《蒸汽裂解脱丁烷系统工艺设计开题报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蒸汽裂解脱丁烷系统工艺设计开题报告（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1. 乙烯生产的意义乙烯是石油化工最基础原料，是生产各种重要的有机化工产品的基础。由于乙烯装置是石油化工生产的有机原料的基础，是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的75沖上，所以在国民经济中占有重要的地位，是石油化学工业的龙头。因此它的生产规模，产量和技术标志着一个国家的石油化学工业的发展水平。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平重要标志之一1。随着世界经济的发展，低级烯烃的需求呈逐年增加的的趋势。面对新的形势，乙烯生产企业应该依靠技术创新，努力提高装置技术水平，以增强产品的竞争力。生产的乙烯有很多用途，在工业领域上，乙烯是重要的有机化工基本原料，主要用于生产聚乙烯、乙丙橡胶
2、、聚氯乙烯等；在有机合成方面，它广泛用于合成乙醇、环氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多种基本有机合成原料；乙烯能发生卤化反应，经齐聚可制a-烯烃；乙烯还用作石化企业分析仪器的标准气，脐橙、蜜桔、香蕉等水果的环保催熟气体等。在生态领域上，乙烯能抑制茎的伸长生长、促进茎和根的增粗、促进茎的横向增长。在农业领域上，乙烯是一种植物内源激素，其生理功能主要是促进果实、细胞扩大，籽粒成熟，促进叶、花、果脱落，也有诱导花芽分化、打破休眠、促进发芽、抑制开花、器官脱落，矮化植株及促进不定根生成等作用。2. 乙烯的性质通常情况下，乙烯是一种无色稍有气味的气体，分子式为C2H4,相对分子质量28
3、.05，熔点-169.15C,沸点-103.71C,难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂，是最简单的烯烃。乙烯丙烯等小分子烯烃具有双键，化学性质活泼，能与许多物质发生氧化、卤化、烷基化、水合等反应，生成一系列有重要工业价值的产物，是基本有机化学工业和高分子聚合物重要的材料，用途非常广泛。3. 生产乙烯的原料目前世界上乙烯生产的原料有乙烷、丙烷、丁烷、石脑油、天然气、柴油、凝析油等各类原料。但在实际中，因各国资源拥有量存在一定的差异性，使得所有区域中的原料构成存在不同，有着明显的地域性特征。2009年全球蒸汽裂解装置所用的原料，石脑油约占50%乙烷约占30%其它原料（丙烷、丁烷和常压瓦斯油等）约占
4、20%欧洲和亚洲国家所用的原料主要是石脑油，西欧国家所用的原料中石脑油约占72%中欧和中国所用的石脑油约占80%美国乙烷用量约为56%丙烷约为18%丁烷约为3%石脑油和常压瓦斯油约为3%天然气是一种清洁能源，是制取乙烯中最为理想的一种原料，一些天然气资源丰富的国家常把价格低廉的天然气内的乙烷、丙烷作为裂解装置制乙烯的原料，有效实现了经济的裂解制乙烯过程。我国烯烃生产原料主要以石脑油和天然气为主，另外还使用一些加氢尾油、轻柴油等,乙烷、轻烃等轻质原料所占比例较低。近年来，MTO/MTPDCC和丙烷脱氢（PDH技术的成熟扩大了我国烯烃原料的来源，且今后将在烯烃生产中占据越来越大的比例。乙烯的生产方
5、法和分离方法4.1乙烯的生产方法烃类热裂解乙烯和丙烯是最重要的石油化工原料之一，蒸汽裂解技术问世60多年来一直是生产乙烯和联产丙烯的主要技术。蒸汽热裂解是将烃类原料（如乙烷、丙烷、天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油等）在管式裂解炉内经高温（750C以上）低压（无催化作用），使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成相对分子质量较小的烯烃、烷烃和其他分子质量不同的轻烃和重质烃类的反应。主要产物是乙烯，副产丙烯。使用不同原料裂解的乙烯收率不同，总体来说，原料越轻，则乙烯收率越高。如今蒸汽裂解装置的丙烯/乙烯产出比远低于丙烯/乙烯需求比，不能再满足需求，这几年经过多次改造后虽然产能增大，但是综合能
6、耗较高，且实际运行过程中存在诸多不合理之处，影响了装置的安全稳定长周期运行。多年来许多国家的石化工作者都在想方设法开发新技术，提高丙烯收率，直至2010年才有所进展，其中最重要并有望在工业上推广应用的就是石脑油催化裂解技术。催化裂解催化裂解是在催化剂存在的条件下，对石油烃类进行高温裂解来生产乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃的过程。该过程既发生催化裂化反应，也发生热裂化反应，是碳正离子和自由基两种反应机理共同作用的结果，但是具体的裂解反应机理随催化剂的不同和裂解工艺的不同而有所差别。由于催化剂的存在，催化裂解可以降低反应温度，增加低碳烯烃产率和轻质芳香烃产率，提高裂解产品分布的灵活性。近些年来，很多国
7、家都投入大量人力、物力、财力潜心研究这项技术，在2010年有了突破。我国该工艺是由中国石化石油化工科学研究，以重质油为原料，使用固体酸择形分子筛催化剂，在较缓和的反应条件下进行裂解反应，生产低碳烯烃或异构烯烃和高辛烷值汽油。该工艺借鉴流化催化裂化技术，采用催化剂的流化、连续反应和再生技术，目前已经实现了工业化。催化裂解和蒸汽热裂解有相似的地方也有不同，如在反应流出物中有一些微量杂质如氮氧化物氧和其它杂质，都必须脱除。这些技术问题在催化裂解的工艺流程中都已经解决，而热裂解中却不能。相对于热裂解，催化裂解的优点是丙烯/乙烯产出比提高了，裂解汽油中芳烃含量提高20%-25%而且每吨乙烯的生产成本约可
8、减少90美元，规模经济性好。煤制烯烃煤制烯烃以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的过程。自1976年美国UOP公司科研小组首次发现甲醇可以转化烃类以来，国际一些著名的公司相继开展研究工作。中国是一个“富煤、贫油、少气”的国家，中国石油和乙烯的对外依存度分别超过和接近50%2012年，我国石油对外依存度已达到56.4%。根据我国能源资源特点，发展现代煤化工，部分替代石油原料，可以减少石油消耗，利于降低我国石油对外依存度。但是煤制烯烃也存在较多的制约因素，如投资大，融资难度大，原材料及能耗大，水耗高，污染重，三废综合利用和环境治理要求严等等，
9、这些都制约了煤化工的发展。所以在开展煤制烯烃技术的同时要注意优化采购提高对低碳烯烃的选择性，要结合甲醇反应的特点，优化选择烯烃分离工艺，降低装置的能耗及投资。乙醇脱水乙醇脱水是在酸性催化剂的作用下进行的，常用的催化剂是活性氧化铝，在不同温度下的主要产物是乙烯和乙醚。该技术在工业装置上获取乙烯是在20世纪20年代之后，是一个非均相的表面催化过程。一般温度高时，乙烯的收率高，温度较低时，乙醚的收率高。但反应温度高于420C以上，温度对转化率的影响就不明显了。目前，乙醇脱水制乙烯装置都采用气相催化脱水，原料乙醇经预热汽化在气相状态下进入反应器。生产装置以固定床反应器工艺为主，乙醇脱水应用的固定床反应
10、器有等温列管式和绝热式两类，国内现有的乙醇脱水装置多采用列管反应器。乙醇法制取的乙烯纯度高，产物单纯，同石油法制乙烯相比，可减少分离提纯费用，且乙醇法乙烯装置投资小，建设周期短，收益快，因此在高油价时代生物法制乙烯技术可与现有的烃类裂解制乙烯路线进行竞争。4.2乙烯的分离方法深冷分离深冷分离是将裂解气冷却到-100c以下，此时裂解气中除了f、CH以外的其组分全部被冷凝下来，然后利用各种烃的挥发度不同，在不同的精馏塔内进行多组分精馏分离，将各种烃逐个分离出来。深冷分离所得烯烃纯度、收率高，是裂解气分离的常用方法。深冷分离流程主要有三大代表性流程：顺序分离流程、前脱乙烷流程和前脱丙烷流程。目前，国
11、内外大型裂解气分离装置广泛采用深冷分离。油吸收精馏分离法利用G、C4作为吸收剂，将裂解气中除了H以外的全部组分吸收下来，然后根据各组分相对挥发度不同，再将各个组分分开。此法得到的裂解气中烯烃纯度低，操作费用高，一般适用于小规模，操作温度高（-70C左右），可节省大量的耐低温钢材和冷量。膜分离法膜分离法是根据不同气体分子在膜中的溶解扩散性能不同实现分离任务的。有机蒸汽膜分离技术是在20世纪90年代兴起的新型分离技术，用于分离和回收碳氢化合物。为了保证较高的乙烯回收率，对膜分离单元采用50%以上分率切割操作方式，多步串联，乙烯回收率可达95%以上，甚至99%。吸附分离法吸附分离法是利用吸附剂对不同
12、气体的选择性吸附性能达到分离目的的，吸附分离法投资小，工艺简单，适应性广，是一种较有发展的分离方法。乙烯生产在国内外的发展现状和前景5.1乙烯在国内的发展现状和前景乙烯在国内的发展现状近年来，我国乙烯工业发展迅猛，2010-2013年产能分别为1494.9万吨/年、1508.9万吨/年、1648.9万吨/年和1728.9万吨/年。乙烯装置平均规模也扩大很多，成为仅次于美国的世界第二大乙烯生产国。近年来，我国煤化工产业也发展迅速，取得了较快发展，成为乙烯工业新亮点。国内已建成投产煤经甲醇制烯烃装置多套，包括神华包头项目，产乙烯和丙烯各30万吨/年；神华宁煤项目，产丙烯52万吨/年；大唐多伦项目，
13、年产丙烯46万吨/年。中石化中原乙烯产烯烃20万吨/年；宁波禾元化学产烯烃60万吨/年。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，不断加大科技投入，强化科技创新，目前，我国乙烯行业自主创新能力得到进一步增强，具有了一批自主知识产权的技术，但是在肯定成绩的同时我国乙烯工业仍面临着巨大挑。2012年以来，美国经济增长缓慢，欧债危机不断恶化，日本经济持续停滞，新兴经济增速下滑，世界经济复苏乏力，国际油价不稳定，市场需求疲惫，世界石化产业格局正在发生重大的变化，加之国内经济增速放缓，使我国石化产业面临前所未有的严峻考验。我国乙烯装置普遍规模较小，其平均能耗、物耗也相应较高。近年来，我国虽已建设了一批大型
14、炼油和百万吨级乙烯等石化项目，但产业集中度仍然较低，高端石化产品比例较低，尚未形成具有竞争力的完整产品链。炼化工业资源利用率较低，能耗物耗较高，“三废”排放量较大；自主创新能力不强，体制机制有待完善等。这些问题都有待我国在今后的发展中不断完善和改进。乙烯在国内的发展前景我国烯烃生产原料长期以来都是以石脑油为主，近年来，石油化工市场持续低迷，原料价格居高不下，传统石脑油制烯烃路线受到多重挤压，而我国乙烯工业的发展对原油需求又巨大，因此，优化裂解原料是降低生产成本、提高乙烯市场竞争力的关键，同时达到降低我国对外的依存度。通过近年来的努力，生产技术管理水平有了很大提高，在物耗能耗装置运行稳定性等多方
15、面取得较大进步，随着大庆石化、抚顺石化、武汉石化、彭州石化、上海石化、扬子石化和中海惠州等一批大型乙烯项目的建成投产，预计2015年末中国乙烯产能将达24000千吨/年以上，因此我国乙烯装置的投产与国外乙烯装置的竞争能力将不断增强。原料选择上，我国仍以石脑油为主，但是乙烯原料将进一步向轻质化、多样化发展。在生产路线上，MTO各成为中国乙烯工业的有效补充，同时也对传统乙烯路线产生较大的竞争压力。在消费水平上来看，由于乙烯下游产品需求增速均明显放缓，未来国内乙烯当量需求增速也将大幅下降，预计到2015年中国乙烯当量需求将达到3800万吨。未来我国乙烯工业将更加注重科学发展，更加突出发展方式的转变，
16、更加推进结构调整，以促进我国由乙烯生产大国向乙烯生产强国的历史性转变。5.2乙烯在国外的发展现状和前景521乙烯在国外的发展现状石化工业是一个强周期行业。上一轮景气阶段始于2004年，经过了4年，世界石化工业于2007年下半年开始步入周期下降通道，到2013年，世界石化工业维持着稳定的调整步伐，2014年,世界经济呈现缓慢复苏的迹象，世界石化产业也逐渐走出低迷时期。据IHS计算，2013年世界乙烯装置的平均开工率为85.8%,略好于上年。2014年世界乙烯净增产能489万吨/年，同时部分落后产能将被关闭，总能力达到约15844万吨/年，产量为13896万吨，同比分别增长3.2%和5.5%。近年来，随着中东国家凭借其廉价资源优势积极发展石化业以及以中国、印度等为代表的发展中国家石化工业的崛起，全球乙烯工业世纪之初格局以北美为主，亚太其次，西欧随后，目前以亚太为主，北美次之，中东、西欧随后，全球石化产业重心正逐步转向中东和北美地区转变。与此同时，美国页岩气产业迅猛发展，受益于页
