CN115716771A - 一种乙烯裂解装置的急冷油系统及急冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乙烯裂解装置的急冷油系统及急冷方法，所述急冷油系统在乙烯裂解炉、急冷油塔和减粘塔的基础上增设预冷塔，其中，预冷塔下部出料管路与减粘塔上部连接，预冷塔上部出料管路与急冷油塔连接，急冷油塔下部出料管路与减粘塔中部连接，减粘后的急冷油最终返回至预冷塔。该系统通过增设预冷塔避免高温裂解气与急冷油的直接接触，并通过减粘塔分离含沥青杂质的高粘度裂解重油，由此降低急冷油粘度，增加急冷油系统运行周期，乙烯裂解装置计划停车大检修从1年/次延长到3～4年/次，提高急冷油塔塔釜温度5～15℃，减少补充中压蒸汽输入80～120千克/吨乙烯产品。

Description

一种乙烯裂解装置的急冷油系统及急冷方法

技术领域

本发明涉及一种乙烯裂解装置急冷油系统及急冷方法，尤其涉及一种延长系统运行周期和提升能量利用的急冷油系统及急冷方法。

背景技术

蒸汽热裂解装置为典型的石油化工工艺装置，该类装置以石脑油、常压柴油等液相馏分作为裂解原料，用于生产乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃产品以及苯、甲苯、二甲苯等芳烃产品。急冷油系统应用于乙烯生产裂解工序后的第一道工序，是乙烯装置的重要组成部分，也是回收热量的关键设备，其作用是将急冷器冷却后的裂解气经过汽油分馏塔进一步冷至常温，在冷却过程中分离出裂解气中裂解汽油、裂解柴油、裂解燃料油等重组分，并进一步回收热量。裂解气经急冷系统处理后温度降低，进而保证乙烯装置正常运行，并降低压缩机功耗。

乙烯装置急冷油系统粘度问题一直是困扰该装置安全稳定运行的难题。其根源是在急冷油系统循环过程中因急冷油自身含有大量烯烃、二烯烃及环烯烃等不饱和烃和杂环化合物，在急冷器中与高温裂解气接触时会发生自由基缩合，生成更大的化合物分子，造成急冷油粘度增长。若不及时降低粘度，会给乙烯生产装置的工艺管道及设备带来影响和危害。

现有采用溶剂在抽提塔内气相逆流抽提，脱除急冷油中沥青质的方法，气相溶剂再生和气相溶剂回收需要设置物料分离塔系和气体增压压缩机，减粘工艺流程复杂，而且需要消耗数量相当可观的能量。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种延长系统运行周期和提升能量利用的乙烯裂解装置的急冷油系统，另一目的是提供通过该急冷油系统实现的急冷方法。

技术方案：本发明的乙烯裂解装置急冷油系统，包括乙烯裂解炉、急冷油塔和减粘塔，还包括预冷塔，其中所述预冷塔通过管路与上游乙烯裂解炉和急冷锅炉连接，预冷塔下部出料管路与减粘塔上部连接，预冷塔上部出料管路与急冷油塔连接；急冷油塔下部出料管路与减粘塔中部连接；减粘后的急冷油经减粘塔出料管路进入急冷油泵、稀释蒸汽发生器后经管路返回至预冷塔。

乙烯装置中急冷油系统的物料是一个动态平衡体系，不断有新鲜的高温裂解气物料进入，也不断有裂解气和裂解汽油从急冷油塔塔顶流出，同时大部分裂解汽油冷凝后，作为回流液又从急冷油塔塔顶返回到塔内以保持气液接触。物料经过急冷油塔的精馏分离，塔中部不断有裂解柴油流出、塔底部不断有裂解燃料油流出。

本发明的急冷油系统通过增设具有分离功能的预冷塔，使高温裂解气经过逐级降温，避免其在单一塔釜内与急冷油直接接触。由于预冷塔塔顶、塔釜存在温度梯度，急冷油从温度较低的塔顶进入预冷塔，高温裂解气从温度较高的塔釜进入预冷塔，可以减少急冷油温度瞬间升高，从而降低发生自由基缩合反应生成大分子量聚合物的可能性，减缓急冷油粘度的增高，进而降低系统结焦程度，延长系统运行周期。

由于预冷塔操作温度相对较高，急冷油中的轻组分“气化”较多，塔釜流出的急冷油中高粘度的重组分就较多，粘度较高；而急冷油塔塔釜操作温度相对较低，急冷油中的轻组分“保留”较多，塔釜流出的急冷油中高粘度的重组分就较少，粘度略有增加。因此，根据不同的物料粘度，在减粘塔的不同位置设置物料入口，使预冷塔分离出的高粘急冷油从减粘塔上部进入，急冷油塔分离出的中粘急冷油从减粘塔中部进入，采用差异化的减粘流程，优化工艺，提高分离效率。减粘处理后的急冷油经急冷油泵、稀释蒸汽发生器后返回至预冷塔，实现物料循环利用。

进一步地，上述的急冷油系统还包括工艺水泵，所述工艺水泵之间并联设置。

本发明的急冷油系统一般设置并联的两台工艺水泵，一开一备，将工艺水从重力流自然循环方式改为用工艺水泵增压之后的强制循环方式，加大了工艺水循环量，提高了传热系数，强化了传热效果，进一步增产了稀释蒸汽，减少了补充中压蒸汽的输入，降低了工艺污水的排放。同时设置工艺水泵后增加了工艺水侧的操作压力，减少了高温高压侧急冷油与低温低压侧工艺水之间的压差，减缓了稀释蒸汽发生器的内漏，降低了在线切换稀释蒸汽发生器进行紧急抢修的可能性。

进一步地，所述预冷塔上设有急冷油流量调节装置。

通过调节急冷油流量，控制预冷塔塔釜温度，保证高温裂解气的精馏分离及冷却效果。

进一步地，所述减粘塔上设有压力调节装置。

通过调节减粘塔压力，控制减粘塔塔釜温度，保证不同粘度的急冷油得到有效减粘。

进一步地，所述预冷塔、急冷油塔或减粘塔内设有塔板，所述塔板为波纹板、大孔径筛板、导向筛板中的一种。

通过增加低压降、高通量的塔板，提高塔顶与塔底的温度差，从而提升精馏塔的分离效果。

通过上述急冷油系统实现的急冷方法包括以下步骤：

(1)来自界外的裂解原料进入乙烯裂解炉进行蒸汽热裂解反应后经急冷锅炉快速冷却终止反应成为高温裂解气；

(2)高温裂解气进入预冷塔进行物料精馏分离并一次冷却，塔顶分离得到中温裂解气，塔底分离得到高粘急冷油；

(3)中温裂解气进入急冷油塔进行物料精馏分离并二次冷却，塔顶分离得到低温裂解气，塔底分离得到中粘急冷油；

(4)高粘急冷油、中粘急冷油分别进入减粘塔进行减粘处理，得到减粘急冷油；

(5)减粘急冷油经急冷油泵增压，稀释蒸汽发生器移走热量后，成为低温急冷油返回至预冷塔塔顶；

(6)工艺水通过工艺水泵增压并强制循环，进入稀释蒸汽发生器得到热量后，汽化为稀释蒸汽。

优选，所述乙烯裂解炉石脑油原料蒸汽热裂解反应温度为825～865℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.45～0.60：1.00；乙烯裂解炉常压柴油原料蒸汽裂解反应温度为785～825℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.65～0.80：1.00。

优选，所述预冷塔的操作压力为0.13～0.21MPaA，塔顶操作温度为175～235℃，塔底操作温度为230～290℃。

优选，所述急冷油塔的操作压力为0.12～0.20MPaA，塔顶操作温度为101～121℃，塔底操作温度为175～235℃。

优选，所述减粘塔的操作压力为0.13～0.21MPaA，塔顶操作温度为240～280℃，塔底操作温度为260～300℃。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)延长系统运行周期，乙烯裂解装置停车大检修周期延长至3～4年；提高急冷油塔塔釜温度5～15℃，增加热量回收和稀释蒸汽发生量，减少界外补充中压蒸汽输入80～120千克/吨乙烯产品；

(2)优化减粘塔结构，采用差异化的减粘流程，优化工艺，提高分离效率；

(3)将工艺水增压强制循环，提升工艺水换热效率，进一步降低工艺系统能耗，减少污水排放。

附图说明

图1为本发明的急冷油系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本发明的急冷油系统主要包括乙烯裂解炉5、预冷塔1、急冷油塔2和减粘塔3。其中预冷塔1通过管路11与上游乙烯裂解炉5和急冷锅炉6连接，预冷塔1下部出料管路13与减粘塔3上部连接，预冷塔1上部出料管路12与急冷油塔2连接；急冷油塔2下部出料管路14与减粘塔3中部连接；减粘后的急冷油经减粘塔3出料管路15进入急冷油泵7、稀释蒸汽发生器8后经管路17返回至预冷塔1。上述急冷油系统在减粘塔3后部还设有并联的工艺水泵4。

上述系统运行时，来自界外的裂解原料进入乙烯裂解炉5对流段预热，稀释蒸汽也进入乙烯裂解炉5对流段预热，预热后的裂解原料与稀释蒸汽合并混合，再次进入乙烯裂解炉5对流段加热，然后进入乙烯裂解炉5辐射段进行蒸汽热裂解反应，生成乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等基本有机化工产品。反应后的裂解气经急冷锅炉6快速冷却，终止蒸汽热裂解反应。急冷锅炉6流出的高温裂解气经管路11进入预冷塔1塔釜，低温急冷油经管路17进入预冷塔1塔顶，物料在预冷塔1内气液接触，进行热量传递和质量传递，避免了高温裂解气与急冷油的直接接触使急冷油温度瞬间升高的现象。预冷塔1塔顶流出的中温裂解气经管路12进入急冷油塔2塔釜，来自界外的裂解汽油经管路16进入急冷油塔2塔顶，物料在急冷油塔2内气液接触，进行热量传递和质量传递，急冷油塔2塔顶流出的低温裂解气经管路18送出界外。预冷塔1塔釜流出的高粘急冷油经管路13进入减粘塔3塔顶，急冷油塔2塔釜流出的中粘急冷油经管路14进入减粘塔3塔中，物料在减粘塔3内气液接触，进行热量传递和质量传递，减粘塔塔釜流出含沥青杂质高粘度的裂解重油经管路19送出界外。减粘塔3塔顶流出的减粘急冷油首先经管路15进入急冷油泵7增压，然后经稀释蒸汽发生器8汽化工艺水移走热量，成为低温急冷油，再经管路17返回进入预冷塔1塔顶。

来自界外的新鲜工艺水进入稀释蒸汽汽包9，稀释蒸汽汽包9流出的工艺水经工艺水泵4增压成为循环工艺水进行强制循环，经稀释蒸汽发生器8吸收热量，部分循环工艺水汽化成为稀释蒸汽进入稀释蒸汽汽包9，在稀释蒸汽汽包9里除去水沫的稀释蒸汽流出并返回进入乙烯裂解炉5对流段。

实施例2

如图1所示工艺流程，生产规模为11.5万吨/年乙烯裂解装置，采用石脑油NAP作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表1。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高8℃，为190℃，计划停车大检修3.2年/次，减少补充中压蒸汽输入1.29吨/小时。

对比例1

现有技术生产规模为11.5万吨/年乙烯裂解装置，采用石脑油NAP作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表2。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为182℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

实施例3

如图1所示工艺流程，生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表1。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高10℃，为215℃，计划停车大检修3.0年/次，减少补充中压蒸汽输入12.50吨/小时。

对比例2

现有技术生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表2。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为205℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

实施例4

如图1所示工艺流程，生产规模为150万吨/年乙烯裂解装置，是目前最大生产能力的单线裂解装置，采用石脑油NAP作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表1。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高10℃，为195℃，计划停车大检修4.0年/次，减少补充中压蒸汽输入18.75吨/小时。

对比例3

现有技术生产规模为150万吨/年乙烯裂解装置，是目前最大生产能力的单线裂解装置，采用石脑油NAP作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表2。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为185℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

表1实施例2-4的工艺参数与运行效果

表2对比例1-3的工艺参数与运行效果

	对比例1	对比例2	对比例3
				生产规模(万吨/年)	11.5	100	150
裂解原料：石脑油NAP/常压柴油AGO	NAP	AGO	NAP
				裂解炉裂解反应压力(MPaA)	0.18	0.14	0.22
裂解炉裂解反应温度(℃)	845	785	865
				稀释蒸汽裂解原料质量比(wt：wt)	0.50：1.00	0.65：1.00	0.60：1.00
急冷油塔操作压力(MPaA)	0.16	0.12	0.20
				急冷油塔塔顶操作温度(℃)	108	106	116
急冷油塔塔底操作温度(℃)	182	205	185
				计划停车大检修(年/次)	1.0	1.0	1.0

实施例5

如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种乙烯裂解装置急冷油的系统与方法，生产规模为300万吨/年乙烯裂解装置，按二条并联生产线考虑，采用常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表3。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高12℃，为220℃，计划停车大检修3.8年/次，减少补充中压蒸汽输入41.25吨/小时。

对比例4

现有技术生产规模为300万吨/年乙烯裂解装置，按二条并联生产线考虑，采用常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表4。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为208℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

实施例6

如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种乙烯裂解装置急冷油的系统与方法，生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用石脑油NAP作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表3。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高5℃，为175℃，计划停车大检修3.0年/次，减少补充中压蒸汽输入10.00吨/小时。

对比例5

现有技术生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用石脑油NAP作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表4。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为170℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

实施例7

如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种乙烯裂解装置急冷油的系统与方法，生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表3。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高15℃，为235℃，计划停车大检修4.0年/次，减少补充中压蒸汽输入15.00吨/小时。

对比例6

现有技术生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表4。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为220℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

表3实施例5-7的工艺参数与运行效果

表4对比例4-6的工艺参数与运行效果

	对比例4	对比例5	对比例6
				生产规模(万吨/年)	300	100	100
裂解原料：石脑油NAP/常压柴油AGO	AGO	NAP	AGO
				裂解炉裂解反应压力(MPaA)	0.17	0.14	0.22
裂解炉裂解反应温度(℃)	805	825	825
				稀释蒸汽裂解原料质量比(wt：wt)	0.75：1.00	0.45：1.00	0.80：1.00
急冷油塔操作压力(MPaA)	0.15	0.12	0.20
				急冷油塔塔顶操作温度(℃)	114	101	121
急冷油塔塔底操作温度(℃)	208	170	220
				计划停车大检修(年/次)	1.0	1.0	1.0

实施例8

如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种乙烯裂解装置急冷油的系统与方法，生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用10％石脑油NAP和90％常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表5。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高13℃，为210℃，计划停车大检修3.3年/次，减少补充中压蒸汽输入13.75吨/小时。

对比例7

现有技术生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用10％石脑油NAP和90％常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表6。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为197℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

实施例9

如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种乙烯裂解装置急冷油的系统与方法，生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用50％石脑油NAP和50％常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表5。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高10℃，为205℃，计划停车大检修3.5年/次，减少补充中压蒸汽输入12.50吨/小时。

对比例8

现有技术生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用50％石脑油NAP和50％常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表6。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为195℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

实施例10

如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种乙烯裂解装置急冷油的系统与方法，生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用80％石脑油NAP和20％常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表5。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度提高7℃，为200℃，计划停车大检修3.7年/次，减少补充中压蒸汽输入11.25吨/小时。

对比例9

现有技术生产规模为100万吨/年乙烯裂解装置，采用80％石脑油NAP和20％常压柴油AGO作为裂解原料，工艺参数与运行结果见表6。急冷油系统中的急冷油塔塔底操作温度为193℃，计划停车大检修1.0年/次，存在工艺流程长、运行能耗高、经济效益差的问题。

表5实施例8-10的工艺参数与运行效果

	实施例8	实施例9	实施例10
				生产规模(万吨/年)	100	100	100
裂解原料：石脑油NAP/常压柴油AGO	10％N+90％A	50％N+50％A	80％N+20％A
				裂解炉裂解反应压力(MPaA)	0.16	0.19	0.20
裂解炉裂解反应温度(℃)	820	825	830
				稀释蒸汽裂解原料质量比(wt：wt)	0.70：1.00	0.65：1.00	0.55：1.00
预冷塔操作压力(MPaA)	0.15	0.18	0.19
				预冷塔塔顶操作温度(℃)	210	205	200
预冷塔塔底操作温度(℃)	265	260	255
				急冷油塔操作压力(MPaA)	0.14	0.17	0.18
急冷油塔塔顶操作温度(℃)	113	111	109
				急冷油塔塔底操作温度(℃)	210	205	200
减粘塔操作压力(MPaA)	0.15	0.18	0.19
				减粘塔塔顶操作温度(℃)	265	260	255
减粘塔塔底操作温度(℃)	285	280	275
				计划停车大检修(年/次)	3.3	3.5	3.7
提高急冷油塔塔釜温度(℃)	13	10	7
				减少补充中压蒸汽输入(吨/小时)	13.75	12.50	11.25

表6对比例7-9的工艺参数与运行效果

Claims (10)

1.一种乙烯裂解装置的急冷油系统，包括乙烯裂解炉(5)、急冷油塔(2)和减粘塔(3)，其特征在于，还包括预冷塔(1)，其中所述预冷塔(1)通过管路(11)与上游乙烯裂解炉(5)和急冷锅炉(6)连接，预冷塔(1)下部出料管路(13)与减粘塔(3)上部连接，预冷塔(1)上部出料管路(12)与急冷油塔(2)连接；急冷油塔(2)下部出料管路(14)与减粘塔(3)中部连接；减粘后的急冷油经减粘塔(3)出料管路(15)进入急冷油泵(7)、稀释蒸汽发生器(8)后经管路(17)返回至预冷塔(1)。

2.根据权利要求1所述的急冷油系统，其特征在于，所述急冷油系统还包括工艺水泵(4)，所述工艺水泵(4)之间并联设置。

3.根据权利要求1所述的急冷油系统，其特征在于，所述预冷塔(1)上设有急冷油流量调节装置。

4.根据权利要求1所述的急冷油系统，其特征在于，所述减粘塔(3)上设有压力调节装置。

5.根据权利要求1所述的急冷油系统，其特征在于，所述预冷塔(1)、急冷油塔(2)或减粘塔(3)内设有塔板，所述塔板为波纹板、大孔径筛板、导向筛板中的一种。

6.一种采用权利要求1-5任一所述急冷油系统的急冷方法，其特征在于，所述急冷方法包括以下步骤：

(1)来自界外的裂解原料进入乙烯裂解炉(5)进行蒸汽热裂解反应后经急冷锅炉(6)快速冷却终止反应成为高温裂解气；

(2)高温裂解气进入预冷塔(1)进行物料精馏分离并一次冷却，塔顶分离得到中温裂解气，塔底分离得到高粘急冷油；

(3)中温裂解气进入急冷油塔(2)进行物料精馏分离并二次冷却，塔顶分离得到低温裂解气，塔底分离得到中粘急冷油；

(4)高粘急冷油、中粘急冷油分别进入减粘塔(3)进行减粘处理，得到减粘急冷油；

(5)减粘急冷油经急冷油泵(7)增压，稀释蒸汽发生器(8)移走热量后，成为低温急冷油返回至预冷塔(1)塔顶；

(6)工艺水通过工艺水泵(4)增压并强制循环，进入稀释蒸汽发生器(8)得到热量后，汽化为稀释蒸汽。

7.根据权利要求6所述的急冷方法，其特征在于，所述乙烯裂解炉(5)石脑油原料蒸汽热裂解反应温度为825～865℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.45～0.60：1.00；乙烯裂解炉(5)常压柴油原料蒸汽裂解反应温度为785～825℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.65～0.80：1.00。

8.根据权利要求6所述的急冷方法，其特征在于，所述预冷塔(1)的操作压力为0.13～0.21MPaA，塔顶操作温度为175～235℃，塔底操作温度为230～290℃。

9.根据权利要求6所述的急冷方法，其特征在于，所述急冷油塔(2)的操作压力为0.12～0.20MPaA，塔顶操作温度为101～121℃，塔底操作温度为175～235℃。

10.根据权利要求6所述的急冷方法，其特征在于，所述减粘塔(3)的操作压力为0.13～0.21MPaA，塔顶操作温度为240～280℃，塔底操作温度为260～300℃。

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