專利名稱：一種提高乙烯裝置急冷油塔底溫度的方法
技術領域：
本發明涉及蒸汽裂解制乙烯工業，特別涉及蒸汽裂解制乙烯工業中的急冷油循環系統。
背景技術：
目前，世界上主要采用蒸汽熱裂解工藝生產乙烯。石腦油等原料與一定比例的稀釋蒸汽混合在80(TC以上溫度下發生裂解反應，經過壓縮、分離等工序最終生產出乙烯、丙烯 等化工原料。原料在裂解過程中配入一定量的蒸汽，目的在于提高裂解過程的選擇性，增 加乙烯產量。裂解爐出口來的裂解氣經冷卻后送入油洗塔底部，回流冷卻后，物料中的重 組份凝到塔底形成急冷油。所需要的大部分稀釋蒸汽來源于裝置內部油洗單元分離出的急 冷油余熱利用，不足部分由管網蒸汽補充。油洗塔底溫度越高，蒸汽發生的越多，裝置余 熱利用越好，外補蒸汽消耗越少。因此油洗塔底溫度的高低直接決定余熱回收量的大小， 也影響裝置生產成本。但由于裂解產物急冷油中含有苯乙烯、茚等不飽和芳烴組份，這些 物質在長時間的高溫下循環會發生聚合，生成大分子物質，導致急冷油粘度增大，使急冷 油運動狀況惡化，影響換熱效果。由于受急冷油粘度影響油洗塔底溫度無法提高，導致急 冷油熱量回收不完全，造成稀釋蒸汽發生量嚴重不足，因此需要大量蒸汽補入系統，造成 了能源浪費。同時由于急冷油粘度增大，增加了系統循環泵的功率，導致裝置能耗居高不 下。因此在兼顧急冷油粘度保證系統平穩運行的前提下，盡可能提高油洗塔底溫度是降低 乙烯生產成本的主要渠道之一。一般情況下，提高油洗塔底溫度的出發點均從降低急冷油粘度入手， 一種方法是應用 減粘塔，利用乙烷爐出口裂解氣或直接使用蒸汽熱汽提的方式，通過將急冷油中的輕組分 汽提返回到循環系統中，利用增加急冷油循環系統中輕質油比例稀釋粘度高的油質來實現減粘，以保證系統穩定運行。該方法的不足之處是 一是增加了設備投資，裝置運行成本 增加；二是汽提后外送急冷油中輕組分含量較少，外送管線容易發生堵塞。另一種方法是 應用減粘劑，近幾年來國內外研究部門及乙烯專利商研究出各種適合降低急冷油粘度的化 學藥劑，通過加入化學助劑抑制聚合反應自由基的活性來實現減粘目標。就目前國內外乙烯行業各裝置實際運行情況看，兩種減粘技術具有一定效果，但均不夠理想，受此限制，目前油洗塔底溫度一般控制在180'C-19(TC左右，熱量回收不好，使得蒸汽消耗上升，運 行成本增加。急冷油余熱回收均是在急冷油循環系統中安裝換熱器，通過將工藝水汽化產生 0.7MPa蒸汽來實現的。傳統的方式是將氣液分離罐安裝在換熱器上方，用水將換熱器浸 滿，采用熱虹吸方式依靠水的密度差進行水循環，實現急冷油降溫和發生蒸汽的目的。發明內容本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種提髙乙烯裝置急冷油塔底溫度的方 法，以在保持急冷油粘度不上升的情況下，提高油洗塔底溫度，增加稀釋蒸汽發生量，減 少蒸汽的直接補入，保證裝置穩定運行，并實現節約能源和降低裝置運行成本的目標。傳統的急冷油冷卻方式釆用工藝水熱虹吸原理，在換熱面積不變的情況下，急冷油返 回溫度直接受入口溫度影響，當換熱器入口 (油洗塔底)溫度上升時，換熱器出口 (回流 液)溫度隨之上升，回流入塔后在上升裂解氣作用下，進入到塔底急冷油中的輕組分隨之 減少，不可避免的會導致急冷油粘度上升，于是抑制了塔底溫度的提高。本發明提供一種提高乙烯裝置急冷油塔底溫度的方法裂解爐出口來的裂解氣經冷卻后送入油洗塔底部，回流冷卻后，物料中的重組份凝到 塔底形成急冷油，急冷油經急冷油循環泵送入串聯的急冷油換熱器，經換熱后， 一部分急 冷油回流至油洗塔，'一部分送至裝置外罐區做燃料使用；工藝水采用強制循環，由循環泵 升壓后以并聯方式送入各臺急冷油換熱器，在急冷油換熱器內冷卻急冷油，同時工藝水被 加熱汽化發生蒸汽供裝置循環使用。傳統的工藝流程見附圖l (以3組急冷油換熱器為例)。圖中，1:油洗塔；2:急冷油循環泵；3、 4、 5:急冷油換熱器；6:汽/液分離罐；7-17: 急冷油線；18-23:工藝水管線；24-29:其他管線。裂解爐出口來的裂解氣經初步冷卻后經管線25送入油洗塔1底部，經過16、 25、 26 三股回流冷卻，物料中最重的急冷油組份凝到塔底形成急冷油，急冷油經管線7進入急冷 油循環泵2升壓，經管線8、 9、 10、 11送入急冷油換熱器3、 4、 5冷卻，同時發生稀釋蒸汽，急冷油自管線12、 13、 14出來后匯合至管線15,大部分經管線16返回油洗塔1 作回流，少部分經管線17外送。工藝水經管線29進入汽/液分離罐6，經管線18、 19、 20后進入急冷油換熱器3、 4、 5，在其內部部分汽化產生稀釋蒸汽，汽化的蒸汽經管線21、 22、 23返回氣液分離罐6， 分離后氣體經管線28送往裂解爐。由于該流程的工藝水流量不可調節，進入換熱器內的新鮮水量僅為發生蒸汽后的補入 水量，因此急冷油回流溫度隨著油洗塔底溫升高而上升，急冷油冷卻前后溫差較小(一般 在2(TC左右)，因此油洗塔底溫度只能控制在較低水平。附圖2為本發明的工藝流程簡圖(以3組急冷油換熱器為例)。其中1:油洗塔 2:急冷油循環泵 3、 4、 5:急冷油換熱器6:工藝水循環泵 7:汽/液分離罐 8、 9、 10:流量表11-17:急冷油管線 18-26:工藝水管線 27-29:塔回流管線31-32:其他管線下面以3組急冷油換熱器為例，對本發明進行詳細說明。裂解爐出口來的裂解氣經初步冷卻后經管線27送入油洗塔1底部，經過27、 28、 29 三股回流冷卻，物料中最重的急冷油組份凝到塔底形成急冷油，急冷油經管線ll進入急 冷油循環泵2升壓，經管線12、 13、 14送入急冷油換熱器3、 4、 5冷卻，同時發生稀釋 蒸汽，急冷油自管線15出來后大部分經管線17返回油洗塔1作回流，少部分經管線16 外送。工藝水經管線32進入汽液分離罐7，經管線26進入工藝水循環泵6升壓，在管線18、 19、 20中由流量表8、 9、 10計量其流量后進入急冷油換熱器3、 4、 5，在其內部部分汽 化產生稀釋蒸汽，由管線21、 22、 23匯集經管線25返回氣液分離罐7，分離后的液體重 新進入系統循環，氣體經管線31送往裂解爐。實際生產中可根據裝置生產能力的大小，適當設計串聯的急冷油換熱器組數。例如， 對于一套30萬噸/年生產能力的乙烯裝置，可以設計成兩組，為了便于換熱器檢修等操作， 可增設一組作備用。本發明的工藝水采用強制循環，由循環泵升壓后以并聯方式送入各臺換熱器，以增加 進入換熱器內部工藝水流量，保證在換熱器入口急冷油溫度提高后有充足的冷卻介質，并保證急冷油回流溫度不上升，提高油洗塔底溫度。本發明的工藝水流量可調，優選采用截 止閥進行流量調節。由于各臺急冷油換熱器設計為串聯方式，各臺換熱器急冷油流量相同，因此工藝水進 入急冷油換熱器的流量根據每臺換熱器入口急冷油溫度不同略有變化。第一臺換熱器進水 量最大，第二臺換熱器流量次之，第三臺換熱器進水量最少，依此類推。本發明優選向急冷油中加入減粘劑及從油洗塔中段采出的輕質燃料油，以輔助控制急 冷油粘度。本發明所說的減粘劑中含有有機酸(優選磺酸)15-25% (質量百分數，下同)、分散 劑12-18%、有機胺(優選N.N-二乙基羥胺)9-15%、水處理劑9-15%、抗氧劑(優選 2.6-二叔丁基對甲酚)4-6%、急冷油抗氧劑7_13%、緩蝕劑 11-21%、烴類溶劑(優 選C》7-13X。減粘劑的加入量以急冷油送出裝置的流量為基準，其濃度優選150-200ppm。 所說的輕質燃料油，其加入量為50 -100 t/h。應用本發明提供的提高油洗塔底溫方法，與傳統的工藝水熱虹吸循環冷卻急冷油方式 相比，不同在于在設計上采用了急冷油換熱器串聯和工藝水強制循環，其優點在于 一是 在技術上可實現工藝水流量可調，通過增加過量的工藝水循環量，保證急冷油入口溫度提 高時出口溫度保持不變；二是改善了工藝水在換熱器中的狀態，傳統的工藝水熱虹吸循環 冷卻急冷油方式中，工藝水在換熱器中流動量'僅是被急冷油加熱后蒸發部分，水在換熱器 中的流動狀態屬于層流，設計成強制循環后增加了水的流量，可以實現工藝水流動的湍動 狀態。通過上述機理可以實現較低溫度的急冷油回流返回油洗塔，可以將較輕的油質壓入 急冷油內，降低急冷油中苯乙烯、茚等不飽和芳烴組份的濃度，消除苯乙烯、茚等不飽和 芳烴組份聚合的條件，實現提高油洗塔底溫的目標。油洗塔底溫度提高后，增大了急冷油 進出換熱器溫差，提高稀釋蒸汽發生量，減少蒸汽補入，最終實現節能目的，降低裝置生 產成本。應用本發明后，油洗塔底溫度可以提高15°C-20°C，最高運行溫度可提高到210-215 'C或更高，此時在急冷油粘度不變的前提下，可多發生蒸汽20噸/小時以上，每年可節約 資金上千萬元。不但可以創造巨大的經濟效益，在能源短缺的現代社會還具有十分明顯的 社會效益。
具體實施方式
以下為本發明的具體實施例，但本發明不僅僅限于這些實施例。 實施例l以30萬噸/年生產能力的乙烯裝置為例，采用附圖2所示的急冷油冷卻系統。主要設 備包括油洗塔l;急冷油循環泵2;急冷油換熱器3、 4、 5;工藝水循環泵6;汽/液分離 罐7;流量表8、 9、 IO及相應連接的管線。并將急冷油換熱器組數設計為3組。工藝流程如下裂解爐出口來的裂解氣經初步冷卻后經管線27送入油洗塔1底部，經過27、 28、 29 三股回流冷卻，物料中最重的急冷油組份凝到塔底形成急冷油，急冷油經管線ll進入急 冷油循環泵2升壓，經管線12、 13、 14送入急冷油換熱器3、 4、 5冷卻，同時發生稀釋 蒸汽，急冷油自管線15出來后大部分經管線17返回油洗塔1作回流，少部分經管線16外送。工藝水經管線32進入汽液分離罐7，經管線26進入工藝水循環泵6升壓，在管線18、 19、 20中由流量表8、 9、 10計量其流量后進入急冷油換熱器3、 4、 5，在其內部部分汽 化產生稀釋蒸汽，由管線21、 22、 23匯集經管線25返回氣液分離罐7，分離后的液體重 新進入系統循環，氣體經管線31送往裂解爐。在急冷油循環系統中加入減粘劑減粘劑注入到管線11后隨同急冷油一同進入油洗 塔1底部，共同調節急冷油粘度。根據急冷油粘度分析情況，采用本裝置油洗塔中段輕質燃料油組分作為輕質油，調整 其流量為50t/h，減粘劑中含有磺酸20% (質量百分數，下同)、分散劑15%、 N.N-二 乙基羥胺12%、水處理劑12%、 2.6-二叔丁基對甲酚5%、急冷油抗氧劑10%、緩蝕劑 16%及烴類溶劑10%;減粘劑的用量以急冷油采出量為基準，其濃度為200ppm，將急冷 油粘度控制在適當范圍內(160'C情況下粘度指標在40mm7s以下即可)。調整工藝水流量 (由儀表8、 9、 10現場指示)分別為流量表8: 45t/h;流量表9: 26. 5t/h;流量表 10: 15.6t/h。調整急冷油換熱器出口急冷油溫度保持不變(17(TC左右)。管線27入塔的 裂解氣溫度提高約3(TC，油洗塔底溫度提高10-20°C。 對比例l:采用附
圖1所示流程。裂解爐出口來的裂解氣經初步冷卻后經管線25送入油洗塔1 底部，經過16、 25、 26三股回流冷卻，物料中最重的急冷油組份凝到塔底形成急冷油， 急冷油經管線7進入急冷油循環泵2升壓，經管線8、 9、 10、 11送入急冷油換熱器3、 4、75冷卻，同時發生稀釋蒸汽，急冷油自管線12、 13、 14出來后匯合至管線15，大部分經 管線16返回油洗塔1作回流，少部分經管線17外送。工藝水經管線29進入汽/液分離罐 6，經管線18、 19、 20后進入急冷油換熱器3、 4、 5，在其內部部分汽化產生稀釋蒸汽， 汽化的蒸汽經管線21、 22、 23返回氣液分離罐6，分離后氣體經管線28送往裂解爐。由于該流程工藝水流量不可調節，進入換熱器內的新鮮水量僅為發生蒸汽后的補入水 量，因此急冷油回流溫度隨著油洗塔底溫升高而上升，急冷油冷卻前后溫差較小，因此油 洗塔底溫度只能控制在180-19(TC左右的較低水平。實施例1與對比例的冷卻效果對比見表1。表1實施例1與對比例1冷卻效果對比對比例1實施例1塔底溫度"C回流溫度'c溫度差'c粘度ira'7s (160.C)塔底溫度"C回流溫度'c溫度差'c粘度咖7s U60t:)1851661922. 272021693320.911871662120. 942011693218. 981881672115.822041703420. 751891692013.532021683410,15186166209. 672051693611.781881682013.72051693610.611881672127. 09204169359. 928
權利要求
1、一種提高乙烯裝置急冷油塔底溫度的方法，其特征在于裂解爐出口來的裂解氣經冷卻后送入油洗塔底部，回流冷卻后，物料中的重組份凝到塔底形成急冷油，急冷油經急冷油循環泵送入串聯的急冷油換熱器，經換熱后，一部分急冷油回流至油洗塔，一部分送至裝置外罐區做燃料使用；工藝水采用強制循環，由循環泵升壓后以并聯方式送入各臺急冷油換熱器，在急冷油換熱器內冷卻急冷油，同時工藝水被加熱汽化發生蒸汽供裝置循環使用。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于其中的急冷油中加入減粘劑和從油洗塔 中段采出的輕質燃料油。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特征在于其中的減粘劑中含有的組分及其質量百 分數為有機酸15-25%、分散劑12-18%、有機胺9-15%、水處理劑9-15%、抗氧劑4-6 %、急冷油抗氧劑7-13%、緩蝕劑11-21%、烴類溶劑7-13%;減粘劑的加入量以急冷 油送出裝置的流量為基準，其濃度為150-200ppm。
4、 根據權利要求2所述的方法,其特征在于其中的輕質燃料油的加入量為50-100t/h。
5、 根據權利要求3所述的方法，其特征在于其中的有機酸為磺酸，有機胺為N.N-二 乙基羥胺，抗氧劑為2.6-二叔丁基對甲酚。
全文摘要
本發明涉及一種提高乙烯裝置急冷油塔底溫度的方法，采用了急冷油換熱器串聯和工藝水強制循環；并可在急冷油中加入減粘劑及從油洗塔中段采出的輕質燃料油。應用本發明可提高油洗塔底溫度，增加稀釋蒸汽發生量，減少蒸汽的直接補入，保證裝置穩定運行，節約能源并降低裝置運行成本。
文檔編號C07C11/04GK101323553SQ20071011885
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月13日 優先權日2007年6月13日
發明者劉玉東, 王來宗, 趙光燮, 饒東臣 申請人:中國石油天然氣股份有限公司