乙烯及裂解炉技术介绍课件

乙烯及裂解炉技术介绍乙烯及裂解炉技术介绍乙烯及裂解炉技术介绍乙烯及裂解炉技术介绍乙烯及裂解炉技术介绍1.概述概述 2.裂解原料裂解原料 3.裂解反应条件裂解反应条件 4.工艺流程工艺流程5.裂解炉裂解炉 6.分离系统主要设备分离系统主要设备7.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势 8.乙烯技术专利商介绍乙烯技术专利商介绍2乙烯及裂解炉技术介绍1.概述 21.概述概述乙烯是石油化学工业最重要的基础原料，乙烯是石油化学工业最重要的基础原料，乙烯是世界上产量最大的化学品之一，乙烯是世界上产量最大的化学品之一，联产品丙烯也是重要的基础原料之一，联产品丙烯也是重要的基础原料之一，由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯和苯、由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯和苯、甲苯、二甲苯，即甲苯、二甲苯，即“三烯三苯三烯三苯”是生产各种有是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、合成橡胶机化工原料和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料。三大合成材料的基础原料。乙烯工业的发展水平代表了一个国家石油化学乙烯工业的发展水平代表了一个国家石油化学工业的水平。工业的水平。31.概述乙烯是石油化学工业最重要的基础原料，3世界乙烯产能和前几位国家世界乙烯产能和前几位国家2004年世界乙烯生产能力年世界乙烯生产能力1.129亿吨，亿吨，2004年乙烯生产能力处于前几位的国家年乙烯生产能力处于前几位的国家（KTA)美国美国 28323 日本日本 7507 沙特阿拉伯沙特阿拉伯 5845 德国德国 5516 韩国韩国 5450 加拿大加拿大 5407 中国中国 62664世界乙烯产能和前几位国家2004年世界乙烯生产能力1.1292004 年全球十大乙烯厂年全球十大乙烯厂加拿大诺瓦化学加拿大诺瓦化学 2812 KTA沙特阿拉伯石化公司沙特阿拉伯石化公司 2250 KTA美国埃克森美孚公司美国埃克森美孚公司 2179 KTA美国雪佛龙菲利浦公司美国雪佛龙菲利浦公司 1905 KTA美国埃奎斯塔化学公司美国埃奎斯塔化学公司 1750 KTA荷兰陶氏化学公司荷兰陶氏化学公司 1685 KTA沙特阿拉伯延布石化公司沙特阿拉伯延布石化公司 1600 KTA美国壳牌化学公司美国壳牌化学公司 1556 KTA 美国陶氏化学公司美国陶氏化学公司 1540 KTA 美国台塑集团美国台塑集团 1530 KTA52004 年全球十大乙烯厂加拿大诺瓦化学 2004年全国乙烯综合情况汇总表62004年全国乙烯综合情况汇总表677882.裂解原料裂解原料可用于生产乙烯的原料可用于生产乙烯的原料：来自气田和油田的乙烷，来自气田和油田的乙烷，LPG和凝析油；和凝析油；来自炼油厂的一次加工和二次加工产品。来自炼油厂的一次加工和二次加工产品。炼油厂的一次加工产品主要有炼厂气（气态烃和液态烃）、炼油厂的一次加工产品主要有炼厂气（气态烃和液态烃）、拔头油（为初馏点拔头油（为初馏点60的轻馏分，主要为的轻馏分，主要为C C3 3-C-C6 6烃类烃类）、）、直馏汽油和芳烃抽余油（为初馏点直馏汽油和芳烃抽余油（为初馏点 130或或初馏点初馏点 200的汽油馏分，主要为的汽油馏分，主要为C C4 4-C-C1212烃类烃类）、煤柴油（）、煤柴油（130 300的直馏馏分油的直馏馏分油）、常压柴油（）、常压柴油（200 350的直馏的直馏馏分油，主要为馏分油，主要为C C1414-C-C2020烃类混合物烃类混合物）、减压柴油（）、减压柴油（350 520的馏分油，主要为的馏分油，主要为C C2020-C-C3636烃类混合物烃类混合物）。92.裂解原料可用于生产乙烯的原料：9裂解原料裂解原料炼油厂的二次加工产品有加氢柴油、加氢裂化尾油、焦炼油厂的二次加工产品有加氢柴油、加氢裂化尾油、焦化加氢汽柴油等。化加氢汽柴油等。裂解原料是单烃或各种烃类的混和物，由于其化学结构裂解原料是单烃或各种烃类的混和物，由于其化学结构和组成的差别，表现的裂解性能也不一样。和组成的差别，表现的裂解性能也不一样。乙烷，丙烷，丁烷等轻烃有具体的分子结构，可用裂解乙烷，丙烷，丁烷等轻烃有具体的分子结构，可用裂解反应计算其裂解产物分布。反应计算其裂解产物分布。油品原料的化学组成非常复杂，只能用其特定性质来预油品原料的化学组成非常复杂，只能用其特定性质来预测裂解产物分布。测裂解产物分布。今后世界乙烯原料结构基本稳定，轻烃和石脑油仍然是今后世界乙烯原料结构基本稳定，轻烃和石脑油仍然是乙烯的主导原料，乙烯的主导原料，2004年世界乙烯原料构成为：年世界乙烯原料构成为：石脑油石脑油54%，轻烃，轻烃38%，其他，其他8%。10裂解原料炼油厂的二次加工产品有加氢柴油、加氢裂化尾油、焦化加3.裂解反应条件裂解反应条件裂解原料：石油烃类裂解原料：石油烃类 气体原料：乙烷气体原料：乙烷 液体原料：液体原料：LPG,凝析油，石脑油，凝析油，石脑油，AGO等。等。烃类分子式：简写成烃类分子式：简写成CnHm 在高温下，大分子的烃可以裂解成小分子的烃，例如在高温下，大分子的烃可以裂解成小分子的烃，例如乙烯，丙烯，丁二烯等。乙烯，丙烯，丁二烯等。原料由轻变重，乙烯收率由高变低原料由轻变重，乙烯收率由高变低 乙烷，乙烷，LPG,石脑油石脑油,煤油，煤油，AGO,VGO 轻轻-重重 乙烯收率乙烯收率 高高-低低 113.裂解反应条件裂解原料：石油烃类11石脑油，凝析油石脑油，凝析油等液体原料，用一种简便的等液体原料，用一种简便的“族组成族组成”参数来表征裂解反应的性能。参数来表征裂解反应的性能。P-烷烃（烷烃（paraffin)O-烯烃烯烃 (olefin)N-环烷烃（环烷烃（naphthene)A-芳烃芳烃 (aromatics)烷烃烷烃P较易裂解生成乙烯、丙烯；其中较易裂解生成乙烯、丙烯；其中n-P的乙烯收率的乙烯收率高，高，i-P的甲烷、丙烯收率高；的甲烷、丙烯收率高；烯烃烯烃O的裂解性能不如烷烃，容易结焦；的裂解性能不如烷烃，容易结焦；环烷烃环烷烃N的裂解性能不如烷烃，容易生成芳烃；的裂解性能不如烷烃，容易生成芳烃；芳烃芳烃A基本不裂解，很稳定，裂解时易生成重芳烃和结基本不裂解，很稳定，裂解时易生成重芳烃和结焦。焦。12石脑油，凝析油等液体原料，用一种简便的“族组成”参数来表征裂柴油和更重的油品，由于含有相当一部分双环和多环柴油和更重的油品，由于含有相当一部分双环和多环化合物，可以用化合物，可以用“芳烃指数芳烃指数”BMCI值来表征裂解的性值来表征裂解的性能。能。BMCI值越大，芳烃性越高，值越大，芳烃性越高，BMCI值越大，乙烯收率越低值越大，乙烯收率越低13柴油和更重的油品，由于含有相当一部分双环和多环化合物，可以用反应的适宜条件反应的适宜条件反应的特性：反应的特性：*正构烷烃的裂解：主要是脱氢和断链反应正构烷烃的裂解：主要是脱氢和断链反应 脱氢反应：脱氢反应：CnH2n+2-CnH2n+H2 断链反应：断链反应：CnH2n+2-CkH2k+2+CmH2m 都是体积增大的反应。都是体积增大的反应。*裂解反应是强吸热反应，必须供给足够的热量才能裂解反应是强吸热反应，必须供给足够的热量才能 发生裂解。发生裂解。*裂解反应是平行反应和连串反应交叉的复杂反应过程，裂解反应是平行反应和连串反应交叉的复杂反应过程，广泛使用一次反应和二次反应的概念。广泛使用一次反应和二次反应的概念。14反应的适宜条件14适宜的裂解条件：高温，短停留时间，低烃分压。适宜的裂解条件：高温，短停留时间，低烃分压。操作条件一直在朝着这个目标变化。操作条件一直在朝着这个目标变化。*炉管材质的变化炉管材质的变化 材质材质 HK-40 HP-40 Cr35Ni45 年代年代 70年代年代 80-90年代年代 90年代以后年代以后 使用温度使用温度 1050 1100 1150*短停留时间短停留时间 炉型炉型 SRT-I SRT-II SRT-III SRT-IV,V,VI停留时间停留时间(S)0.60.7 0.30.6 0.30.45 0.250.3 炉管程数炉管程数 8 64 4 2 年代年代 60年代年代 70年代初年代初 70年代末年代末 80年代后年代后15适宜的裂解条件：高温，短停留时间，低烃分压。15*低烃分压低烃分压 用水蒸汽稀释裂解原料，以降低烃分压。不同原料的用水蒸汽稀释裂解原料，以降低烃分压。不同原料的稀释比为：稀释比为：原料原料 水油比水油比(Wt)C2 0.3 C3 0.3 C4 0.4 NAP.0.50.55 AGO 0.70.75 VGO 0.80.85 HCR 0.816低烃分压16裂解产品收率与裂解深度的关系裂解产品收率与裂解深度的关系17裂解产品收率与裂解深度的关系174.工艺流程工艺流程裂解产物分布与分离流程；裂解产物分布与分离流程；顺序分离流程；顺序分离流程；前脱丙烷前加氢流程；前脱丙烷前加氢流程；前脱乙烷前加氢流程；前脱乙烷前加氢流程；对三种分离流程的评述。对三种分离流程的评述。184.工艺流程裂解产物分布与分离流程；181919顺序分离流程方块图顺序分离流程方块图20顺序分离流程方块图20顺序分离流程图顺序分离流程图21顺序分离流程图21顺序分离流程装置布置图顺序分离流程装置布置图22顺序分离流程装置布置图22前脱丙烷流程方块图前脱丙烷流程方块图23前脱丙烷流程方块图23前脱丙烷流程图前脱丙烷流程图24前脱丙烷流程图24前脱丙烷流程装置布置图前脱丙烷流程装置布置图25前脱丙烷流程装置布置图25前脱乙烷流程图前脱乙烷流程图26前脱乙烷流程图26前脱乙烷流程装置布置图前脱乙烷流程装置布置图27前脱乙烷流程装置布置图27对三种分离流程的评述对三种分离流程的评述乙烯技术发展到今天，已经是一门成熟的技术，上述三种乙烯技术发展到今天，已经是一门成熟的技术，上述三种分离流程都建有多套生产装置，都能连续稳定运转，都是分离流程都建有多套生产装置，都能连续稳定运转，都是经过生产实践检验的技术。经过生产实践检验的技术。有些专利商认为，应依裂解原料的不同，采用不同的流程，有些专利商认为，应依裂解原料的不同，采用不同的流程，气体原料宜采用前脱乙烷前加氢流程，液体原料宜采用前气体原料宜采用前脱乙烷前加氢流程，液体原料宜采用前脱丙烷前加氢流程。脱丙烷前加氢流程。在流程的细节上，各专利商的技术水平还是有差别的。有在流程的细节上，各专利商的技术水平还是有差别的。有的专利商几十年来对主流程都没有什么变化，但有的专利的专利商几十年来对主流程都没有什么变化，但有的专利商在顺序分离流程的基础上开发了前脱丙烷前加氢的第二商在顺序分离流程的基础上开发了前脱丙烷前加氢的第二代分离流程，并加入了急冷油粘度控制，渐近分离，热泵代分离流程，并加入了急冷油粘度控制，渐近分离，热泵等技术，使能量消耗显著降低。等技术，使能量消耗显著降低。有的专利商注重减少投资，分离流程比较短，设备台数少；有的专利商注重减少投资，分离流程比较短，设备台数少；有的专利商注重节能，流程比较长，设备台数多；在选择有的专利商注重节能，流程比较长，设备台数多；在选择时应根据条件予以权衡。时应根据条件予以权衡。28对三种分离流程的评述乙烯技术发展到今天，已经是一门成熟的技术对三种分离流程的评述对三种分离流程的评述三种分离技术年均能耗比较（能耗单位：GJ/吨乙烯）分离流程顺序分离流程前脱丙烷流程(ARS)前脱乙烷流程 厂家年份扬子乙烯茂名乙烯吉化2#乙烯2001 30.3226.0528.222002 29.2325.8926.712003 28.2025.7524.922004 27.9425.5925.214年平均值28.9225.8226.2729对三种分离流程的评述三种分离技术年均能耗比较（能耗单位：GJ5.裂解炉裂解炉各专利商裂解炉型介绍；各专利商裂解炉型介绍；裂解炉的结焦和清焦；裂解炉的结焦和清焦；裂解炉的热效率；裂解炉的热效率；裂解炉区是乙烯装置的关键部位。裂解炉区是乙烯装置的关键部位。305.裂解炉各专利商裂解炉型介绍；30裂解炉的结构裂解炉的结构 包括辐射段，对流段，废锅(TLE，SLE)，汽包，引风机，烧嘴等。辐射段炉管的构型 裂解原料在辐射段炉管内发生裂解反应；不同的专利商有不同的炉管构型,目前各专利商比较一致的辐射段炉管程数是二程；炉管一般都采用光管，近年来也有人采用内翅片炉管，这种炉管可以强化传热，提高生产能力，但是价格比较贵。中国科学院金属研究所设计了一种扭曲片管段，使管内介质旋转前进，减薄了滞留层，强化了传热，提高了效率，减少了结焦。在实验室取得成功后，又解决了一系列工业生产中的问题。现已通过了一些工业化试验，正在推广。31裂解炉的结构 包括辐射段，对流段，废锅(TLE，SL裂解炉的结构裂解炉的结构 实验室的模似试验结果：1.通过管壁热流量增加28%；2.物料处理能力可增加10%；3.乙烯收率增加1.58%，三烯收率增加1.80%；4.结焦量减少43%；5.炉管压力降增加20%。工业试验的结果:(数据摘自辽阳石化公司化工一厂的阶段总结)1.炉管表皮温度大约降低50-80，效果明显。2.乙烯收率提高了1.14%，丙烯收率提高了1.10%,二烯收率提高了2.24%。3.处理量增加了8%左右。4.对炉管压降的影响并不显著。在某厂SRT-炉上应用该技术进行对比试验,具体试验结果如下:(摘自“裂解炉管强化传热工业试验研究”）1 在试验裂解炉中加入扭曲片管后，起到了强化传热的作用。2 加入扭曲片管后，强化传热炉管的处理量和空白试验炉管相比可以提高10%，而乙烯收率仍和空白炉管组的乙烯收率相当。3 加入扭曲片管后，裂解炉辐射段炉管的管壁温度同比下降20。4 加入扭曲片管后，对裂解炉的操作未产生不利影响。32裂解炉的结构 实验室的模似试验结果：1.通过管壁裂解炉的结构裂解炉的结构 33裂解炉的结构 33裂解炉的结构裂解炉的结构 对流段 由多组换热管束组成，包括原料预热，BFW预热，蒸汽过热等管束，用以回收烟气的热量；烧油的裂解炉，对流段设有“吹灰器”。烧嘴和燃料 裂解炉多采用气体燃料，也可以油气混烧，烧嘴必须与燃料相适应：有的专利商采用底烧嘴加侧壁烧嘴，侧壁烧嘴提供热量的比例在逐渐降低，目前约为20；有的专利商采用100底烧。适应环保的要求，开发了低NOx的烧嘴。34裂解炉的结构 对流段34裂解炉的结构裂解炉的结构 废锅(TLE，SLE)废锅的作用是迅速终止二次反应，回收裂解气的高温热能。有施密特(SHG)型，包西格(BORSIG)型，目前LUMMUS多采用“浴缸式”废锅，S&W、KBR 等公司多采用双套管线性废锅。通过废锅可以产生12MPa左右的超高压蒸汽。引风机 由布置在炉顶的引风机保持炉膛在负压负压下操作。各专利商都在不断地改进和完善裂解炉的设计，裂解炉在不断地大型化。例如KBR公司开发了双排炉管单炉膛裂解炉，能力可达28万吨年，S&W公司的气体裂解炉，能力可达21万吨年，液体裂解炉能力可达18万吨年。35裂解炉的结构 废锅(TLE，SLE)35各专利商的辐射炉管程数各专利商的辐射炉管程数 36各专利商的辐射炉管程数 36TECHNIP裂解炉裂解炉 37TECHNIP裂解炉 37TECHNIP裂解炉裂解炉 38TECHNIP裂解炉 38TECHNIP裂解炉裂解炉 39TECHNIP裂解炉 39KTI GK 型裂解炉型裂解炉GK型炉管构型型炉管构型40KTI GK 型裂解炉GK型炉管构型40KTI GK新新型裂解炉炉管构型型裂解炉炉管构型41KTI GK新型裂解炉炉管构型41典型的典型的GK6GK6型辐射炉管布置图型辐射炉管布置图42典型的GK6型辐射炉管布置图42典型的线性废锅简图典型的线性废锅简图43典型的线性废锅简图43KTI GK6 型裂解炉型裂解炉裂解炉整体组装后用自行平板车运往现埸裂解炉整体组装后用自行平板车运往现埸44KTI GK6 型裂解炉裂解炉整体组装后用自行平板车运往现LUMMUS裂解炉裂解炉 45LUMMUS裂解炉 45LUMMUS裂解炉裂解炉 辐射炉管演变46LUMMUS裂解炉 辐射炉管演变46典型的典型的SRT-SRT-裂解炉辐射炉管图裂解炉辐射炉管图 47典型的SRT-裂解炉辐射炉管图 47S&W裂解炉裂解炉 48S&W裂解炉 484949S&W裂解炉裂解炉 50S&W裂解炉 50S&W裂解炉裂解炉 51S&W裂解炉 51S&W裂解炉裂解炉 52S&W裂解炉 52S&W裂解炉裂解炉 53S&W裂解炉 53S&W裂解炉裂解炉 54S&W裂解炉 54Linde裂解炉裂解炉 55Linde裂解炉 55Linde裂解炉裂解炉 56Linde裂解炉 56Linde裂解炉裂解炉 57Linde裂解炉 57Linde裂解炉裂解炉 58Linde裂解炉 58Linde裂解炉裂解炉 典型的典型的LSCC1-1LSCC1-1裂解炉辐射炉管图裂解炉辐射炉管图 59Linde裂解炉 典型的LSCC1-1裂解炉辐射炉KBR裂解炉裂解炉 60KBR裂解炉 60KBR裂解炉裂解炉 61KBR裂解炉 61KBR裂解炉裂解炉 62KBR裂解炉 62KBR裂解炉裂解炉 63KBR裂解炉 63KBR裂解炉裂解炉 64KBR裂解炉 64典型的线性废锅简图典型的线性废锅简图65典型的线性废锅简图6566666767“浴缸式”废锅68“浴缸式”废锅68裂解炉的结焦和清焦裂解炉的结焦和清焦 任何原料裂解都存在结焦问题，包括辐射段炉管的结焦和废锅的结焦；结焦的机理包括炉管金属的催化结焦和重组分的缩合脱氢结焦；结焦使炉管的传热和裂解性能变差，需要周期性的清焦，清焦周期的长短依裂解原料和操作条件而不同，一般在3060天；清焦方法包括在线清焦和离线清焦；为了保证分离系统的连续稳定运转，裂解炉一般需要设置备用炉，备用能力系数一般为1020；单台裂解炉能力的大小应慎重选择，避免故障时分离系统的负荷波动过大；目前，国内有很多乙烯厂家采用“无备用炉操作”。69裂解炉的结焦和清焦 任何原料裂解都存在结焦问题裂解炉的热效率裂解炉的热效率 燃料燃烧的热量用于4个方面：辐射段裂解反应吸收的热量，对流段回收的热量，排烟带走的热量，热损失。裂解炉所消耗燃料的能量约占乙烯综合能耗的8090；由于节能的要求，裂解炉的热效率已由70年代的87左右提高到目前的93左右。70裂解炉的热效率 燃料燃烧的热量用于4个方面：裂解炉区是乙烯装置的关键部位裂解炉区是乙烯装置的关键部位 裂解炉的性能影响裂解产物的收率，影响运转周期，影响能量消耗，因此会影响装置的经济效益。裂解炉副产的超高压蒸汽是乙烯装置压缩机的动力来源，对装置的蒸汽平衡有决定性的影响。裂解炉区的投资约占乙烯装置投资的2530。71裂解炉区是乙烯装置的关键部位 裂解炉的性能影6.分离系统的主要设备分离系统的主要设备分离系统的设备包括：压缩机，泵，塔，反应器，换热器，槽罐等；依专利商不同，分离流程不同，分离系统的设备台数有多有少；主要是换热器的台数不同，换热设备多，能量利用好，能耗低；但是，设备台数多，投资高。乙烯装置的深冷脱甲烷系统，最低操作温度达到162；低于100的设备，需要采用不锈钢和铝合金的材质，60到100的设备要采用3.5Ni的材质。因此，设备投资较高。裂解气压缩机，丙烯机和乙烯机是装置的心脏设备；除上述设备外，还应包括原料罐和产品中间储罐及其输送泵等设备。S&W公司提供的450 KTA乙烯装置的部分分离设备示例。726.分离系统的主要设备分离系统的设备包括：压缩机，泵，塔，反6.分离系统的主要设备分离系统的主要设备 下表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。设备类别 顺序分离流程前脱丙烷流程 前脱乙烷流程塔161816反应器333压缩机4(含甲烷压缩机)4(含膨胀机)3罐413944换热器857044泵272724合计176161134736.分离系统的主要设备 下表是三种流程分离部分的设备位压缩机、塔类设备压缩机、塔类设备74压缩机、塔类设备74塔类、反应器类设备塔类、反应器类设备75塔类、反应器类设备75换热器类设备换热器类设备76换热器类设备76换热器类设备换热器类设备77换热器类设备77换热器类设备换热器类设备78换热器类设备78主要泵类设备主要泵类设备79主要泵类设备797.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势新建装置的规模继续大型化，经济规模为80100万吨/年。通过技术改造扩大已有装置的能力。实现更长的运转周期。欧洲和北美的一些乙烯装置已实现56年的连续运转，日本通产省决定，乙烯装置要实现4年连续运转。乙烯技术在不断完善，各专利商都在不断地改进和完善自己的技术，提高技术性能和竞争力。油化结合，实现炼油化工一体化。807.乙烯技术的发展趋势新建装置的规模继续大型化，经济规模为87.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势 (1)新建装置的规模继续大型化。由于技术发展水平和机械制造技术的限制，乙烯装置的规模经历了由小到大的发展过程，在90年代技术发展的基础上，目前新建乙烯装置的经济规模为600800kta，比八九十年代的400600kta又前进了一大步。在加拿大的Nova，采用S&W公司的专利技术建设了1套1270kta的乙烯装置，以气体为裂解原料。在美国德州，由BASF和FINA合资建设的900kta乙烯装置，采用Lummus的专利技术，总投资8.3亿美元。由于技术的进步，机械设备运转可靠性的提高，装置的规模继续向大型化发展，大型化可以降低运行成本，提高企业的经济效益和市场竞争力，世界级乙烯装置的规模己达到10001300kta。817.乙烯技术的发展趋势 (1)新建装置的规模继续大型化7.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势 (2)通过技术改造扩大已有装置的能力。据介绍，依裂解原料不同，新建乙烯装置投资为每吨乙烯550700美元，原料越重投资越高；而通过对已有装置的扩能改造，每增产1吨乙烯投资为300500美元。可见，通过改扩建提高乙烯装置的生产能力，在经济上具有很大的吸引力。特别对20年以前建设的老装置，由于年代和技术水平的限制，更具有改造的潜力。从93年开始，欧洲几乎没有建设新的乙烯装置，主要是对已有装置进行扩能改造来提高生产能力。例如荷兰壳牌公司的1套乙烯装置，74年投产时为450kta，78年改造到590kta，87年改造到700kta，2000年又改造到950kta。英国BP公司的1套乙烯装置92年投产时为350kta，96年改造到450kta，2000年改造到700kta。美国也有类似的情况，Amoco的1套乙烯装置，78年投产时为900kta(两条线)，经87年和96年两次改造，能力达到1440kta。可见，扩能改造是提高装置生产能力的有效途径。827.乙烯技术的发展趋势 (2)通过技术改造扩大已有装7.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势 (3)实现更长的运转周期。90年代中期，欧洲、北美的乙烯装置运转周期达到23年，日本的运转周期为2年。一般乙烯装置定期检修需要的时间为1个月，1套大型乙烯联合工厂的月产值在几千万美元之巨，停车1个月除了产值损失之外，还要支付一笔可观的大修费，例如，日本通产省计算的全国乙烯装置停车检修的费用为700亿日元。如果两年大修一次，则年费用为其1/2。4年大修一次，年费用为其1/4。由两年检修一次变为4年检修一次，使装置的运转时间延长，不需要投资就可以提高装置的生产能力。通过这一措施，日本的各乙烯厂可以提高生产能力约3。所以日本的乙烯装置决心实现4年连续运转。欧洲和北美的一些乙烯装置已实现5年或6年的连续运转。国内也在努力实现长周期运转、茂名乙烯装置在初始开车后连续运转56个月，创造了国内的最好成绩。837.乙烯技术的发展趋势 (3)实现更长的运转周期。7.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势 (4)乙烯生产技术在不断完善。可以说当今的乙烯技术已经是比较成熟的技术，尽管各乙烯专利商都有自己的裂解炉，有顺序分离流程，前脱乙烷前加氢流程，前脱丙烷前加氢流程等分离技术，但各种技术均可以长周期稳定运行，生产合格的产品。由于竞争的需要，各专利商也在不断改进和完善自己的技术，以提高装置的性能。例如：847.乙烯技术的发展趋势 (4)乙烯生产技术在不断7.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势裂解炉炉管构型和废锅型式的改进，低N0 x烧嘴或N0 x的脱除，双辐射炉膛等；急冷油减粘系统和热回收系统的改进；压缩机采用综合控制系统和干气密封技术；乙烯塔等采用热泵技术；采用高效设备，如高效塔板、高热通量换热器等：调整装置丙烯与乙烯比例的技术：脱除催化剂毒物的技术；防止和减轻有关部位产生结垢，延长运转周期等。采取上述措施可以降低装置能耗，提高运转稳定性，延长运转周期，方便维修，使装置性能提高到一个新水平。857.乙烯技术的发展趋势裂解炉炉管构型和废锅型式的改进，低N07.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势(5)油化结合，实现炼油化工一体化。把炼油厂和乙烯厂结合起来，实现原料和产品互供，特别是优化乙烯装置的原料，以显著改善企业的经济效益。炼油厂生产的拔头油、石脑油、液化气和炼厂干气是乙烯装置的好原料，通过优化原料配置，可以减少乙烯装置的原料消耗，以石脑油、AGO等为原料时，每吨乙烯原料消耗约3.2t左右，如果以炼厂的LPG、拔头油和轻石脑油为原料，乙烯的原料消耗可降至2.7t，特别是炼厂干气在脱除杂质以后，含有28左右的乙烯，并入乙烯装置，可以回收数量可观的乙烯。867.乙烯技术的发展趋势(5)油化结合，实现炼油化工一体化。7.乙烯技术的发展趋势乙烯技术的发展趋势乙烯装置的产品氢气和甲烷氢尾气，除自用以外的多余部分，可返给炼油厂，作为氢源或制氢原料，减少石脑油制氢的原料消耗。乙烯厂的其他化学品，例如MTBE、芳烃抽余液等也可返回炼厂，用以提高汽油产品的质量。这种油化一体化的装置，无疑会提高企业的生产灵活性，提高对市场的应变能力，提高企业的竞争能力。BASF和FINA联合建设的900kta乙烯装置与FINA现有的9000kta炼油厂实行一体化，增加了利润，降低了成本和风险，每年可产生5000万美元的协同效益。877.乙烯技术的发展趋势乙烯装置的产品氢气和甲烷氢尾气，除自88888.乙烯专利商介绍乙烯专利商介绍Lummus 公司 SRT型裂解炉，顺序分离流程，世界范围的乙烯能力约占38%。S&W 公司 U,M型炉管裂解炉，前脱丙烷前加氢流程，世界范围的乙烯能力约占30%。KBR公司。由Kellogg和B&R合并组成。SC型裂解炉，前脱丙烷前加氢流程。Linde 公司。是著名的乙烯专利公司，乙烯能力约占20%。Pyrocrack 型炉，前脱乙烷前加氢流程。898.乙烯专利商介绍Lummus 公司89Lummus公司公司 在乙烯工业中，Lummus公司的技术占有重要地位，据介绍，它已有50多年的烯烃装置的设计经验。目前，全球共有150多套乙烯装置采用Lummus公司的技术，总的生产能力超过3300万吨，约占世界乙烯生产能力的38。1986年以来，在世界范围内拿到54个乙烯项目，乙烯总生产能力14600KTA，其中29个为新建厂，25个为改造项目；19个装置裂解气体原料，35个装置裂解液体原料。在我国，70年代初期和后期引进的燕山、扬子、齐鲁和上海四套30万吨年乙烯装置，90年代初开车的盘锦和抚顺乙烯装置，90年代中期开车的新疆、天津、中原乙烯装置，以及近年来对燕山、扬子、齐鲁乙烯装置的改扩建，均采用Lummus公司技术。90Lummus公司 在乙烯工业中，Lummus公司的技术占有Lummus公司公司 该公司开发的SRT型裂解炉具有结构简单，炉管热分布均匀，反应介质在炉内停留时间短等特点。特别是近年来开发的SRT-VI型炉，进一步提高了裂解反应的选择性，增加了乙烯收率，减少了原料的消耗量。SRT-VI型炉采用4-1型结构的炉管，即4根入口小直径管和1根出口大直径管。多根入口小直径管大大增加了传热面积，提高了管壁的热通量，因此可以迅速提高反应物的温度，出口大直径管可以降低烃分压。同时也可延长清焦的周期，提高裂解炉的在线率。Lummus公司开发了浴缸式废热锅炉，根据流体力学的特点用陶瓷铸造的TLE入口，保证了短停留时间；采用较大的管径，减少了结垢。但是Lummus的裂解炉，辐射段炉管的弯曲现象比较显著，在燕山的Lummus和中石化合作炉(100KTA)开车后，也发生了这种问题。91Lummus公司 该公司开发的SRT型裂解炉具有结构简单Lummus公司公司 在降低能耗方面，Lummus公司近年来也做了大量改进。如采用低压脱甲烷流程等。其流程主要特点如下：(1)采用SRT-VI型炉，热效率高，对原料适应性强，既适用于轻质原料，也适用于重质原料，乙烯收率高；(2)采用顺序分离流程，低压脱甲烷；(3)采用CH4、C2H4二元混合制冷，已用于燕山乙烯改扩建项目并己运转。92Lummus公司 92Lummus公司公司 Lummus公司近年开发了烯烃转化(OCT)技术，并已有工业化装置。利用这一技术可以调节乙烯装置生产的丙烯和乙烯的比例，传统的液体原料裂解，丙烯与乙烯的比例为0.5左右，OCT技术可调节丙、乙比达到0.5-0.91。OCT技术的基本原理是乙烯和丁烯-2反应生成丙烯，反应为：C2H4+CH3CH=CH-CH32C3H6 Lummus称，该技术可以把低价值的丁烯升值为高价值的丙烯，从而提高企业的经济效益。但业内人士认为，因为美国的乙烯装置多以气体为原料，乙烷原料约占50，丙烯的产量很少，所以美国市场丙烯价格相对较贵，而中国的乙烯装置以液体原料为主，丙烯产量较多，市场价格比乙烯价格低或相当。应根据市场价格和走向决策技术的选择。93Lummus公司 Lummus公司近年开发了烯烃转化(OCS&W公司公司 S&W公司是著名乙烯专利商之一。目前，S&W公司被美国Shaw集团收购。在世界范围内已有120多套乙烯装置采用了S&W技术，相当于目前世界上30的乙烯生产能力。而且，自1990年以来世界上50的新增生产能力采用了S&W技术。在加拿大Novachem，S&W建造了生产能力最大的乙烯装置(127万吨年)。在中国、大庆、茂名和广州乙烯采用了S&W技术。94S&W公司 S&W公司是著名乙烯专利商之一。目前S&W公司公司 该公司开发的USC超选择性裂解炉以其高裂解深度，短停留时间和低烃分压见长。其裂解炉管有U型、W型、M型三种。U型炉管结构更加简单，在炉管第一程采用小口径管，而第二程采用大口径管，这样加大了升温段的传热比表面积。最近，S&W公司对传统的U型炉管的构型作了改进，使入口管和出口管间隔排列，炉管占据的空间比传统构型减少20，炉膛温度更为均匀。改进的构型已在德国VEBA乙烯装置中使用。并开发了一种直管式SLE，其体积小，压降低，维修简单，换管方便，不需要离线清焦。对大于10万吨的液体原料裂解炉，S&W推荐采用双辐射段炉膛的炉子。两个炉膛可以裂解不同的原料，可以一个炉膛裂解，一个炉膛清焦。使用100底烧嘴。清焦气可以返回炉膛，有利于环境保护。95S&W公司 该公司开发的USC超选择性裂解炉以其高裂解深度，S&W公司公司 S&W公司设置重燃料油气提塔，用乙烷炉裂解气把急冷油中的一股中沸点组分汽提出来并返回主分馏塔以调节急冷油粘度。根据裂解原料的轻重不同，可以设计低温(180左右)和高温(210)急冷油塔系统。十几年前，S&W公司和Mobil公司合作开发了ARS分离工艺，在裂解气深冷系统采用分馏分凝器技术，降低了脱甲烷塔负荷，从而使乙烯制冷负荷降低，达到进一步节能的效果。近年来，S&W公司对传统的采用热、冷两台分馏分凝器的流程作了改进，开发了HRS专利技术，用传统的精馏工艺取代分馏分凝器，这样可以显著降低投资，减少乙烯损失，并可多回收氢气，能耗相当或略有增加。采用热泵技术，以降低能耗。96S&W公司 S&W公司设置重燃料油气提塔，用乙烷炉裂解气把S&W公司公司 其流程主要特点如下：(1)USC(超选择性)裂解炉高热效率9394；既适用于轻质原料，又适用于重质原料；高烯烃收率。(2)SLE(选择线性换热器)急冷锅炉最小体积；短停留时间；非常低的结焦，不需离线清焦。(3)ARS(先进分离技术)用HRS专利技术取代分馏分凝器，降低投资；采用热泵技术，包括前脱丙烷热泵和乙烯塔热泵；降低了冷剂的耗量；采用双塔脱丙烷和双塔脱甲烷；投资可以和其他流程竞争。97S&W公司 其流程主要特点如下：97KBR公司公司 KBR是Kellogg和B&R合并组成的新公司，录属于美国哈里伯顿(HALLIBURTON)公司。原Kellogg公司乙烯技术的特点是采用毫秒裂解炉和顺序分离流程；B&R的分离技术是：对气体裂解原料采用前脱乙烷前加氢技术，对液体裂解原料采用前脱丙烷前加氢技术。KBR公司成立以后，被获准使用EXXON乙烯技术，而EXXON技术有其独道之处，多年来一直处于秘而不宣的状态，外人了解很少，因此，KBR技术实际上是把Kellogg、B&R和EXXON三家技术揉合在一起，形成一个新技术，称之为“SCORE”(SelectiveCrackingOptimumRecovery)技术。98KBR公司 KBR是Kellogg和B&R合并组成的新公司，KBR公司公司 (1)裂解技术KBR裂解炉的炉管构型有SC-1(单程)、SC-2(两程)和SC-4(四程)三种，构型不同，物料在炉管内的停留时间不同，停留时间越长，乙烯收率会越低，当前，KBR大多推荐使用SC-1型裂解炉，有最高乙烯选择性和收率。SC-1型裂解炉具有下列特点：乙烯收率高，烯烃选择性高；采用单程的辐射段炉管，简单耐用；急冷换热器(废锅)不需要机械清焦；在同一台炉子内可以裂解多种进料，例如4种；可以在线清焦，延长运转在线率，与传统设计相比有竞争性；采用低NOx烧咀，保护环境，只设底烧咀。据介绍，该裂解炉可以裂解乙烷-VGO等各种原料，炉管短，停留时间短，收率高，炉膛内有多组炉管，可以每组炉管裂解一种原料，可以有的组裂解，有的组清焦，带来的好处是不必单独设置循环乙烷裂解炉，裂解炉具有很大的原料灵活性，而且可使用EXXON公司设计和操作方面专有技术。99KBR公司 (1)裂解技术99KBR公司公司(2)分离技术 KBR介绍，对气体原料(乙烷)推荐采用前脱乙烷前加氢分离流程，对液体原料(例如石脑油)采用前脱丙烷前加氢流程。在大庆乙烯改造项目中增加的180KTA新线，即采用了原B&R公司提供的前脱丙烷前加氢流程，目前操作状态良好，但能耗偏高。对油急冷系统作了改进，取消重燃料油汽提塔，而在急冷油塔的底部增加了闪蒸分离段，把淬冷后的裂解气中所含的重燃烧油和焦粒等分离出来，从塔底排出。结合轻燃料油汽提塔从塔底排出的轻燃料油，共同达到控制急冷油粘度的目的。100KBR公司(2)分离技术 100KBR公司公司(2)分离技术 对酸性气体的脱除，KBR认为可以只用碱洗，而不必设置胺洗系统，这样虽然会多消耗一些碱，但碱的来源一般没有困难。却可以避免胺洗系统的结垢问题和操作困难。对C2分离系统也作了改进，并申请了专利。即对脱乙烷塔在塔顶加高一段，原脱乙烷塔塔顶的C2S继续在增高的塔段内分馏，使之塔顶可以得到聚合级乙烯产品，其产量可以达到装置乙烯产量的30，由此可以减小乙烯塔系统的设备尺寸和冷量需求。在丙烯塔和丙烯压缩机之间设计了热泵系统，具有节能效果。上述内容只是近年对分离流程的改进之处，没有变化的部分不再赘述。101KBR公司(2)分离技术 101KBR公司公司 KBR乙烯技术的特点如下：(1)裂解技术原料适应性广，可用乙烷-VGO等各种原料；单程炉管，停留时间短，收率高；可以分区裂解不同原料；可以在线清焦，延长运转在线率。(2)急冷油系统有粘度控制措施(3)分离技术前脱丙烷前加氢流程(液体原料)；不推荐胺洗；脱乙烷塔可以生产30产量的乙烯丙烯塔和丙烯机组成热泵。102KBR公司 KBR乙烯技术的特点如下：102LINDE公司公司 LINDE公司也是世界著名的乙烯专利公司之一，于1931年，LINDE公司建成了世界上第一个用低温蒸馏分离法生产乙烯的工厂，1965年，LINDE公司采用热裂解，裂解气净化及低温气体分离等技术，建成了第一套大型的乙烯生产装置。目前，LINDE公司在世界范围内建有300多台裂解炉，15个国家的30多套大型乙烯装置采用LINDE公司的乙烯技术，特别是1999年以来，与伊朗签定了3套百万吨级的大型乙烯合同。采用LINDE公司乙烯技术的生产装置，在欧洲比较多，其生产能力约占世界乙烯总生产能力的20。103LINDE公司 LINDE公司也是世界著名的乙烯专利公司之一LINDE公司公司 在我国，60年代建设的兰州砂子炉裂解，其分离系统即采用LINDE公司的技术，90年代建设的吉化30万吨乙烯也采用LINDE公司的技术。LINDE公司的裂解炉为Pyrocrack型，裂解炉在设计方面有独到之处。80年代，LINDE公司开发了重质原料如柴油，加氢尾油等的裂解技术，并将其工业化，特别是开发了重质原料裂解的二次注汽技术，成功的用于工业实践。LINDE公司的分离系统采用前脱乙烷前加氢技术，裂解气经压缩之后，进入双塔双压脱乙烷系统。乙炔加氢采用等温式反应器，乙炔转化为乙烯的收率为50。LINDE公司还采用开式热泵乙烯制冷系统，可以减少投资和能耗。104LINDE公司 在我国，60年代建设的兰州砂子炉裂解，其分谢谢！105谢谢！105