CN109761736A

CN109761736A - 石脑油及乙烷裂解顺序分离与pdh耦合的方法

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Publication number: CN109761736A
Application number: CN201910051582.9A
Authority: CN
Inventors: 孙蕾; 张永生; 彭婷婷
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顺序分离与PDH耦合的方法，主要解决现有技术中低碳烯烃收率低、丙烯产量少、工程投资高、占地面积大的问题。本发明通过采用一种石脑油及乙烷裂解顺序分离与PDH耦合的方法，对于公称能力分别为80～120万吨/年乙烯装置及60万吨/年PDH装置来说，本耦合工艺将丙烯/乙烯质量比从0.33提高到0.76～0.97，设备投资费用降低3.38～4.73亿元人民币，土地占用面积节约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顺序分离与PDH工艺耦合中。

Description

石脑油及乙烷裂解顺序分离与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顺序分离与PDH耦合的方法，PDH装置反应生成的产品气依托现有乙烯装置顺序分离流程进行组分分离，仅增加部分乙烯装置的生产负荷，从而有效减少了PDH装置分离设备的数量，降低了设备投资费用及建设用地面积，同时以石脑油及乙烷物料作为裂解原料，有效地提高了乙烯收率，可应用于乙烯的工业生产中。

背景技术

乙烯、丙烯是重要的基本有机合成原料，受下游衍生物需求的增长，全球乙烯及丙烯的市场需求量均不断增加。乙烯最大的用途是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的45％，其次是生产环氧乙烷、苯乙烯和氯乙烯等。丙烯主要用于生产聚丙烯、异丙苯、丙烯腈、丙烯酸等。乙烯产品可以通过多种石油化工原料制得，如采用石脑油、乙烷、丙烷等。目前，世界上先进的乙烯工艺技术主要由KBR、SW、ABB Lummus、TECHNIP等专利商开发，具有投资低、能耗少、乙烯回收率高等特点。

国内乙烯工艺生产装置有相当一部分采用ABB Lummus公司的顺序分离流程：乙烯裂解炉产生的裂解气经急冷、压缩、碱洗、干燥、深冷后脱除大部分重烃和水，进入脱甲烷塔，塔顶分离出甲烷和氢气。脱甲烷塔釜物料含有C2及C2以上组分，依次进入脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔，从塔顶分别分离出C2组分、C3组分、C4组分。C2组分和C3组分分别经加氢脱炔后进入乙烯塔和丙烯塔，精馏后得到乙烯产品和丙烯产品。

丙烷脱氢PDH技术是目前最有竞争力的丙烯生产工艺，采用单一丙烷作为催化原料，与其他技术相比，PDH工艺过程较简单，且具有较高的丙烯收率。目前，已经工业化的丙烷脱氢技术有：UOP公司的催化脱氢Oleflex连续移动床工艺、ABB Lummus公司的Catofin循环多反应器系统工艺、Krupp Uhde公司的Star工艺、Linde-BASF公司的PDH工艺等。乙烯装置的应用与研究受到广泛关注，现有技术中的专利公布号CN 104437597 A涉及了一种高耐磨石脑油催化裂解制烯烃的流化床催化剂及其制备方法，解决了现有催化剂磨耗大的技术问题。专利公布号CN 105264050 A涉及了一种自石脑油进料流生产轻质烯烃的方法及提高轻质烯烃收率的改进的方法。

近年来PDH的应用越来越多，现有技术中的专利公布号CN 106316761 A提供一种丙烷脱氢制丙烯反应产物的分离方法，克服了现有技术存在的吸收剂循环量大，能耗高的问题。专利公布号CN 107812533 A公开了一种丙烷脱氢制丙烯催化剂的方法。专利公布号CN 206989768 U涉及一种丙烷脱氢装置反应器进出料高效换热器。

现有技术中，CN 105264050 A、CN 106316761 A、CN 107812533 A未将乙烯工艺与PDH工艺进行一体化耦合。而现有技术中的专利公布号CN 107602323 A、CN 107602324A、CN107673947 A虽然涉及了PDH工艺与乙烯工艺的一体化耦合生产工艺方法，但是尚未应用于顺序分离乙烯装置的生产流程中，尚未见PDH工艺和石脑油及乙烷裂解顺序分离工艺耦合的报道。因此，现有技术乙烯装置和PDH装置传统工艺生产路线存在低碳烯烃收率低、丙烯产量少、工程投资高、占地面积大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中低碳烯烃收率低、丙烯产量少、工程投资高、占地面积大的问题，提供一种新的石脑油及乙烷裂解顺序分离与PDH耦合的方法，具有低碳烯烃收率高、丙烯产量多、工程投资低、占地面积小的优点。

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顺序分离与PDH耦合的方法，(1)乙烯装置反应系统：裂解原料石脑油及乙烷进入裂解炉发生裂解反应，生成的裂解气送往急冷单元，裂解气经急冷、水洗后，分离出重组分裂解汽油以及裂解燃料油送往界区外，其余裂解气进入压缩及碱洗单元进行增压、碱洗、干燥、深冷后送往脱甲烷塔进行后续精馏分离；(2)PDH装置反应系统：来自界区外的新鲜丙烷原料与PDH装置内的循环丙烷一起进入PDH装置丙烷气化罐进行气化处理，罐顶丙烷轻组分作为反应进料经过预热后进入加热炉加热到反应温度后送入PDH反应器，罐底重组分送到脱油塔，脱油塔塔顶的丙烷物料循环返回丙烷气化罐；丙烷在PDH反应器中进行脱氢反应生成富含丙烯的产品气，反应后的产品气送入乙烯装置的压缩及碱洗单元；(3)耦合装置分离系统：来自乙烯装置的裂解气和PDH装置的产品气汇合后共同送入脱甲烷塔进行精馏分离，塔顶分离出甲烷和氢气，塔釜分离出C2及C2以上组分进入脱乙烷塔；脱乙烷塔塔顶分离出C2组分，塔釜分离出C3及C3以上的组分送往脱丙烷塔进行精馏分离，脱丙烷塔塔顶分离出C3组分，塔釜分离出C4及C4以上的重组分送往脱丁烷塔进一步分离，脱丁烷塔塔顶分离出C4组分，塔釜分离出裂解汽油，脱乙烷塔和脱丙烷塔塔顶得到的C2组分和C3组分分别进入乙烯精馏塔和丙烯精馏塔，塔顶分别得到乙烯产品和丙烯产品送出界区，塔釜得到乙烷和丙烷，其中乙烷作为循环物料返回裂解单元，丙烷作为循环物料返回PDH反应单元。

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＝0.33。

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分离系统，包括：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45％石脑油和55％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。

本发明所要解决的问题就是现有技术采用乙烯装置和PDH装置传统工艺生产路线制备烯烃产品过程中，存在低碳烯烃收率低、丙烯产量少、工程投资高，占地面积大的问题。提供一种PDH工艺与顺序分离乙烯工艺一体化的耦合生产方法，充分依托现有乙烯装置的设备分离PDH反应气和乙烯装置裂解气，从而提高烯烃收率、增加丙烯产量、降低设备投资费用、减少占地面积，具有更好的技术效果和经济效益。本发明对现有顺序分离流程乙烯装置部分设备进行扩能改造，从而将PDH装置产生的反应气与乙烯装置产生的裂解气共同分离，达到增加丙烯产量、降低设备投资、减少占地面积的目的。对于公称能力分别为80～120万吨/年乙烯装置及60万吨/年PDH装置来说，本一体化耦合工艺将丙烯/乙烯质量比从0.33提高到0.76～0.97，设备投资费用降低3.38～4.73亿元人民币，土地占用面积节约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】

采用公称能力为80万吨/年的顺序分离乙烯装置，裂解原料为石脑油及乙烷，其中石脑油占45％，乙烷占55％，石脑油原料消耗84.59万吨/年，乙烷原料消耗103.38万吨/年。得到乙烯产品78.71万吨/年，丙烯产品25.97万吨/年，产品丙烯/乙烯比为0.33。

采用公称能力为60万吨/年的PDH装置，消耗新鲜丙烷原料62.93万吨/年，可以生产乙烯1.29万吨/年，丙烯51.90万吨/年。

【实施例1】

采用本发明一种石脑油及乙烷裂解顺序分离与PDH耦合的方法，工艺流程如下：(1)乙烯装置反应系统：裂解原料石脑油及乙烷进入裂解炉发生裂解反应，生成乙烯、丙烯等产品的裂解气，送往急冷单元。裂解气经急冷、水洗后，分离出重组分裂解汽油以及裂解燃料油送往界区外，其余裂解气进入压缩及碱洗单元进行增压、碱洗、干燥、深冷后送往脱甲烷塔进行后续精馏分离。(2)PDH装置反应系统：来自界区外的新鲜丙烷原料与PDH装置内的循环丙烷一起进入PDH装置丙烷气化罐进行气化处理。罐顶丙烷轻组分作为反应进料经过预热后进入加热炉加热到反应温度后送入PDH反应器。罐底重组分送到脱油塔，脱油塔塔顶的丙烷物料循环返回丙烷气化罐。丙烷在反应器中进行脱氢反应生成富含丙烯的产品气。反应后的产品气送入乙烯装置的压缩及碱洗单元。(3)耦合装置分离系统：来自乙烯装置的裂解气和PDH装置的产品气汇合后共同送入脱甲烷塔进行精馏分离，塔顶分离出甲烷和氢气，塔釜分离出C2及C2以上组分进入脱乙烷塔；脱乙烷塔塔顶分离出C2组分，塔釜分离出C3及C3以上的组分送往脱丙烷塔进行精馏分离。脱丙烷塔塔顶分离出C3组分，塔釜分离出C4及C4以上的重组分送往脱丁烷塔进一步分离，脱丁烷塔塔顶分离出C4组分，塔釜分离出裂解汽油。脱乙烷塔和脱丙烷塔塔顶得到的C2组分和C3组分分别进入乙烯精馏塔和丙烯精馏塔，塔顶分别得到乙烯产品和丙烯产品送出界区，塔釜得到乙烷和丙烷。其中乙烷作为循环物料返回裂解单元，丙烷作为循环物料返回PDH反应单元。

将顺序分离乙烯装置与PDH装置耦合进行一体化生产，该一体化耦合装置乙烯总产量为80.00万吨/年，丙烯总产量为77.87万吨/年，产品丙烯/乙烯比0.97。石脑油原料消耗84.59万吨/年，乙烷原料消耗103.38万吨/年，新鲜丙烷原料消耗62.93万吨/年。与比较例1相比，该一体化工艺流程节约工程建设投资3.38亿元人民币，减少占地面积1.8公顷，但部分乙烯装置设备负荷有所提高，请见下表1：

表1乙烯装置设备负荷提高一览表

【比较例2】

采用公称能力为100万吨/年的顺序分离乙烯装置，裂解原料为石脑油及乙烷，其中石脑油占45％，乙烷占55％，石脑油原料消耗105.73万吨/年，乙烷原料消耗129.23万吨/年。得到乙烯产品98.71万吨/年，丙烯产品32.57万吨/年，产品丙烯/乙烯比为0.33。

【实施例2】

将顺序分离乙烯装置与PDH装置耦合进行一体化生产，该一体化耦合装置乙烯总产量为100.00万吨/年，丙烯总产量为84.47万吨/年，产品丙烯/乙烯比0.84。石脑油原料消耗105.73万吨/年，乙烷原料消耗129.23万吨/年，新鲜丙烷原料消耗62.93万吨/年。与比较例2相比，该一体化工艺流程节约工程建设投资4.06亿元人民币，减少占地面积1.8公顷，但部分乙烯装置设备负荷有所提高，请见下表2：

表2乙烯装置设备负荷提高一览表

【比较例3】

采用公称能力为110万吨/年的顺序分离乙烯装置，裂解原料为石脑油及乙烷，其中石脑油占45％，乙烷占55％，石脑油原料消耗116.31万吨/年，乙烷原料消耗142.15万吨/年。得到乙烯产品108.71万吨/年，丙烯产品35.87万吨/年，产品丙烯/乙烯比为0.33。

【实施例3】

将顺序分离乙烯装置与PDH装置耦合进行一体化生产，该一体化耦合装置乙烯总产量为110.00万吨/年，丙烯总产量为87.77万吨/年，产品丙烯/乙烯比0.80。石脑油原料消耗116.31万吨/年，乙烷原料消耗142.15万吨/年，新鲜丙烷原料消耗62.93万吨/年。与比较例3相比，该一体化工艺流程节约工程建设投资4.28亿元人民币，减少占地面积1.8公顷，但部分乙烯装置设备负荷有所提高，请见下表3：

表3乙烯装置设备负荷提高一览表

【比较例4】

采用公称能力为120万吨/年的顺序分离乙烯装置，裂解原料为石脑油及乙烷，其中石脑油占45％，乙烷占55％，石脑油原料消耗126.88万吨/年，乙烷原料消耗155.07万吨/年。得到乙烯产品118.71万吨/年，丙烯产品39.17万吨/年，产品丙烯/乙烯比为0.33。

【实施例4】

将顺序分离乙烯装置与PDH装置耦合进行一体化生产，该一体化耦合装置乙烯总产量为120.00万吨/年，丙烯总产量为91.07万吨/年，产品丙烯/乙烯比0.76。石脑油原料消耗126.88万吨/年，乙烷原料消耗155.07万吨/年，新鲜丙烷原料消耗62.93万吨/年。与比较例4相比，该一体化工艺流程节约工程建设投资4.73亿元人民币，减少占地面积1.8公顷，但部分乙烯装置设备负荷有所提高，请见下表4：

表4乙烯装置设备负荷提高一览表

采用本发明一种石脑油及乙烷裂解顺序分离与PDH耦合的方法，【实施例1】～【实施例4】汇总，见表5：

表5实施例汇总表

Claims

1.一种石脑油及乙烷裂解顺序分离与PDH耦合的方法，(1)乙烯装置反应系统：裂解原料石脑油及乙烷进入裂解炉发生裂解反应，生成的裂解气送往急冷单元，裂解气经急冷、水洗后，分离出重组分裂解汽油以及裂解燃料油送往界区外，其余裂解气进入压缩及碱洗单元进行增压、碱洗、干燥、深冷后送往脱甲烷塔进行后续精馏分离；(2)PDH装置反应系统：来自界区外的新鲜丙烷原料与PDH装置内的循环丙烷一起进入PDH装置丙烷气化罐进行气化处理，罐顶丙烷轻组分作为反应进料经过预热后进入加热炉加热到反应温度后送入PDH反应器，罐底重组分送到脱油塔，脱油塔塔顶的丙烷物料循环返回丙烷气化罐；丙烷在PDH反应器中进行脱氢反应生成富含丙烯的产品气，反应后的产品气送入乙烯装置的压缩及碱洗单元；(3)耦合装置分离系统：来自乙烯装置的裂解气和PDH装置的产品气汇合后共同送入脱甲烷塔进行精馏分离，塔顶分离出甲烷和氢气，塔釜分离出C2及C2以上组分进入脱乙烷塔；脱乙烷塔塔顶分离出C2组分，塔釜分离出C3及C3以上的组分送往脱丙烷塔进行精馏分离，脱丙烷塔塔顶分离出C3组分，塔釜分离出C4及C4以上的重组分送往脱丁烷塔进一步分离，脱丁烷塔塔顶分离出C4组分，塔釜分离出裂解汽油，脱乙烷塔和脱丙烷塔塔顶得到的C2组分和C3组分分别进入乙烯精馏塔和丙烯精馏塔，塔顶分别得到乙烯产品和丙烯产品送出界区，塔釜得到乙烷和丙烷，其中乙烷作为循环物料返回裂解单元，丙烷作为循环物料返回PDH反应单元。

2.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解顺序分离与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＝0.33。

3.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解顺序分离与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顺序分离与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顺序分离与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顺序分离与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分离系统，包括：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顺序分离与PDH耦合的方法，其特征在于乙烯装置原料重量组成为45％石脑油和55％乙烷。

8.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解顺序分离与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。