乙烯生产工艺

常州明天化工技术服务公司10kt/a 乙酸生产技术方案技术专题研讨任务一、确定热裂解工段技术方案任务二、确定分离工段技术方案任务三、确定生产中安全、节能、环保技术方案任务四、工艺流程1、确定工艺路线（ 1）现有生产方法评价（ 工艺先进、成熟性分析、 技术经济评价）：乙醇脱水成熟、工艺简单、投资少；需要便宜的乙醇原料。烃类热裂解成熟、工艺复杂，投资大；石油价格高于 80美元 /桶，失去成本优势。甲醇制乙烯大规模不够成熟、工艺复杂，投资大，石油高于 80美元 /桶，有成本优势。 2008.10.17“ 中国化工报 ” -坚持科学发展煤化工2008.10.13“ 中国化工报 ” -渗透汽化：有机溶剂分离新选择2008.10.20“中国化工报”2008.10.24“中国化工报 ”2008.10.20“中国化工报 ”报道：煤制烯烃会成为下一个调控对象吗？煤制烯烃技术是否成熟n 目前石油价格在 60美元 /桶左右，由机构预测可能会跌至 50美元 /桶，并在较长时间内不会操作 70美元 /桶。我国乙醇资源优势不明显。选择烃类热裂解制乙烯2、确定生产方法裂解炉油吸收法深冷分离蓄 热 炉 Lummus管式炉Stone-webster管式炉Kellogg管式炉三菱石化管式炉顺 序分离前脱乙 烷 前脱丙 烷优点适 应 各种原料转 化率高、生产 能力大等转 化率较 高、生产 能力大等转 化率高、生产 能力高等转 化率高、生产 能力较 高等工 艺简单，能耗 较低见 教材见 教材见 教材缺点转 化率、生 产能力低等材 质 要求高，特定原料材 质 要求高，特定原料材 质 要求高，特定原料材 质 要求高，特定原料产 品 纯度 难 以满 足要求见 教材见 教材见 教材结论： Lummus管式炉热裂解，深冷顺序分离流程3、分析工艺条件（ 1）反应原理（已知条件）一次反应： 原料烃类经裂解生成乙烯和丙烯（ 1）烷烃脱氢、断链（ 2）环烷烃：脱烷基侧链为甲基或乙基脱氢生成芳烃（ 3）芳烃：侧链断裂、脱氢缩合 （脱氢比开环容易）二次反应 ：乙烯、丙烯等低级烯烃进一步发生反应，生产多种产物 （比一次反应复杂，一次反应生成的烯烃进一步裂解而成）各种烃热裂解生成乙烯、丙烯的能力烷烃 烯烃 环烷烃 芳 烃最有利于乙、丙 烯 生成 能脱 氢 （炔二 烯 ） -某大分子裂而 为 乙、丙 烯生成芳 烃 的反 应优 于生成 单烯烃 的反 应不易裂解分子量， 总产 率正构 异构，Mr， 含 环烷烃较 高的，丁二 烯 、芳 烃 ；乙、丙烯 无 烷 基多 环 芳 烃 结 焦有 烷 基（ 烷 基断碳 链脱 氢 ）芳 烃 不开 环多 环 结 焦n 一次反应大多为一级反应 裂解反应需要吸收大量的热（ 2） 分析反应工艺条件 -温度热力学分析、动力学分析： 高温有利于生产经济性分析及材质限制 温度 在 900-1100 体积增大的气相反应 浓度变化的影响 热力学分析：低压有利生产，降低压力提高反应物转化率 安全生产考虑：降低分压（加水蒸气）提高其选择性（ 2） 分析反应工艺条件 -压力加水蒸汽的原因n 优点： n 1、降低烃分压，提高收率n 2、维持常压，工艺安全n 3、易分离n 4、消除结碳n 5、稳定温度，抑制腐蚀，保护炉管。缺点：1、降低生产能力2、能耗加大 动力学分析：一次反应和二次反应的竞争，使得存在一个适宜停留时间，停留时间过长，乙烯收率下降 -停留时间短有利于生产 表观停留时间（ 2） 分析反应工艺条件 -时间结论：烃类热裂解工艺条件特点 -高温、低烃分压、短停留时间4、确定反应器型式反 应 特点 对 反 应 器要求气相反应 管式反应器高温、吸热 加热、耐高温低压、短停留时间 高温、毫秒炉反应器 （lummus反应器）n 管式裂解炉反 应 部分（ 热 裂解）工作温度 900-1100工作 压 力 0.1-0.15Mpa物料化学性 质 易 积 炭、腐 蚀 性不 强材 质 耐高温合金 钢5、选择材质二 .烃类热裂解工段工艺流程n 1.烃类热裂解过程工艺图（轻质烃为原料）n 2.烃类热裂解过程工艺图（馏分油为原料）1、要求：乙烯、丙烯纯度符合聚合要求。2、裂解气组成： H2、 CH4 C2H2、 C2H4、 C2H6、 C3H6 C3H8、 C4、 C6、H20、 H2S、 SO2等。任务二：分离工段技术方案3、确定生产方法油吸收法深冷分离顺 序分离 前脱乙 烷 前脱丙 烷优 点 工 艺简单 ，能耗较 低缺点 产 品 纯 度 难 以满 足要求结论： 深冷精馏分离n 多组分精馏分离方案n 按关键组分划分n （ 1）顺序分离方案n H2、 C10； C2(C20、 C2=);C3(C30、 C3 ）； C4.n （ 2) 前脱乙烷分离方案n H2、 C10、 C2(C20、 C2=);C3(C30、 C3 ）； C4.n （ 3）前脱丙烷分离方案n H2、 C10、 C2(C20、 C2=)、 C3(C30、 C3 ）； C4.结论： 顺序分离流程4.问题(1) 去除 C2H2？ - 加氢？吸收？(2) 去除气体中水份？ - 吸附？吸收？冷冻？(3) 去除气体中酸性组分？ -吸收？(4) 满足精馏要求？ -烃类液化：低温？，高压？(1) 去除 C2H2？吸收法产品纯度不够采用 加氢法前加氢？后加氢 ?（见教材）(2) 去除气体中水份？- 吸附？吸收？冷冻？浓硫酸吸收适用处理量少，且稀硫酸难处理冷冻只适用 0 以上的气体采用吸附法 吸附原理？常用吸附剂？吸附剂的再生？(3) 去除气体中酸性组分？-吸收乙醇胺吸收？碱吸收？联立吸收？吸收流程？吸收 -解脱流程？ (4) 满足精馏要求？-烃类液化：高压？ -多级压缩技术多段压缩技术(1)要求 0.11MPa至 3.65MP