安全管理编号：LX-FS-A36663 乙烯装置简介和重点部位及设备
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乙烯装置简介和重点部位及设备
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一、装置简介
(一)装置发展及其类型
1．装置发展
乙烯是石油化工的重要基础原料，乙烯装置是石油化工生产有机原料的基础，是石油化工的龙头，它的规模、产量、技术，标志着一个国家的石油化学工业的发展水平。乙烯生产装置起源于1940年，美孚公司建成了第一套以炼厂气为原料的乙烯生产装置，开创了以乙烯装置为中心的石油化工历史。50年代，德国、日本、英国、前苏联、意大利等国家相继建立了石油化工企业。
1960年世界乙烯产量为2910kt，1970年为19760kt，1980年达到34020kt，1990年为56300kt，到1997年世界乙烯生产能力接近86900kt，产量达78500kt。目前世界上乙烯生产的主要技术是管式炉蒸汽热裂解和深冷分离流程。
我国第一套乙烯装置是1962年兰州化学工业公司合成橡胶厂5．25kt／a的乙烯生产装置，以炼厂气为原料，采用方箱管式裂解炉，油吸收法分离，生产化学级乙烯。1962年底由我国自行建设了高桥化工厂2．0kt／a乙烯装置，1964年试车成功。70年代，我国先后从国外引进了一批技术先进、规模较大的乙烯装置，分别建成了燕山、大庆、齐鲁、扬子、金山等年产300kt／a的乙烯装置。特别是近几年来，全国乙烯行业有了飞跃性的发展，原有老装置经过配套平衡、技术改进，生产能力进一步发挥，
20xx年我国乙烯生产能力已达到6266kt。随乙烯工业的迅速发展，原料种类和加工工艺均有了巨大的变化。根据地域和资源的不同，原料分布从乙烷、丙烷、天然气、石脑油到柴油甚至到HAGO、HVAO 和常三减一线油和蜡下油等。加TI．艺有管式炉裂解制乙烯、甲醇制乙烯、甲烷制乙烯、催化裂解和由合成气制乙烯等方法。其中以管式炉裂解制乙烯工艺最为成熟，世界乙烯产量的99％左右均由管式炉裂解法生产。
2．装置的主要类型
乙烯装置主要由裂解和分离两部分组成。管式裂解法可以分为鲁姆斯裂解法、斯通—韦伯斯特裂解法、凯洛格裂解法、三菱油化裂解法、福斯特—惠勒裂解法和西拉斯裂解法等。分离部分根据分离形式可以分为顺序分离法、前端脱乙烷、前端脱丙烷和渐
进分离流程。
典型分离流程比较见表3—1。
(二)装置的单元组成与工艺流程
1．组成单元
乙烯装置的基本组成单元为：裂解炉单元、急冷单元、裂解气压缩单元、深冷分离单元、脱甲烷单元、脱乙烷与乙烯精制单元、乙烯产品外送单元、脱丙烷与丙烯精制单元、脱丁烷单元、脱戊烷单元、火炬单元、制冷压缩单元和污水处理单元。各单元作用介绍如下：
(1)裂解炉单元
原料油与稀释蒸汽按比例混合，进入裂解炉发生高温断链反应，生成氢气、甲烷、乙烯丙烯、碳四等
目的产物，同时副产超高压蒸汽。此单元属高温单元。
(2)急冷单元
裂解气在此单元先后经油洗、水洗，温度降低至40℃，同时将较重组分如渣油、重汽油分离出来。
(3)裂解气压缩单元
利用超高压蒸汽作动力驱动汽轮机将裂解气升压，分离其中较重组成，减少进入冷箱系统的物料量，同时将裂解过程中产生的酸性气体用碱中和脱除。过程中产生废碱、含硫污水。
(4)深冷分离单元
将压缩后的裂解气干燥后，依次降温最终达到氢气的分离。利用镍基催化剂将氢气中的杂质脱除。
(5)脱甲烷单元
进行甲烷与碳二以上组分的切割。(6)脱乙
烷与乙烯精馏单元
进行碳二与碳三以上组分的切割，并将碳二在钯系催化剂作用下选择加氢，使乙炔加氢生成乙烯，分离乙烯与乙烷，乙烷循环裂解。
(7)乙烯产品外送单元
进行乙烯储存和汽化外送，为下游装置提供不同压力等级的气相乙烯。
(8)脱丙烷与丙烯精制单元
进行碳三与碳四以上组分的切割，并将碳三在催化剂作用下选择加氢，使MAPD加氢生成丙烯，分离丙烯与丙烷，丙烯送下游加工，丙烷循环裂解或外送。
(9)脱丁烷单元
进行碳四与碳五以上组分的切割。
(10)脱戊烷单元
将碳五与汽油分离，碳五送制苯抽提。
(11)火炬单元
提供可燃气体安全排放燃烧或回收，是事故状态下的安全防护措施。
(12)制冷单元
为裂解气顺序分离提供不同等级的冷剂，是乙烯装置的心脏部位。
(13)污水处理单元
预处理装置产生的废碱等污水，间断处理，有H ?S等剧毒物料。
2．工艺流程
从界区外来的HGO、石脑油、加氢尾油原料分别储存在进料罐，原料经过泵加压后，用急冷水预热送至裂解炉。经预热后裂解原料进入裂解炉对流段原料预热段预热后与稀释蒸汽按比例混合后，经裂解炉
混合预热段预热至起始反应温度(即横跨温度)，进入裂解炉辐射段进行裂解。裂解气先进入废热锅炉尽快冷却以防止二次反应的发生，并回收裂解气的显热，然后进入急冷器用急冷油进一步冷却后送人汽油分馏塔。
裂解气在汽油分馏塔中用循环急冷油进一步冷却，重组分通过塔釜采出作为裂解燃料油(PF0)产品，较轻的组分通过侧线采出作为裂解柴油(PGO)产品，裂解汽油和更轻的组分在塔顶以汽相采出。急冷油带走的热量经过稀释蒸汽发生系统、工艺水汽提塔再沸器、对去工艺水汽提塔及稀释蒸汽发生器的工艺水加热进行回收。
急冷水塔塔顶汽相经带有段间冷却和分离的五段裂解气压缩机压缩。裂解气压缩机五段出口裂解气经冷却水、丙烯冷剂和脱乙烷塔进料激冷后进入裂解气
干燥器。过程中分离的汽油送出界区，凝液汽提塔釜出料送至脱丙烷系统。在三段和四段之间，裂解气经过碱洗除去H?S和C02。
裂解气经过脱水干燥，进入冷箱，依次经丙烯冷剂、乙烯冷剂、甲烷节流降温冷凝分离，最终气相降温至—165℃从低压甲烷中分离出氢气，氢气经甲烷化精制后提供给乙炔、丙炔加氢用。
低压脱甲烷塔接收深冷分离单元来的各股液体进料，塔顶用二元冷剂部分冷凝，分离出的高压甲烷产品在冷箱中回收冷量后去再生气、燃料气系统，中压甲烷产品去燃料气系统。塔釜物料经塔釜泵加压后依次经回收冷量至作为脱乙烷塔进料。塔釜再沸器用—37℃裂解气和二元冷剂作为热源。
脱乙烷塔进行碳二与碳三以上组分的切割分离。塔釜再沸器采用来至急冷水塔的急冷水加热，釜液经
冷却水换热器和脱砷反应器去高压脱丙烷塔，塔顶气体经—24℃丙烯冷剂部分冷凝，气体去乙炔转化器。加氢后的碳二馏分中乙炔浓度要求小于5X10—6
。加氢后的气体经冷却后经绿油吸收塔、乙烯干燥器进入乙烯精馏塔，由侧线采出液态乙烯产品送人乙烯产品贮罐，塔釜乙烷循环裂解。
乙烯产品经乙烯泵送出，用气体丙烯加热蒸发、液体丙烯过热，然后以30℃、1。8MPa(表)的气相产品送出界区。
脱丙烷塔系统采用双塔脱丙烷，一个带CDHYDBO加氢催化剂的高压脱丙烷塔和一个低压脱丙烷塔组成。首先经过碳三脱砷保护床脱除砷。而后用干燥后的氢气进入在塔上部的催化剂床层中与碳三中的MAPD反应，将甲基乙炔和丙二烯加氢为丙
烯。将碳三馏分精制分离，聚合级丙烯产品液相送出，丙烷循环裂解或作为液化气外送。低压塔釜将碳四以上馏分送至脱丁烷塔。
脱丁烷塔系统采用两个并联的塔操作，塔顶物料一部分作回流，一部分作为碳四产品送出界区。塔釜物料一部分去脱戊烷塔，另一部分直接作为裂解汽油送出界区。脱丁烷塔塔釜来的物料进入脱戊烷塔，塔顶气相经冷凝后作为碳五产品送出界区。塔釜液则作为裂解汽油送至界区。
火炬系统分为第一火炬系统、第二火炬系统和火炬气回收系统。用以将正常时的低压甲烷排放和无组织泄漏物安全燃烧，并将工艺紊乱时的安全排放燃烧。火炬头上有三股中压蒸汽，其目的是为了保护火炬头，消烟和助燃。在装置操作稳定，提高排放系统的压力，投用火炬气回收压缩机，回收火炬气人燃料