上海石化700kt_a乙烯装置新区工艺技术
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新区 ARS 工艺流程采用 2 台分凝分离器 ,它 是 ARS 技术的核心 。这种分凝分离器同时具有 传质和传热的功能 ,以自身冷凝液体在翅片上形 成膜状向下流动 ,与上升气流逆向接触进行传质 和传热过程 ,这样可以把裂解气预冷和预分馏结 合起来 。由于分凝分离器的预分馏作用 ,使脱甲 烷塔进料中甲烷含量减少 50 %以上 ,大大降低了 脱甲烷塔的负荷 ,同时使残余尾气中乙烯损失降 至最少 ,从而提高乙烯收率 。 316 采用双塔脱甲烷系统
数值
01715 ±0101
< 300 45 ±10 60 ±10 90 ±10 110 ±10 130 ±10 165 ±10 190 ±10
组成 丙烷 正丁烷 异丁烷
表 3 L PG规格 含量 , %
50 30～35 20～15
表 4 新鲜丙烷规格
Fra Baidu bibliotek
组成 丙烷 C2 及更轻组分 C4 及更轻组分
1 新区设计工况
根据新区裂解炉裂解原料分配情况 ,设计分 六种工况 ,其主要工况见表 1 。
表 1 中各工况中产生的乙烷返至现有乙烷炉 循环裂解 ,另外 ,按工况 2 设计方案运行时 ,新区 中相应的超负荷裂解气将通过跨线送至现有分离 区。
表 1 新区主要设计工况
裂解炉原料分配 裂解石脑油炉数 裂解液化石油气炉数 裂解新鲜丙烷炉数 裂解循环乙烷炉数 运行裂解炉数
裂解 炉 的 对 流 段 包 括 原 料 上 端 预 热 段 (U FP) 、锅炉给水预热段 (BFWP) 、原料下端预热 段 (L FP) 、混合物上端预热段 ( UM P) 、上端超高 压蒸汽过热段 ( U SSH) 、下端超高压蒸汽过热段 (L SSH) 、混合物下端预热段 (L M P) 。
裂解石脑 油 时 , 裂 解 炉 运 转 周 期 为 65 天 。 85 %的热量由底部烧嘴提供 ,15 %的热量由侧壁 烧嘴提供 。由于辐射段最后一程炉管的管壁温度 较高 ,所以材质要求较高 ,采用 XTM 材质 ,其中 Cr 含量 35 % , Ni 含量 45 %。此外 , 还含有少量 铌 。该炉管的最高允许使用温度可达 1 125 ℃。
·20 ·
金 山 油 化 纤 第 21 卷
上海石化 700 kt/ a 乙烯装置新区工艺技术
吴锦标
(上海石化股份有限公司炼化部 ,200540)
介绍了上海石化 700 kt/ a 乙烯装置改扩建技术方案 ,着重分析其工艺技术特点 。 关键词 : 乙烯装置 改扩建 工艺技术
Abstract This paper int roduces t he technology scheme of reconst ructing and expanding et hylene plant of 700kt/ a in SPC ,and put s a focus on t he analysis of it s technological feat ures. Key words : et hylene plant ,reconst ructing and expanding ,process technology
含量 , % 95 215 215
3 新区工艺技术特点
311 新建 4 台裂解炉
收稿日期 :2000 - 09 - 18 。 作者简介 :吴锦标 ,男 ,1964 年 6 月出生 。毕业于北京化工 大学化学工程专业 ,硕士 ,高级工程师 ,现从事乙烯工艺管 理 。发表文章 10 篇 。
第 1 期 (2002) 吴锦标 1 上海石化 700 kt/ a 乙烯装置新区工艺技术
在燃烧方面 ,该炉可全部用气体燃料 ,也可以 用气体/ 液体燃料 ,热效率为 9310 %～9315 %。 312 急冷系统特点
在急冷油塔中 ,除了设置急冷油循环系统外 , 还设置盘油循环系统以回收高品位余热 ;水急冷 塔采用 SW 公司不结垢的波纹塔盘 ,该塔盘具有 塔径小 ,通量大的优点 。 313 采用双塔前脱丙烷
新区分离部分采用 SW 公司的 ARS 流程 ,其 第一分离工序是双塔脱丙烷操作 。已脱除酸性气 体的裂解气经过裂解气第四段压缩后冷却分成 气 、液相两股 ,分别经过干燥进入高压脱丙烷塔 , 该塔的操作压力为 1178 M Pa ( G) ,塔釜温度为 81 ℃。该塔以裂解压缩机第五段作为其热泵 ,塔顶 气相产品经裂解气第五段压缩及加氢 、冷凝后 ,其 凝液一部分作该塔回流 ,其它凝液及未凝气相产 物送后系统深冷分离 ,该塔釜物料中含有相当一 部分 C3 馏分 (约 41 %) , 以减少结垢的可能性 。 高压脱丙烷塔釜料经冷却水冷却后进入低压脱丙 烷塔 ,此塔操作压力为 0172 M Pa ( G) ,釜温为 81 ℃,塔釜产品及更重组分送脱丁烷塔进一步分离 , 塔顶产物送至 C3 加氢系统 。这样 ,就把裂解气中
工况 1 2 1 0 0 3
工况 2 4 0 0 0 4
工况 3 2 0 1 0 3
2 裂解原料规格
新区采用的裂解原料主要有石脑油、L P G 和 新鲜丙烷 ,其规格分别列于表 2 、3 、4 。
表 2 石脑油规格
项目 比重 d240 硫含量 ×10 - 6 初馏点/ ℃ 10 % 30 % 50 % 70 % 90 % 干点/ ℃
下期要目
高效催化剂合成 PET 的结晶行为研究 …………………………………………………………… 陈克权等 21 世纪的高科技纤维 ………………………………………………………………………………… 李良训 现代企业绩效管理的实践和探索 …………………………………………………………………… 宋蔚良 二甘醇双碳酸烯丙酯的合成研究 ………………………………………………………………… 张少钢等 α- 甲基糖苷聚乙烯醚的合成研究 …………………………………………………………………… 杨座国 封闭型集散系统在运用 APC 控制时应注意的问题及解决方法 ………………………………… 唐万峰等 新型真空过滤机设计研制 …………………………………………………………………………… 黎关云 腈纶纺丝工艺与染色性能关系的研究成果 ………………………………………………………… 徐 静
上海石化 2 # 乙烯装置改扩建后 ,乙烯的生产 能力由现在的 400 kt/ a 增加至 700 kt/ a ,即再增 加一条 300 kt/ a 乙烯生产线 (称新区) 。新区的 生产工艺技术为 :裂解炉区采用美国 L ummus 公 司和中石化集团公司技术开发中心联合开发的大 型裂解炉技术 ;分离区采用美国 Stone & Webster 公司的 ARS 分离技术 。
脱甲烷塔的操作压力为 3106 M Pa ( G) ,与现 有装置的低压脱甲烷工艺相比 ,不需设置甲烷制 冷压缩机及脱甲烷塔釜的低温釜液输送泵 。另 外 ,预脱甲烷塔和脱甲烷塔塔顶均设置了与塔连 为一体的冷凝器 ,因此无需设置回流泵即可满足 各自回流量的要求 。
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金 山 油 化 纤 第 21 卷
C3 及更轻组分与 C4 及更重组分分离开来 ,使 C4 及其以上重组分不进入深冷分离系统 ,从而减少 了深冷分离系统的负荷 ,节省冷量消耗 。 314 采用乙炔前加氢工艺
新区采用乙炔前加氢工艺 ,即由高压脱丙烷 塔塔顶分离出的 C3 及更轻组分经裂解气压缩机 第五段压缩及脱砷后进入乙炔加氢系统 。该系统 包括有 3 台串联运行的等尺寸反应器及 1 台进料 加热器 、2 台中间冷却器和 1 台后冷器 。
与分凝分离器相配合 ,采用双塔脱甲烷系统 , 该系统包括预脱甲烷塔和脱甲烷塔 。来自高压脱 丙烷回流罐的 C3 及更轻组分物料经该系统后被 分成三股物流 :其一为预脱甲烷塔塔釜中不含甲 烷的 C2 和 C3 组份的物料 ,送至脱乙烷塔 ;其二为 脱甲烷塔塔顶不含乙烯的甲烷产物 ;其三为脱甲 烷塔塔釜中不含甲烷的乙烷和乙烯 ,经汽化后送 至乙烯精馏塔 。
317 采用膨胀/ 再压缩机系统 脱甲烷塔塔顶高压气相经 2 台串联运行的膨
胀机膨胀致冷后送至低温分凝分离器为其提供约 - 130 ℃级低温冷剂 ,经冷量回收后的低压复热 气体再返至压缩机进行二段压缩 ,用作燃料或再 生气 。 318 乙烯精馏塔系统特点
1) 乙烯精馏塔与乙烯制冷压缩机组成热泵系 统 ,省掉了该塔塔顶预冷凝器 、回流罐 、回流泵等 设备 。乙烯产品由乙烯制冷压缩机系统采出 ,乙 烯精馏塔再沸器及中沸器热源均采用热泵系统中 被压缩的乙烯冷剂蒸汽 。
4) 由于采用了乙炔前加氢工艺 ,因此乙烯精 馏塔不需设置巴氏精馏段 ,且乙烯精馏塔进料中 不含污染乙烯产品的杂质 ,确保了乙烯产品质量 。
4 结束语
新区是 700 kt 乙烯装置改扩建工程的重点 , 其分离区所采用的美国 SW 公司的前脱丙烷 、前 加氢 、ARS 系统和乙烯开式制冷流程是目前国际 上具有技术优势的乙烯生产流程 ,尤其是采用 ARS 技术 ,可使整个装置能耗明显降低 。
·21 ·
新建裂解炉采用 L ummus 和中石化集团公司 技术开发中心联合开发的 100 kt/ a SR T - V I 型 炉 ,它的辐射段炉管为二程的“16 - 4”构型 。裂解 原料通过第一程 4 根小直径炉管 ,再流入一个适 合 4 根细径管流体汇集用的特殊管构件 ,然后流 入第二程的一根较大直径炉管 ;每 4 个“4 - 1”炉 管组成一个大组 。每台炉设 6 大组 ,并配置 6 台 德国 Borsig 废锅 。由于采用“16 - 4”先进构型设 计 ,较过去的 SR T - Ⅲ、SR T - IV 型炉 ,停留时间 短 ,热强度高 ,烃分压低 ,选择性好 ,乙烯收率高 。
The process technology of reconstructing and expanding ethylene plant of 700 kt/ a in SPC
Wu Jingbiao ( Ref i ni ng an d Pet rochem ical Di vision of S hanghai Pet rochem ical Com pany L i m ited , 200540)
进入该加氢系统的裂解气由于含有足够的氢 气 ,无需象后加氢那样注入氢气 ,就足以把所有的 乙炔脱除 ,而且可以把 90 %甲基乙炔和 25 %的丙 二烯转化掉 ,从而大大降低了下游 C3 加氢系统的 负荷 。由于该系统中设置 2 台中间水冷器以控制 较低的反应入口温度 ,因此减少了绿油的产生 ,结 焦少 ,催化剂运行周期长 (3 年以上) ,故反应器无 需设置备台及催化剂再生设施 ,催化剂运行周期 结束后送装置外处理即可 。 315 采用 2 台分凝分离器
2) 乙 烯 精 馏 塔 为 低 压 塔 ( 操 作 压 力 为 0171M Pa ( G) ) ,其较低的操作压力提高了乙烯与 乙烷的相对挥发度 ,有利于乙烯 、乙烷的分离 ,使 该塔所需塔板数和回流比下降 ,从而减少了塔尺 寸。
3) 乙烯精馏塔设有两股进料 ,第一股进料为 脱甲烷的釜料 ,经汽化进入第 91 块塔板 ;第二股 进料来自脱乙烷塔塔顶回流罐 ,进入第 109 块塔 板 。采用双股进料可减少了该塔回流量 ,节省了 塔顶所需冷量 。
数值
01715 ±0101
< 300 45 ±10 60 ±10 90 ±10 110 ±10 130 ±10 165 ±10 190 ±10
组成 丙烷 正丁烷 异丁烷
表 3 L PG规格 含量 , %
50 30～35 20～15
表 4 新鲜丙烷规格
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组成 丙烷 C2 及更轻组分 C4 及更轻组分
1 新区设计工况
根据新区裂解炉裂解原料分配情况 ,设计分 六种工况 ,其主要工况见表 1 。
表 1 中各工况中产生的乙烷返至现有乙烷炉 循环裂解 ,另外 ,按工况 2 设计方案运行时 ,新区 中相应的超负荷裂解气将通过跨线送至现有分离 区。
表 1 新区主要设计工况
裂解炉原料分配 裂解石脑油炉数 裂解液化石油气炉数 裂解新鲜丙烷炉数 裂解循环乙烷炉数 运行裂解炉数
裂解 炉 的 对 流 段 包 括 原 料 上 端 预 热 段 (U FP) 、锅炉给水预热段 (BFWP) 、原料下端预热 段 (L FP) 、混合物上端预热段 ( UM P) 、上端超高 压蒸汽过热段 ( U SSH) 、下端超高压蒸汽过热段 (L SSH) 、混合物下端预热段 (L M P) 。
裂解石脑 油 时 , 裂 解 炉 运 转 周 期 为 65 天 。 85 %的热量由底部烧嘴提供 ,15 %的热量由侧壁 烧嘴提供 。由于辐射段最后一程炉管的管壁温度 较高 ,所以材质要求较高 ,采用 XTM 材质 ,其中 Cr 含量 35 % , Ni 含量 45 %。此外 , 还含有少量 铌 。该炉管的最高允许使用温度可达 1 125 ℃。
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金 山 油 化 纤 第 21 卷
上海石化 700 kt/ a 乙烯装置新区工艺技术
吴锦标
(上海石化股份有限公司炼化部 ,200540)
介绍了上海石化 700 kt/ a 乙烯装置改扩建技术方案 ,着重分析其工艺技术特点 。 关键词 : 乙烯装置 改扩建 工艺技术
Abstract This paper int roduces t he technology scheme of reconst ructing and expanding et hylene plant of 700kt/ a in SPC ,and put s a focus on t he analysis of it s technological feat ures. Key words : et hylene plant ,reconst ructing and expanding ,process technology
含量 , % 95 215 215
3 新区工艺技术特点
311 新建 4 台裂解炉
收稿日期 :2000 - 09 - 18 。 作者简介 :吴锦标 ,男 ,1964 年 6 月出生 。毕业于北京化工 大学化学工程专业 ,硕士 ,高级工程师 ,现从事乙烯工艺管 理 。发表文章 10 篇 。
第 1 期 (2002) 吴锦标 1 上海石化 700 kt/ a 乙烯装置新区工艺技术
在燃烧方面 ,该炉可全部用气体燃料 ,也可以 用气体/ 液体燃料 ,热效率为 9310 %～9315 %。 312 急冷系统特点
在急冷油塔中 ,除了设置急冷油循环系统外 , 还设置盘油循环系统以回收高品位余热 ;水急冷 塔采用 SW 公司不结垢的波纹塔盘 ,该塔盘具有 塔径小 ,通量大的优点 。 313 采用双塔前脱丙烷
新区分离部分采用 SW 公司的 ARS 流程 ,其 第一分离工序是双塔脱丙烷操作 。已脱除酸性气 体的裂解气经过裂解气第四段压缩后冷却分成 气 、液相两股 ,分别经过干燥进入高压脱丙烷塔 , 该塔的操作压力为 1178 M Pa ( G) ,塔釜温度为 81 ℃。该塔以裂解压缩机第五段作为其热泵 ,塔顶 气相产品经裂解气第五段压缩及加氢 、冷凝后 ,其 凝液一部分作该塔回流 ,其它凝液及未凝气相产 物送后系统深冷分离 ,该塔釜物料中含有相当一 部分 C3 馏分 (约 41 %) , 以减少结垢的可能性 。 高压脱丙烷塔釜料经冷却水冷却后进入低压脱丙 烷塔 ,此塔操作压力为 0172 M Pa ( G) ,釜温为 81 ℃,塔釜产品及更重组分送脱丁烷塔进一步分离 , 塔顶产物送至 C3 加氢系统 。这样 ,就把裂解气中
工况 1 2 1 0 0 3
工况 2 4 0 0 0 4
工况 3 2 0 1 0 3
2 裂解原料规格
新区采用的裂解原料主要有石脑油、L P G 和 新鲜丙烷 ,其规格分别列于表 2 、3 、4 。
表 2 石脑油规格
项目 比重 d240 硫含量 ×10 - 6 初馏点/ ℃ 10 % 30 % 50 % 70 % 90 % 干点/ ℃
下期要目
高效催化剂合成 PET 的结晶行为研究 …………………………………………………………… 陈克权等 21 世纪的高科技纤维 ………………………………………………………………………………… 李良训 现代企业绩效管理的实践和探索 …………………………………………………………………… 宋蔚良 二甘醇双碳酸烯丙酯的合成研究 ………………………………………………………………… 张少钢等 α- 甲基糖苷聚乙烯醚的合成研究 …………………………………………………………………… 杨座国 封闭型集散系统在运用 APC 控制时应注意的问题及解决方法 ………………………………… 唐万峰等 新型真空过滤机设计研制 …………………………………………………………………………… 黎关云 腈纶纺丝工艺与染色性能关系的研究成果 ………………………………………………………… 徐 静
上海石化 2 # 乙烯装置改扩建后 ,乙烯的生产 能力由现在的 400 kt/ a 增加至 700 kt/ a ,即再增 加一条 300 kt/ a 乙烯生产线 (称新区) 。新区的 生产工艺技术为 :裂解炉区采用美国 L ummus 公 司和中石化集团公司技术开发中心联合开发的大 型裂解炉技术 ;分离区采用美国 Stone & Webster 公司的 ARS 分离技术 。
脱甲烷塔的操作压力为 3106 M Pa ( G) ,与现 有装置的低压脱甲烷工艺相比 ,不需设置甲烷制 冷压缩机及脱甲烷塔釜的低温釜液输送泵 。另 外 ,预脱甲烷塔和脱甲烷塔塔顶均设置了与塔连 为一体的冷凝器 ,因此无需设置回流泵即可满足 各自回流量的要求 。
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金 山 油 化 纤 第 21 卷
C3 及更轻组分与 C4 及更重组分分离开来 ,使 C4 及其以上重组分不进入深冷分离系统 ,从而减少 了深冷分离系统的负荷 ,节省冷量消耗 。 314 采用乙炔前加氢工艺
新区采用乙炔前加氢工艺 ,即由高压脱丙烷 塔塔顶分离出的 C3 及更轻组分经裂解气压缩机 第五段压缩及脱砷后进入乙炔加氢系统 。该系统 包括有 3 台串联运行的等尺寸反应器及 1 台进料 加热器 、2 台中间冷却器和 1 台后冷器 。
与分凝分离器相配合 ,采用双塔脱甲烷系统 , 该系统包括预脱甲烷塔和脱甲烷塔 。来自高压脱 丙烷回流罐的 C3 及更轻组分物料经该系统后被 分成三股物流 :其一为预脱甲烷塔塔釜中不含甲 烷的 C2 和 C3 组份的物料 ,送至脱乙烷塔 ;其二为 脱甲烷塔塔顶不含乙烯的甲烷产物 ;其三为脱甲 烷塔塔釜中不含甲烷的乙烷和乙烯 ,经汽化后送 至乙烯精馏塔 。
317 采用膨胀/ 再压缩机系统 脱甲烷塔塔顶高压气相经 2 台串联运行的膨
胀机膨胀致冷后送至低温分凝分离器为其提供约 - 130 ℃级低温冷剂 ,经冷量回收后的低压复热 气体再返至压缩机进行二段压缩 ,用作燃料或再 生气 。 318 乙烯精馏塔系统特点
1) 乙烯精馏塔与乙烯制冷压缩机组成热泵系 统 ,省掉了该塔塔顶预冷凝器 、回流罐 、回流泵等 设备 。乙烯产品由乙烯制冷压缩机系统采出 ,乙 烯精馏塔再沸器及中沸器热源均采用热泵系统中 被压缩的乙烯冷剂蒸汽 。
4) 由于采用了乙炔前加氢工艺 ,因此乙烯精 馏塔不需设置巴氏精馏段 ,且乙烯精馏塔进料中 不含污染乙烯产品的杂质 ,确保了乙烯产品质量 。
4 结束语
新区是 700 kt 乙烯装置改扩建工程的重点 , 其分离区所采用的美国 SW 公司的前脱丙烷 、前 加氢 、ARS 系统和乙烯开式制冷流程是目前国际 上具有技术优势的乙烯生产流程 ,尤其是采用 ARS 技术 ,可使整个装置能耗明显降低 。
·21 ·
新建裂解炉采用 L ummus 和中石化集团公司 技术开发中心联合开发的 100 kt/ a SR T - V I 型 炉 ,它的辐射段炉管为二程的“16 - 4”构型 。裂解 原料通过第一程 4 根小直径炉管 ,再流入一个适 合 4 根细径管流体汇集用的特殊管构件 ,然后流 入第二程的一根较大直径炉管 ;每 4 个“4 - 1”炉 管组成一个大组 。每台炉设 6 大组 ,并配置 6 台 德国 Borsig 废锅 。由于采用“16 - 4”先进构型设 计 ,较过去的 SR T - Ⅲ、SR T - IV 型炉 ,停留时间 短 ,热强度高 ,烃分压低 ,选择性好 ,乙烯收率高 。
The process technology of reconstructing and expanding ethylene plant of 700 kt/ a in SPC
Wu Jingbiao ( Ref i ni ng an d Pet rochem ical Di vision of S hanghai Pet rochem ical Com pany L i m ited , 200540)
进入该加氢系统的裂解气由于含有足够的氢 气 ,无需象后加氢那样注入氢气 ,就足以把所有的 乙炔脱除 ,而且可以把 90 %甲基乙炔和 25 %的丙 二烯转化掉 ,从而大大降低了下游 C3 加氢系统的 负荷 。由于该系统中设置 2 台中间水冷器以控制 较低的反应入口温度 ,因此减少了绿油的产生 ,结 焦少 ,催化剂运行周期长 (3 年以上) ,故反应器无 需设置备台及催化剂再生设施 ,催化剂运行周期 结束后送装置外处理即可 。 315 采用 2 台分凝分离器
2) 乙 烯 精 馏 塔 为 低 压 塔 ( 操 作 压 力 为 0171M Pa ( G) ) ,其较低的操作压力提高了乙烯与 乙烷的相对挥发度 ,有利于乙烯 、乙烷的分离 ,使 该塔所需塔板数和回流比下降 ,从而减少了塔尺 寸。
3) 乙烯精馏塔设有两股进料 ,第一股进料为 脱甲烷的釜料 ,经汽化进入第 91 块塔板 ;第二股 进料来自脱乙烷塔塔顶回流罐 ,进入第 109 块塔 板 。采用双股进料可减少了该塔回流量 ,节省了 塔顶所需冷量 。