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1、二一四年五月,化工基本知识和流程,一、化工分部简介,化工分部是我国首座百万吨乙烯生产基地，拥有裂解、高密度聚乙烯、全密度聚乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、汽油加氢、芳烃抽提、乙二醇/环氧乙烷、苯乙烯、丁二烯抽提、MTBE/丁烯-1、合成橡胶等17套主要生产装置，每年可向市场提供化工产品200多种约300万吨。,化工分部经过两期建设，固定资产投入231亿元。一期30万吨/年乙烯工程于1996年8月建成投产，1999年2月经过改造，乙烯生产能力扩大到36万吨/年。二期64万吨/年乙烯改扩建工程于2006年9月建成投产，乙烯生产能力达到100万吨/年。,二、化工装置生产总貌,二、化工装置生产总貌,三、概述
2、,乙烯是石油化工生产的重要基本原料之一，乙烯的产量、单套装置的规模、技术水平和工程设计能力是一个国家石化工业发展水平的标志，乙烯广泛应用于合成纤维、塑料、橡胶的生产领域，乙烯的产量代表着一个国家石油化工发展的水平。我国已建成了一批大型乙烯生产企业，乙烯的发展不仅推动了石油化学工业的发展，在整个国民经济中也起着日益重要的作用。,三、概述,乙烯装置的主要产品是三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）和三苯（苯、甲苯、二甲苯）。三烯和三苯是石油化工最重要基础原料，可生产一系列化工产品。,三、概述,四、装置及工艺简述,（一）裂解装置,裂解装置拥有两套装置，老装置36万吨/年乙烯装置是采用美国SW技术，新装置64万吨
3、/年乙烯装置是采用中石化与美国LUMMUS合作开发的乙烯专利技术。该技术是一套全新的流程，其中应用了当今世界上最新的乙烯技术，包括11万吨/年SL-型裂解炉、低压激冷序列、分凝分馏塔和三元制冷技术等。新乙烯技术代表了当今世界上乙烯技术最高水平。采用新技术能显著降低装置投资，减少复杂转动设备数量，提高在线生产时间，减少维护费用，降低乙烯能耗。茂名乙烯新线是世界上第一套采用这种新技术的工业化装置。,四、装置及工艺简述,乙烯装置典型流程,目前，生产乙烯的主要技术路线是：采用管式炉蒸汽裂解技术进行裂解；在分离流程上采用顺序分离流程、前脱乙烷流程、前脱丙烷流程、渐进分离流程。,1.顺序分离流程，是目前应
4、用最广的一种乙烯分离流程，其按照裂解气的组分，从轻到重一个个顺序分离出各产品和副产品，普遍认为顺序分离流程热效率最高。使用顺序分离流程最多的是鲁姆斯公司。其最新的技术特点是：1)采用SRT-VI型裂解炉； 2)急冷区设有盘油循环和减粘系统； 3)五段裂解气压缩，三段出口碱洗； 4)顺序分离前端低压脱甲烷； 5)后端加氢； 6)双塔双压脱丙烷； 7)采用催化精馏新技术对丙炔/丙二烯加氢； 8)低压丙烯精馏塔和丙烯机形成热泵。,四、装置及工艺简述,乙烯装置典型流程,2.前脱乙烷流程适合于裂解乙烷时使用，在对液体原料时也有使用，采用前脱乙烷流程的是林德公司。其流程特点是：1)采用Pyrocrack
5、1-1或Pyrocrack 2-2型裂解炉； 2)前端乙炔等温加氢，前端脱乙烷； 3)双塔双压脱乙烷； 4)裂解气五段压缩，四段出口碱洗； 5)乙烯塔单股进料并和乙烯制冷机形成开式热泵。,3.前脱丙烷流程被认为是总能耗最低的流程，使用前脱丙烷流程的公司主要有斯通-韦伯斯特公司，其技术特点是：1)采用USC型裂解炉； 2)前端双塔双压脱丙烷、前端乙炔加氢； 3)裂解气五段压缩、四段出口碱洗； 4)采用ARS技术和预脱甲烷塔； 5)低压乙烯精馏、多股进料，乙烯精馏与乙烯制冷机形成开式热泵。,四、装置及工艺简述,乙烯装置典型流程,4.渐进分离流程也是顺序分离流程的一种，采用渐进分离流程的主要有德西尼
6、布公司，其特点是： 1)采样KTI公司的GK-V型裂解炉； 2)中压双塔脱甲烷； 3)双塔脱丙烷。 典型流程都是成熟可靠的，都有在世界规模的乙烯装置运行，都各有自身的特点，在对原料的适应性、投资费用、装置能耗、操作性上各有优势。实际上各流程没有绝对固定的模式，用户可根据自身的要求进行变动，比如选择不同型式的裂解炉，在裂解气压缩机的段数和碱性塔的位置上做改变等。近年来我国新建的乙烯装置也是采用了不同的技术流程，如上海赛科采用的是顺序分离流程，新山子采用的是前脱丙烷流程，抚顺石化采用的是前脱丙烷流程。,四、装置及工艺简述,四、装置及工艺简述,新装置主要技术特点有： 炉管构型5-1，一体化烧嘴设计，
7、可实现分组裂解； 回收系统采用前脱丙烷、前加氢，双塔脱丙烷流程； 急冷系统设计有以乙烷裂解气为汽提介质的减粘单元； 分离系统采用低压激冷技术； 在低压深冷脱甲烷系统应用分凝分馏塔(CFT)； 三元制冷技术；,四、装置及工艺简述,裂解反应,裂解反应分为一次反应和二次反应，原料烃中的烷烃裂解的一次反应主要有二个，即： （1）脱氢反应：C2H6 C2H4+H2 C2H8 C2H6+H2 通式 CnH2n+2 CmH2n+H2 （2）断链反应：C3H8 C2H4+CH4 C4H10 C3H6+CH4 C2H4+C2H6 通式 CnH2n+2 CmH2m+2+CkH2k (m+k=n),四、装置及工艺简
8、述,环己烃裂解的裂解反应，也是断链和脱氢，通常已生成芳烃和丁二烯的反应占优势，也生成乙烯、丁烯。 例如：环己烷,四、装置及工艺简述,芳烃一次反应，不易裂解为烯烃，而在较高温度下易脱氢综合为多环芳烃，进一步还会生成焦炭。 二次反应更为复杂，主要有三种类型，第一是烯烃进一步裂解；第二是烯烃加氢生成烷烃，或脱氢生成炔烃和二烯烃；第三发生缩聚反应，生成二烯烃、芳烃、焦油和焦。二次反应的最终结果是生碳生焦。 烯烃的生碳生焦不是一步完成的，在9001000下，经炔烃而生碳。即：,四、装置及工艺简述,在500以上的温度下，经芳烃而生焦。 一般裂解温度在800900，所以二次反应主要是生焦。,四、装置及工艺简
9、述,（二）加氢装置,裂解汽油加氢装置是由25万吨/年原装置和新建39万吨/年两套装置组成。新装置采用ST的工艺技术,并由SEI负责全部基础工程设计。 茂名汽油加氢装置工艺设计比较灵活，既可以进行中心馏份加氢，还可以切换为C5加氢、C9不加氢工艺，以适应对C5、C9产品的不同需求。 粗裂解汽油原料中含有的不饱和物和杂质，在一定温度、压力下通过两段加氢反应得到饱和或脱除。通常第一段加氢反应器在较缓和的条件下进行液相加氢反应，对原料中的双烯烃、炔烃等加氢；第二段加氢反应器在较高的温度下进行气相加氢反应，对原料中的单烯烃、有机硫化物及氮化物等进行加氢。,四、装置及工艺简述,（二）加氢装置,加氢装置简要
10、流程,三、装置及工艺简述,裂解汽油加氢反应原理,针对裂解汽油的特点，裂解汽油加氢装置通常设置两段加氢工艺，一段加氢是在较低温度下进行液相双烯烃加氢、苯乙烯加氢反应，用一段反应出口物中双烯含量作为一段反应出口控制指标。二段加氢是在高温条件下进行的气相反应，主要有单烯加氢、脱硫、脱氮、脱氧等反应，用二段反应出口物中溴价含量作为二段反应出口控制指标。 1.一段加氢反应： 一段加氢是在较温和条件下，主要进行双烯烃、苯乙烯选择性加氢反应，转化为单烯、烷基苯和其它烷烃组分，同时伴随部分烯烃、烯烃基芳烃加氢。 2.二段加氢反应： 二段加氢是在较高温条件下，主要进行单烯加氢反应转化为饱和烃，同时进行脱硫、脱氮
11、、脱氧等反应，变成硫化氢、氨、水等通过汽提脱除。,四、装置及工艺简述,（三）芳烃抽提装置,芳烃抽提装置以汽油加氢装置分离出来的加氢汽油作为原料，从中分离得到苯、甲苯、混二甲苯产品，并生产副产品抽余油、重芳。芳烃抽提装置分抽提蒸馏单元、抽提、精馏和罐区4个部分。正常时装置新旧线一起运行，新线产出绝大部分苯和部分抽余油，旧线产出少量苯、甲苯、二甲苯、抽余油和重芳，新旧线产出的苯和抽余油汇合后一起入产品罐。在装置原料短缺或新裂解大修的情况下，为节能降耗，装置可停下新线，单开旧线，然后产出三苯、抽余油、重芳烃。,四、装置及工艺简述,（三）芳烃抽提装置,芳烃装置物料流向流程简图,四、装置及工艺简述,生产
12、原理,芳烃抽提是一种液-液抽提的物理分离方法；所依据的原理是由于烃类各组份在溶剂中的溶解度不同，即当环丁砜溶剂与原料在抽提塔中接触时，溶剂对原料中的芳烃和非芳烃进行选择性溶解，从而形成组成不同和密度不同的两个相，由于形成不同的两相，就可能把所需要的组份从混合物中分开；由于形成密度不同的两相，在抽提塔中液相混合物产生逆流接触，从而把芳烃和非芳分离开来。再利用溶剂与烃类的不同沸点将溶剂与烃分离，得到所需的烃类。 在环丁砜溶剂的溶解度大小的次序为：芳烃烯烃环烷烃烷烃,四、装置及工艺简述,（四）丁二烯装置,丁二烯装置是由5万吨/年原装置和新建10万吨/年两套装置组成。装置主要以乙烯裂解送来的混合碳四为
13、原料，用二甲基甲酰胺（DMF）作萃取溶剂，根据萃取精馏的原理，经过两级萃取精馏，得到粗丁二烯再通过两级普通精馏，最终得到合格的产品1,3-丁二烯，主要用作橡胶装置的原料及外卖，装置的主要副产品为抽余碳四，送下游装置生产MTBE和丁烯-1。 第一和第二萃取精馏部分分别脱除C4原料中在DMF存在下相对挥发度高于和低于1,3-丁二烯的组份；普通精馏部分脱除粗丁二烯中的其它杂质；溶剂回收部分用于精制DMF溶剂 装置分为四个主要部分：第一萃取精馏部分、第二萃取精馏部分、丁二烯精馏部分、溶剂回收部分。,四、装置及工艺简述,丁二烯装 置 简 要 流 程,丁二烯,丁二烯、DMF、烷烃,四、装置及工艺简述,（五
14、）MTBE/丁烯-1装置,装置的生产工艺由国内开发的醚化技术、法国IFP公司的反应精馏技术和日本瑞翁（ZEON）公司的超细精馏技术组成。设计生产能力为4万吨MTBE/年和1.5万吨丁烯-1/年，1999年丁烯-1单元改造后，生产能力提高到2.2万吨/年。MTBE/丁烯-1装置是以丁二烯副产品抽余碳四为原料，其中的异丁烯在催化剂作用下与甲醇进行醚化反应，生成MTBE产品，经过进一步分离可得到丁烯-1副产品，醚后的烃类可作为液化气销售。其中MTBE是用作高辛烷值汽油的添加剂；丁烯-1是用作全密度聚乙烯的共聚单体。 合成MTBE反应是可逆放热反应，在生成MTBE的同时发生分解反应，生成甲醇和异丁烯，
15、 CH3 CH3OH + CH3-C=CH2 CH3-O-C-CH3 CH3 CH3,四、装置及工艺简述,MTBE装置简要流程,四、装置及工艺简述,（六）苯乙烯装置,苯乙烯装置是采用LUMMUS/MONSANTO专利技术，生产能力为10万吨/年，包括脱氢反应单元和苯乙烯精馏单元。在脱氢催化剂作用下，中间产品乙苯进行脱氢反应生成脱氢液（苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、焦油），经过苯乙烯精馏单元进行精馏分离，得到最终产品苯乙烯，副产物甲苯和焦油。 烷基化反应 C2H4+ C2H5+热量 C2H4+ C2H5 （C2H5）2 烷基转移反应 C6H6+C6H4（C2H5）2 2C6H5C2H5 乙苯在催化剂作
16、用下，高温脱氢生成产物苯乙烯 C2H5 CH=CH2 + H2,四、装置及工艺简述,苯乙烯装置流程,四、装置及工艺简述,（七）环氧乙烷/乙二醇装置,环氧乙烷/乙二醇装置是采用英荷SHELL公司专利技术，建成于1996年，设计年产8万吨当量环氧乙烷（EOE）。2005年10月进行了扩能改造，装置扩能至原始设计能力130%，EOE产量提高到10.4万吨/年。环氧乙烷生产能力由原设计的1.6万吨/年提至4.0万吨/年。 环氧乙烷的反应方程式： Ag催化剂 C2H4 + O2 CH2CH2 + 24.7 kcal/mol O 生产乙二醇的反应方程式（水合反应） C2H4O+H2O C2H4(OH)2,四、装置
