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综合资讯
吸附分离技术在炼化企业轻烃高值利用领域的应用
bingqi2017-04-21 13:56
    乙烯是重要的石油化工基础原料,我国的乙烯装置除煤制乙烯外石油路线制乙烯装置均采用以石脑油和轻制原油为主的裂解原料,与北美地区从乙烷、丙烷做裂解原料的装置比较,其乙烯、丙烯收率较低,能耗较高。寻找多样化的优质裂解原料是降低乙烯装置的能耗和乙烯生产成本的有效途径。炼油化工企业现有的催化裂化装置、焦化装置、催化重整装置等装置的尾气富含宝贵的乙烯、乙烷、丙烷等轻烃资源,是乙烯装置的优质原料,将富含轻烃资源的干气用作燃料消耗,是轻烃资源的极大浪费。研究开发低能耗的炼厂干气中回收轻烃的技术可以提升炼厂资源的综合利用水平,明显降低乙烯的生产能耗。
    据悉,回收轻烃的技术主要有美国LUMMUS公司、S&W公司和KB&R公司的低温冷凝法、BROWM&ROOT公司的低温油吸收法、中石化北京化工研究院的浅冷油吸收法和中石化北京燕山分公司与四川天一科技股份有限公司联合研究开发的变压吸附浓缩回收乙烯资源成套技术,由于低温冷凝、低温油吸收法和浅冷油吸收法均需要将含轻烃的尾气加压到3~4Mpa,并需要制冷装置降低冷凝温度或吸收油的温度,因此能耗较高。
    变压吸附分离法在室温和低至0.6Mpa压力条件下操作,仅需对1/3左右的富乙烯乙烷气体进行抽空和加压操作,因此分离能耗更低,对低成本的回收重整尾气中轻烃更为有利。经测算变压吸附法从催化重整尾气等炼厂气回收富乙烷、乙烯产品能耗为 ~90Kg标油/吨。传统蒸汽热裂解乙烯能耗为~520Kg标油/吨、传统蒸汽热裂解双烯能耗~360Kg标油/吨,炼厂燃料价格大约2000~3000元/吨,而热裂解原料(石脑油)价格大约是5000~6000元/吨,因此,采用变压吸附法分离回收催化重整尾气和炼厂其他尾气中乙烷、乙烯等轻烃资源具有显著的经济效益和资源综合利用效益。
    2002年,四川天一科技股份有限公司与中石化北京燕山分公司合作在中石化北京燕山分公司建立了全国第一套变压吸附浓缩净化回收催化裂化干气中乙烯资源的工业装置,并与中石化北京燕山分公司和中石化工程建设公司合作共同开展了回收炼厂乙烯资源成套工业化技术的研究开发工作,共同拥有成套工业化技术的知识产权。首创并采用了回收置换气的二段法变压吸附浓缩干气中乙烯等C2+组分的工艺技术,高浓度并高回收率的浓缩回收了干气中的乙烯资源;研制开发了在富烯烃气体中加氢脱氧的专用脱氧催化剂和脱氧工艺整个浓缩和精制净化单元不需要其它的工艺介质使净化回收的乙烯资源能顺利进入乙烯提纯装置回收乙烯、丙烯和烷烃等乙烯裂解原料。经过中石化北京燕山分公司30000Nm3/h变压吸附浓缩净化回收炼厂干气乙烯资源工业装置的实际运行获得了C2以上组分浓度大于85%,硫小于1ppm,砷小于5ppb,氧小于1ppm,水小于1ppm的富乙烯产品气进入乙烯提纯装置回收乙烯等资源,乙烯回收率85~88%,达到了设计要求,取得了明显的社会效益和经济效益。该成套技术荣获2007年度中国石化集团公司科技进步一等奖,荣获2008年国家科技进步二等奖。中石化北京燕山分公司、四川天一科技股份有限公司、北京燕山玉龙石化工程公司根据企业的多样化需求不断的对炼厂干气回收技术进行创新优化,先后研究开发了三段变压吸附浓缩技术、新二段变压吸附浓缩技术和一段变压吸附耦合常温油吸收技术,显著提高了C2轻烃的回收率和纯度,获得了5项授权发明专利。

    利用该技术已经建成的工业生产装置有:

     1、中石化北京燕山分公司20万吨/年催化裂化干气回收乙烯资源装置

     2、在中石化茂名分公司23.5万吨/年催化裂化干气和焦化干气回收乙烯资源装置


     3、在上海石化股份公司21/年万吨催化裂化干气和焦化干气回收乙烯资源装置


     4、在中国石油兰州炼油厂 17万吨/年催化裂化干气回收乙烯资源装置


     5、中国石油四川石化股份公司18万吨/年炼厂干气回收轻烃装置

     6、中石化扬子石化分公司18万吨/年炼厂干气回收轻烃装置

     7、中石化武汉石化分公司14万吨/年炼厂干气回收轻烃装置

     8、中石化镇海炼化18万吨/年焦化干气回收乙烷装置

     9、中石化天津分公司30万吨/年焦化干气加氢干气回收乙烷装置


    聚乙烯(PE)装置在聚合工艺中占有十分重要的地位。我国的聚乙烯行业通过近年来的快速发展,至2015年底聚乙烯(PE)的产能已经达到~1800万吨/年,对HDPE和部分LLDPE生产的聚乙烯粉料通常采用氮气作为脱气仓吹扫气,脱气仓吹扫尾气中含有氮气、氢气、乙烯、丙烯、共聚单体及轻烃诱导剂。以30万吨/年规模的聚乙烯装置为例,聚合尾气和脱气仓尾气经低压冷凝和高压冷凝回收部分轻烃类组分后仍然有大约750Kg/h尾气,其中含乙烯~10.5%、乙烷~1.1%、戊烷~2.5%、丁烯~6.79%、氢气~0.1%,每年排放乙烯、丁烯等轻烃~1100吨,氮气4500吨。由于聚乙烯尾气中含有的乙烯单体沸点低,现有的无动力(冷凝)回收装置和无动力+膜回收技术不能获得高的回收效率,其轻烃回收率仅为70~80%。同时由于回收轻烃后的氮气中含有氢气不能返回脱气仓循环使用。造成大量含轻烃氮气去火炬排放,为了提高聚乙烯尾气中轻烃的回收效率并使氮气能循环使用,四川天一科技股份有限公司研究开发了聚乙烯尾气零排放全回收技术,利用变压吸附气体分离技术组合化学脱氢技术,实现了聚乙烯尾气中轻烃(包括乙烯)和氮气的全回收 ,显著提高了聚乙烯尾气回收的经济效益和环境效益,回收的聚合诱导剂返回聚乙烯装置利用,回收的乙烯、乙烷等轻烃去乙烯装置冷区提纯回收利用,脱掉氢气后的氮气返回脱气仓循环使用。实现聚乙烯尾气零排放全回收。
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