乙烯分离技术资料重点
乙烯裂解C4馏分的分离及利用
乙烯裂解C4馏分的分离及利用李涛（扬子石化股份公司研究院）摘要介绍了乙烯裂解装置副产C4馏分的分离技术及化工利用状况，并对我国乙烯装置裂解C4馏分的分离利用提出了具体建议。
关键词乙烯裂解C4 丁二烯丁烯-1 正丁烯异丁烯1．前言我国主要使用石脑油和轻油裂解法制备乙烯，该法将联产大量的C4烃和C5烃混合物,如以石脑油为原料,Ｃ4烃产率可达乙烯产量的 15%～18% ,Ｃ5烃也可达到20%左右。
目前,我国的乙烯生产能力可达 550万t/a ,Ｃ4、Ｃ5烃的年产量近 100万t。
到 2005年,南京化学工业园区内乙烯产量将达到1400kt/a ,其中抽余C4产量约 220 kt/a, 裂解 C5产量约150 kt/a,裂解C9产量约 130kt/ a。
这些组份量大且稳定,其中烯烃、二烯烃和芳烃等不饱和活性组份所占比重超过了50% (质量分数)，而这些活性组份正是精细有机化工的主要原料。
目前我国Ｃ4烃的化工利用率只有 41% ,Ｃ5烃的化工利用率则更低,仅为10% ,其它基本上是作为燃料利用的。
而国外的化工利用率很高,如美国为 80%～90%,日本为64%,西欧为60%。
因此采用新技术充分利用好这一宝贵资源,综合挖掘它们潜在的利用价值 , 获取高附加值产品,对降低乙烯投资成本,提高经济效益具有重要意义，同时也会直接影响精细化工的发展和未来[1-2]。
2．裂解Ｃ4馏分的分离[3-6]乙烯裂解装置副产 C4馏分中含有 1 ,3 -丁二烯、正丁烯、异丁烯、正丁烷等组分（见表1）。
1 ,3 -丁二烯可以用萃取精馏的方法分离出来,用作合成橡胶的原料。
余下的C4抽余液是多种异构体的混合物，各组分的沸点很接近,尤其是异丁烯和丁烯-1 ,沸点只相差 0.6℃,相对挥发度只相差 0.03 ,用一般的精馏方法很难实现二者的分离。
所以一般用化学方法来脱除异丁烯，例如用反应精馏的方法与甲醇反应生产 MTBE而被利用,剩下的正丁烯和正丁烷、异丁烷等组分,过去是用作液化气燃料被烧掉,价值比较低,但自从德国德士古公司(Deuscho)发明了正丁烯水合法生产甲乙酮的工艺后,正丁烯被进一步开发利用。
国内乙烯工艺技术简介
脱乙烷
乙烯精馏
脱丙烷
顺序切割式脱丙烷
废碱氧化
低压湿式氧化方法（0.45～0.6MpaG）
四、林德、SW技术附件比较
装置主要消耗量及性能保证指标对比
主要产品收率和单耗比较（P/E＝0.5）
工况一
LINDE 乙烯收率％ 乙烯原料单耗 丙烯收率％ 丙烯原料单耗 混合碳四收率％ 混合碳四原料消耗 S&W LINDE
一、乙烯裂解工艺基本概况
装置原理图
裂解气压缩机碱洗
压 缩 NAP 加氢汽油 柴油 其它 乙 烯 装 置 裂 解 炉 深 冷 冷 分
酸性气体 H2
CH4
C2H4 C2H2 C2H6 C3H6 C3H8 MAPD 混合C4 裂解汽油
热 分
急 冷
裂解柴油 裂解重油
加 氢 装 置
C5 C6-C8 C9-200℃
四、林德、SW技术附件比较
工艺技术特点对比－裂解炉部分
专利商 裂解炉型 炉管排列 炉膛数量 辐射炉管长 辐射炉管尺寸 辐射炉管数? 急冷锅炉 炉管联接废锅 形式 裂解物在辐射 管内停留时间 林德（LINDE） PyroCrack1-1型 24－12（2－1） 2个 25米 入口：ID=51mm 出口：ID=73mm 96根 斯通－韦伯斯特（S&W） USC-176U型 U型，一进一出（变径） 2个 23米 入口：ID=45mm 出口：ID=51mm 176根 入口：ID=105mm 出口：ID=110mm 12根 12个双套管式(USX) USC-12M型
乙炔加氢系统
深冷分离
常规深冷分离
四、林德、SW技术附件比较
工艺技术特点对比－压缩分离部分
专利商 脱甲烷塔 林德（LINDE） 塔顶采用内回流方式，塔顶冷凝器、 回流罐与塔结合在一起。有深冷泵。 采用高低压前脱乙烷流程。高压塔顶 料进入碳二加氢，低压塔釜液送至脱 丙烷塔。 乙烯塔和乙烯制冷压缩机形成开始热 泵。没有中间再沸器。乙烯机用户采 用 U 形管釜式换热器。 斯通－韦伯斯特（S&W） 采用双塔脱甲烷技术， 约 40％的混合碳二 不经过脱乙烷塔直接进入乙烯精馏塔。没 有深冷泵。 部分顺序切割乙烷 乙烯塔和乙烯制冷压缩机形成开始热泵。 设有中间再沸器。乙烯机用户采用冷剂罐 与翅片式换热器组合方式。 高、 低压双塔脱丙烷， 约 50％的碳三在高 压塔随碳二以轻馏分进入碳二加氢及深 冷，50％的混合碳三在低压塔进入碳三加 氢。 中压压湿式氧化方法 （0.85～1.0MpaG）
粗苯乙烯的分离与精制流程设计知识讲解
绝热式脱氢反应器有何特点 绝热式反应器优点是结构比较简单， 反应空间利用率高，不需耐热金属材 料，只需耐火砖就行了，检修方便， 基建投资低，其缺点是温度波动大， 操作不平稳，消耗大量的高温（约 983K）蒸汽并需要水蒸汽过热设备。
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绝热式脱氢反应工艺如何改进
绝热反应期一般只适应于反应热效应小，反应过程对温度 的不敏感及反应过程单程转化率较低的情况。为了克服单程转 化率的缺点，降低原料和能量的消耗，后来在乙苯脱氢的反应 器及生产工艺方面有了很多的改进的措施，效果较好。
粗苯乙烯的分离与精制流程设计
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外加热式列管反应器有何特点
这种反应器类似于管壳式换热器， 管内装催化剂，管间走载热体。为了 保证气流均匀地流过每根管子，催化 剂床层阻力必须相同，因此，均匀的 装填催化剂十分重要。管间载热体可 以冷却水、沸腾水、加压水、高沸点 有机溶剂 、熔盐、熔融金属等。 外加热式列管反应器优点是反应器纵向 温度较均匀，易于控制，不需要高温 过热蒸汽。蒸汽耗量低，能量消耗少。 其缺点在于需要特殊合金钢（如铜锰 合金），结构较复杂，检修不方便。
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参考文献：
刘振河化工生产技术【M】Page 7
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将几个单段绝热反器串联使用，在反应器间增加热炉。或 是采用多段间设有绝热装置，反应器的催化剂放置在各段 的隔板上，热量的导出或引入靠段间换热器来完成。段间换热 装置，可以装在反应器内，也可设在反应器外。加热用过热水 蒸气按反应需要分配在各段分别导入，多次补反应所需热量。 这样不仅降低了反应器初始原料的入口温度，也降低了反应器 物料进、出口气体的温差，转化率可提高到65%-70%，选择 性在92%左右。
乙烯生产技术及发展
乙烯生产技术及发展摘要:乙烯在生产过程中有多种生产方法，该文章主要针对机床，主要的乙烯制取技术进行了分析和探讨，其中包括催化裂解以及蒸汽裂解等方法，与此同时，还对近年来甲烷制乙烯以及原油直接制乙烯等多种技术进行了综述，在此基础上，指出了目前乙烯生产的多元化发展已经是大势所趋，随着我国轻烃的开发和应用，近几年来，轻烃裂解工艺将是国内乙烯生产的重要组成部分。
关键词：乙烯；生产技术；发展引言乙烯是石化工业中最基础的有机原材料，其下游产品有乙烯、氯乙烯等。
乙烯生产是一个国家石化工业发展的重要指标。
经过半个多世纪的发展，我国的乙烯产业正在从一个生产大国走向一个生产大国，成为继美国之后全球第二大乙烯生产国。
乙烯的生产不仅能够促进我国石化行业的良好发展，还能够推动我国整体实力的提升，对于社会的可持续发展来说也是至关重要的。
1主要工艺与发展1.1蒸气裂解法生产乙烯的方法管式炉蒸汽裂化是目前乙烯生产的主流技术，目前已有 KBR、 Linde、 CBI、Technip、 S& W等企业。
蒸汽裂解制乙烯的技术主要有：蒸汽裂解、气体分离等。
裂解炉是乙烯的重要组成部分，裂解原料包括乙烷、轻烃、柴油等。
为改善热裂化选择性，各大乙烯厂商及专利公司不断推出辐射段炉管结构，该结构在应用过程中具有高温并且停留时间短等的特点，多程炉管逐步发展成双程、单程炉管。
总而言之，管式加热炉的汽化技术已相当成熟，在今后的发展中，各种技术的发展趋势仍然是能耗低，并且投资成本比较低，在对原料进行选择时，要具备一定的适应性，在运行过程中要有具备较长的周期。
华东理工大学最近研制出一种具有遮挡式辐射段炉管的工业裂化炉，它包括对流段、辐射段与对流段相连的辐射段、辐射段垂直布置的多套辐射炉管、燃烧器和急冷锅炉。
辐射段炉管出口管采用进口管物理防护，与进口管相比，其直接辐射面积要小，有效地减小了排出管的传热，减小了管内的金属表面温度，减小了排出管的结焦率。
乙烯裂解生产原理和重要技术
生产能力 （万吨/年）
当量需求 (万吨/年)
自给率(%)
2005年 888.5 1850
48
2010年 1400 2500-2600 56-53.8
2020年 2000 3700-4100 54-48
5.1 乙烯装置的主要生产原料
• 裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然 气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽 油等，二是炼油厂的加工产品，如炼厂气、汽油 、煤油、柴油、重油、渣油等。
我国乙烯生产能力在60万吨以上的企业
厂名
原料（原料）
燕山石化化工一厂
轻柴油
上海石化烯烃厂 常压和减压轻柴油
齐鲁石化烯烃厂 常压和减压轻柴油 扬子石化烯烃厂 常压和减压轻柴油
大庆
轻烃
茂名石油化工公司 石脑油和轻柴油
吉林化学工业公司 石脑油和轻柴油
设计能力 （万吨/年）
80 100 90 80 60
200
年份 生产能力（亿吨/年）
2002年 2003年 2004年 2005年 1.094 1.108 1.129 1.173
到2007年世界乙烯生产能力达到1.25亿吨，预计2010年将 达到1.45亿吨。
由上表可以看出，世界乙烯生产能力每年以1%～4%的速度 递增。
我国乙烯产量以11.6％的速度递增，如果将每年进口的乙烯 衍生物折算成乙烯量，乙烯递增量则达30％。
5.2 裂解流程及裂解炉
5.2.1 裂解反应
烃类裂解是指烃在高温下（600~800℃）发生碳氢键和碳 碳键的断裂，一般可分为一次反应和二次反应。一次反应，即 由原料烃（特别是烷烃）经裂解生成乙烯和丙烯的反应。二次 反应，即一次反应的生成物进行进一步的反应生成多种产物， 甚至最后生成焦或碳。这类反应不仅消耗了原料，降低了烯烃 的产率，而且反应生成的焦和碳又会堵塞设备和管道，影响裂 解操作的稳定，所以这一类反应是我们不希望发生的。
乙烯及裂解炉技术介绍
乙烯收率 高-----------------------------低
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• 石脑油，凝析油等液体原料，用一种简便的“族组成” 参数来表征裂解反应的性能。
P----烷烃（paraffin)
O----烯烃 (olefin) N----环烷烃（naphthene) A----芳烃 (aromatics) 烷烃P较易裂解生成乙烯、丙烯；其中n-P的乙烯收率 高，i-P的甲烷、丙烯收率高； 烯烃O的裂解性能不如烷烃，容易结焦； 环烷烃N的裂解性能不如烷烃，容易生成芳烃； 芳烃A基本不裂解，很稳定，裂解时易生成重芳烃和 结焦。
•
• • •
12
• 柴油和更重的油品，由于含有相当一部分双环和多环 化合物，可以用“芳烃指数”BMCI值来表征裂解的性 能。 BMCI值越大，芳烃性越高， BMCI值越大，乙烯收率越低
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• 反应的适宜条件 • 反应的特性：
* 正构烷烃的裂解：主要是脱氢和断链反应
脱氢反应：CnH2n+2----CnH2n+H2 断链反应：CnH2n+2---- CkH2k+2 +CmH2m
都是体积增大的反应。
* 裂解反应是强吸热反应，必须供给足够的热量才能 发生裂解。 * 裂解反应是平行反应和连串反应交叉的复杂反应过程， 广泛使用一次反应和二次反应的概念。
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• 适宜的裂解条件：高温，短停留时间，低烃分压。 操作条件一直在朝着这个目标变化。
* 炉管材质的变化 材质 年代 使用温度 ℃ * 短停留时间 炉型 SRT-I SRT-II SRT-III 0.3~0.45 4 SRT-IV,V,VI 0.25~0.3 2 80年代后
• • • • • • • • • • 加拿大诺瓦化学 沙特阿拉伯石化公司 美国埃克森美孚公司 美国雪佛龙菲利浦公司 美国埃奎斯塔化学公司 荷兰陶氏化学公司 沙特阿拉伯延布石化公司 美国壳牌化学公司 美国陶氏化学公司 美国台塑集团 2812 2250 2179 1905 1750 1685 1600 1556 1540 1530 KTA KTA KTA KTA KTA KTA KTA KTA KTA KTA
乙烯的生产工艺介绍
乙烯的生产工艺介绍生产乙烯的重要核心过程就是分离过程，目前世界乙烯装置分离技术主要分为3大类，即顺序分离技术、前脱乙烷前加氢技术和前脱丙烷前加氢技术。
经过几十年的发展乙烯装置的分离流程,通过不断改进,已发展出几种不同的分离路线[3]。
1顺序分离技术深冷分离技术中，顺序分离技术应用的最早也最广泛。
在顺序分离技术中,是把关键组分的相对挥发度最接近1的乙烯和乙烷、丙烯和丙烷的分离放到流程的最后，首先按照从轻到重的顺序，将裂解气中的各个组分进行分离。
其典型流程主要包括:裂解气急冷、裂解气压缩、裂解气分离及制冷系统等几个主要部分[3],见图1-2。
图1-2典型的顺序分离流程示意（1）裂解气急冷重裂解汽油组分分离出来后,一部分作为急冷油塔的回流,一部分送至汽油汽提塔。
急冷油塔底部采出裂解燃料油,经燃料油汽提塔汽提,来控制闪点,并且冷却。
裂解气急冷部分还包括稀释蒸汽发生系统，它的作用是为裂解炉提供稀释蒸汽。
（2）裂解气压缩裂解气从急冷水塔中出来后进入裂解气压缩机一段吸入罐,压缩后经一段后冷器冷却进入压缩机二段吸入罐，然后分别进入压缩机三、四、五段吸入罐（3）裂解气分离裂解气经过干燥后依次经过脱乙烷塔进料、乙烯精馏塔、中间再沸器和丙烯冷剂冷却，进入脱甲烷塔，塔顶要控制乙烯损失在0.3%一下。
塔釜再沸器用丙烯冷剂回收冷量作为热源,塔釜液送进脱乙烷塔，塔釜控制乙烷含量在0.04%以下,塔顶控制丙烯含量在0.25%以下，乙炔选择加氢生成乙烯和乙烷，塔顶气相经乙烯干燥器后进乙烯精馏塔。
世界上乙烯装置采用最为广泛的一种乙烯分离技术就是顺序分离技术,随着技术进步以及节能减排的要求不断提高,各个行业也在传统的顺序流程的基础上开发了不少新的分离技术,为乙烯分离技术做了很大的改进。
2前脱乙烷分离技术图1-3前脱乙烷前加氢技术前脱乙烷技术的主要特点就是指分离流程的第一个塔为脱乙烷塔[4]。
见图1-3裂解气经急冷、压缩后预冷,首先进人脱乙烷塔系统,C2组分和C3以上组分先分开。
项目一、乙烯的生产
（一）反应原理
CO2 +2NaOH→Na2CO3 + H2O
H2S +2NaOH→Na2S+2H2O
NaOH吸收剂不可再生
（二）碱洗工艺流程
塔分三段：I段水洗塔为泡罩塔板
Ⅱ段和Ⅲ段为碱洗段填料层
碱液浓度由上而下降低：新鲜碱液含量为18％～20％，Ⅱ段循环碱液NaOH含量约为5～7％Ⅲ段循环碱液NaOH含量为2％～3％.流程图（略）
1．原料油供给和预热系统
2．裂解和高压蒸汽系统
3．急冷油和燃料油系统
4．急冷水和稀释水蒸汽系统
第二节裂解气的净化与分离技术
一、裂解气的组成与分离方法
1、组成
烃类：CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H4、C3H6、C3H8、C4、C5、C6～204℃馏分
非烃类：H2、H2O、CO、CO2、H2S
所以从动力学分析得出：降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速度。
故无论从热力学还是动力学分析，降低裂解压力对增产乙烯的一次反应有利，可抑制二次反应，从而减轻结焦的程度。
(3).稀释剂的降压作用
如果在生产中直接采用减压操作，因为裂解是在高温下进行的，当某些管件连接不严密时，有可能漏入空气，不仅会使裂解原料和产物部分氧化而造成损失，更严重的是空气与裂解气能形成爆炸性混合物而导致爆炸。另外如果在此处采用减压操作，而对后继分离部分的裂解气压缩操作就会增加负荷，即增加了能耗。工业上常用的办法是在裂解原料气中添加稀释剂以降低烃分压，而不是降低系统总压。
另外从以上讨论，可以归纳各族烃类的热裂解反应的大致规律：
烷烃—正构烷烃最利于生成乙烯、丙烯，是生产乙烯的最理想原料。
环烷烃—在通常裂解条件下，环烷烃脱氢生成芳烃的反应优于断链（开环）生成单烯烃的反应。含环烷烃多的原料，其丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯的收率较低。
炼厂干气中乙烯回收和利用技术进展
炼厂干气中乙烯回收和利用技术进展炼厂干气主要来自原油的二次加工，如催化裂化，热裂化，延迟焦化等，其中催化裂化的干气量最大，产率也最高[1,2]。
干气中含有氢气、氮气、甲烷、乙烯、乙烷等，其中催化裂化干气中乙烯的含量约占15%[3]。
过去因为没有合适的分离回收和综合利用技术，大多数干气当作为燃料气使用或放火炬烧掉，造成了极大的资源浪费和环境污染[4]。
据统计，随着炼油企业的发展，国内催化裂化装置能力已经达到93Mt/a，每年生产的干气产量约为4.14Mt，其中含有乙烯730Kt左右[5]。
若炼厂干气回收轻烃技术能全面推广，每年可以节约用于生产乙烯的轻质油4.15Mt，创造效益上百亿元[6]。
因此，回收利用炼厂干气已经成为炼油企业降低乙烯生产成本和实现资源有效利用的重要手段。
目前，炼厂干气中乙烯回收利用技术分为两大类：一是通过对干气的精制，然后对干气中的乙烯进行浓缩，最后通过分离回收得到聚合级的乙烯；二是用干气作为原料，利用其中的稀乙烯，直接生产乙苯、环氧乙烷、丙醛等。
本文重点对国内外回收利用干气技术进行了综述。
1 炼厂干气中乙烯分离回收技术从炼厂干气中提取乙烯的技术主要有深冷分离法、吸收分离法、水合物分离法、吸附分离法和膜分离法等。
其中水合物分离法是新出现的分离方法，膜分离法正处于实验室阶段或工业试验阶段，而深冷分离法，吸收分离法和吸附分离法已经成熟并实现工业化[7]。
下面分别做以介绍。
1.1深冷分离法深冷分离法是一种已经相当成熟的技术。
早在20世纪50年代，人们就开发了常规深冷分离技术[8,9,10]。
该方法是一种低温的分离工艺，利用原料中各个组分的相对挥发度的不同，通过气体透平膨胀制冷，在低温下将干气中各个组分按工艺要求冷凝下来，然后利用精馏法将其中的各类烃按照蒸发温度的不同逐一进行分离。
但由于常规深冷分离工艺能耗大，人们不断对其进行改进，最突出的是利用分凝分馏器进行分离。
分凝分馏器是美国空气产品公司的设计专利；九十年代初，美国Stone&Webster 公司将其应用于烃气分离工艺中，形成了以分凝分馏器为核心的第一代ARS (Advanced Recovery System)技术[11]。
乙烯的生产工艺流程概述
乙烯的生产工艺流程概述乙烯是一种重要的有机化学品，在化工和塑料工业中具有广泛的应用。
乙烯的生产工艺流程通常包括石油炼制、蒸馏分离、烷烃裂化和乙烯分离等步骤。
本文将概述乙烯的生产工艺流程，介绍每个步骤的基本原理和关键操作。
1. 石油炼制：乙烯的生产通常从石油炼制开始。
石油是一种复杂的混合物，其中包含许多碳氢化合物。
通过石油炼制，可以将石油分离成不同碳数的烃类混合物，其中包括乙烯的前体物质。
2. 蒸馏分离：经过石油炼制得到的原料石油馏分将进行蒸馏分离，目的是将混合物中的乙烯前体物质分离出来。
蒸馏过程中，通过控制温度和压力，使得不同碳数的烃类在不同的蒸馏塔中分离出来。
得到含有乙烯前体物质的馏分。
3. 烷烃裂化：烷烃裂化是乙烯的主要生产方法之一。
在烷烃裂化过程中，乙烯前体物质（如丙烷、丁烷等）被分解成乙烯和其他副产物。
这一过程通常在高温和一定压力下进行，同时使用催化剂增加反应速率。
裂化反应后，产生的混合气体中含有乙烯。
4. 乙烯分离：乙烯分离是为了将乙烯从混合气体中分离出来，以便进一步的处理和应用。
乙烯分离通常采用吸附分离或者膜分离等方法。
其中，吸附分离是将混合气体通过吸附剂，使乙烯被吸附，进而实现分离的过程。
膜分离是利用聚合物膜的分离特性，根据不同化学物质穿过膜的速率不同，从而实现乙烯的分离。
总结回顾：乙烯的生产工艺流程可以从石油炼制开始，经过蒸馏分离、烷烃裂化和乙烯分离等步骤。
石油炼制将石油分离成不同碳数的烃类混合物，蒸馏分离将乙烯前体物质从原料中分离出来，烷烃裂化将乙烯前体物质分解成乙烯和其他副产物，乙烯分离将乙烯从混合气体中分离出来。
这些步骤相互配合，能够高效地生产乙烯。
对于乙烯的生产工艺流程，我认为可以进一步探讨以下几个方面：1. 各个步骤中的工艺条件和操作参数如何影响乙烯的产率和质量？2. 对于乙烯的分离过程，不同的分离方法有哪些优缺点？如何选择最适合的分离方法？3. 在烷烃裂化中产生的副产物有哪些？如何处理和利用这些副产物，以实现资源的高效利用和环境的可持续发展？通过这样的深入探讨，我们可以更全面、深刻地了解乙烯的生产工艺流程，以及相关的技术和环境问题。
探析乙烯装置分离技术及国产化开发
探析乙烯装置分离技术及国产化开发发布时间：2021-07-14T03:29:08.752Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：李艳龙[导读] 在研究乙烯分离装置技术时，有必要对乙烯生产过程中的各种成分进行深入研究，而在乙烯生产过程中，轻烃的MTO反应是进行的。
大庆石化公司化工一厂黑龙江省大庆市 163311摘要：乙烯的产能情况标志着一个国家石油化化工行业的整体水平，我国工业的飞速发展，这在一定程度上提高了我国乙烯产能，促进了行业的发展。
近几年，我国工业得到了快速发展，这在一定程度上也促进了我国乙烯装置分离技术的提高，对于整个行业的发展也能够起到一定促进作用。
首先，阐述了研究乙烯装置分离技术的意义；其次，介绍了乙烯装置分离技术；最后对国产化乙烯分离装置研究进展情况进行总结。
关键词：乙烯装置；分类技术；反应装置；反应参数1乙烯装置分离技术研究的意义在研究乙烯分离装置技术时，有必要对乙烯生产过程中的各种成分进行深入研究，而在乙烯生产过程中，轻烃的MTO反应是进行的。
通过乙烯分离装置的应用，在乙烯分离装置中加入引发剂装置，在部分分离装置中分离得到纯乙烯。
这些物质在应用期内具有良好的工业价值，也可以作为精细化工生产的关键原料，在一定程度上可以促进我国工业的发展，具有较高的工业价值[1]。
从我国经济和工业发展的角度看，人们对乙烯的需求量越来越大。
因此，在今后的研究阶段，应加强对乙烯装置分离技术的研究，尽快开发出更先进的技术。
通过该技术的合理应用，可以进一步提高乙烯装置在应用期的生产效率，满足人们日益增长的乙烯需求。
2乙烯装置分离技术在乙烯分离装置的应用中，有关人员应充分认识到乙烯分离技术是一种特殊的分离纯化反应。
在乙烯分离技术的应用中，应合理利用轻烃的化学性质。
同时，在乙烯分离装置的设计中，应改进乙烯分离装置的安全设计，确保装置在实际应用过程中的安全，避免生产过程中出现安全问题，造成安全事故和对生产工作的不利影响[2]。
乙烯的生产—裂解气的分离流程的组织
炔<1μg/g，产品回收率达98%。
项目二 乙烯的生产 石油化工产品生产技术
流裂 任程解 务的气 五组分
织离
知识点3：裂解气的压缩
1.压缩的原因
需要大量冷量和耐低温设备 常压下，冷凝精馏分离温度低
裂解气常压下沸点很低
常压下沸点
解决办法
1.压缩的原因
为什么要多段压缩？ 压缩后的气体温度必须要限制
✓ 原因：裂解气压缩是绝热过程,压力升高,温度升高。 ✓避免压缩过程温升过大造成裂解气中双烯烃尤其是 丁二烯之类的二烯烃在较高的温度下发生大量的聚 合，以至形成聚合物堵塞叶轮流道和密封件。 ✓生产上通过裂解气的多段压缩和段间冷却结合的方 法实现。(压缩机出口温度一般不超过100 ℃,各段 入口温度一般为38 ～40 ℃。）
有水生成
影响加氢效果
水分带入低温 系统造成冻堵
二、脱水
危害
低温下，水冻结成冰，而且与轻质烃形成白色结晶水合物(高 压低温下稳定） ，如CH4·6H20、C2H6·7H20、C3H8·7H20等。 这些固体附着在管壁上，既增加动能消耗，又堵塞管道。
脱水方法
固体吸附法（分子筛、硅胶、活性氧化铝），目前广泛采用 效果较好的是分子筛吸附剂。
顺利进行。
四、脱炔
乙炔的脱除方法主要有溶剂吸收法和催化加氢法。
催化加氢脱炔
特点：不会带入任何新杂质;工艺操作简单;将炔烃变成产品烯烃
1、原理：
主反应： 副反应：
CH≡CH十H2→CH2＝CH2 CH≡CH十2H2→CH3—CH3 CH2＝CH2十H2→CH3—CH3
mC2H2+nH2→低聚物（绿油）
乙烯装置分离工段------丙烯精馏工序工艺设计
乙烯装置分离工段------丙烯精馏工序工艺设计摘要乙烯是石油化学工业中最重要基础有机原料之一。
由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料，涉及到国民生活的各个方面。
所以,乙烯生产能力的大小直接影响着乙烯及其他衍生物的供应。
其产能是衡量一国乙烯竞争力的重要标准,也是衡量一个国家石油化工产业的重要标志。
乙烯装置是石油化工行业的龙头装置，对应乙烯装置，石油烃裂解制乙烯技术研究始于20世纪30年代，经过近70年的发展，裂解技术日臻完善，目前该技术所生产的乙烯已经占到世界乙烯总产量的98%以上。
本次设计参考了**乙烯厂的部分资料，以生产实践为基础，理论联系实际，针对乙烯装置分离工段进行重点设计。
设计生产能力为年生产10万吨。
本设计内容主要对丙烯精馏塔进行了物料衡算、热量衡算、塔型设计、尺寸计算与选型。
其中包括塔径计算、塔板布置、流体力学计算，附件的计算与选型，其中包括塔冷凝器的选择、再沸器的选取、接管及除沫器的计算、塔高的计算等内容。
设计过程中查阅了大量的文献资料，并以**乙烯厂装置为参考，设计基本达到了合理程度，绘制了工艺流程图和填料装配图。
关键词：乙烯；装置；丙烯；精馏ABSTRACT目录引言 (1)第一章、文献综述 (2)1.1设计概述 (2)1.2国内外乙烯工业的现状和发展前景 (2)1.3乙烯的主要生产方法 (3)1.3.1 烃类热裂解法生产乙烯 (3)1.3.2 乙烯的主要分离技术 (4)1.3.3 乙烯生产的其他方法 (5)第二章、乙烯等主要产品的性质和工艺流程的确定 (6)2.1乙烯等主要产品和主要副产品的性质、用途和质量规格 (6)2.1.1 聚合级乙烯 (6)2.1.2 聚合级丙烯 (6)2.1.3 主要副产品的性质、用途和质量规格 (7)2.2乙烯生产工艺技术简介 (9)2.2.1 装置简介 (9)2.2.2 基本原理 (9)2.2.3工艺流程 (10)2.2.4工艺条件控制指标 (17)第三章、乙烯装置的物料衡算 (19)3.1物料衡算 (19)3.1.1 裂解装置的物料衡算 (19)3.1.2 丙烯精馏塔物料衡算 (20)3.2热量衡算 (23)3.2.1 丙烯精馏塔热流示意图 (23)3.2.2 热量衡算 (23)3.3设备尺寸衡算与选型 (25)3.3.1 丙烯精馏塔的设备尺寸计算与选型 (25)3.3.2 丙烯精馏塔附属设备及主要附件选型与计算 (30)第四章、设计结果汇总 (36)引言乙烯是石油化工的基础原料。
乙烯裂解原理和技术(第四章)
第四章乙烯生产原理与技术第一节概述一、石油化工及其地位石油化学工业（简称石油化工）就是利用石油及天然气资源，经过各种化学和物理过程生产化工产品的工业。
石油化工所用的原料是很广泛的。
包括原油、油田气、天然气、炼厂气、汽油、煤油、柴油、重油、渣油等。
石油化工的生产过程主要有裂解、气化、分离、合成和聚合等。
其中裂解和分离是生产乙烯等基础原料的最基本的生产过程。
石油化工的化工产品是多种多样的。
其中最重要的，以通俗的说法，有八大基础原料、十四种基本有机原料、三大合成材料以及其他各种化工产品。
八大基础原料是乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯和萘；十四种基本有机原料是甲醇、甲醛、乙醛、醋酸、环氧乙烷、环氧氯丙烷、甘油、异丙醇、丙酮、丁醇、辛醇、苯酚和苯酐；三大合成材料是塑料、合成橡胶和合成纤维；其他各种化工产品有化肥、农药、合成药物、染料、涂料、溶剂、助剂等。
从石油和天然气资源，经过各种生产过程制取基础原料、基本有机原料、合成材料和其他各种化工产品的情况，见图4-1。
石油化工是重要的原料工业，是国民经济的基础工业。
它为工业、农业、交通运输和国防建设提供大量的化工原材料，直接关系到整个国民经济的发展。
例如，石油化工生产的合成氨，是生产化肥的基础原料；合成树脂是生产各种塑料产品的基础原料；合成橡胶是生产各种橡胶制品的原料；合成纤维是纺织工业的原料。
石油化工的生产不受自然条件的约束，可以实现均衡、稳定、长周期生产。
而且，石油化工生产的产品大多数是新型材料，不仅用途广，而且不少产品的性能已超过天然材料。
石油化工科学技术的进步，必将为国民经济各个部门和人民生活提供更多更好的产品。
石油化工与人民的日常生活更是密不可分，息息相关。
人们的衣、食、住、行离不开石油化工，它为人们提供了多种多样的日用必需品，繁荣了市场，丰富了人们的生活。
例如，各种合成纤维制品，以其价廉物美、品种繁多成为美化人们生活不可缺少的纺织品；化肥、农用塑料薄膜、农药和各种植物生长激素，用来增加农作物产量；各种合成材料，以其可塑性好、成型方便、质轻、不生锈、耐腐蚀等优点在建筑行业中得到广泛应用，如代替钢材、木材和水泥，为建筑的轻型化、美观和易施工提供了便利条件。
乙烯生产-深冷分离
（1）氨蒸汽压缩制冷 （2）丙烯制冷系统 （3）乙烯制冷系统 （4）乙烯—丙烯复迭制冷 （5）三元复迭制冷
（1）氨蒸汽压缩制冷
(1)蒸发 (2)压缩 (3)冷凝 (4)节流膨胀
冷冻剂
冷冻剂本身物理化学性质决定了制冷温度的范 围。如液氨降压到0.098MPa时进行蒸发，其蒸发 温度为-33.4℃。 要满足深冷分离，获得-100℃的低温，必须用 沸点更低的气体作为冷冻剂。
在这个系统中，冷水向丙烯供冷，丙烯向乙烯供 冷，乙烯向甲烷供冷，甲烷向低于－100℃冷量用 户供冷。
2、节流膨胀制冷
所谓节流膨胀制冷，就是气体由较高的压 力通过一个节流阀迅速膨胀到较低的压力，由 于过程进行得非常快，来不及与外界发生热交 换，膨胀所需的热量，必须由自身供给，从而 引起温度降低。
0.76
0.18 0.09
4.36
原料来源
石脑油裂解 轻柴油裂解
14.09 0.32 26.78 0.41 26.10 5.78 0.48 10.30 0.34 4.85 1.04 4.53 4.98
13.18 0.27 21.24 0.37 29.34 7.58 0.54 11.42 0.36 5.21 0.51 4.58 5.40
但不能任意加压，若压力增高： 对设备材料强度要求增高； 动力消耗增大； 使低温分离系统精馏塔釜温升高，易引起一些
不饱和烃的聚合 使烃类相对挥发度降低，增加了分离的困难。
因此，在深冷分离中要采用经济上合理而技 术上可行的压力，一般为3.54～3.95MPa。
2.多段压缩
（1）裂解气经压缩后，不仅压力升高，而且温度也会升 高，某些烃类尤其是丁二烯之类的二烯烃，容易在较高 的温度下发生聚合和结焦。这些聚合物和结焦物会堵塞 压缩机阀片和磨损气缸，或沉积在叶轮上。
乙烯分离技术
• 减粘方法（介质）：只要能将将进料急冷油中的中间 馏份汽提出来的办法都是可行的。常用的有：利用蒸 汽；真空闪蒸；高温裂解气
蒸汽汽提法示意图
真空闪蒸法示意图
裂解气汽提法示意图
裂解气与急冷油混合后闪蒸法示意图
四种方法的特点
急冷---快速冷却
高温裂解气中的烯烃易发生二次聚合反应，必须迅 速降温，终止二次反应
采用急冷油直接喷入裂解气中降温的办法，迅速终 止二次反应（炉区有废锅）
急冷区
主要目的： • 裂解气快速降温，避免聚合 • 满足压缩机入口要求 • 回收高温裂解气的热量发生稀释蒸汽供裂解炉
达到的效果 • 将裂解气中的裂解燃料油分离出来 • 将裂解气中的裂解重汽油分离出来
平的标志
我国乙烯的发展及现状
起步阶段：上世纪60年代：1962年，兰化 5000t/h；
发展阶段：上世纪70-90年代，以燕山30 万吨乙烯装置为起点，乙烯装置规模11万45万吨/年
大型化：本世纪，乙烯装置规模：60-100 万吨/年
我国乙烯的发展及现状
2007年中国大陆乙烯规模（万吨/年）
式塔的塔盘要做到高水平度。填料塔压降小，板式塔投资少。
3)稀释蒸汽发生系统/DS(稀释蒸汽)循环
3)稀释蒸汽发工生艺系水统汽 /D提 S(稀塔释蒸汽)循环 稀释蒸汽发生塔
缓蚀剂
DS 消泡剂
• • 急系冷统水塔工艺水(PW)
急冷油塔 系统
裂解炉
碱图液 LS/PO
凝水 稀释蒸汽(DS)循环
补BFW QO
急冷区
2)水洗塔系统/急冷水循环
塔顶温度的控制由两个因素确定，一是循环水CW的温度； 另一是急冷水的上部循环量，一般在40度左右
探究低能耗乙烯分离技术的关键点
探究低能耗乙烯分离技术的关键点摘要：随着近些年我国炼油化工产业不断升级改革，相关的产业效益持续增加，根据数据表明，我国乙烯的生产量一直无法满足市场需求，很多相关产业的乙烯消耗要依赖于进口，大大制约了经济发展的脚步。
为切实提高乙烯产量，降低生产能源消耗，实现低能乙烯分离技术革命，本文在分析乙烯生产流程后，对其技术的改良提出几点建议，希望能帮助石油化工企业增加企业收益，降低资源成本。
关键词：乙烯裂解；生产流程；裂解炉；运行参数引言：随着我国乙烯产业的不断发展进步，对乙烯生产的技术研究工作也得到了相应进展，在2021年福建大学的一项课题《简单有机分子自组装氢键有机框架材料》中，乙烯乙烷的分离取得了重要进展，对应的低能耗高纯度乙烯分离有望工业化。
业内专家表明，该项技术的突破，能极大促进乙烯产业的生产效率，降低生产能源的损耗。
一、乙烯裂解的主要生产流程乙烯的生产最重要的工艺方法是蒸汽裂解法，其生产过程共有两部分，分别是管式炉蒸汽裂解和深冷分离。
首先，要将预热好的原料与稀释蒸汽按照固定比例混合，其比例会因原料不同而有所差异，在混合完成后，通过管式炉做对流加热，在温度达到合格标准后（500-600°C）进入辐射室，在辐射室中持续加热至一定温度（780-900°C）后发生裂解现象。
期间，为了防止其高温裂解下材料发生二次反应，应将辐射好的裂解物转入急冷锅炉，并迅速降温，回收其由换热产生的高压蒸汽。
其次，裂解产物经过急冷作用后，温度降低到相应标准（350-600°C）需要再次冷却分离出产品馏分。
当来自于急冷锅炉的裂解物在急冷器和急冷油的作用下，温度降至标准后（200-220°C）再进行精馏，产生裂解焦油、汽油、柴油和裂解气，裂解气在压缩过后转移至气体分离装置。
二、低能耗乙烯分离技术的关键点（一）乙烯的各种生产路线当前国际上乙烯的生产方法除最传统、最主要的整齐热裂解外，还有催化热裂解（CPP）、催化裂解（DCC）、甲醇制烯烃（MTO）、乙醇脱水制乙烯等工艺方法，新开发的技术有合成气直接制作乙烯、Superflex、ACO、原油直接制作烯烃等工艺。
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丙烯的用途
• PP 聚丙烯 • AN 丙烯腈（氨氧化）、腈纶 ABS（+SM 苯乙烯 +丁二烯） • 苯酚丙酮（+苯）、双酚A、PC 聚碳酸酯（+ 合成气） • 丁辛醇（+合成气） • 环氧丙烷（+O2环氧化） • 丙烯酸 （+O2）
碳四的用途
• 丁二烯抽提 、MTBE 甲基叔丁基醚（异丁烯+ 甲醇） • 丁二烯 ABS（+ AN 丙烯腈+SM 苯乙烯 ） SBR 丁苯橡胶（+SM 苯乙烯 ） 顺丁橡胶 • 烯烃转化： 丁烯-2 + 乙烯 丙烯
无色、带甜香味气体，通常状况下无聚合危险，能与强 氧化剂发生强烈反应，属易燃易爆物质。使用时应防火防 爆，清除火源。注意防静电积聚。仓库及工作区应彻底通 风。乙烯引起的火灾可采用喷雾水，泡沫、CO2等灭火。
乙烯装置的产品用途
主产品： 乙烯 丙烯 副产品 氢气 混合碳四 裂解汽油 裂解燃料油(PFO)
• 冷箱
概况
占地： 90000平米 （100万吨/年级） 循环水： 50000立米 （100万吨/年级） 工艺用电： 9000千瓦（ 100万吨/年级） 设备总台数： 600台 • 精馏塔16台 最大直径11-13米（ 100万吨/年级） 最高近95米（丙烯精馏塔） • 裂解气压缩机：51000千瓦（ 100万吨/年级） • 裂解气总管最大直径2.2米
起步阶段：上世纪60年代：1962年，兰化 5000t/h； 发展阶段：上世纪70-90年代，以燕山30 万吨乙烯装置为起点，乙烯装置规模11万45万吨/年 大型化：本世纪，乙烯装置规模：60-100 万吨/年
我国乙烯的发展及现状
2007年中国大陆乙烯规模（万吨/年）
设计能力 实际生产
中石化
乙烯分离技术
中国石化工程建设公司
概述
乙烯装置在石油化工行业的地位 我国乙烯的发展及现状 主要原料 主要分离技术
乙烯装置在石油化工行业的地位
乙烯的性质： 分子式： C2H4 分子量： 28.05 临界温度：9.2℃ 临界压力：4935.8kPaG 沸点： -103.71 ℃ 爆炸极限：2.7-36%
杂 质 CO CO2 H2S H2O
乙烯装置的构成-工艺系统
裂解炉 急冷系统 压缩系统 冷分离系统 热分离系统 制冷系统
乙烯装置的构成-附属设施
火炬气及排放系统 废碱预处理系统 蒸汽及凝液系统 冷却水、工业水、生活水系统 仪表风、装置风、氮气系统
关键设备
• 裂解炉 • 三机（裂解气压缩机、丙烯制冷压缩 机、乙烯制冷压 缩机） 裂解气压缩机限制着装置单线最大 能力（石脑油原料，极限最大能力 120-150万吨/年）
乙烯
乙炔 加氢
裂解气压缩机 裂解气压缩机 裂解汽油 裂解柴油 氢气 裂解燃料油 冷箱
乙烯/ 丙烯 制冷系统
乙烯精馏塔
碳三 加氢
脱甲烷塔 脱乙烷塔
混合碳四
丙烯
脱丙烷塔 丙烯精馏塔
Байду номын сангаас脱丁烷塔 裂解汽油
急冷区
急冷油塔 急冷水塔 轻/重燃料油汽提塔 稀释蒸汽系统
急冷区
急冷器
急冷---快速冷却 高温裂解气中的烯烃易发生二次聚合反应，必须迅 速降温，终止二次反应 采用急冷油直接喷入裂解气中降温的办法，迅速终 止二次反应（炉区有废锅）
对裂解气的切割
裂解气（裂解炉出口）： 氢气
• 甲烷（C1） • 乙炔（C2） • 乙烯（C2） • 乙烷（C2） • 丙二烯/丙炔（C3） • 丙烯（C3） • 丙烷（C3） • 丁二烯/丁炔、丁烯、丁烷（C4） • 戊二烯/戊炔、戊烯、戊烷（C5） • C6-C8非芳 • 苯、甲苯、二甲苯/乙苯/苯乙烯 • C9-205 DEG C • 205-288 DEG C （ 裂解柴油） • 288+ DEG C (裂解燃料油）
主要分离技术及专利商
分离技术专利商 ABB Lummus——顺序分离技术 Stone & Webster ——前脱丙烷前加氢分离技术 KBR ——前脱丙烷前加氢分离技术 Linde ——前脱乙烷前加氢分离技术 Technip ——顺序分离技术 SEI ——前脱丙烷前加氢分离技术
中石油 其它
629.5
271 116
669.4
258.1 117.4
合计
998.5
1027.8
主要原料
乙烷 轻烃 石脑油 加氢尾油
天然气分离
乙烷 油田伴生气 丙烷 丁烷 天然汽油 凝析气 凝析油 LPG N GL
天然气加工厂
炼油厂
• 炼厂气（重整、加氢裂化、催化裂化、焦化） • 拔头油（重整） • 抽余油（芳烃抽提） • 石脑油（常压蒸馏） • AGO常压柴油（常压蒸馏） • VGO减压柴油（减压蒸馏） • 加氢尾油（加氢裂化）
裂解汽油的用途
• 汽油加氢 芳烃抽提、对二甲苯、PTA 对 苯二甲酸 碳五分离、碳五树酯 碳九树酯
乙烯装置在石油化工中的位置
三烯：乙烯、丙烯、丁二烯 三苯：苯、甲苯、二甲苯 石油化工最基本原料 石油化工工业的龙头 乙烯总产量是国家石油化工总体发展水 平的标志
我国乙烯的发展及现状
乙烯的用途
乙烯是最简单的烯烃，几乎能合成任何有 机产品
LLDPE 线性低密度聚乙烯 HDPE 高密度聚乙烯 VCM氯乙烯、PVC 聚氯乙烯 SM 苯乙烯（+苯）、 PS 聚苯乙烯 ABS（+丙烯腈+丁二烯） SBR 丁苯橡胶（ +丁二烯） EO/EG 环氧乙烷/乙二醇 乙醇（水合） a-烯烃（齐聚）
综合能耗
• 300-450万大卡/吨乙烯（轻烃）
• 470-550万大卡/吨乙烯（石脑油）
• 550-650万大卡/吨乙烯（轻柴油）
顺序分离技术
裂解炉
急冷
脱碳二
碳二 加氢 脱碳三
乙烯 精馏
压缩
氢气及碳 一分离
碳三 加氢
丙烯 精馏
顺序分离技术
急冷油塔 急冷水塔 碱洗水洗塔 裂解气干燥器 原料
1 #- 3# 4#- 5#
急冷区
主要目的： • 裂解气快速降温，避免聚合 • 满足压缩机入口要求 • 回收高温裂解气的热量发生稀释蒸汽供裂解炉 达到的效果 • 将裂解气中的裂解燃料油分离出来 • 将裂解气中的裂解重汽油分离出来