主要的乙烯分离技术

主要的乙烯分离技术

由上表可以看出，同一类分离技术往往为数家公司所拥有，而每家公司的技术与其它公司也有一定的差别。根据目前的市场占有率，具有代表性的技术归纳如下：

●Stone & Webster公司的前脱丙烷前加氢技术

●Linde公司的前脱乙烷前加氢技术

●ABB Lummus公司的顺序分离低压脱甲烷技术

上述三种典型的分离流程在我国均建有能力为30万吨/年以上的生产装置，顺序分离流程更建有多套生产装置，投入生产的时间最长。生产时间较短的前脱丙烷、前脱乙烷流程也经过了9年多的运转时间。经过生产实践的检验，可以说对各种技术的优缺点，对装置的生产稳定性，对装置的能量消耗等均有了比较深入的了解。现从几个方面对三种分离流程比较如下。

1、三种分离流程的技术特点

三种分离流程的技术特点汇总于表中。

表三种分离技术特点汇总表

需要说明的是，在2003年Lummus/St公司为国内某44万吨/年乙烯装置提供的技术建议书中，没有采用该公司传统的顺序分离流程，而采用了“三段压缩的前脱丙烷前加氢技术”，压缩机最后一段的排出压力由传统的3.7MPaG降至2.2MPaG，并继续使用低压脱甲烷技术。由于三段压缩各段的压缩比偏大，各段裂解气的出口温度为95℃，经买卖双方的反复讨论，最后把裂解气压缩机改为4段。同时把碱洗塔的位置由处于压缩机的2，3段之间改为3，4段之间。

在镇海100万t/a乙烯，福建80万t/a乙烯项目中，Lummus/St公司也推荐这种“四段压缩的前脱丙烷前加氢技术”，但是镇海和福建均选择了传统的顺序分离流程，以避免“全新技术”带来的风险。

2、分离流程的复杂性

流程的复杂性可以通过流程的设备位号数反映出来，设备位号越多，设备台数就越多，设备之间连接的管道、管件、阀门、仪表就越多，流程就越复杂。表2-13是三种流程分离部分的设备位号数，表中未考虑原料预热、干燥器再生等辅助设备。

表设备位号数一览表

表中显示，设备位号数从多到少的顺序为：顺序分离流程、前脱丙烷流程、前脱乙烷流程。顺序分离低压脱甲烷流程考虑了最大限度地利用工艺介质节流降压后提供的冷量，所以工艺物料之间的换热器台数多，流程较为复杂。

特别是顺序分离流程设置了一套甲烷制冷系统，不但增加了流程的复杂性，而且也增加了冷箱堵塞的危险。因为甲烷压缩机多为往复式压缩机，压缩机活塞在往复运动中，活塞环和密封环不可避免地会发生磨损，磨损下来的粉末会随甲烷气体进入冷箱；由于密封环的磨损，密封油和润滑油会漏入汽缸，也会随甲烷气体进入冷箱，从而造成冷箱的堵塞。新疆乙烯、天津乙烯等多套装置都发生过这种问题。

设备台数多，流程复杂，无疑会增加装置的投资，增加设备维护保养的工作量。

从大庆乙烯改造（30万t/a到48万t/a）采用的KBR公司乙烯分离技术来看，其前脱丙烷前加氢流程设备台数较少，流程较短，但热量利用不充分，综合能耗较高。

3. 乙炔加氢技术

Lummus公司和TP公司的乙烯分离系统采用乙炔后加氢技术，而S&W 公司、KBR公司和Linde公司采用乙炔前加氢技术。

乙炔前加氢技术和后加氢技术相比，前加氢催化剂可以连续操作，不用再生；前加氢催化剂的寿命可以达到5—10年，茂名乙烯装

置该催化剂已使用8年多，仍然性能良好；后加氢催化剂在使用

半年左右需要进行再生，反应器需要设置备台，再生时加氢反应

器切换到备台上操作。催化剂再生时会有再生废气排入大气，再

生废气中含有CO2等温室气体，对环境保护和清洁生产是不利的。

乙炔前加氢技术的一个优点是可以缩短装置的开车时间，一般认为产出合格乙烯的时间可以比后加氢技术短2天。因为前加氢技术不需要等待自产的氢气合格后再进行乙炔加氢，这就节省了一大笔试车费用。

以前，人们对乙炔前加氢反应器的“飞温”问题很担心。经过国

内三套采用前加氢技术的乙烯装置生产实践证实，只要采取适当

的防止飞温措施，认真操作，反应器完全可以稳定运行。

Linde公司的乙炔加氢反应器采用列管式等温反应器，用甲醇汽

化带走反应热。S&W公司和KBR公司的乙炔加氢反应器采用三段

床或四段床的绝热式反应器，段间设置换热器，用冷却水带走反

应热。两者各有特点。

4 深冷脱甲烷系统的比较

S&W公司的深冷脱甲烷系统采用所谓“ARS和双塔脱甲烷”技术，其特点是：

（1）来预冷脱甲烷进料的“分馏冷凝器（dephlegmator）”用一个简单的塔系(HRS)取代。ARS系统的核心是专利设备——分馏冷凝器，该设备的缺点是独家设备制造厂制造，造价高、体积庞大、制造周期长。为了改善不足，2002年前后，S&W公司研究开发了HRS专利，替代了分馏冷凝器，从而在同等能耗的基础上，克服了分馏分凝器的缺点。

（2）于HRS（或ARS）对甲烷的预分馏作用，使脱甲烷塔的汽提负荷大约减少了一半，因此，脱甲烷塔的回流量减少。在预脱甲烷塔和脱甲烷塔的塔顶设置了与塔一体化的回流冷凝器，避免了设置回流罐和回流泵。

（3）深冷系统设置膨胀/再压缩机，不设甲烷制冷压缩机。避免了

采用往复式甲烷制冷压缩机带来的冷箱堵塞问题。

（4）采用渐近分离的双塔脱甲烷技术，设置预脱甲烷塔和脱甲烷塔，使脱甲烷塔的釜料中不含C3，釜料直接送入乙烯塔，减小了脱乙烷塔的尺寸和冷量消耗。

（5）两台脱甲烷塔均采用浮阀塔，有较大的操作弹性。

（6）脱甲烷塔采用高压操作，釜料靠自身压力向下游输送。

Lummus公司的深冷脱甲烷系统采用低压单塔脱甲烷，塔型为填料塔，大型乙烯装置要装填上千立方米的填料；塔体需用不锈钢；有多股进料，配管很复杂，因而投资高；填料塔和板式塔相比，投资约为板式塔的3倍。同时要配置甲烷制冷压缩机和脱甲烷塔釜料的大型增压泵，能耗增加。

Linde公司的双塔脱乙烷技术与S&W公司的双塔脱甲烷技术相似，KBR公司的双塔脱丙烷技术与S&W公司的双塔脱丙烷技术相似，他们都属于渐近分离的先进分离技术。

可以认为，Lummus公司和TP公司的顺序分离技术，全部裂解气都进入深冷脱甲烷系统，物料量多，而S&W公司、KBR公司和Linde公司的技术，只把C3和更轻组分或C2和更轻组分进入深冷脱甲烷系统，物料量少，因而S&W公司、KBR公司和Linde公司的技术冷冻量消耗少，节省能耗。

特别需要指出的是，在倡导“油化结合，优化乙烯原料”的今天，采用“前脱丙烷前加氢或前脱乙烷前加氢流程”可以避免“顺序分离流程”存在的“冷箱安全隐患”。

1990年2月，法国Berre的一家壳牌公司乙烯厂，在停车检修时发生了冷箱爆炸事故。经过多方面的调查研究，最终认为是由于有NO和O2气进入了冷箱，并在低温下发生反应，生成NO2和N2O3,而NO2和N2O3会与烯烃和二烯烃反应生成硝基塑胶，而硝基塑胶是很不稳定的化合物，与丁二烯和环戊二烯生成的硝基塑胶甚至在深冷温度下也是不稳定