CN115725336A - 一种提高乙烯装置三烯三苯收率的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高乙烯装置三烯三苯收率的方法，属于乙烯生产技术领域。本发明通过在乙烯裂解装置前增加预分离装置，以及在乙烯裂解装置后增加芳烃抽提装置，对石脑油裂解原料进行精馏分离，且抽提分离后送入乙烯裂解装置进行分炉裂解生产三烯三苯，通过设定最佳裂解反应温度、调整最佳稀释蒸汽质量比，从而提高三烯三苯的收率。本发明工艺流程简单，可应用于商业化大规模工业生产乙烯产品中。
Description
技术领域
本发明属于乙烯生产技术领域，具体涉及一种将石脑油NAP进行精馏分离、抽提分离得到优质裂解原料进入裂解炉，从而提高乙烯、丙烯、丁二烯和苯、甲苯、二甲苯收率的方法。
背景技术
乙烯是石油化工行业标志性的基本有机化工原料，在国民经济中占有十分重要的地位。蒸汽热裂解装置是化学工业中为数不多的不需要任何催化剂就能够进行化学反应的石油化工生产装置。蒸汽热裂解装置的主要产品是乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃产品和苯、甲苯、二甲苯等芳烃产品。为了蒸汽热裂解工艺的技术进步，不断出现优化裂解原料，尤其是优化石脑油原料的研究报道。
专利申请号为CN201110425362.1发明专利公开了一种优化石脑油的工艺方法及装置，公开了采用萃取法，利用复合溶剂将石脑油分成富含烷烃的抽余油和富含环烷烃和芳烃的抽出油，再用精馏方法，将抽出油与所用的萃取剂进行分离；分离净化后的抽余油作为裂解原料进入乙烯裂解装置裂解，抽出油作为重整原料进入催化重整装置重整。该方法在吸附分离和萃取分离石脑油原料的基础上，设计出一种优化利用石脑油的工艺流程，采用萃取分离技术，将石脑油分成富含烷烃的抽余油和富含环烷烃和芳烃的抽出油；再依次经过水洗、汽提、精馏工艺，回收利用萃取剂。节约资源，降低能耗，利于可持续发展，有助于提高整个炼油和乙烯行业的水平，具有极大的经济效益、环境效益和社会效益。但是该专利仅仅公开了石脑油萃取分离技术，抽余油富含烷烃，抽出油富含环烷烃和芳烃的技术方案，抽余油仅仅富含烷烃不含环烷烃，作为裂解原料的石脑油利用率不高。
专利申请号为CN201210333626.5的发明专利公开了一种石脑油蒸汽裂解增产低碳烯烃和芳烃的方法，公开了一种以芳烃含量大于等于9％的石脑油为原料蒸汽裂解增产低碳烯烃及芳烃的方法，本方法在蒸汽裂解装置前增加无反洗极性溶剂抽提芳烃系统，降低了石脑油裂解原料中的芳烃含量；提高了裂解过程烯烃的选择性，直接增加了低碳烯烃的收率，同时降低了设备的结焦率和裂解反应的温度，延长了清焦周期。该方法在预处理裂解原料进料的同时有效地回收了芳烃组分，使得总芳烃产量较未经预处理时提高40％以上。该方法选用了无反洗的溶剂抽提流程，优化了裂解原料，扩大原料来源，提高低碳烯烃与芳烃的产量，有效降低了装置能耗及设备投资。但是该专利仅仅公开了采用新增无反洗溶剂抽提预分离工序处理石脑油原料的技术方案，需要设置3台分离塔系才能达到物料分离的目的。
专利申请号为CN202010682905.7的发明专利公开了一种低碳烯烃和芳烃的多产装置及方法，公开了包括两个提升管反应器、两个沉降器、两个分馏塔、汽油加氢脱硫装置、汽油切割蒸馏装置及芳烃抽提装置。第一提升管反应器、第一沉降器、第一分馏塔的催化汽油出口、第二提升管反应器的入料口、第二沉降器、第二分馏塔、第二分馏塔的催化汽油出口、汽油加氢脱硫装置、汽油切割蒸馏装置、汽油切割蒸馏装置的汽油重馏分出口与芳烃抽提装置依次连接。该多产装置结构简单，利用催化裂化-芳烃抽提组合工艺对劣质重油进行加工，在生产低碳烯烃和芳烃的同时，不产劣质的催化汽油和催化柴油，实现炼油装置向化工装置的转型，具有显著的经济和社会效益。但是该专利仅仅公开了多产低碳烯烃和芳烃的装置及方法，需要设置催化裂化装置、汽油加氢脱硫装置、汽油切割蒸馏装置、芳烃抽提装置才能实现炼油装置向化工装置的转型。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种提高乙烯装置三烯三苯收率的方法，以解决现有技术中三烯三苯收率小、石脑油原料利用率低、工艺流程长的问题。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种提高乙烯装置三烯三苯收率的系统，包括预分离装置、乙烯裂解装置、芳烃抽提装置、裂解汽油加氢装置；
所述的预分离装置分别通过管道与乙烯裂解装置、芳烃抽提装置连接；
所述的乙烯裂解装置通过管道与裂解汽油加氢装置连接，所述的裂解汽油加氢装置通过管道与芳烃抽提装置连接。
利用上述提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的方法，在公称能力11.5～300万吨/年乙烯裂解装置中，首先将石脑油送入预分离装置的间壁塔，将石脑油中的C5和C5以下馏分、C6～C8馏分、C9和C9以上馏分通过精馏分离的方法加以分离，其次将C6～C8馏分的石脑油送入芳烃抽提装置，通过萃取分离的方法将C6～C8馏分中的芳烃与非芳烃加以分离，然后将非芳烃的抽余石脑油送入乙烯裂解装置裂解炉进行分炉裂解反应，最后将裂解炉流出的裂解气进行分离精制处理，得到乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃产品和苯、甲苯、二甲苯等芳烃产品，同时芳烃抽提装置萃取分离也得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃产品。
预分离装置间壁塔中间一侧进一股料，为来自界外的石脑油；塔顶、中间另一侧、塔底出三股料，分别为C5和C5以下馏分的轻石脑油、C6～C8馏分的中石脑油、C9和C9以上馏分的重石脑油；塔内设置间壁，防止中间一侧进料与中间另一侧出料发生返混现象。
乙烯裂解装置根据不同裂解原料性质，通过设定不同裂解反应温度，调整不同稀释蒸汽质量比，使裂解炉流出裂解气中的三烯三苯收率为最大。
裂解汽油加氢装置采用全馏分二段加氢反应工艺，加氢后进行馏分分离得到三股物料，分别为加氢碳五、C6～C8馏分加氢汽油、加氢碳九。
本发明的工艺流程如下：
来自界外的石脑油(101)进入预分离装置(P)，通过预分离装置(P)间壁塔的精馏分离，石脑油(101)一分为三，C5和C5以下馏分为轻石脑油(102)、C9和C9以上馏分为重石脑油(103)、C6～C8馏分为中石脑油(104)。轻石脑油(102)、重石脑油(103)分别送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解，中石脑油(104)送入芳烃抽提装置(A)，加氢汽油(109)也送入芳烃抽提装置(A)。通过抽提塔的萃取分离，将中石脑油与加氢汽油中的芳烃与非芳烃分离出来，芳烃抽提装置(A)流出非芳烃的抽余石脑油(108)送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解。乙烯裂解装置(E)通过蒸汽热裂解反应，流出的裂解气进行分离精制处理得到氢气(201)、甲烷(202)、乙烯(203)、丙烯(204)、裂解碳四(205)、裂解汽油(105)、裂解焦油(206)，其中氢气(201)、甲烷(202)、乙烯(203)、丙烯(204)、裂解碳四(205)、裂解焦油(206)作为产品或者副产品送出界外。剩余的裂解汽油(105)送入裂解汽油加氢装置(G)，通过全馏分加氢后进行馏分分离，将加氢汽油一分为三，其中加氢碳五(106)、加氢碳九(107)分别送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解。C6～C8馏分的加氢汽油(109)与中石脑油(104)送入芳烃抽提装置(A)，通过抽提塔的萃取分离，抽余油(108)返回乙烯裂解装置(E)，得到苯(207)、甲苯(208)、碳八芳烃(209)作为副产品送出界外。
本发明的工艺参数如下：
预分离装置(P)间壁塔中间一侧进料为石脑油(101)；塔顶、中间另一侧、塔底出料分别为轻石脑油(102)、中石脑油(104)、重石脑油(103)；其操作压力为0.03～0.09MPaA，塔顶操作温度为-8～22℃，塔底操作温度为112～152℃；
乙烯裂解装置(E)裂解炉轻石脑油(102)裂解原料蒸汽热裂解反应温度为820～860℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.50～0.60：1.00；
乙烯裂解装置(E)裂解炉重石脑油(103)裂解原料蒸汽热裂解反应温度为820～860℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.50～0.60：1.00；
乙烯裂解装置(E)裂解炉加氢碳五(106)裂解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＝0.50～0.60：1.00；
乙烯裂解装置(E)裂解炉加氢碳九(107)裂解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＝0.50～0.60：1.00；
乙烯裂解装置(E)裂解炉抽余石脑油(108)裂解原料蒸汽裂解反应温度为825～865℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.45～0.55：1.00；
乙烯裂解装置(E)中乙烯精馏塔的操作压力为1.70～2.40MPaA，塔顶操作温度为-38～-22℃，塔底操作温度为-12～0℃，塔顶流出聚合级乙烯产品。
乙烯裂解装置(E)中丙烯精馏塔的操作压力为1.70～2.00MPaA，塔顶操作温度为40～48℃，塔底操作温度为48～60℃，塔顶流出聚合级丙烯产品。
裂解汽油加氢装置(G)采用裂解汽油全馏分二段加氢反应工艺，加氢反应器中的反应压力为2.0～3.0MPaA，新鲜裂解汽油的空速2.0～6.0h-1，催化剂活性组分为钯和氧化钯，载体为氧化铝，一段加氢反应温度为40～120℃，二段加氢反应温度为220～340℃，一段加氢反应氢油比为80～150：1，二段加氢反应氢油比为300～800：1。
有益效果：
本发明涉及一种提高乙烯装置三烯三苯收率的系统及方法，将石脑油进行精馏分离、抽提分离得到优质裂解原料，送入乙烯裂解装置进行分炉裂解，并设定最佳裂解反应温度，调整最佳稀释蒸汽质量比，使裂解炉流出裂解气的乙烯、丙烯、丁二烯等三烯收率和苯、甲苯、二甲苯等三苯收率最大。三烯收率提高4％左右，三苯收率提高2％左右，三烯三苯总收率提高6％左右，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1本发明提高蒸汽裂解装置的结构示意图。
图1中，A为芳烃抽提装置、P为预分离装置、E为乙烯裂解装置、G为裂解汽油加氢装置。
101为石脑油、102为轻石脑油、103为重石脑油、104为中石脑油、105为裂解汽油、106为加氢碳五、107为加氢碳九、108为抽余油、109为加氢汽油、201为氢气、202为甲烷、203为乙烯、204为丙烯、205为裂解碳四、206为裂解焦油、207为苯、208为甲苯、209为碳八芳烃。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
来自界外的石脑油(101)进入预分离装置(P)，通过预分离装置(P)间壁塔的精馏分离，石脑油(101)一分为三，C5和C5以下馏分为轻石脑油(102)、C9和C9以上馏分为重石脑油(103)、C6～C8馏分为中石脑油(104)。轻石脑油(102)、重石脑油(103)分别送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解，中石脑油(104)送入芳烃抽提装置(A)，加氢汽油(109)也送入芳烃抽提装置(A)。通过抽提塔的萃取分离，将中石脑油与加氢汽油中的芳烃与非芳烃分离出来，芳烃抽提装置(A)流出非芳烃的抽余石脑油(108)送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解。乙烯裂解装置(E)通过蒸汽热裂解反应，流出的裂解气进行分离精制处理得到氢气(201)、甲烷(202)、乙烯(203)、丙烯(204)、裂解碳四(205)、裂解汽油(105)、裂解焦油(206)，其中氢气(201)、甲烷(202)、乙烯(203)、丙烯(204)、裂解碳四(205)、裂解焦油(206)作为产品或者副产品送出界外。剩余的裂解汽油(105)送入裂解汽油加氢装置(G)，通过全馏分加氢后进行馏分分离，将加氢汽油一分为三，其中加氢碳五(106)、加氢碳九(107)分别送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解。C6～C8馏分的加氢汽油(109)与中石脑油(104)送入芳烃抽提装置(A)，通过抽提塔的萃取分离，抽余油(108)返回乙烯裂解装置(E)，还得到苯(207)、甲苯(208)、碳八芳烃(209)作为副产品送出界外。
对比例1
现有技术中的专利申请号CN201210333626.5一种石脑油蒸汽裂解增产低碳烯烃和芳烃的方法，公开了三烯收率49.05～52.43wt％，三苯收率16.10～29.76wt％，三烯三苯总收率65.15～82.19wt％，存在三烯三苯收率小、石脑油原料利用率低、工艺流程长的问题。
实施例1
如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种提高乙烯装置三烯三苯收率的方法，公称能力为11.5万吨/年乙烯裂解装置，工艺参数，见附表。采用本实施例所述的方法，三烯收率53.51wt％，三苯收率18.02wt％，三烯三苯总收率71.53wt％，取得了较好的技术效果。
实施例2
如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种提高乙烯装置三烯三苯收率的方法，公称能力为100万吨/年乙烯裂解装置，工艺参数，见附表。采用本实施例所述的方法，三烯收率54.42wt％，三苯收率20.31wt％，三烯三苯总收率74.73wt％，取得了较好的技术效果。
实施例3
如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种提高乙烯装置三烯三苯收率的方法，公称能力为150万吨/年乙烯裂解装置，工艺参数，见附表。采用本实施例所述的方法，三烯收率56.84wt％，三苯收率30.05wt％，三烯三苯总收率86.89wt％，取得了较好的技术效果。
实施例4
如图1所示工艺流程，本实施例涉及一种提高乙烯装置三烯三苯收率的方法，公称能力为300万吨/年乙烯裂解装置，设置乙烯裂解双生产线，工艺参数，见附表。采用本实施例所述的方法，三烯收率55.80wt％，三苯收率25.86wt％，三烯三苯总收率81.66wt％，取得了较好的技术效果。
表1本发明工艺参数与技术结果一览表
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 乙烯装置公称能力(万吨/年) | 11.5 | 100 | 150 | 300 |
| 工艺参数 | ||||
| 间壁塔操作压力(MPaA) | 0.03 | 0.04 | 0.09 | 0.07 |
| 间壁塔塔顶操作温度(℃) | -8 | -2 | 22 | 16 |
| 间壁塔塔顶操作温度(℃) | 112 | 126 | 152 | 144 |
| 轻石脑油反应温度(℃) | 820 | 831 | 860 | 847 |
| 轻石脑油反应压力(MPaA) | 0.14 | 0.16 | 0.22 | 0.20 |
| 稀释蒸汽质量比(m：m) | 0.50 | 0.52 | 0.60 | 0.57 |
| 重石脑油反应温度(℃) | 820 | 831 | 860 | 847 |
| 重石脑油反应压力(MPaA) | 0.14 | 0.16 | 0.22 | 0.20 |
| 稀释蒸汽质量比(m：m) | 0.50 | 0.52 | 0.60 | 0.57 |
| 加氢碳五反应温度(℃) | 825 | 834 | 865 | 851 |
| 加氢碳五反应压力(MPaA) | 0.14 | 0.16 | 0.22 | 0.20 |
| 稀释蒸汽质量比(m：m) | 0.50 | 0.53 | 0.60 | 0.58 |
| 加氢碳九反应温度(℃) | 825 | 834 | 865 | 851 |
| 加氢碳九反应压力(MPaA) | 0.14 | 0.16 | 0.22 | 0.20 |
| 稀释蒸汽质量比(m：m) | 0.50 | 0.53 | 0.60 | 0.58 |
| 抽余石脑油反应温度(℃) | 825 | 837 | 865 | 858 |
| 抽余石脑油反应压力(MPaA) | 0.14 | 0.15 | 0.22 | 0.19 |
| 稀释蒸汽质量比(m：m) | 0.45 | 0.48 | 0.55 | 0.52 |
| 加氢反应压力(MPaA) | 2.0 | 2.3 | 3.0 | 2.7 |
| 新鲜裂解汽油空速(h<sup>-1</sup>) | 2.0 | 3.2 | 6.0 | 4.8 |
| 一段加氢反应温度(℃) | 40 | 60 | 120 | 80 |
| 二段加氢反应温度(℃) | 220 | 260 | 340 | 300 |
| 一段加氢反应氢油比 | 80 | 100 | 150 | 120 |
| 二段加氢反应氢油比 | 300 | 400 | 800 | 600 |
| 技术结果 | ||||
| 三烯收率(wt％) | 53.51 | 54.42 | 56.84 | 55.80 |
| 三苯收率(wt％) | 18.02 | 20.31 | 30.05 | 25.86 |
| 三烯三苯总收率(wt％) | 71.53 | 74.73 | 86.89 | 81.66 |
Claims (9)
1.一种提高乙烯装置三烯三苯收率的系统，其特征在于：包括预分离装置(P)、乙烯裂解装置(E)、芳烃抽提装置(A)、裂解汽油加氢装置(G)；
所述的预分离装置(P)分别通过管道与乙烯裂解装置(E)、芳烃抽提装置(A)连接；
所述的乙烯裂解装置(E)通过管道与裂解汽油加氢装置(G)连接，所述的裂解汽油加氢装置(G)通过管道与芳烃抽提装置(A)连接。
2.利用权利要求1所述的提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)来自界外的石脑油(101)进入预分离装置(P)，通过预分离装置(P)间壁塔的精馏分离，石脑油(101)一分为三，C5和C5以下馏分为轻石脑油(102)、C9和C9以上馏分为重石脑油(103)、C6～C8馏分为中石脑油(104)；
(2)轻石脑油(102)、重石脑油(103)分别送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解，中石脑油(104)送入芳烃抽提装置(A)，加氢汽油(109)也送入芳烃抽提装置(A)；
(3)通过芳烃抽提装置(A)中抽提塔的萃取分离，将中石脑油与加氢汽油中的芳烃与非芳烃分离出来，芳烃抽提装置(A)流出非芳烃的抽余石脑油(108)送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解；
(4)乙烯裂解装置(E)通过蒸汽热裂解反应，流出的裂解气进行分离精制处理得到氢气(201)、甲烷(202)、乙烯(203)、丙烯(204)、裂解碳四(205)、裂解汽油(105)、裂解焦油(206)，其中氢气(201)、甲烷(202)、乙烯(203)、丙烯(204)、裂解碳四(205)、裂解焦油(206)作为产品或者副产品送出界外；
(5)剩余的裂解汽油(105)送入裂解汽油加氢装置(G)，通过全馏分加氢后进行馏分分离，将加氢汽油一分为三，其中加氢碳五(106)、加氢碳九(107)分别送入乙烯裂解装置(E)裂解炉进行分炉裂解；
(6)C6～C8馏分的加氢汽油(109)与中石脑油(104)送入芳烃抽提装置(A)，通过抽提塔的萃取分离，抽余油(108)返回乙烯裂解装置(E)，得到苯(207)、甲苯(208)、碳八芳烃(209)作为副产品送出界外。
3.根据权利要求2所述利用提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的方法，其特征在于，所述预分离装置(P)为间壁塔，所述间壁塔的中间一侧进料为石脑油(101)；所述间壁塔的塔顶、中间另一侧、塔底的出料分别为轻石脑油(102)、中石脑油(104)、重石脑油(103)；所述间壁塔操作压力为0.03～0.09MPaA，塔顶操作温度为-8～22℃，塔底操作温度为112～152℃。
4.根据权利要求2所述利用提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的方法，其特征在于，所述乙烯裂解装置(E)裂解轻石脑油(102)时，蒸汽热裂解反应温度为820～860℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.50～0.60：1.00。
5.根据权利要求2所述利用提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的方法，其特征在于，所述乙烯裂解装置(E)裂解重石脑油(103)时，蒸汽热裂解反应温度为820～860℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.50～0.60：1.00。
6.根据权利要求2所述利用提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的方法，其特征在于，所述乙烯裂解装置(E)裂解加氢碳五(106)时，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＝0.50～0.60：1.00。
7.根据权利要求2所述利用提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的方法，其特征在于，所述乙烯裂解装置(E)裂解加氢碳九(107)时，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＝0.50～0.60：1.00。
8.根据权利要求2所述利用提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的方法，其特征在于，乙烯裂解装置(E)裂解抽余石脑油(108)时，蒸汽裂解反应温度为825～865℃，反应压力为0.14～0.22MPaA，稀释蒸汽质量比为DS：HC＝0.45～0.55：1.00。
9.根据权利要求2所述利用提高乙烯装置三烯三苯收率的系统制备三烯三苯的方法，其特征在于，裂解汽油加氢装置(G)采用裂解汽油全馏分二段加氢反应工艺，加氢反应器中的反应压力为2.0～3.0MPaA，裂解汽油的空速2.0～6.0h-1，催化剂为钯和氧化钯，载体为氧化铝，一段加氢反应温度为40～120℃，二段加氢反应温度为220～340℃，一段加氢反应氢油比为80～150：1，二段加氢反应氢油比为300～800：1。
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