[发明专利]一种降低乙烯装置能耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及乙烯生产领域，更进一步说，是涉及一种降低乙烯装置能耗的方法。

背景技术

目前，世界上主要乙烯装置采用蒸汽热裂解工艺生产乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃等基础有机化工原料。轻烃、石脑油、加氢尾油等原料与一定比例的稀释蒸汽混合在工业裂解炉内在高温条件下发生裂解反应，裂解产物经过急冷、压缩、分离等工序最终生产出乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料。

裂解炉是乙烯装置的核心。裂解炉排烟温度高，是乙烯装置普遍存在的问题，由于对流段对热量的回收不足，大量热量随着烟气排出浪费，造成裂解炉热效率低，乙烯装置综合能耗高。

急冷系统是乙烯装置的咽喉，它由急冷器、油洗塔、水洗塔等设备组成，承担着分离裂解馏分油(汽油、柴油、燃料油)组分和回收工艺水的任务，同时还是裂解过程中回收热量的关键设备。工业裂解炉废热锅炉出口来的裂解气在急冷器经急冷油喷淋冷却后送入油洗塔底部，回流冷却后，裂解产物中的轻组分从油洗塔顶部引出，进入水洗塔继续冷却至40℃左右，进入后续的压缩分离系统。

裂解过程所需要的大部分稀释蒸汽都来源于装置内部急冷油的余热利用，少数不足部分由管网蒸汽补充。油洗塔塔釜温度越高，蒸汽发生的越多，装置余热利用越好，外补蒸汽消耗越少。因此油洗塔塔釜温度的高低直接决定了余热回收量的大小，急冷系统的运行好坏对乙烯装置的能耗高低有着重要的影响，从而也影响着装置的生产成本。

将乙烯装置急冷系统看作一个整体，流入的是裂解产物，流出的是裂解气和裂解馏分油；急冷油、工艺水等均是在系统内循环。因此乙烯装置急冷系统正常运转要保证两个平衡，热量平衡、物料平衡。热量平衡即由裂解气带入急冷系统的热量要通过发生稀释蒸汽等换热方式利用掉。物料平衡则相对复杂，因为裂解产物裂解产物进入急冷系统后会发生聚合等反应，产生变化，急冷系统需要把变化后的裂解产物排出，以保持急冷系统中组分稳定。

乙烯急冷系统现在生产中的实际问题就是油洗塔塔釜温度低，急冷油粘度高。急冷油塔釜温度低，稀释蒸汽换热器温差小，稀释蒸汽发生量严重不足，因此需要大量蒸汽补入系统；急冷油粘度高，急冷油循环泵的功耗高，导致乙烯装置能耗居高不下，粘度过高时还会堵塞管路造成停车。

造成乙烯急冷系统问题的原因就是急冷油中生成的沥青质无法及时排出。为了给裂解炉产生的裂解气降温，急冷系统中急冷油在急冷器和油洗塔釜之间循环，其循环量往往达到几千吨每小时，而裂解馏分油的采出只有几十吨每小时，急冷油在系统内长时间滞留，产生大量沥青质，粘度大幅升高。而为了控制急冷油粘度，只能降低油洗塔釜温度来减少沥青质生成的速度。可是在裂解炉负荷相同的情况下降低油洗塔釜温度，会增加急冷油循环量，以至于急冷油在系统内滞留的时间更长，又增加了沥青质产生的量。所以实际生产中只能将油洗塔釜温度维持在180℃左右，才能保证急冷油中生成的沥青质和排出的沥青质相平衡，维持急冷油粘度稳定。这就是油洗塔塔釜设计温度210℃，可实际运行不到190℃的根本原因。

目前，工业装置上采用加入调质稀释油、加入减粘剂和使用减粘塔三种方法，只能以降低油洗塔塔釜温度为代价，勉强控制住急冷油粘度，导致乙烯装置能耗居高不下。

第一种方法是加入调质稀释油(裂解柴油)降低黏度，即将大量裂解柴油掺混至急冷油中，其副作用很大。首先，会增加裂解柴油在油洗塔中的循环量，加大油洗塔塔釜到塔中部的气相负荷，相应地降低了油洗塔的处理能力；其次，裂解柴油中含有大量的苯乙烯、萘、茚等组分，当它们随着急冷油循环时，会发生聚合反应产生聚合物，并积聚在油洗塔的塔板或填料上，影响塔板和填料的传热及传质效果，使塔压差上升，塔的处理能力下降；再次，由于裂解柴油循环量的增加，塔顶的裂解汽油和塔釜采出的裂解燃料油中会含有部分柴油的组分，影响到裂解汽油和燃料油的品质，严重时会使得后续的急冷水塔的操作恶化；最后，由于急冷油的量很大，故为了降低急冷油的粘度，通常需要长时间掺入大量的裂解柴油。采用这种方法，无法减少沥青质生成量，急冷油粘度一般只能控制在1000～2000mm²/s(50℃)，油洗塔塔釜温度无明显提高。