一種降低乙烯裝置急冷油粘度的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低乙烯裝置急冷油粘度的系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括：抽提塔、溶劑回收塔、和換熱器。方法包括：來自油洗塔底部的急冷油經(jīng)抽提和回收得到減粘急冷油；其中，抽提塔頂物流和循環(huán)溶劑換熱降低能耗。本發(fā)明中急冷油通過溶劑抽提脫除其中的瀝青質(zhì)，再經(jīng)過回收得到循環(huán)溶劑和減粘急冷油，減粘急冷油返回乙烯裝置急冷系統(tǒng)，循環(huán)溶劑返回抽提塔重復(fù)利用，降低急冷油粘度的同時通過換熱將抽提減粘系統(tǒng)內(nèi)的冷熱流股實施能量交換，降低減粘系統(tǒng)能耗。
【專利說明】一種降低乙烯裝置急冷油粘度的系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及乙烯生產(chǎn)領(lǐng)域，更進(jìn)一步說，涉及一種降低乙烯裝置急冷油粘度的系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界上主要乙烯裝置采用蒸汽熱裂解工藝生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁二烯、芳烴等基礎(chǔ)有機(jī)化工原料。輕烴、石腦油、加氫尾油等原料與一定比例的稀釋蒸汽混合在工業(yè)裂解爐內(nèi)在高溫條件下發(fā)生裂解反應(yīng)，裂解產(chǎn)物經(jīng)過急冷、壓縮、分離等工序最終生產(chǎn)出乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料。
[0003]急冷系統(tǒng)是乙烯裝置的一個重要組成部分，由急冷器、油洗塔、水洗塔等設(shè)備組成，承擔(dān)著分離裂解汽油、柴油、燃料油組分的任務(wù)，也是回收熱量的關(guān)鍵設(shè)備。作為乙烯裂解氣處理的第一道工序，它常常成為制約乙烯裝置產(chǎn)量以及長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的瓶頸，其運(yùn)行好壞對乙烯裝置性能有著重要影響。
[0004]乙烯裝置裂解爐廢熱鍋爐出口來的裂解氣在急冷器經(jīng)急冷油噴淋冷卻后送入油洗塔底部，回流冷卻后，裂解產(chǎn)物中的重組份凝到塔底并入急冷油中。裂解產(chǎn)物中的輕組分從油洗塔頂部引出，進(jìn)入水洗塔繼續(xù)冷卻至40°C左右，進(jìn)入后續(xù)的壓縮分離系統(tǒng)。裂解所需要的大部分稀釋蒸汽來源于裝置內(nèi)部急冷油的余熱利用，不足部分由管網(wǎng)蒸汽補(bǔ)充。油洗塔底溫度越高，蒸汽發(fā)生的越多，裝置余熱利用越好，外補(bǔ)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(chǎn)成本。急冷系統(tǒng)中急冷油在急冷器和油洗塔釜之間不斷循環(huán)，其循環(huán)量往往達(dá)到幾千噸每小時，而油品的采出只有幾十噸每小時，導(dǎo)致急冷油在系統(tǒng)內(nèi)長時間滯留。由于裂解產(chǎn)物急冷油中含有苯乙烯、茚等不飽和芳烴組份，這些物質(zhì)在長時間的高溫下循環(huán)會發(fā)生聚合，生成大分子物質(zhì)，導(dǎo)致急冷油粘度增大，使急冷油運(yùn)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(dǎo)致急冷油熱量回收不完全，造成稀釋蒸汽發(fā)生量嚴(yán)重不足，因此需要大量蒸汽補(bǔ)入系統(tǒng)，造成了能源浪費(fèi)。同時由于急冷油粘度增大，增加了系統(tǒng)循環(huán)泵的功率，導(dǎo)致裝置能耗居高不下。
[0005]急冷油作為乙烯裝置重要的傳熱介質(zhì)，其粘度的上升可直接影響到裂解爐、汽油分餾塔以及稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的正常操作，甚至發(fā)生急冷油循環(huán)系統(tǒng)管道與設(shè)備堵塞事故?？刂萍崩溆驼扯仍谝蚁┭b置長周期高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行及節(jié)能降耗上起著舉足輕重的作用。
[0006]傳統(tǒng)的減粘方法是加入調(diào)質(zhì)稀釋油(裂解柴油)降低粘度。裂解柴油摻混至急冷油中，雖能起到降低急冷油粘度的作用，但也存在不足之處。首先，會增加裂解柴油在油洗塔中的循環(huán)量，加大油洗塔塔釜到塔中部的氣相負(fù)荷，相應(yīng)地降低了油洗塔的處理能力；其次，裂解柴油中含有大量的苯乙烯、萘、茚等組分，當(dāng)它們隨著急冷油循環(huán)時，會發(fā)生聚合反應(yīng)產(chǎn)生聚合物，并積聚在油洗塔的塔板或填料上，影響塔板和填料的傳熱及傳質(zhì)效果，使塔壓差上升，塔的處理能力下降；再次，由于裂解柴油循環(huán)量的增加，塔頂?shù)牧呀馄秃退沙龅牧呀馊剂嫌椭袝胁糠植裼偷慕M分，影響到裂解汽油和燃料油的品質(zhì)，嚴(yán)重時會使得后續(xù)的急冷水塔的操作惡化；最后，由于急冷油的量很大，故為了降低急冷油的粘度，通常需要摻入大量的裂解柴油，且注入的時間較長，否則減粘效果較差。
[0007]減粘劑是近幾年來國內(nèi)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(xué)藥劑，通過加入化學(xué)助劑抑制聚合反應(yīng)自由基的活性來實現(xiàn)減粘目標(biāo)。中國專利CN101062880A提出一種由阻聚劑、分散劑和金屬鈍化劑組成的急冷油減粘劑，具有抑制聚合、防止聚集和鈍化金屬表面的作用，降低急冷系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢，加入量少，并且具有良好的穩(wěn)定性，不會產(chǎn)生油水乳化的副作用。加入減粘劑沒有改變急冷油組成，無法從根本上解決急冷油粘度高問題。
[0008]減粘塔減粘原理是，來自急冷油循環(huán)泵出口的急冷油，在溫度調(diào)節(jié)閥的控制下，與裂解爐區(qū)來的乙烷裂解氣在噴嘴混合器中接觸，急冷油中的輕組分被汽化，隨裂解氣一起進(jìn)入減粘塔。減粘塔由上下兩段構(gòu)成，上段是一個旋風(fēng)分離器，下段是一個自由下落區(qū)。混合物料進(jìn)入減粘塔后，首先在旋風(fēng)分離器中進(jìn)行氣液相的分離，乙烷裂解氣以及急冷油中汽化的輕組分從減粘塔塔頂進(jìn)入油洗塔塔釜，未汽化的重質(zhì)液相組分通過下段，進(jìn)入減粘塔塔釜，作為副產(chǎn)品(裂解燃料油)輸出到罐區(qū)。這樣，有選擇性地從急冷油中分餾出含有大量膠質(zhì)和浙青質(zhì)的重質(zhì)物料而將輕質(zhì)物料留在系統(tǒng)中，使循環(huán)急冷油中的輕質(zhì)組分濃度增加，從而降低急冷油粘度。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(huán)系統(tǒng)中，利用增加急冷油循環(huán)系統(tǒng)中輕質(zhì)油比例稀釋粘度高的油質(zhì)來實現(xiàn)減粘，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0009]該方法的不足之處是:一是乙烷爐燒焦時必須用高壓蒸氣氣提，氣相直接返回急冷油塔，急冷油塔負(fù)荷高；二是汽提后外送重燃料油中輕組分含量較少，外送管線容易發(fā)生堵塞。從各套乙烯裝置的生產(chǎn)情況來看，只有部分乙烯裝置急冷油減粘塔運(yùn)行正常并達(dá)到一定的減粘效果。由于減粘系統(tǒng)運(yùn)行不正常，大部分裝置急冷油系統(tǒng)的實際運(yùn)行指標(biāo)和原設(shè)計值存在較大差距，成為限制生產(chǎn)能力的瓶頸。采用水蒸汽汽提的減粘方法在實際操作中由于重燃料油在減粘塔釜堵塞實際上均不能正常運(yùn)行。
[0010]中國專利CN101074184提出將裂解爐出口來的裂解氣經(jīng)冷卻后送入油洗塔底部，進(jìn)行物質(zhì)分離，形成三股回流；塔底急冷油經(jīng)冷卻后，部分返回油洗塔，部分外送；中段盤油經(jīng)冷卻后，部分返回油洗塔，部分兌入塔底用作調(diào)節(jié)粘度，部分外送；塔頂回流汽油經(jīng)管線進(jìn)入，最終將裂解爐來物流冷卻后送入后系統(tǒng)。這種方法僅優(yōu)化了油洗塔溫度分布，并沒有改變急冷油組成，對降低粘度作用不大，而且增大了油洗塔中段負(fù)荷，影響生產(chǎn)能力。
[0011]上述方法雖能部分起到降低急冷油粘度的作用，但無法從根本上解決急冷油粘度高的問題。目前國內(nèi)很多乙烯裝置都存在急冷油減粘系統(tǒng)設(shè)計不夠合理，急冷油粘度高，急冷油塔塔頂溫度偏高、塔釜溫度偏低，急冷油減粘系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，熱量回收效率低，急冷水時常乳化等問題。從工藝設(shè)計上保證急冷油系統(tǒng)有適宜的物料組成和操作條件，對不合理的減粘工藝要采取改進(jìn)措施，是保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供了一種降低乙烯裝置急冷油粘度的系統(tǒng)及方法。急冷油通過溶劑抽提脫除其中的浙青質(zhì)，再經(jīng)過回收得到減粘急冷油，降低急冷油粘度的同時通過換熱將抽提減粘過程中產(chǎn)生的冷熱流股實施能量交換，降低能耗。
[0013]本發(fā)明的目的之一是提供一種降低乙烯裝置急冷油粘度的系統(tǒng)。
[0014]所述系統(tǒng)包括:抽提塔、換熱器和溶劑回收塔，抽提塔上設(shè)置有急冷油進(jìn)料口和溶劑進(jìn)料口，抽提塔頂部連接換熱器加熱側(cè)后連接溶劑回收塔中部，溶劑回收塔頂部連接換熱器冷卻側(cè)后連接抽提塔的溶劑進(jìn)料口。
[0015]本發(fā)明的目的之二是提供一種降低乙烯裝置急冷油粘度的方法。
[0016]包括:
[0017]來自油洗塔底部的急冷油經(jīng)抽提和回收得到減粘急冷油；抽提塔頂物流和循環(huán)溶劑換熱降低能耗。
[0018]包括以下步驟:
[0019](I)溶劑抽提:從乙烯裝置急冷系統(tǒng)引出一股急冷油，在抽提塔內(nèi)利用溶劑實施抽提，塔頂分離出抽提油，塔底分離出抽余浙青；
[0020](2)溶劑回收:從步驟(I)得到的抽提油，經(jīng)降壓和/或升溫后進(jìn)入溶劑回收塔，分離得到循環(huán)溶劑和減粘急冷油，減粘急冷油返回乙烯裝置急冷系統(tǒng)，循環(huán)溶劑返回抽提塔重復(fù)利用。
[0021]所述的溶劑抽提步驟中，溶劑與急冷油的重量比為0.01-20，優(yōu)選為0.5-5 ；
[0022]所述的溶劑是選自C2-C6烷烴或烯烴中的一種或其混合物；優(yōu)選為C3-C5烷烴中的一種或其混合物。
[0023]所述的急冷油為乙烯裝置急冷系統(tǒng)中油洗塔塔釜的油餾分，其典型成分為多環(huán)芳烴、膠質(zhì)、浙青質(zhì)。所述的乙烯裝置主要由工業(yè)裂解爐和急冷、壓縮、分離等系統(tǒng)構(gòu)成，急冷系統(tǒng)主要包括急冷器、油洗塔、水洗塔。
[0024]所述抽提塔壓力為IMPa-lOMPa，抽提塔的溫度為30°C -230°C ；
[0025]所述溶劑回收塔的壓力為0.1MPa-1OMpa ;溶劑回收塔的溫度范圍為30°C _300°C。
[0026]具體可采用以下技術(shù)方案:
[0027]溶劑從抽提塔的溶劑進(jìn)料口進(jìn)入，從乙烯裝置急冷系統(tǒng)引出一股急冷油加壓后從抽提塔的急冷油進(jìn)料口進(jìn)入，溶劑與急冷油在抽提塔內(nèi)實施抽提，得到的抽提油從抽提塔頂部的抽提油出口引出，得到的抽余浙青從抽提塔底部的浙青質(zhì)出口引出。抽提油經(jīng)過減壓閥降低壓力，由于節(jié)流膨脹作用溫度下降，再經(jīng)換熱器由加壓后的循環(huán)溶劑換熱，升高溫度后進(jìn)入溶劑回收塔進(jìn)口。抽提油在溶劑回收塔內(nèi)分離為溶劑和減粘急冷油，溶劑從塔頂引出，減粘急冷油從塔底引出。
[0028]由溶劑回收塔引出的溶劑通進(jìn)入溶劑循環(huán)壓縮機(jī)增加壓力，同時溫度升高。高溫的溶劑進(jìn)入換熱器將抽提油加熱，同時自己降溫。降溫的溶劑再經(jīng)冷凝器冷凝，與補(bǔ)充溶劑在混合器內(nèi)混合后，重新作為抽提塔的溶劑進(jìn)入抽提塔溶劑進(jìn)料口。
[0029]從溶劑回收塔引出的減粘急冷油調(diào)整到與乙烯裝置急冷油接近的溫度和壓力后返回急冷系統(tǒng)，從而降低整體急冷油粘度。
[0030]本發(fā)明利用溶劑抽提技術(shù)降低了急冷油粘度，并通過換熱器將急冷油溶劑抽提減粘系統(tǒng)內(nèi)的冷熱流股進(jìn)行能量交換，降低了加熱和冷卻用能，為減粘系統(tǒng)節(jié)能降耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖
[0032]附圖標(biāo)記說明:
[0033]I抽提塔，2減壓閥A、3減壓閥B，4換熱器，5溶劑回收塔，6冷卻器，7溶劑循環(huán)壓縮機(jī)，8冷凝器，9混合器。

【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合實施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0035]實施例中所用急冷油的粘度為常壓50°C時11008mPa.s,急冷油中沸點高于629°C的組分占總重量的33%。
[0036]實施例1:
[0037]如圖1所示，一種降低乙烯裝置急冷油粘度的系統(tǒng)，包括:抽提塔1、換熱器4和溶劑回收塔5。抽提塔I上設(shè)置有急冷油進(jìn)料口和溶劑進(jìn)料口，抽提塔I頂部連接換熱器4加熱側(cè)后連接溶劑回收塔中部，溶劑回收塔5頂部連接換熱器4冷卻側(cè)后連接抽提塔I的溶劑進(jìn)料口。
[0038]以丙烷為溶劑對急冷油進(jìn)行溶劑抽提減粘處理。急冷油進(jìn)料溫度為70°C，壓力為5MPa，流量10t/h。溶劑進(jìn)料溫度為70°C，壓力為5MPa，流量10t/h，溶劑與急冷油重量比為I。急冷油和其重量0.05的溶劑從抽提塔上部進(jìn)入，其余溶劑由抽提塔下部進(jìn)入。抽提塔溫度為70°C，壓力為5MPa。抽提塔塔頂分離出抽提油，塔底分離出抽余浙青。浙青相降壓至0.SMPa常壓脫除溶劑后，作為燃料油采出。
[0039]將抽提塔塔頂流出的抽提油通過節(jié)流膨脹降壓至0.SMPa，溫度隨之降低至20.7°C，通過換熱器調(diào)整溫度至70°C后，送入溶劑回收塔中部。溶劑回收塔為空塔，該塔壓力0.SMPa，塔內(nèi)溫度分布均勻為70°C。此時溶劑密度大幅下降，溶解能力下降，從而實現(xiàn)溶劑與減粘急冷油的分離。從溶劑回收塔塔底得到減粘急冷油3717kg/h，粘度為9mPa.S。從溶劑回收塔塔頂?shù)玫交厥盏娜軇?，將其加壓?Mpa，溫度隨之升為166.2°C。166.2°C的回收的溶劑與20.7°C的抽提油流股在換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱；換熱器出口的較輕油相溫度為70°C，回收溶劑降溫到100.1攝氏度。通過換熱器利用減粘系統(tǒng)自身冷熱流股熱量耦合，節(jié)省了 71 IkW的外加熱量和外加冷卻量。
[0040]實施例2:
[0041]系統(tǒng)同實施例1.
[0042]以丙烷為溶劑對急冷油進(jìn)行溶劑抽提減粘處理。急冷油進(jìn)料溫度為70°C，壓力為5MPa，流量10t/h。溶劑進(jìn)料溫度為70°C，壓力為5MPa，流量200t/h，溶劑與急冷油重量比為20。急冷油和其重量0.05的溶劑從抽提塔上部進(jìn)入，其余溶劑由抽提塔下部進(jìn)入。抽提塔溫度為70°C，壓力為5MPa。抽提塔塔頂分離出抽提油，塔底分離出抽余浙青。浙青相降壓至0.SMPa常壓脫除溶劑后，作為燃料油采出。
[0043]將抽提塔塔頂流出的抽提油通過節(jié)流膨脹降壓至0.SMPa，溫度隨之降低至18.6°C，通過換熱器調(diào)整溫度至70°C后，送入溶劑回收塔中部。溶劑回收塔為空塔，該塔壓力0.8MPa，塔內(nèi)溫度分布均勻為70°C。此時溶劑密度大幅下降，溶解能力下降，從而實現(xiàn)溶劑與減粘急冷油的分離。從溶劑回收塔塔底得到減粘急冷油6360kg/h，粘度為31mPa.S。從溶劑回收塔塔頂?shù)玫交厥盏娜軇?，將其加壓?Mpa，溫度隨之升為166.2°C。166.2°C的回收的溶劑與18.6°C的抽提油流股在換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱；換熱器出口的抽提油溫度為70V’回收溶劑降溫到100.0攝氏度。通過換熱器利用減粘系統(tǒng)自身冷熱流股熱量耦合，節(jié)省了16MW的外加熱量和外加冷卻量。
[0044]對比例:
[0045]現(xiàn)有的減粘塔工藝為從乙烯裝置急冷油循環(huán)系統(tǒng)引出一股急冷油，其溫度為195°C，壓力為0.16MPa。乙烷爐裂解氣溫度為500°C，壓力為0.16MPa。該急冷油與乙烷爐裂解氣混合進(jìn)入減粘塔，減粘塔壓力為0.16MPa，溫度為272°C，塔頂分離得到減粘急冷油，塔底分離出重燃料油。272°C的減粘急冷油(粘度為65mm2/s)進(jìn)入油洗塔下部?，F(xiàn)有方法損失了乙烷爐裂解氣的高品位熱能，還將其帶入到急冷系統(tǒng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種降低乙烯裝置急冷油粘度的系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)包括:抽提塔、換熱器和溶劑回收塔，抽提塔上設(shè)置有急冷油進(jìn)料口和溶劑進(jìn)料口，抽提塔頂部連接換熱器加熱側(cè)后連接溶劑回收塔中部，溶劑回收塔頂部連接換熱器冷卻側(cè)后連接抽提塔的溶劑進(jìn)料口。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的降低乙烯裝置急冷油粘度的方法，其特征在于所述方法包括: 來自油洗塔底部的急冷油經(jīng)抽提和回收得到減粘急冷油；抽提塔頂物流和循環(huán)溶劑換熱降低能耗。
3.如權(quán)利要求2所述的降低乙烯裝置急冷油粘度的方法，其特征在于所述方法包括: (1)溶劑抽提:從乙烯裝置急冷系統(tǒng)引出一股急冷油，在抽提塔內(nèi)利用溶劑實施抽提，塔頂分離出抽提油，塔底分離出抽余浙青； (2)溶劑回收:從步驟(1)得到的抽提油，經(jīng)降壓和/或升溫后進(jìn)入溶劑回收塔，分離得到循環(huán)溶劑和減粘急冷油，減粘急冷油返回乙烯裝置急冷系統(tǒng)，循環(huán)溶劑返回抽提塔重復(fù)利用。
4.如權(quán)利要求3所述的所述的降低乙烯裝置急冷油粘度的方法，其特征在于: 溶劑與急冷油的重量比為0.01-20。
5.如權(quán)利要求4所述的所述的降低乙烯裝置急冷油粘度的方法，其特征在于: 溶劑與急冷油的重量比為0.5-5。
6.如權(quán)利要求3所述的所述的降低乙烯裝置急冷油粘度的方法，其特征在于: 所述溶劑是選自￠:2-(?烷烴或烯烴中的一種或其混合物。
7.如權(quán)利要求6所述的所述的降低乙烯裝置急冷油粘度的方法，其特征在于: 所述溶劑為￠3-(:5烷烴中的一種或其混合物。
8.如權(quán)利要求3所述的降低乙烯裝置急冷油粘度的方法，其特征在于: 所述抽提塔壓力為1腿，抽提塔的溫度為301 -23000 ； 所述溶劑回收塔的壓力為0.；溶劑回收塔的溫度范圍為301 -3001。
【文檔編號】C10G53/04GK104449827SQ201310419168
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】郭瑩, 杜志國, 劉同舉, 王國清, 南秀琴, 田勇 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院