乙烯工艺流程

“基地化、大型化、一体化、园区化”的发展模式

1 乙烯储存技术

乙烯贮存主要有两种方式,一是高压常温贮存,即通常采用几十毫米厚的钢板制成的球罐,其特点是储量小、占面积地大、投资多。二是采用国际上先进的低温冷冻储罐贮存。低温冷冻罐贮存,其优点是单罐储量大、投资小占地面积少,且操作安全。乙烯低温冷冻储罐消防采用固定式消防冷却供水系统, 其系统的供水能力应满足消防冷却总用水量的要求。固定式消防冷却水系统除采用固定式喷雾系统外,还设有固定式远距离遥控防爆水雾、直流水炮系统。

2 乙烯低温储存基本理论

2.1. 乙烯低温储存原理

存储低温乙烯采用压缩、撤热和节流膨胀制冷原理，以达到保温的目的。具体工艺是：储槽顶部挥发的乙烯气体经过压缩机压缩至70～80℃、5.0MPa，用30℃左右的循环水将其冷却到40℃左右，再经节流膨胀管制冷，以达到对储罐中低温液态乙烯的保温。保温冷量的调节是通过对低温液态乙烯储罐顶部的气相乙烯的抽吸、压缩而得到自控调节的。乙烯在进入系统使用前，与冷冻盐水进行换热，一方面将液态乙烯升温，使之接近新鲜乙烯进入反应器前所具有的一定温度和压力，另一方面利用乙烯的冷量将盐水冷却到一7℃以供大系统使用。

2.2. 乙烯低温储存的优点

乙烯储存系统：由低温储罐、附属管线及控制仪表组成。乙烯低温储罐采用绝热保冷设计。由于有外界热量或其它能量导入，例如储罐绝热层、附属管件等的漏热、储罐内压力变化及输送泵的散热等，会引起储罐内少量乙烯的蒸发。正常运行时，罐内乙烯的日蒸发率约为0.06%—0.08%

第二章工艺过程简介

1 乙烯的几种贮存方式与简单比较

1.1. 加压法

（1）工艺流程

乙烯分离流程中如采用高压乙烯精馏方案时，一般由乙烯精馏塔的侧线采出液态乙烯(2.OMPa,-30℃左右)可以直接输送至球罐贮存，球罐内的液态乙烯经乙烯产品泵加压，加热汽化和过热后送出。

正常操作时，球罐因冷损失蒸发的气体通过气相管线返回乙烯精馏塔。在乙烯装置停产时，气化的乙烯放入火炬系统。送至乙烯装置的下游加工装置的乙烯一般在常温气态下用管线输送。一般用丙烯冷剂或甲醇进行加热和汽化操作。

（2）储存设备

贮存乙烯的采用的容器主要是球罐。与圆筒形立式或卧式贮罐比较，在相同的压力和直径下，球罐的受力情况最好，钢材消耗量也较小。此外，球罐还具有占地面积较小，维护简单，土建工程量小等优点。球罐的材质在很大程度上决定了球罐贮存乙烯的先进性，国内过去一般进口国外板材(如LT-50-V-40G等)，现在也可以采用国产板材(如CF-62钢等)，做到选材国产化。

1.2 . 低温法

（1）工艺流程

乙烯低温贮存的操作条件是:操作压力接近常压(正常操作压力0.102-0.112MPa )，操作温度略低于常压沸点-103.8℃)。为处理界外输送来的高压乙烯产品、回收由于外

界热量或其它能量导入，引起的贮罐内少量乙烯的蒸发，低温法贮存乙烯需建设一套较加压法复杂的完整工艺流程。典型的工艺图见图2-1。

图2-1.低温储罐储存乙烯产品工艺流程简图

由乙烯精馏塔的送来的液态乙烯经过预处理进入低温贮罐贮存，罐内的液态乙烯经乙烯产品泵加压，加热汽化和过热并回收冷量后送出至下游用户。

正常操作时，低温贮罐因冷损失蒸发的气体通过乙烯压缩机加压，再经过制冷机提供的冷剂冷凝冷却，最终被回收回到低温贮罐。在事故时，气化的乙烯放入火炬系统。过去普遍认为，低温乙烯贮存技术复杂，自动化水平要求高，实际上自1966年提出低温常压贮存这项技术以来，低温贮存液化气产品，在LNG及合成氨工业中运用非常广泛，随着科学技术的进步，利用低温贮存技术储存乙烯也被入们逐步接受。

（2）主要设备

低温乙烯贮罐:一般为耐低温金属壁壳圆形拱顶罐，由耐低温合金钢制成(一般为9%Ni钢)，罐外用高效绝热材料保冷，最大限度降低冷损。减少系统的能耗。其他设备:由于低温法工艺需要，因此还需要乙烯蒸汽压缩机、冷冻压缩机组、换热器、安全火炬、分离罐等设备。

1.3 .盐洞贮存乙烯

上世纪七十年代石油危机后，美国从其战略储备的要求出发，采用了盐洞贮存技术，在美国本土合适的地区建成地下盐洞数十个，用于贮存石油、石油液化气、乙烯、乙烷、天然气等战略物资。据报道，盐洞深度一般在900-1500m之间，乙烯贮存压力为10-12MPa。洞底温度约在45℃左右。乙烯由压缩机送入盐洞贮存，使用时，由盐洞中送出的乙烯需要经过分离罐分离水份，再经干燥后输送到用户。

2 乙烯低温储存工艺简介

2.1. 工艺技术

乙烯低温贮运的原理是：在接近常压(正常操作压力102~l12kPa)下和略低于沸点(常压下沸点-103.71℃)贮存和运输。低温乙烯贮罐容量较大，单台贮存容量达数千立方米至数万立方米，适合需要销售和外购大量乙烯的地区。

该低温乙烯贮存装置的工艺流程如图2-1所示。由船上乙烯罐T-03卸来的乙烯经气相输油臂Y-02、液相输油臂Y-01分别与气体返回线、液相进料线相建，温度约—104C的液态乙烯经液相进料线直接由常压低温乙烯贮罐T-01的喷嘴进罐，流量计将记录液态乙烯流过的量。气相乙烯线是为平衡船上乙烯罐T-03和岸上常压低温乙烯罐T-01的压力而设置的，这条线分别与火炬(只在事故状态才用)、闪蒸气压缩机c-02和循环气压缩机C-03的第一级、乙烯过冷器K-01的壳层相连。气态乙烯将由于压差，由船上流入乙烯过冷器E—0l，或由闪蒸气压缩机c-02和循环气压缩机C-03的第一级流到船上。在此过程中，气相乙烯线上的流量计将记录下流过的乙烯量并能给出方向(即是流向常压低温乙烯罐T-01或船上乙烯罐T-03)。常压低温乙烯罐T-01内的液态乙烯通过泵P-01A／B输送到码头，流量计将自动记量液态乙烯输出量，气相乙烯线上的流量计将计量气态乙烯返回量。P-02、P-03为两台返输泵，液态乙烯经P-02升压到2600kPa后送到乙烯加热器E-02，E-02将乙烯加热到约—37摄氏度，再通过管线输送到烯烃厂压力球罐T—02，或经P—03加压到4000kPa后送到乙烯蒸发器E —03，蒸发气化到约30℃后经过气态乙烯返输线送至烯烃厂。

由烯烃厂乙罐烯球T—02来的乙烯．由泵P—04加压到4100kPa，经外管进入闪蒸罐D—01，温度约—20℃。气相进氨冷却器E—04后返回D—0l罐，并与D—01罐中的液态乙烯一起经节流膨胀阀节流膨胀后进入D—02闪蒸罐，温度降至约—56℃。D—02中的乙烯约25％经节流膨胀网节流膨胀后进入乙烯过冷器E—01的壳程闪蒸，温度降至—101~102℃，作为E—0l的冷源。D—02中的乙烯约75％进入乙烯过冷器E—01的管程，与E—01壳程的—l01℃乙烯进行热交换，冷却到—97℃，再经节流膨胀阀节流膨胀降温到约—103℃，压力降至107kPa后由低温乙烯略T—0l 的喷嘴进罐。20％在E—01壳程中蒸发的乙烯气相进入压缩机的—级入口压缩制冷，再送入D—01中如此循环达到制冷的目的。

常压低温乙烯罐T—01不断与环境热交换，罐内温度逐渐升高，乙烯气化量增加，当罐内气相温度达到—90℃时蒸发气压缩机C—0lA／B自动启动，温度降至—98℃停机。气化的乙烯由喷嘴出来，进入蒸发气压缩机c—01A／B入口，压缩机出来的乙烯通过管线进到冷冻单元冷却器E—04中冷却成液态乙烯后流到一段闪蒸罐D—01。罐中的液态乙烯靠重力流到管线，并经管线上的节流膨胀阀降温降压生成气液混合物。两相乙烯流到二段闪蒸罐D—02中进行气液分离，部分液态乙烯流到乙烯过冷器E—0l的管程，部分液态乙烯经管线上的节流膨胀阀再次降温降压后流到乙烯过冷器E—01的壳程，作为冷却管程乙烯的冷源。管程乙烯与壳程乙烯经过直接换热降温至—97℃左右，进入管线并经管线上的节流膨胀阀后冷却至—103℃左右，压力降至107kPa，最后经管线由常压低温乙烯罐T—01的喷嘴进罐。每日蒸发量约为略容积的0.08％。

2.2.2. 设备介绍

低温乙烯贮存装置包括一台双层金属壁壳常压低温乙烯贮罐(T—01)、4台往复式压缩机、2台氨制冷机、4台低温乙烯输送泵、5台套换热器、3台容器、一座火炬、—台钻油臂.

该装置的主要设备是低温乙烯贮罐、住复式压缩机、制冷机、乙烯输送泵、乙烯加热或蒸发器，共同的特点是在低温或超低温下运行。下面叙述有关主要设备的情况。

(1)低温乙烯贮罐国内位于扬子石化公司和上海石化(股份)公司的常压低温乙烯贮绍都是德国林德公司的技术专利，是低温乙烯贮存装置的关镊设备，其工艺设计参数如表2-2.

顶的结构，这种贮罐的结构形式是为了满足在—103℃、107kPa操作条件下贮存液态乙烯。内罐为圆柱型吊顶式结构的金属罐，罐底、罐壁的材质为9％Ni钢(A 353)，吊顶悬挂在外罐的顶部。外罐为拱顶结构的金属罐，罐底及罐壁的第一层壁板为及罐顶采用普通碳钢(283)。内外罐之间的环行空间填满了珠光砂散料保温材料，内罐底与外罐底座之间的空间采用珍珠岩、矿物棉干砂泥凝土等保冷结构，内罐顶部装有铝合金吊顶，并有珍珠岩棉保冷。

图2-3 常压低温乙烯贮罐结构简

由于常压低温乙烯贮罐的贮存温度低，在充入乙烯后其内罐收缩量很大。一个15000吨的常压低温乙烯贮罐(直径约32．8m)如内罐采用不锈钢，其直径收缩量约达46mm，如内耀采用铝，其直径收缩量约达90mm以上。因此，在常压低温乙烯贮罐的设计中必须充分考虑到温度变化产生的罐板径向收缩。

(2)往复式压缩机乙烯压缩机选型主要考虑流量和排出压力，因所需流量小且压力为2．5MPa，故选用往复式压缩机。为了确保乙烯纯度，压缩机气缸选用无油润滑，同时为防止泄漏，压缩机除填4料外还用氮气密封。

(3)制冷机制冷机选用无油式螺杆压缩机、氨制冷剂。主要特点是：操作弹性大，通过滑阀调节，负荷可在10%—100%范围内变化，操作简便，运行稳定，检修周期长。其主要性能参数见表2-4.

(4)乙烯输送泵按照无泄漏、运行周期长、操作方便和节能要求选择多级立式泵其主要性能参数见表2-5。

乙烯输送泵的操作负荷为额定流量的25%~110%，绝对不允许大于110%，若小于

25%负荷时，泵运行不得超过1min.

(5)乙烯加热或蒸发器E—02的作用是把泵P—02送出的—103℃左右的液态乙烯加

热到—37℃后，送往乙烯装置的乙烯压力球耀T—02。E—03则将泵P—03送出的—103℃左右的液态乙烯加热并蒸发为30℃的乙烯气体送往烯烃厂。为了加热均匀，控制稳定，采用费汽加热丙烯、丙烯气加热乙烯的方式。E—05是开车用加热器，E—05为空气加热器，泵P—01A／B送出的—103℃左右的液态乙烯进入E—05中，经空气加热以后，气化为乙烯气，预冷装卸船管线到—30℃，井给装卸船管线加压。

2.3 乙烯低温储存工艺流程

低温贮存乙烯技术除了上述有关贮存设备的问题外，选择一个合理的低温贮存乙烯的工艺流程也是低温贮存乙烯技术关键所在，由图2-2可知，低温贮存乙烯工艺流程一般由乙烯进料预处理、储存、气化/输送、蒸发气处理等工艺系统组成，另外还有安全辅助措施。

2.3.1乙烯进料预处理工艺

由界外送来乙烯进入低温贮罐必须经过降低压力和温度的处理过程，这个处理过程又可以分三种。第一种是无制冷剂的工艺过程，乙烯经膨胀(或节流)后压力和温度下降，再经分离罐分离气液相，液相进入乙烯低温贮罐，气相由乙烯压缩系统回收。第二种是使用一种制冷剂的工艺过程，包括采用氨制冷循环、丙烯制冷循环或混合制冷循环的一种，通过制冷剂的压缩、冷却、节流过程获得低温，换热使来料乙烯先降低温度，然后节流加压进入乙烯低温贮罐。第三种是使用多种制冷剂的处理过程，这种工艺选用蒸发温度成梯度的一组制冷剂如丙烷、乙烷(或乙烯)，通过多个制冷系统分别与来料乙烯换热，使乙烯温度逐渐降低，最后达到压力温度要求，进入乙烯低温贮罐。这种方法通常称复迭式制冷工艺。三种处理工艺比较见表2-6。

能的损失，虽然设备投资大，但能耗大大降低。

2.3.2乙烯储存系统

由低温储罐、附属管线及控制仪表组成。乙烯低温储罐采用绝热保冷设计。由于有外界热量或其它能量导入，例如储罐绝热层、附属管件等的漏热、储罐内压力变化及输送泵的散热等，会引起储罐内少量乙烯的蒸发。正常运行时，罐内乙烯的日蒸发率约为0.06%--0.08%。

2.3.3乙烯气化/输送系统

一般包括乙烯贮罐低压或者高压外输泵、丙烯蒸发器或甲醇蒸发器及计量设施等。储罐内的乙烯经外输泵加压后，进入蒸发器中蒸发。蒸发器的加热介质可以是丙

烯或甲醇，蒸发器也可以有两台，互为备用。气化后的高压或低压乙烯气经计量设施计量后输往用户。为保证输送泵正常运行，泵出口可设有回流管线。当乙烯输送量变化时，可利用回流管线调节流量。在停止输出时，可利用回流管线打循环，以保证泵处于低温状态。

2.3.4蒸发气处理系统

包括乙烯气压缩机、冷冻机组、再冷凝器及分液罐等。此系统可以保证低温乙烯贮罐在一定压力范围内正常工作。储罐的压力取决于罐内气相(蒸发气)的压力。当储罐处于不同工作状态，例如储罐有乙烯外输、正在接受乙烯或既不外输也不接受乙烯时，其蒸发气量均有较大差别，如不适当处理，就无法控制气相压力。因此，需要设置贮罐的几种压力等级下的工况，选定合适的超压值及欠压值，当压力超过或低于各级设定值时，蒸发气处理系统按照压力变化进行相应动作，以控制储罐气相压力。在低温下运行的蒸发气压缩机一般选用往复式压缩机。

2.3.5储雄安全辅助系统

为防止乙烯贮罐在运行中产生真空，在流程中还配有防真空补气系统。补气的气源通常为蒸发器出口管汇引出的乙烯。

当乙烯贮罐内气相空间超压，蒸发气压缩机不能控制且压力超过安全阀设定值时，罐内多余蒸发气将通过安全阀泄放进入火炬中烧掉。当发生诸如翻滚现象等事故时，大量气体不能及时烧掉，则必须采取紧急放空措施排泄。

2.4 工艺条件

2.4.1. 温度

乙烯低温储罐的操作温度略低于常压沸点-103.8℃。

2.4.2. 压力

乙烯低温储罐的操作压力接近常压(正常操作压力0.102-0.112MPa )。