1、茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,中国石油化工股份有限公司茂名分公司 二OO八年十月,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,概况茂名新线640kt/a乙烯成套技术开发是中石化集团公司与LUMMUS合作开发的乙烯专利技术，这是首次由乙烯专利商和乙烯生产商联合开发的全流程乙烯技术，其中应用了当今世界上最新的乙烯技术，包括11万吨/年SL-型裂解炉、SL-1M型裂解炉、低压激冷序列、分凝分馏塔和三元制冷技术等。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,640kt/a乙烯装置于2006年9月16日投料,仅用19小时产出合格乙烯,达到国内乙烯装置开车较好水平。至2008年9月16日已
2、经连续运行700多天, 主要技术经济指标基本接近设计指标，取得了良好的经济和社会效果。从引进国外技术路线开始，至今有了合作开发的技术,在中国乙烯行业中迈出了里程碑的一步。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,一、主要技术特点1、裂解炉系统：裂解炉系统包括7台裂解炉，其中1台SL-1乙烷炉，4台SL-2型轻油炉，2台SL-1M型国产化重油裂解炉。SL-2型裂解炉，炉管双程，5-1型结构。裂解原料通过第一程5根小直径管，经变径集管，流入第二程较大直径炉管。每4个5-1炉管组成一个大组。每台裂解炉设6个大组，每个大组可以分别进行流量调节。每台炉配置六台传统TLE。,茂名1000kt乙烯装置新
3、线特点及运行体会,SL-2型裂解炉，每台炉有36个底部烧嘴，两排排列，同时增加了36个新开发的联合烧嘴以改善炉膛温度分布。底部烧嘴可以全部用气体燃料，也可以用气体/液体燃料。炉子85%热量由底部烧嘴提供，15%的热量由侧壁烧嘴提供。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,SL-1M型裂解炉，全炉共选用84组改进的2-1型炉管，采用线性急冷锅炉对裂解气急冷,对流段采用二次蒸汽注入方法以适应从石脑油到加氢尾油的多种裂解原料，全炉采用6组进料、供热采用底部和侧壁联合供热，底部和侧壁的供热负荷比例为70%：30%。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,2、急冷系统：（1）设置单独乙烷裂解
4、炉，开发急冷油减粘系统，利用乙烷裂解炉的裂解气汽提急冷油，汽提温度控制在250270,实现急冷油中低粘度的中间组分和高粘度的重组分的切割分离，低粘度的中间组分汽化返回急冷油塔，高粘度的重组分作为重质燃料油产品采出，保持急冷油减粘系统运行稳定。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,（2）论证急冷油塔采用板式塔和填料塔的优劣，确定急冷油塔塔板形式，目的是提高传热、传质效率和塔盘抗堵能力。优化工艺流程和过程，急冷油循环段应用折流档板、增加焦粉脱除系统、优化冲洗油流程，提高自冲洗能力和焦粉脱除效率，降低了运行费用。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,3、裂解气压缩系统：裂解气压缩机使
5、用了与低压激冷系统相匹配的四段压缩系统，将裂解气压缩到 2.20 MPaG。压缩机设有洗油和水的注入系统，各段出口温度控制在85 以下，最大限度的降低了结垢速度。裂解气压缩三段和四段之间设置碱洗塔。 裂解气干燥器设置在四段出口，干燥后进入高压脱丙烷塔。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,4、高、低压前脱丙烷系统：裂解气在高、低压脱丙烷塔系统分离出裂解气中的C4s及更重的组分。高、低压脱丙烷塔系统为耦合塔，低压塔塔顶物料全部返回高压塔作为回流的一部分：为了降低高压塔的塔釜温度，从高压塔塔釜采出部分C2s物料，以减缓结垢速度，延长运行周期。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,5
6、、前加氢系统：依据生产经验，确定优化的前加氢流程，增加碳二加氢出口返回四段的最小流量线，优化乙炔加氢反应器温度控制回路，消除反应器飞温对板翅式换热器和辅助干燥器的冲击，提高系统安全性和稳定性，提高了反应器的稳定性，提高碳二加氢反应器抗干扰能力。碳二前加氢系统有三个串联的反应器，所有C3,S和C3,S 以下组分全部进入反应器，脱除全部乙炔和部分MAPD。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,6、低压激冷系统：裂解气被逐级冷却冷凝，分离出的液体进 入低压脱甲烷塔。由于低压激冷系统与低压脱甲烷塔匹配，减少了进入氢气 分离系统的甲烷量，使氢气的回收率达到89.3%。,茂名1000kt乙烯装置新
7、线特点及运行体会,7、分凝分馏塔分凝分馏塔位于裂解气冷却流程的中间部位，分离的液相作为脱甲烷塔第二股进料。裂解气中的甲烷/氢气与C2S/C3S在分凝分馏塔渐进分离，气相进一步冷却分离出的甲烷可以作为脱甲烷塔的回流，使脱甲烷塔节省了塔顶冷却器和回流泵等设备。采用CFT的低压激冷系统的优点：1）节省投资和操作费用。 2 ）提高乙烯和氢气回收率。 3）低压激冷系统减少了约12台设备。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,8、脱乙烷/乙烯精馏系统脱乙烷/乙烯精馏系统采用了耦合塔系统：脱乙烷塔顶物料直接进乙烯精馏塔，从乙烯精馏塔进料板以下塔板抽出一股液体作为脱乙烷塔的回流。脱乙烷塔系统省去了传统
8、的塔顶回流冷凝器和回流罐，节省了投资。乙烯精馏塔进料和侧线回流相当于乙烯精馏塔的一个侧线再沸器，节省了能耗。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,9、碳三加氢和丙烯精馏系统：由于在碳二加氢系统脱除了部分MAPD，碳三加氢只有一个反应器，简化了流程。反应器出料直接进入丙烯精馏系统，由于反应器的氢气用量较少，减少了进入丙烯精馏系统的甲烷等不凝气，改善了丙烯精馏塔运行条件。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,10、三元制冷系统一套 三元制冷系统代替甲烷/乙烯/丙烯复迭制冷系统，冷剂由10%的甲烷、 10%的乙烯、 80%的丙烯组成。系统分为三个回路：重冷剂回路：精馏塔顶冷却器和裂解
9、气冷却。轻冷剂回路：脱甲烷系统的裂解气冷却。热泵回路：三元制冷压缩机-乙烯精馏塔热泵回路。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,三元制冷技术首次应用于前脱丙烷前加氢、低压激冷新工艺，研究三元制冷系统稳定性和与工艺系统的适应性。增加倒液罐、开发丙烯/乙烯开车技术和再启动技术；优化工艺流程，将中、重冷剂和轻冷剂合并为重冷剂和轻冷剂；研究三元冷剂和前冷系统的匹配过程，增加开工可靠和灵活性。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,二、运行体会装置已经连续运行2年,稳定性好, 负荷最高达到110%。,茂
10、名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,1 、 640kt/a乙烯装置共有设备510台（套）设备，其中国产化设备448台（套），国产化率达到了87.8。裂解气压缩机组的汽轮机和压缩机分别采用了杭汽和沈鼓首套最大的汽轮机和压缩机；分离冷箱设备采用杭氧专利产品；急冷油塔采用了天津大学开发研究的导向梯形固阀技术；乙烯塔、丙烯塔采用了华东理工大学开发研究的组合导向浮阀塔板技术。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,2、新技术应用必须进行风险评估及采用相应对策640kt/a乙烯装置大量采用了新技术。其中低压激冷序列、分凝分馏塔、三元制冷技术将是首次在大型乙烯装置中应用，所以对新技术的存在的风险
11、要有充分的认识，并制定出相应的措施，否则将影响到装置顺利开车,造成巨大经济损失。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,2.1 裂解炉国内共有10台100kt/a SL型裂解炉投入运行，炉管构型主要为4-1。从实际运行效果看，不同程度存在炉管弯曲、开裂、蠕胀等现象，裂解炉检修维护工作量也较大。造成这些问题既有炉管构型、悬挂系统、火嘴等设计方面的原因，也有施工、操作、材料等方面问题。对于茂名乙烯采用的5-1型裂解炉，与4-1相比，炉管构型更复杂，悬挂系统、火嘴等的设计难度更大，也更容易产生炉管弯曲问题。相对4-1炉型而言，炉管单位表面上的热强度则有所降低。,茂名1000kt乙烯装置新线特点
12、及运行体会,2.2 裂解气压缩机 (1)、裂解气压缩机各段排出温度的确定。为了降低投资而减少压缩机缸数和段数，会使排出温度过高。温度过高，裂解气中的丁二烯、苯乙烯等容易产生聚合结垢，影响压缩机的长周期运行。因此要确定合理的压缩比。 (2)、压缩系统流程的组织。对于前脱丙烷前加氢工艺，要保证碱洗塔、脱丙烷塔、乙炔加氢反应器在装置低负荷下平稳运行，同时确保乙炔加氢反应器入口温度控制平稳，操作人员能对裂解气中CO波动进行有效调整。对于乙炔前加氢设计，乙炔加氢反应器的平稳操作是整个装置平稳运行的关键，一旦发生飞温或严重漏炔，将导致分离系统停止进料，乙烯、丙烯等主要产品停止采出，大量物料由火炬烧掉。,茂
13、名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,2.3 分凝分馏塔（CFT）在CFT设计中，对两相传热、传质过程的预测及对通过其中物流的温度、组成等工艺参数进行正确估算非常重要。如果实际分离效果达不到设计值会造成乙烯大量损失。采取的主要措施主要有：备用一台冷箱换热器。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,2.4 三元制冷系统三元制冷系统集成了分离系统的热交换，与工艺系统互相作用，各种干扰因素传递到其他系统，会影响整个开车进程，延长出合格乙烯时间。同时三元制冷将风险集中，一旦三元制冷系统故障，整个分离系统将全部停车。采取措施：在设计阶段，针对前脱丙烷、前加氢工艺特点，对开车、停车、事故、波动等
14、工况下制冷系统与压缩、分离系统的相互影响进行准确动态模拟；借鉴二元制冷系统设计、开车经验，对设计进行优化完善。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,3、急冷水塔运行平稳从640 kt/a乙烯装置近2年多高负荷稳定运行看，茂名急冷水塔运行平稳，该塔的抗风险能力也得到了很大提高，见表1表1 急冷水塔主要操作条件及产品质量指标,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,4、避免压缩机高液位停车640kt/a乙烯装置三元冷剂压缩机段间罐无液相存放，故不存在段间罐高液位停车的风险。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,三、存在问题1、裂解炉1.1 裂解炉炉管存在碰撞现象640kt/a乙
15、烯装置共7台裂解炉，其中有3台炉当石脑油进料量大于48t/h进料时(设计石脑油进料量为52.5t/h)出现炉管晃动的现象。所以当有炉烧焦或检修时，装置总投料量则降到240 t/h以下(装置设计进料量为256t/h)，已严重制约装置的投料负荷。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,1.2 裂解炉切换大阀开关困难由于炉出口裂解气管道的应力消除存在问题，导致裂解气切换大阀正常打开/关闭的行程时间约220秒，但实际的开关时间达到8小时以上，最长时间曾达6天，已严重影响装置的正常生产。 1.3 减温水调节阀设计选型不合适裂解炉15炉减温水调节阀由于设计选型不合适，导致15炉SHPS过热温度难以平
16、稳调节，在实际生产中15减温水调节阀开度基本小于10，减温水流量在14t/h。目前为了平稳SHPS出口过热温度，25炉 SHPS出口温度一般控制在500505，1炉 SHPS。出口温度一般控制在480500，远低于设计的520。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,2、急冷减粘系统急冷油减粘系统的急冷油混合器ZB206喷嘴设计能力不足，ZB-206喷嘴经常出现堵塞现象。当乙烷炉的乙烷进料量提高到15t/h时（设计18t/h），减粘塔的汽提温度无法控制而升高，减粘效果差，急冷油粘度一般在7001000 mm2/s，有时粘度高到根本无法分析。ZB-206出口温度与减粘塔塔顶温偏差最高达50
17、（ZB-206出口设计值为270.3，减粘塔顶温设计为269.8 ）。 主要原因是ZB206喷嘴设计急冷油汽化率达到90%,（汽化率70%较合理）。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,3、碱洗塔碱洗塔中碱段的效率未达到设计要求，目前为了保证塔顶酸性气合格，提高了新鲜碱的加入量及中碱的循环量，导致了弱碱、废碱中的碱浓度高达3.06.3（设计为0.8），增加了废碱湿式氧化处理难度新鲜碱的消耗。 4、高压脱丙烷塔高压脱丙烷塔液相进料量中汽油组份偏大。在实际运行过程中，高压脱丙烷塔釜温设计为75，实际达到85左右，甚至更高。高压脱丙烷塔塔盘效率低，塔釜碳二组份高达13%以上（设计值为8%），
18、受其影响，低压脱丙烷塔的压力经常超高而被迫放火炬。目前该塔再沸器需要两台同时运行。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,5、三元制冷压缩机三段排出冷却器能力不足三元制冷压缩机三段排出冷却器在实际生产中，其冷却能力不能满足生产要求，经过SEI和LUMMUS核算后，发现换热面积比设计值小20%，同时冷却水流速只有0.45m/s，达不到设计值（1m/s）要求。冷却后的轻冷剂温度偏高，组成偏重，无法满足裂解气冷却的需要。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,6、低压脱丙烷塔和乙烯塔塔顶冷却器效率低乙烯塔塔顶冷凝器EB-443换热效率偏低，乙烯塔塔压实际在1.679MPaG1.82MPa
19、G,远超过设计值1.608MPaG，塔釜乙烷中的乙烯损失最大时达到20%以上（设计值为0.4%），EB-443冷剂侧出口温度过冷，比设计值-36低58。经杭氧按照工艺包的冷剂组成和气液比，核算出EB-443三元冷剂出口必须带液4.88%才能正常操作，而EB-443三元冷剂出口是三元制冷压缩机一段吸入罐，则一段吸入罐必须带液，这与进入该罐气体在设计上是过热的产生矛盾。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,同一问题出现在低压脱丙烷塔塔顶冷凝器EB-408，其换热效率也达不到设计要求，杭氧按照工艺包的冷剂组成和气液比，核算出EB-408三元冷剂出口必须带液5.7%以上才能正常操作，而EB-4
20、08三元冷剂出口是进入三元制冷压缩机二段吸入罐，则二段吸入罐必须带液，这与进入该罐气体在设计上是过热的产生矛盾。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,7、脱甲烷塔7.1 脱甲烷系统第一股进料温度控制回路无法有效控制温度，在温度偏低时甲烷含量远高于设计指标，最后导致脱甲烷塔釜物流经常带甲烷。 7.2 从高压脱丙烷塔回流罐来的裂解气，在前冷系统与轻冷剂逆流换热，并为脱甲烷塔提供中沸和底沸热源。轻冷剂用量由在冷箱中冷却裂解气控制，再沸器供热能力受制于轻冷剂用量，并受轻冷剂组成、裂解气组成、裂解气压力等影响，经常产生再沸热源不足，脱甲烷系统稳定性较差。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体
21、会,7.3 分凝分馏塔自原始开车以来，设计的工艺入口和出口温度分别是102和123，分凝分馏塔把甲烷/氢气与C2S/C3S分离，分凝分馏塔顶物料不含C2S 。 运行中塔顶温无法达到123，塔顶带C2S，造成脱甲烷塔顶甲烷的乙烯含量在0.5-2%之间（设计值0.17%）。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,8、冷箱EB-490BX/CX偏离设计由于冷箱中温度分布偏离设计值较大。EB-490BX的用于冷却轻冷剂的重冷剂用量增加至出口带液，但轻冷剂温度只有-34-41之间，高于设计的-44。轻冷剂把热量传至EB490CX，使EB-490CX中脱乙烷塔进料被过热，上部液相进料变为气液两相进料
22、，破坏了脱乙烷塔/乙烯精馏塔热平衡。,640kt乙烯装置特点和运行体会,9、冷箱偏流由于采用两台冷箱并联操作，没有设计任何控制偏流措施，投入运行后，两台冷箱的各股物流温度相差最高达到30 ，热分布严重偏离设计状态，使工艺上失去控制基础。各股物流偏流情况时刻在变化，降低了脱甲烷系统和乙烯精馏系统的稳定性。,茂名1000kt乙烯装置新线特点及运行体会,640kt/a乙烯成套技术的大部分生产参数来源于茂名现有装置79个月长周期运行的经验，具有较高的操作可靠性,连续运行2年多没有发生工艺原因的停车。运行表明， 640 kt/a乙烯装置整体工艺先进，投资低，竞争力较强。,640kt乙烯装置特点和运行体会,谢谢!,
