料油作为副产品送出界外，乙烯装置裂解气与PDH装置产品气混合共同进行压缩、碱洗、干燥；(2)PDH装置反应系统：丙烷气化罐将新鲜丙烷与循环丙烷一同气化，气化后的气相丙烷经过加热炉预热后，进入脱氢反应系统，脱氢生成的产品气送入乙烯装置与裂解气混合进行压缩、碱洗、干燥，然后进入前脱乙烷精馏分离系统；气化罐液相进入脱油塔，塔釜流出C4和C4以上重组分，塔顶流出丙烷返回丙烷气化罐；(3)耦合装置分离系统：乙烯装置裂解气和PDH装置产品气的混合气经过压缩、碱洗、干燥处理后，进入脱乙烷塔，塔顶分离出C2及C2以下组分，进入脱甲烷系统；塔底分离出C3以及C3以上组分，进入脱丙烷系统，脱甲烷塔顶分离出C1及C1以下组分，作为副产物送出界外；塔底分离出C2组分，进入乙烯精馏系统，乙烯精馏塔塔顶分离出乙烯，作为产品送出界外；塔底分离出乙烷，循环返回乙烯装置裂解单元，脱丙烷塔顶分离出C3组分，进入丙烯精馏系统；塔底分离出C4及C4以上组分，与PDH装置脱油塔塔底物流混合，进入脱丁烷系统，丙烯精馏塔顶分离出丙烯，作为产品送出界外；塔底分离出丙烷，循环返回PDH装置丙烷气化罐。脱丙烷塔底物流和脱油塔底物流混合进入脱丁烷塔，塔顶精馏分离出C4组分，作为产品送出界外；塔底分离出C5及C5以上组分，与急冷单元分离处的裂解汽油合并送出界外。

2.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，其特征在于乙烯装置公称能力为80～120万吨/年，裂解选择性为P/E＝0.23。

3.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，其特征在于PDH装置公称能力为60万吨/年。

4.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，其特征在于乙烯装置裂解炉的操作条件为：反应压力0.10～0.25MPaA，反应温度810～870℃。

5.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，其特征在于PDH装置反应器的操作条件为：反应压力0.10～0.35MPaA，反应温度500～700℃。

6.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，其特征在于丙烷脱氢制丙烯PDH装置分离系统完全依托乙烯装置裂解气处理系统和分离系统，包括裂解气压缩机、裂解气干燥器、脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、乙烯精馏塔、丙烯精馏塔、乙烯冷冻系统、丙烯冷冻系统。

7.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，其特征在于乙烯装置原料重量组成为50％石脑油和50％乙烷。

8.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与PDH耦合的方法，其特征在于充分依托乙烯装置现有生产设备进行分离，乙烯装置部分设备生产负荷相对提高，但PDH装置使用的设备减少，取消了产品气压缩机、产品气干燥器、脱乙烷塔进料干燥器、脱乙烷塔、冷箱系统、丙烯精馏塔、丙烯精馏塔进料脱硫床、乙烯制冷压缩机、丙烯制冷压缩机。