乙烯装置冷区工艺设计论文.doc

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1、乙烯装置冷区工艺设计论文1乙烯装置冷区技术特点1．1冷区工艺特点乙烯装置根据生产流程分为裂解炉系统、急冷系统、压缩系统、冷分离系统、热分离系统及制冷系统。主要产品为聚合级乙烯和丙烯，主要副产品为富甲烷气、混合碳四、粗裂解汽油和裂解燃料油。采用顺序分离流程的乙烯装置中，冷分离回收部分即冷区是工艺流程最复杂的部分，冷区包括裂解气深冷及脱甲烷塔系统和碳二分离系统，还有与之密切关联的二元制冷和丙烯制冷系统。冷区的介质温度低，两相流管道多，工艺物流和冷剂在冷箱及单台板翅式或管壳式换热器、进料分离罐、冷剂罐等设备之间来往，还有相对安装高

2、度及坡度等要求，也是主要产品乙烯和副产品氢气、富甲烷气(燃料)的产出部位。消耗冷量大，脱甲烷塔进料(裂解气)激冷和脱甲烷塔所需冷量占比例最大，占总冷负荷的50%以上，其次是碳二分离系统即乙烯精馏塔顶冷凝器和脱乙烷塔塔顶冷凝器，占总冷负荷的45%以上，顺序流程的冷量负荷分配和按冷负荷分配的轴功率。深冷脱甲烷、氢气纯化:深冷分离出来的富甲烷气作为本装置裂解炉和/或其它用户汽油加氢单元的燃料气，过量的燃料气将送入装置外全厂燃料气系统。采用低压脱甲烷系统、两段节流膨胀制氢和甲烷/乙烯混合二元制冷。粗氢经过甲烷化反应器脱除CO，然后干

3、燥脱除甲烷化反应生成的水，干燥后氢气产品除用于装置本身碳二、碳三加氢反应器的需要外，多余氢气产品也供其它用户如汽油加氢单元，或送到装置外氢气管网，粗氢或纯化后氢气也可送燃料气系统。1．2冷区设备特点5学海无涯深冷分离系统和制冷系统中的热交换设备除核心设备冷箱外，还有不少单台换热器，装置规模大型化后，普通管壳式换热器计算尺寸大，设备设计和制造困难，也不利于设备布置，因此对介质干净的丙烯冷剂、C2物流，如乙烯精馏塔再沸器、中沸器、冷凝器、脱乙烷塔冷凝器、丙烯冷剂冷凝器等采用单个板翅式换热器(板翅芯在罐内(简称CIV即Corein

4、Vessel))、高效换热器，既可提高传热效率、减少压损和冷损失，又可缩小设备尺寸，有利于设备布置。塔系统比较复杂，低温操作，塔内填料层或设备塔板层数多，再沸器、中沸器多，塔顶冷凝器采用丙烯或二元冷剂，泵多是低温泵。制冷压缩机采用多段离心式压缩机，以前采用丙烯、乙烯、甲烷单组分制冷系统，近年采用甲烷、乙烯二元或甲烷、乙烯和丙烯三元组分制冷。2福建乙烯装置冷区工艺设计流程说明2．1裂解气深冷脱甲烷、氢气纯化系统裂解气压缩、干燥后进入深冷分离系统，裂解气用工艺物流和丙烯及二元冷剂渐进激冷到－72℃后进入脱甲烷塔第一进料分离罐，凝

5、液被分成两股并经自身换热后作为脱甲烷塔的第一和第二股进料。来自脱甲烷塔第一进料分离罐顶的裂解气在冷箱中用甲烷尾气和二元冷剂激冷到－95℃。凝液在第二进料分离罐中被分出并送往脱甲烷塔作为第三股进料。来自第二进料分离罐顶的裂解气在冷箱中用氢气和甲烷尾气进一步激冷到－130℃。凝液在第三进料分离罐中被分出并送往脱甲烷塔作为第四股进料。从第三进料分离罐中分出的甲烷氢物料经过两级冷却和闪蒸后得到富甲烷气和氢气产品。氢气在冷箱中回收冷量后大部分进入甲烷化系统以脱除一氧化碳，经过干燥后送往乙炔、MAPD、汽油等加氢反应器用户，剩余的送往装

6、置外氢气系统。分出的甲烷在冷箱中回收冷量后也送往燃料气系统。脱甲烷塔顶分出甲烷氢尾气进入冷箱回收冷量，加热到30℃后作为装置内干燥器、反应器的再生气，甲烷氢尾气最终作为装置的燃料气。脱甲烷塔的塔釜液是C2及以上组分，由泵加压送到冷箱，在冷箱中用丙烯冷剂液体等热物流回收冷量，然后分成2股去脱乙烷塔。2．2碳二分离系统脱甲烷塔塔釜液经冷箱回收冷量后分为2股，一股直接作为脱乙烷塔的上部进料，另一股经裂解气预热后作为脱乙烷塔的下部进料。脱乙烷塔的回流由－28℃丙烯冷剂冷凝塔顶气体提供，塔釜再沸器由急冷水加热。另有1台由低压蒸汽提供热

7、量的备用再沸器以保证操作的连续性。脱乙烷塔塔顶净产品进入乙炔加氢反应器系统，2台乙炔转化器，1开1备，每台为3段床叠放，床层带中间冷却器。经过3段床，乙炔被选择加氢成乙烯和乙烷。乙炔转化生成的绿油用来自乙烯精馏塔的一股物流洗涤脱除。乙烯精馏塔有塔釜再沸器和中沸器，中沸器采用裂解气做再沸介质，塔釜再沸器所需热量则由丙烯制冷三段罐顶气体和二段抽出混合丙烯气提供，塔顶回流由－40℃5学海无涯丙烯冷剂提供。塔釜循环乙烷在进入进料处理系统之前经裂解气汽化和在冷箱中回收冷量。乙烯精馏塔产品输出系统设有1套低温乙烯产品板翅式换热器。2．3

8、制冷系统1)丙烯制冷。丙烯制冷系统是1个闭环4段系统，它使用蒸汽透平驱动离心式压缩机。系统提供4级制冷:－40℃、－27℃、－3℃和13℃，冷却水用来冷凝压缩机的排出气体，在排出口设置有液体收集罐，可用做液封，使气体能够冷凝。丙烯制冷系统的每一级均设置吸入罐，用做各级用户的缓冲和减少液体夹