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1、乙烯装置的典型流程和比较第一节顺序分离流程今举一流程加以说明，原料为烷烃、石脑油及轻柴油和减压柴油均可。但本流程所列举的数据，是以C2、C3/C4、C5以上饱和烃和石脑油为原料。一、裂解和急冷从罐区来的液体原料经急冷水预热后进入裂解炉，见图11。循环乙烷在深冷系统中被裂解气蒸发，在冷箱中用丙烯冷剂再加热，然后与新鲜乙烷原料混合。原料在进入裂解炉前用急冷水预热、热水加热，再在对流段最上端盘管中预热，加入稀释蒸汽（乙烷与稀释蒸汽质量比为0.3），并注入微量CS2，以防炉管管壁催化效应和炉管渗碳。对于稀释蒸汽在流量控制下，加到总的裂解炉进料中去。烃和蒸汽的混合物再返回对流段，在进入辐射段之前进一步预
2、热。四组辐射段炉管出口在炉膛内两组相连后，进到每台裂解炉的两台急冷锅炉（TLE）中。每台裂解炉的TLE，均连接到一个共用汽包上的热虹吸系统，产生12.4MPa蒸汽，进入每个汽包的锅炉给水，用急冷油和对流段的烟道气预热。蒸汽在TLE中产生，并在裂解炉对流段的盘管中过热到520，过热器出口温度由锅炉给水注入量（注入到部分过热蒸汽中）来控制。调节温度之后，蒸汽返回到对流段，以过热到需要的温度。设计的裂解炉热效率约为95%（低热值）。燃料燃烧系统设计是侧壁烧嘴或底部烧嘴，既可烧富氢燃料以可烧富甲烷燃料。通常的燃料为氢气和甲烷的混合物，大约总热量的40%来自底部烧嘴，其余由侧壁烧嘴来平衡。在急冷区，经常
3、引起设备腐蚀，大部分是在与水接触的金属表面上产生的，其原因是水里溶解着硫化氢、氯化氢、碳酸气，较低分子量的环烷烃酸和脂肪酸或者苯酚等的腐蚀性物质和酸性物质。腐蚀性物质和酸性物质，是在热裂解反应管上生成的，经过分析判明是甲酸（HCOOH）、乙酸（CH3COOH）、苯酚（C6H5OH）、丙烯酸（CH2CHCOOH）、丙酸（C2H5COOH）和环烷酸，在冷凝稀释蒸汽中一般含量为百万分之几至百万分之几十。硫化氢（H2S）、碳酸气（CO2）这些物质是在热裂解阶段生成的，无法防止，一般采用中和和注入防腐剂来防止腐蚀。从各TLE出来的裂解物料汇入一条总管中，经油急冷后送到汽油分馏塔。在汽油分馏塔中，裂解气被
4、进一步冷却，裂解然料油从塔底抽出并送往汽提塔，汽油和较轻组分从塔顶蒸出。从裂解气中回收的热量，经过一个急冷油循环系统用于产生稀释蒸汽。汽油分馏塔采用在急冷塔中冷凝的汽油作回流。配备一个粘度控制系统，以维持循环急冷油的粘度在一个可接受的范围内。汽油分馏塔底温度设计控制在185，低于预期的粘度控制温度。从乙烷裂解炉出来的物料，在一个独立的油急冷器中与一部分循环的急冷油接触，汇合后物流送往粘度控制罐。罐顶馏分与来自其它裂解炉的全部物流混合，一起经油急冷，再到汽油分馏塔。裂解燃料油汽提塔底物也送往粘度控制罐，底部抽出的重燃料油，用急冷水冷却并送往界区外。来自汽油分馏塔的塔顶气体与急冷塔中再循环的水直接
5、逆流接触，被冷却并部分冷凝。来自急冷塔的循环热水向一些工艺单元提供低位热能，如以C4原料蒸发器、裂解气加热器、脱乙烷塔再沸器、脱丙烷塔中间再沸器、丙烯精馏塔再沸器和甲烷汽提塔再沸器。急冷水经冷却水和预热裂解炉进料进一步冷却。急冷塔顶气体温度为40、压力为0.04MPa（表），送往裂解气压缩机。在急冷塔冷凝的汽油，从塔底的循环急冷水和冷凝的稀释蒸汽中分离出来，一部分冷凝的烃类作为回流返回汽油分馏塔，其余部分与来自压缩系统的烃冷凝物一起在汽油汽提塔中被稳定处理。稳定后的烃类同脱丁烷塔底物料汇合，送往裂解汽油加氢装置。在急冷系统中冷凝的稀释蒸汽在送往工艺水汽提塔之前先预热，在汽提塔中用直接蒸汽和再沸
6、器中产生的蒸汽进行汽提，以脱除酸性气和易挥发的烃。为了防止工艺水汽提塔产生泡沫，可加入消泡剂，如Nalco71D5，其含量约为20106。干净的工艺水在稀释蒸汽发生器中被中压蒸汽和急冷油汽化，产生的蒸汽在作为裂解炉的稀释蒸汽再次使用以前，要用中压蒸汽过热。工艺水汽提塔顶蒸汽在返回急冷塔之前，预热汽提塔的进料。为了防止腐蚀，在工艺水汽提塔顶部和进料中，可分别加入3%（质量）氨水使其含量最高为200106（最大），5%（质量）NaOH使其含量为（50100）106，急冷水泵入口可加入5%（质量）NaOH使其含量为（01.5）106。二、裂解气压缩、干燥、冷凝液汽提和废碱处理急冷塔顶气体在五段离心式
7、压缩机中从0.034 MPa（表）压缩到3.7 MPa（表），见流程图12，段间冷却到38，在第三段和第四段之间，裂解气用碱洗处理脱除酸性气体。五段出口裂解气用水冷却后进苯洗塔，在苯洗塔中脱除苯，使其含量达到2106以下，以防止在深冷系统的温度下冻结。除苯后的裂解气经丙烯和脱乙烷塔进料冷却到15后进裂解气干燥器，干燥后送往脱甲烷系统。来自碱洗塔的废碱先用汽油洗涤，然后存于贮罐中，并送往氧化反应器。在氧化反应器中废碱同空气混合，废碱中的Na2S在较高的压力（大约3 MPa）和温度（180）下，发生下列放热氧化反应。Na2S2O2Na2SO4高压蒸汽通入反应器中，以维持反应温度，补充反应热。反应后
8、的物流从反应器顶部出来进入洗涤塔，塔中的富氮惰性气体放空，塔底液体用泵送出经水冷，一部分去下一步处理设施，其余的循环返回废碱洗涤塔顶部。五段吸入罐的烃类液体送到冷凝液汽提塔，液体被用蒸汽加热的再沸器产生的蒸气汽提，去掉乙烷和较轻的组分。塔顶馏出物返回到四段吸入罐，塔底物料冷却后送脱丙烷塔。三段排出罐的凝液先送回三段吸入罐，然后再到汽油汽提塔。二段凝液一部分也可送到急冷水塔，以便在所有操作方式下都可以向汽油分馏塔提供回流，冷凝水返回到急冷塔。三、裂解气深冷裂解气经干燥后，使其露点达到55，以防低温下结冰。然后逐步冷却到大约72。从脱甲烷塔第一分离罐出来的冷凝液分成两股，一股经自身换热，另一股与1
9、01的乙烯冷剂换热分别送到脱甲烷塔。从第一分离罐出来的裂解气用尾气和最冷级位的乙烯冷剂冷到98。第二分离罐分离出的凝液直接送到脱甲烷塔，气相在同一换热器上用含氢和甲烷的尾气及液态循环物料的蒸发来深度冷却，然后送到第三分离罐。第三分离罐出来的液体被气化以供脱甲烷塔顶冷凝器的回流，罐顶的部分物流经涡轮机膨胀的内膨胀达到较低的压力，为脱甲烷塔顶冷凝器进一步提供冷量，而另一部分物流被进一步提纯，以提供氢气，供装置内部和输出之用。氢气在绝热式热交换系统中提纯，这个系统中需要的冷量通过焦耳汤姆逊系统中的液体甲烷的膨胀获得。焦耳汤姆逊膨胀产生的两股富甲烷液体在燃料气的压力下蒸发和再加热，产生一股摩尔分数为9
10、5%的富氢气体。这股氢气经再加热、甲烷化，而后在分子筛干燥系统中被干燥，产生的氢气用于乙炔转化、丙炔和丙二烯转化、裂解汽油加氢和输出。输出氢气中的一小部分用往复式压缩机压缩到3.92 MPa（表）供聚乙烯和聚丙烯工厂使用。四、脱甲烷塔系统裂解气深冷系统出来的物料送到脱甲烷塔，操作压力约为0.54 MPa（表），以便节省能量。脱甲烷塔的液体再沸是用裂解气在塔釜再沸器和中间再沸器加热。塔底产物先分成两股一股直接送往脱乙烷塔，另一股用裂解气进一步预热后也送往脱乙烷塔，见图13。在温度较低区域内（在60），为了防冻可注入甲醇，其注入量取决于水合物生成量的多少。脱甲烷塔回流罐顶部物流在深冷系统中重新加热
11、之后，再用于干燥器再生，然后送往燃料系统。五、脱乙烷、乙炔加氢和乙烯精馏如上所述，脱甲烷塔底物流分成两股进脱乙烷塔。脱乙烷塔顶馏分，经丙烯冷剂冷凝并提供回流，塔釜用急冷水再沸器，同时还有一台低压蒸汽加热的备用再沸器，见图14。脱乙烷塔顶产物经选择加氢使乙炔转变为乙烯和乙烷而被脱除，加氢采用两台反应器，其中一台备用，以便在用过热蒸汽和空气混合物再生催化剂时，保持连续操作。脱乙烷塔顶物流加入氢气后，用反应器的流出物和低压蒸汽预热，预热之后自上而下通过催化剂床层，温升和加入进料中的氢气百分比成比例。为了防止反应器温度过高，提供了一套安全监测器，以便在事故状态时切断氢气。在催化剂床层之间装有中间冷却系
12、统，反应器的流出物用水冷却，并与反应器的进料换热。反应的副产物是称作绿油的乙炔聚合物。乙烯精馏塔进料需要干燥，主要是防止结冰。绿油对干燥不利，为除掉绿油，来自乙炔反应器的冷却后的流出物，与从乙烯精馏塔侧骊采出的乙烯/乙烷液体在一个吸收塔中逆流接触。绿油吸收塔底部物料返回到脱乙烷塔，含有绿油脱乙烷塔物料送往脱丙烷塔，并最终进入粗裂解汽油。绿油吸收塔的气体经过分子筛干燥器送到乙烯精馏塔，干燥器有两台，一开一备。乙烯精馏塔有三台底部再沸器和一台再沸器，可以最大限度地回收冷量。中间再沸器用裂解气和乙烯冷冻压缩机排出的乙烯冷剂加热，主再沸器由压缩机排出的丙烯冷剂和乙烯冷剂加热。该塔顶用40的丙烯冷剂冷凝
13、，从乙炔转化器来的过剩氢气返回裂解气压缩机，有一台排放气冷凝器可减少返回物流中的乙烯量。从乙烯精馏塔底部抽出的物料，用裂解气蒸发。在冷箱中用丙烯冷剂进一步加热之后，送往裂解炉与界区外来的新鲜乙烷原料混合裂解。液态乙烯产品直接送往贮罐，从这个罐将产品用泵送出，液体乙烯在作为气体产品送出界区之前用丙烯冷剂蒸发和过热。六、脱丙烷和脱丁烷本工序的目的是为了把脱乙烷塔底物料，和凝液汽提塔底物料中的C3和C4及更重组分分离开，见图15。凝液汽提塔底物料和脱乙烷塔底物料是脱丙烷塔主要进料。脱丙烷塔分成两个塔，每个塔的操作压力不同。产生大部分C3馏分的脱乙烷塔底物料被送至一号脱丙烷塔，塔的操作压力正好可使用冷
14、却水全部冷凝塔顶蒸汽，一部分蒸馏物作为塔的回流，另一部分送到丙炔、丙二烯转化系统，中间再沸器的热量靠急冷水提供，底部再沸器热量由低压蒸汽提供。一号脱丙烷塔底物料送到二号脱丙烷塔，塔顶气体用丙烯冷剂冷凝，中间再沸器的热量由急冷水提供，底部再沸器热量由低压蒸汽提供。二号脱丙烷塔的塔顶液体产品，在返回一号脱丙烷塔底以前，用一号塔底物料预热。含有C4馏分和更重组份的二号塔底物料用泵送到脱丁烷塔。为了防止聚合，可以在二号脱丙烷塔进料中加入阻聚剂。脱丁烷塔用冷却水作为回流冷凝介质，再沸器用低压蒸汽加热。塔顶混合碳四液体产品送往贮罐，塔底物料与来自汽油汽提塔的汽油混合，在用冷却水冷却之后，送到裂解汽油加氢装
15、置。七、丙二烯、丙炔加氢和丙烯分馏在这一工序中，包括脱除物流中含有的丙二烯、丙炔反应生成丙烷和丙烯，以及汽提出过剩氢气和甲烷的设施。脱丙烷塔顶物料由泵送到丙二烯、丙炔转化系统，中间要经过分子筛干燥器脱除残余的水分。转化系统由三台设备组成，两台在线，一台备用，这样反应器再生时可连续操作。反应器流出物进入汽提塔，从该C3产品中汽提掉过剩的氢和甲烷。汽提塔顶物用冷却水冷凝并送到回流罐。为了减少返回裂解气压缩机的排放气中的丙烯损失，提供了一台排放气冷凝器。汽提塔底的物料进入丙烯分馏塔。一部分来自回流罐的液体进行再循环，以稀释转化器进料。转化器进料中丙二烯、丙炔浓度低，可减小温升和转化器内丙烯的蒸发。丙
16、烯分馏塔系统把进料分离成塔顶的聚合级丙烯产品和塔底的丙烷产品，塔在选定的压力下操作，以便回流可用冷却水冷凝。分馏塔再沸器的热量由循环急冷水和低压蒸汽提供。聚合级丙烯产品用泵送到界区外。丙烷返回裂解炉与新鲜丙烷一起去裂解。八、丙烯制冷丙烯制冷系统是一个经多级压缩、多级节流的循环系统，使用汽轮机驱动离心式压缩机。该系统提供四个制冷级位，即40、24、7、15，还有一个级位是1，用来蒸发乙烯产品。压缩机排出气用冷却水冷凝，其制冷级别，根据用户的要求，可以分为不同的温度等级，见图16。九、乙烯制冷该系统为多级压缩、多级节流的封闭循环系统，并与丙烯制冷系统构成复叠式制冷系统。乙烯制冷系统提供了三个制冷级位，即101、
