乙烯冷箱

乙烯冷箱

一、乙烯冷箱概述

乙烯冷箱是乙烯装置低温分离段中的关键设备之一，依靠制冷剂的蒸发来降低工艺物流的温度，达到低温回收乙烯和提浓氢气、降低甲烷/氢气浓度分子比以及提高乙烯回收率的目的。乙烯冷箱一般工作在-170℃～40℃温度范围内。冷箱是将多台串、并联的板翅式换热器及必要的分离罐和连接管路，放置在一个钢制的保冷箱中，钢制的箱体和上述设备的空间中，填满珠光砂等绝热材料以减少冷量损失。此钢制的保温箱和其中的设备统称为乙烯冷箱，整体布置如下图所示。

二、冷箱低温分离流程概述

如下图所示，经预处理后的裂解气由0℃、-20℃、-43℃丙烯冷冻剂降温到-37℃的a点，在气液分离罐分离出凝液c点，作为脱甲烷塔第一股进料。气体b点经冷箱换热器和-56℃、-70℃乙烯冷冻剂降温到-65℃，分离

凝液e点，作为第二股进料。气体d点经冷箱换热器和-101℃乙烯冷冻剂降温到-96℃，分出凝液g点，作为第三股进料。气体f点经冷箱换热器降温到-130℃，分理处凝液i点，作第四股进料。气体h点经冷箱换热器后，分出主要含甲烷的凝液k点，经过节流膨胀阀降温到-161℃，然后做冷冻剂依次经过五个冷箱换热器最后引出。气体j点主要含氢气，做冷冻剂经过五个冷箱换热然后引出。四股进料在脱甲烷塔中精馏分离，塔顶为其主要含甲烷，经节流膨胀制冷，依次通过四个冷箱换热器。

三、国内乙烯冷箱发展概况

“九五”之前，我国引进的乙烯成套装置几乎全部是从国外引进的。虽然我国自20世纪70年代就成立了乙烯冷箱攻关组，但工作进展缓慢。到90年代我国在引进乙烯装置进行第一次扩量改造时，所配用的乙烯冷箱仍然全部依靠国外进口。乙烯冷箱的设计、制造技术完全垄断在国外公司手中，价格昂贵。“九五”末，我国乙烯冷箱的攻关研制在原经贸委、中国石化集团公司的直接领导和大力支持下，落实了依托工程，经过主要承担企业的艰苦努力，取得了突破性进展。2001年在燕山石化等企业的扩产改造项目中国产冷箱取得成功，其技术经济指标达到国际产品水平。经过五、六年的发展，扬子石化、天津联化、金山石化、齐鲁石化、茂名石化等国内多个乙烯扩量改造冷箱的设计制造全部国产化。

随着乙烯装置规模的扩大，新的乙烯冷箱设计制造能力也从当初的30

万吨/年等级提升到现在的100万吨/年等级。由下表可知，百万吨级乙烯冷箱和最初实现成套冷箱国产化时相比较，主要有如下变化：

(1) 裂解气处理量增加，消耗的二元冷剂量增加，装置乙烯产量增加；

(2) 单个位号换热器的流体数增加，如燕山石化10股流、镇海炼化16股流；

(3) 冷箱的设计压力提高，如扬子石化5.16MPa 、镇海炼化6MPa。

在增加规模的同时，国产冷箱的传热系数也有显著提高。下表中 3 套冷箱均为采用了美国鲁姆斯公司二元制冷流程的乙烯冷箱，具有可比性。燕山石化乙烯冷箱是1999 年我国第一套实现国产化的乙烯冷箱，扬子石化乙烯冷箱是另一套国内稳定运行的典型二元制冷流程的乙烯冷箱；镇海炼化乙烯冷箱则是百万吨级乙烯冷箱国产化的依托工程之一。由下表可以看出，国产乙烯冷箱的传热系数正在稳步提高，冷箱设计越来越紧凑，经济性正逐步提高。