一種降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法
【專利摘要】本發明公開了一種降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法。方法包括：來自油洗塔底部的急冷油經抽提和多級回收后得到減粘急冷油。具體包括：（1）溶劑抽提：將急冷油和溶劑在抽提塔內實施溶劑抽提，分離出抽余瀝青和抽提油；（2）溶劑回收：從步驟（1）得到的抽提油，通過降壓和/或升溫后，在多個溶劑回收塔分離得到溶劑和減粘急冷油。本發明通過對乙烯裝置急冷油進行溶劑抽提處理，脫除其中的瀝青質，再經多級溶劑回收步驟回收得到溶劑，并將溶劑循環使用，由此可減低急冷油粘度并大幅度提高溶劑回收率。
【專利說明】一種降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及乙烯生產領域，更進一步說，是涉及一種降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法。
【背景技術】
[0002]目前，世界上主要乙烯裝置采用蒸汽熱裂解工藝生產乙烯、丙烯、丁二烯、芳烴等基礎有機化工原料。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裂解爐內在高溫條件下發生裂解反應，裂解產物經過急冷、壓縮、分離等工序最終生產出乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料。
[0003]急冷系統是乙烯裝置的一個重要組成部分，由急冷器、油洗塔、水洗塔等設備組成，承擔著分離裂解汽油、柴油、燃料油組分的任務，也是回收熱量的關鍵設備。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量以及長期穩定運轉的瓶頸，其運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急冷油噴淋冷卻后送入油洗塔底部，回流冷卻后，裂解產物中的重組份凝到塔底并入急冷油中。裂解產物中的輕組分從油洗塔頂部引出，進入水洗塔繼續冷卻至40°C左右，進入后續的壓縮分離系統。裂解所需要的大部分稀釋蒸汽來源于裝置內部急冷油的余熱利用，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。急冷系統中急冷油在急冷器和油洗塔釜之間不斷循環，其循環量往往達到幾千噸每小時，而油品的采出只有幾十噸每小時，導致急冷油在系統內長時間滯留。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。
[0005]急冷油作為乙烯裝置重要的傳熱介質，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生系統的正常操作，甚至發生急冷油循環系統管道與設備堵塞事故。控制急冷油粘度在乙烯裝置長周期高負荷穩定運行及節能降耗上起著舉足輕重的作用。
[0006]傳統的減粘方法是加入調質稀釋油(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量，加大油洗塔塔釜到塔中部的氣相負荷，相應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，當它們隨著急冷油循環時，會發生聚合反應產生聚合物，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，由于裂解柴油循環量的增加，塔頂的裂解汽油和塔釜采出的裂解燃料油中會含有部分柴油的組分，影響到裂解汽油和燃料油的品質，嚴重時會使得后續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。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，降低急冷系統設備的腐蝕和結垢，加入量少，并且具有良好的穩定性，不會產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，來自急冷油循環泵出口的急冷油，在溫度調節閥的控制下，與裂解爐區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，隨裂解氣一起進入減粘塔。減粘塔由上下兩段構成，上段是一個旋風分離器，下段是一個自由下落區。混合物料進入減粘塔后，首先在旋風分離器中進行氣液相的分離，乙烷裂解氣以及急冷油中汽化的輕組分從減粘塔塔頂進入油洗塔塔釜，未汽化的重質液相組分通過下段，進入減粘塔塔釜，作為副產品(裂解燃料油)輸出到罐區。這樣，有選擇性地從急冷油中分餾出含有大量膠質和浙青質的重質物料而將輕質物料留在系統中，使循環急冷油中的輕質組分濃度增加，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。
[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，外送管線容易發生堵塞。從各套乙烯裝置的生產情況來看，只有部分乙烯裝置急冷油減粘塔運行正常并達到一定的減粘效果。由于減粘系統運行不正常，大部分裝置急冷油系統的實際運行指標和原設計值存在較大差距，成為限制生產能力的瓶頸。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行。
[0010]中國專利CN101074184提出將裂解爐出口來的裂解氣經冷卻后送入油洗塔底部，進行物質分離，形成三股回流；塔底急冷油經冷卻后，部分返回油洗塔，部分外送；中段盤油經冷卻后，部分返回油洗塔，部分兌入塔底用作調節粘度，部分外送；塔頂回流汽油經管線進入，最終將裂解爐來物流冷卻后送入后系統。這種方法僅優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荷，影響生產能力。
[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。目前國內很多乙烯裝置都存在急冷油減粘系統設計不夠合理，急冷油粘度高，急冷油塔塔頂溫度偏高、塔釜溫度偏低，急冷油減粘系統運行不穩定，熱量回收效率低，急冷水時常乳化等問題。從工藝設計上保證急冷油系統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措施，是保證系統連續穩定運行的關鍵所在。
【發明內容】
[0012]為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法。通過抽提和多級回收，有效降低了急冷油的粘度并且提高了溶劑回收率。
[0013]本發明的目的是提供一種降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法。
[0014]包括:來自油洗塔底部的急冷油經抽提和多級回收后得到減粘急冷油。
[0015]具體包括以下步驟:
[0016](I)溶劑抽提:將急冷油和溶劑在抽提塔內實施溶劑抽提，分離出抽余浙青和抽提油；
[0017](2)溶劑回收:從步驟(I)得到的抽提油，通過降壓和/或升溫后，在多個溶劑回收塔分離得到溶劑和減粘急冷油。
[0018]溶劑與急冷油的重量比為0.01-20，優選為0.5-5。
[0019]所述溶劑是選自C2-C6烷烴或烯烴中的一種或其混合物，優選為C3-C5烷烴中的一種或其混合物。
[0020]所述溶劑抽提中急冷油進料溫度為30_230°C，溶劑進料溫度范圍為30_230°C。
[0021]所述抽提塔壓力范圍為IMPa-lOMPa，抽提塔的溫度范圍為30°C _230°C。
[0022]各個溶劑回收塔的壓力范圍為0.1MPa-1OMpa;各個溶劑回收塔的溫度范圍為30 0C -300 0C ；
[0023]多個回收塔串聯，抽提油在多個回收塔內進行多級回收，分離得到溶劑和減粘急冷油，一般來說，溶劑回收塔的數量越多，溶劑回收率越高，但考慮到設備投資，一般溶劑回收塔的數量2?5。
[0024]所述的急冷油為乙烯裝置急冷系統中油洗塔塔釜的油餾分，其典型成分為多環芳烴、膠質、浙青質。所述的乙烯裝置主要由工業裂解爐和急冷、壓縮、分離等系統構成，急冷系統主要包括急冷器、油洗塔、水洗塔。
[0025]具體可采用以下技術方案:
[0026]溶劑從抽提塔的溶劑進料口進入，從乙烯裝置急冷系統引出一股急冷油加壓后從抽提塔的急冷油進料口進入，溶劑與急冷油在抽提塔內實施抽提，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出口引出。抽提油經過減壓閥降低壓力，由于節流膨脹作用溫度下降，再經加熱爐加熱，升高溫度后進入溶劑回收塔進口。抽余浙青通過減壓閥降低壓力后引出。抽提油在溶劑回收塔A內分離為溶劑和富減粘急冷油，溶劑從塔頂引出，富減粘急冷油從塔底引出。富減粘急冷油通過減壓閥再次降低壓力后，進入溶劑回收塔B進口，在溶劑回收塔B內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。
[0027]由溶劑回收塔A、B引出的溶劑通過混合器混合后，進入溶劑循環壓縮機增加壓力，同時溫度升高。高溫的溶劑進入冷卻器降溫，與補充溶劑在混合器內混合后，重新作為抽提塔的溶劑進入抽提塔溶劑進料口。
[0028]從溶劑回收塔引出的減粘急冷油調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，從而降低整體急冷油粘度。
[0029]本發明通過對乙烯裝置急冷油進行溶劑抽提處理，脫除其中的浙青質，再經多級溶劑回收步驟回收得到溶劑，并將溶劑循環使用，由此可減低急冷油粘度并大幅度提高溶劑回收率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1本發明的方法示意圖
[0031]附圖標記說明:
[0032]I抽提塔，2減壓閥A、3減壓閥B、7減壓閥C，4加熱爐，5溶劑回收塔A，8溶劑回收塔B，10混合器A、13混合器B，11溶劑循環壓縮機，12冷卻器，14急冷油增壓泵
【具體實施方式】
[0033]下面結合實施例，進一步說明本發明。
[0034]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%。
[0035]實施例1:
[0036]以丙烷為溶劑對急冷油進行溶劑抽提減粘處理。從乙烯裝置引出一股急冷油，流量10t/h，將得到的重急冷油調節溫度為30°C，壓力為5MPa。溶劑進料溫度為30°C，壓力為5MPa，流量5t/h，溶劑和急冷油的重量比為0.5。急冷油和其重量0.05的溶劑從抽提塔上部進入，其余溶劑由抽提塔下部進入。抽提塔溫度為30°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0.5MPa脫除溶劑后，作為燃料油采出。
[0037]將抽提塔塔頂流出的抽提油降壓至0.5MPa，調整溫度至30°C后，送入溶劑回收塔I中部，該塔壓力0.5MPa，塔內溫度分布均勻為30°C。此時溶劑密度大幅下降，溶解能力下降，從而實現溶劑與減粘急冷油的分離，從溶劑回收塔A塔頂得到溶劑流股I。溶劑回收塔A塔底得到的組分降低壓力至0.16MPa，進入溶劑回收塔B進一步分離，塔頂得到溶劑流股2，塔底得到減粘急冷油。將得到的兩股溶劑混合，并循環使用。
[0038]從溶劑回收塔塔釜得到減粘急冷油3539kg/h，常壓50°C時粘度為12.5mPa.S。總共回收的溶劑量為4679kg/h，溶劑回收率為93.58%，回收溶劑的純度為99.99%。
[0039]實施例2:
[0040]以丙烷為溶劑對急冷油進行溶劑抽提減粘處理。從乙烯裝置引出一股急冷油，流量10t/h，將得到的重急冷油調節溫度為30°C，壓力為5MPa。溶劑進料溫度為70°C，壓力為5MPa，流量200t/h，溶劑和急冷油的重量比為20。急冷油和其重量0.05的溶劑從抽提塔上部進入，其余溶劑由抽提塔下部進入。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0.5MPa脫除溶劑后，作為燃料油采出。
[0041]將抽提塔塔頂流出的抽提油降壓至2MPa，調整溫度至30°C后，送入溶劑回收塔I中部，該塔壓力2MPa，塔內溫度分布均勻為70°C。此時溶劑密度大幅下降，溶解能力下降，從而實現溶劑與減粘急冷油的分離，從溶劑回收塔A塔頂得到溶劑流股I。溶劑回收塔A塔底得到的組分降低壓力至0.8MPa，進入溶劑回收塔B進一步分離，塔頂得到溶劑流股2，塔底得到減粘急冷油。將得到的兩股溶劑混合，并循環使用。
[0042]從溶劑回收塔塔釜得到減粘急冷油6276kg/h，常壓50°C時粘度為7mPa.S。總共回收的溶劑量為199.33t/h，溶劑回收率為99.66%，回收溶劑的純度為99.98%。
[0043]對比例1:
[0044]現有的減粘塔工藝為從乙烯裝置急冷油循環系統引出一股急冷油，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)進入油洗塔下部。現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中。
【權利要求】
1.一種降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于所述方法包括: 來自乙烯裝置的急冷油經溶劑抽提和多級溶劑回收后得到減粘急冷油。
2.如權利要求1所述的降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于所述方法包括: (1)溶劑抽提:將急冷油和溶劑在抽提塔內實施溶劑抽提，分離出抽余浙青和抽提油； (2)溶劑回收:從步驟(I)得到的抽提油，通過降壓和/或升溫后，在多個溶劑回收塔分離得到溶劑和減粘急冷油。
3.如權利要求2所述的降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于: 溶劑與急冷油的重量比為0.01-20。
4.如權利要求3所述的降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于: 溶劑與急冷油的重量比為0.5-5。
5.如權利要求2所述的降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于: 所述溶劑是選自C2-C6烷烴或烯烴中的一種或其混合物。
6.如權利要求5所述的降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于: 所述溶劑為C3-C5烷烴中的一種或其混合物。
7.如權利要求2所述的降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于: 所述溶劑抽提中急冷油進料溫度為30-230°C，溶劑進料溫度為30-230°C。
8.如權利要求2所述的降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于: 抽提塔壓力為IMPa-lOMPa，抽提塔的溫度為30°C -230°C ； 溶劑回收塔的壓力為0.1MPa-1OMpa ;溶劑回收塔的溫度為30°C _300°C。
9.如權利要求2所述的降低乙烯裝置急冷油粘度和提高溶劑回收率的方法，其特征在于: 溶劑回收塔的數量為2?5。
【文檔編號】C10G53/04GK104449825SQ201310418723
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】王國清, 杜志國, 劉同舉, 郭瑩, 巴海鵬, 張利軍 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