鲁姆斯顺序分离工艺流程

鲁姆斯（Lummus）顺序分离工艺流程

由裂解单元来的裂解气经压缩脱除大部分重烃和水、经碱洗脱除酸性气体，深度干燥后进入脱甲烷塔，由脱甲烷塔塔顶分离出甲烷和氢后，釜液送至脱乙烷塔，由脱乙烷塔塔顶分离出乙烷和乙烯，塔釜液送至脱丙烷塔……依此各组分按碳一、碳二、碳三……的顺序先后分离，最终由乙烯精馏塔、丙烯精馏塔、脱丁烷塔分别得到乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、混合碳四、裂解汽油等主副产品。

裂解单元

裂解单元主要包括裂解炉系统和急冷系统两部分。

1、裂解炉系统的工艺过程

裂解炉系统主要包括原料供应系统、裂解炉、和燃料供应系统三个部分。

（1）原料供应系统从界区来的液态原料由进料泵加压后，经进料预热器加热至60℃左右进入各裂解炉。由分离工序返回的循环乙烷、丙烷经预热器预热至60℃左右后在流量控制下进入乙烷裂解炉裂解。

（2）裂解炉裂解炉分对流段和辐射段两部分，对流室在辐射室上侧。在流量控制下进入对流段的原料预热盘管与烟气对流换热，然后同加入的稀释蒸汽（DS）按相应的汽/油比混合进入混合预热盘管加热后进入辐射段裂解。

辐射段炉管出口的裂解气，每两组合为一股进入急冷锅炉与高压锅炉给水换热迅速冷却以终止二次反应，同时产生超高压蒸汽（SS）。

急冷锅炉急冷后的裂解气，用循环急冷油直接喷淋，由温度调节器调节其喷淋量将裂解气温度降至规定值，然后汇合送入汽油分馏塔。

（3）燃料供应系统裂解反应需要吸收大量热能，这些热能只能由燃料供应系统提供，燃料供应系统向裂解炉和蒸汽过热炉提供燃料气和燃料油。燃料气的来源主要是装置自产的甲烷氢和界外补充液化气（主要为C4抽余油）。补充燃料气经汽化和过热后，与装置自产的燃料气相混合送到裂解炉。

2、急冷系统的工艺过程

急冷系统主要包括急冷油系统、急冷水系统和稀释蒸汽发生系统。下面对这三大系统作简要阐述。

（1）汽油分馏塔及急冷油系统裂解气进入汽油分馏塔被进一步冷却，汽油和更轻组分作为塔顶气相送至水急冷塔。塔釜采出的急冷油大部分由急冷油循环泵加压后送往稀释蒸汽发生器，然后分别经油急冷器及工艺水预热器返回汽油分馏塔；小部分急冷油在液位控制下进入裂解燃料油汽提塔进行汽提，汽提后塔顶气相返回汽油分馏塔，塔底裂解燃料油经冷却后送至裂解燃料油贮罐。

（2）急冷水系统从汽油分馏塔塔顶出来的裂解气进入水急冷塔的底部,与上面下来的急冷水逆流接触换热,冷却到规定温度（一般小于42℃）后从塔顶排出,送入裂解气压缩机的一段吸入罐。裂解气中的裂解汽油和水蒸汽在水急冷塔中被冷凝下来,送到急冷水沉降槽进行油水分离。在沉降槽中分离的裂解汽油溢流进入到沉降槽的油侧,从油侧排出的裂解汽油分为两股:一股由洗涤汽油泵将裂解汽油送到压缩工序；另一股由裂解汽油回流泵加压后分为两股：一股在温度和流量的串节调节下,进入汽油分馏塔塔顶,作为该塔的回流；另一股在液位控制下,将裂解汽油送入压缩工序的汽油汽提塔。由压缩工序返回的废汽油和洗涤汽油进入急冷水沉降槽的油侧。

（3）工艺水系统由急冷水沉降槽油水分离侧的底部排出的工艺水,由工艺水进料泵加压后,进入工艺水进料预热器，与工艺水汽提塔塔顶排出的气体进行换热后进入工艺水汽提塔。

从急冷水沉降槽中分出的油，大部分作为回流返回到汽油分馏塔，剩余部分去压缩单元的汽油汽提塔汽提。

工艺水汽提塔用再沸蒸汽或新鲜蒸汽汽提,塔顶汽提出的酸性气体和轻烃经工艺水进料预热器与工艺水进行换热后,返回到急冷水塔塔釜。塔底工艺水由稀释蒸汽发生器进料泵依次经NO.1和NO.2工艺水预热器进入稀释蒸汽汽包，稀释蒸汽汽包中的工艺水靠热虹吸原理在NO.1稀释蒸汽发生器中以急冷油为热源产生稀释蒸汽。稀释蒸汽不足部分可用中压蒸汽为热源在NO.2稀释蒸汽发生器中发生，并用此股中压蒸汽在稀释蒸汽过热器中将稀释蒸汽过热至规定温度（一般为180℃）后返回裂解炉，中压蒸汽还可以直接补入稀释蒸汽系统，以控制去裂解炉的稀释蒸汽压力。

压缩单元

压缩单元主要包括裂解气压缩系统和压缩制冷系统两大部分。

1、裂解气压缩系统

来自水急冷塔的裂解气进入裂解气压缩机一段吸入罐，分离出所夹带的水及重烃，罐内液相经泵送到水急冷塔，气相进入裂解气压缩机第一段压缩后，经水冷却器冷却后进入第二段吸入罐，分离出部分水和重烃，进入裂解气压缩机第二段压缩后，经冷却后进入第三段吸入罐，分离掉部份水和重烃，进入压缩机第三段压缩并经冷却后进入三段排出罐，再次分离掉部份水和重烃，将裂解气过热后进入酸性气体吸收塔脱除酸性气体。脱除了酸性气体的裂解气进入四段吸入罐，分离掉夹带的水后进入压缩机第四段，压缩并经冷却后进入第五段吸入罐，分离掉水及烃类的裂解气进入压缩机第五段压缩并经水冷却器冷却后进入干燥器进料洗涤塔，分离掉苯及重烃类。

(2)段间凝液裂解气压缩过程产生的冷凝液作如下处理：三段排出罐的液体和凝液气提塔上部的烃水混合物在液面控制下一起返回到三段吸入罐，并在此闪蒸。三段吸入罐的液体，在液面控制器控制下进入二段吸入罐，凝液在二段吸入罐内进行油水分层，下层水相由液位控制送入水急冷塔；上层油相经泵加压后和来自急冷水沉降槽分离出的重汽油一起送至汽油汽提塔。汽油汽提塔气相返回至一段吸入罐，经汽提除去碳四（C4＇S）以下轻组分的塔釜裂解汽油送往贮罐。五段吸入罐的水相、裂解气干燥器进料洗涤塔的水相和该塔回流罐底部的水相，一起送入四段吸入罐，四段吸入罐中的液体返回到裂解工序的水急冷塔。五段吸入罐的油相经加热后和裂解气干燥器进料洗涤塔塔釜油相被分别作为凝液汽提塔的两股进料，凝液汽提塔塔釜用工艺蒸汽（PS）加热，汽提出凝液中含有的全部碳二（C2＇S）及部份碳三（C3＇S），塔顶气相返回至四段吸入罐，塔釜液相被送至脱丙烷塔。

（3）裂解气的碱／水洗系统在20世纪80年代建成投产的国内几大乙烯装置,原设计均采用胺洗和碱洗系统,经改造后目前大多已改为碱／水洗，碱／水洗系统由三段碱洗和相应的水洗段组成。

压缩制冷系统

压缩制冷系统主要包括丙烯制冷压缩机、乙烯制冷压缩机和甲烷制冷压缩机，在近年来的装置改造中，又增加了二元制冷和三元制冷等新技术。压缩制冷系统为深冷分离提供了必要的冷量。

（1）丙烯制冷压缩机丙烯制冷系统是一个经多级压缩、多级节流的循环系统，使用汽轮机驱动离心式压缩机。在乙烯装置中，丙烯制冷系统为裂解气分离系统提供-40℃以上的各温度级的冷量。乙烯装置的丙烯制冷系统一般设置四个制冷级位分别提供-40℃、-23℃、2℃、18℃四个温度级的冷量。

（2）乙烯制冷系统国内乙烯装置的乙烯制冷系统以设置三个温度级居多，为多段压缩、多级节流的封闭循环系统，并与丙烯制冷压缩系统构成复叠制冷。该压缩机是用蒸汽透平驱动的三段离心式压缩机，为深冷分离提供-62℃、-75℃、-101℃三个温度级的冷剂。

（3）甲烷制冷压缩机在裂解气深冷分离装置的脱甲烷过程中，为减少甲烷中乙烯含量以保证较高的乙烯回收率，脱甲烷的操作温度需降低至-100℃以下。为保证回收的甲烷馏分和氢馏分达到95%左右的纯度，其操作温度需降低至-170℃左右。乙烷装置中的甲烷制冷系统采用丙烯—乙烯—甲烷复叠制冷系统，甲烷压缩机一般为两段活塞式压缩机，段间设置冷却器。

（4）二元制冷压缩机在近几年的乙烯改造和扩建中,有多套装置采用了二元制冷技术。在二元制冷系统中，主要以甲烷、乙烯为制冷剂，并配有少量氢气，甲烷、乙烯和氢气的比例控制在49%、49.5%、1.5%，确保制冷效果。

（5）三元制冷压缩机在多元压缩制冷中，除二元制冷被广泛应用外，近年来三元压缩制冷技术也被应用于生产实际。

三元制冷压缩机是一台带有段间冷却的三段离心式压缩机。一段吸入罐顶部气相进入一段压缩，增压到1.138MPa（表压）、82.5℃，经过三元冷剂一段冷却器水冷至1.123MPa（表压）、40℃后进入二段吸入罐，二段吸入罐的气相进入二段压缩增压到1.601MPa（表压）、57.6℃，再经三元冷剂二段冷却器水冷后进入三段吸入罐，三段吸入罐的顶部气相进入三段压缩。

分离单元

分离单元主要分为冷区和热区两大部分，这两部分的划分主要是以其操作温度来界定的。对于冷区和热区所包括的系统,各装置的划分不尽相同,在此以某乙烯装置为例对分离单元作一介绍。该装置冷区主要包括裂解气干燥、冷箱、脱甲烷塔、脱乙烷塔、碳二加氢反应器和绿油洗涤塔、乙烯精馏塔、甲烷化反应器和乙烯产品的贮存和外送几大系统；热区主要包括高低压脱丙烷、碳三加氢、甲烷汽提塔、丙烯精馏塔、丙烷精制和碳三液化气再蒸塔、脱丁烷塔、火炬和火炬回收几大系统，下面分别作简要说明。

（1）裂解气干燥

来自压缩工序的合格裂解气进入裂解气干燥器进行脱水干燥。裂解气干燥器设有二台，一台运转，一台再生备用，裂解气干燥器的吸附周期为24小时。干燥剂采用3A0分子筛，经干燥后裂解气水含量小于1mg/m3（露点达-70℃）。干燥剂利用高压甲烷进行脱水再生，再生气被冷却后送到燃料气系统。

（2）冷箱

干燥后的裂解气冷箱系统，裂解气依次经过乙烯精馏塔中间再沸器、脱甲烷塔NO.1进料冷却器、乙烷蒸发器、脱甲烷塔NO.2进料冷却器、脱甲烷塔再沸器后，再经脱甲烷塔 NO.3进料冷却器、脱甲烷塔中间再沸器等换热器、脱甲烷塔NO.4进料冷却器等换热器进一步深冷到-72℃后进入脱甲烷塔NO.1进料分离罐。脱甲烷塔NO.1进料分离罐顶部的气体被分成二股：一股进入NO.4尾气换热器和脱甲烷塔NO.5冷却器，被冷却至-99℃，然后进入脱甲烷塔NO.2进料分离罐。脱甲烷塔NO.1进料分离罐顶部的另一股气体进入NO.7尾气换热器，被冷却至-99℃，然后进入新的脱甲烷塔NO.2进料分离罐。脱甲烷塔NO.1进料分离罐的液相分成两股量，分别进入脱甲烷塔进料分流换热器。从两个换热器出来的物料的一部分汇合后用-101℃的乙烯冷剂进一步冷却后作为脱甲烷的第三股进料，另一部分经节流后返回换热器冷却换热器进料后作为脱甲烷塔的第四股进料。

甲烷氢分离罐罐顶产出高纯度的氢气产品，罐底液相主要为甲烷。高纯度的氢气在冷箱中回收冷量后到甲烷化系统，液相甲烷经节流膨胀为冷箱的诸多换热器提供冷量后，经燃料气压缩机压缩送往燃料气系统。

（3）脱甲烷塔系统

从冷箱系统来的四股进料在脱甲烷塔中进行甲烷和C2及C2以上组分的分离。该塔的热源由裂解气通过塔釜再沸器和中沸器提供，回流由甲烷制冷系统提供。

脱甲烷塔塔顶气体一部分经甲烷制冷压缩机进出料换热器后进入甲烷制冷压缩机，压缩机一段出口气体经水冷器后进入中间冷却器用 2℃丙烯冷剂冷却后进入压缩机二段，二段排出的甲烷气经甲烷制冷压缩机出口冷却器用冷却水冷却后，用2℃级丙烯冷却，再经甲烷制冷压缩机进出料换热器冷却后，用-101℃的乙烯冷剂进一步冷却，再经甲烷制冷压缩机进出料换热器过冷后，进入脱甲烷塔回流罐。脱甲烷塔回流罐中的液体一部分作为脱甲烷塔的回流，另一部分与脱甲烷塔回流罐顶部气体、脱甲烷塔塔顶气体的另一股合并后进入冷箱系统,回收冷量后汇入燃料气系统。

脱甲烷塔塔釜液经塔釜出料泵加压后分成两股，分别被回收冷量后作为脱乙烷塔的两股进料。

（4）甲烷化反应系统

甲烷氢分离罐顶的粗氢中含有少量的CO，CO对碳二加氢反应的催化剂活性有抑制作用，故必须将粗氢中的CO通过甲烷化反应除掉。

甲烷氢分离罐顶的粗氢经主冷箱系统回收冷量后先进入甲烷化反应器进出料换热器预热，然后经反应器进料加热器用蒸汽加热至反应温度，进入甲烷化反应器。甲烷化反应器出料进入反应器进出料换热器冷却，再经冷却器水冷后进入NO.1水分离罐,分离出的水返回裂解单元水急冷塔。NO.1水分离罐顶部分离出的氢气为湿氢产品,一部分湿氢去裂解汽油加氢单元；另一部分用丙烯冷剂进一步冷却后进入NO.2水分离罐,进一步分出水,分离出的水返回裂解单元水急冷塔。NO.2水分离罐顶部的氢气一部分经氢气干燥器干燥后，分别去碳二加氢反应器、碳三加氢反应器和作为干氢产品送出界区；另一部分高压氢气产品不经干燥器,作为湿氢产品送出界区。

氢气干燥器采用3?分子筛干燥剂，吸附周期为48小时，干燥后氢气中水含量小于1mg/m3,干燥剂采用甲烷再生。

（5）脱乙烷塔系统

进入脱乙烷塔的两股进料在该塔中进行碳二组份和碳三及碳三以上组分的

分离。该塔的热源由急冷水和饱和蒸汽(PS)通过塔釜再沸器提供,该塔的回流由塔顶冷凝系统和绿油洗涤塔塔釜液共同提供。

脱乙烷塔塔顶气体经脱乙烷塔塔顶冷凝器用-23℃级的丙烯冷剂部分冷凝后进入脱乙烷塔回流罐。脱乙烷塔回流罐的液相经脱乙烷塔回流泵加压后作为脱乙烷塔的回流。脱乙烷塔回流罐顶部气体进入碳二加氢反应系统。脱乙烷塔塔釜液依靠自身的压力进入高压脱丙烷塔。

（6）碳二加氢反应器与绿油洗涤塔

脱乙烷塔顶的合格碳二馏份必须在进入乙烯精馏塔之前通过加氢将其中的乙炔转化成乙烯和乙烷。碳二加氢为气相反应,分两段完成，以提高反应的选择性。来自氢气干燥器的高纯度氢气（95%mol）在流量比例控制下加入一段反应器的进料中。在反应器投用初期,为了抑制催化剂的活性,可在流量控制下加入少量的粗氢（含CO）。高纯度的氢气和粗氢也可在流量控制下加入二段反应器的进料中。

来自脱乙烷塔回流罐顶部的碳二馏份进入反应器进出料换热器，经反应器出料预热后进入反应器进料加热器加热至反应温度（<70℃），进入一段反应器（大约60%的乙炔在一段反应器中被转化）。一段反应器的出料经中间冷却器冷却后进入绿油罐除去部分绿油。绿油罐顶部气体进入二段反应器(剩余的乙炔在此被加氢)，二段反应器出料经反应器出料冷却器冷却后再经进出料换热器冷却后进入绿油洗涤塔，与来自乙烯精馏塔第95板的液相碳二逆向接触洗涤掉物料中的绿油。绿油洗涤塔塔釜液经泵加压后与脱乙烷塔回流泵出口物料混合后作为脱乙烷塔的回流。绿油洗涤塔塔顶物料经乙烯干燥器干燥后作为乙烯精馏塔的进料。

（7）乙烯精馏塔

来自乙烯干燥器的物料在乙烯精馏塔中进行乙烯和乙烷的分离。该塔的热源由2℃级的丙烯通过塔釜再沸器和裂解气通过中间再沸器提供。该塔的回流由塔顶冷凝系统提供。

乙烯精馏塔塔顶气体经塔顶冷凝器，用-40℃级丙烯冷剂部分冷凝后进入回流罐。回流罐中的液相经回流泵加压后作为乙烯精馏塔的回流。回流罐中的尾气（主要为甲烷氢，含有较高浓度的乙烯）进入尾气冷凝器，用-62℃级的乙烯冷剂将尾气中的大部分乙烯冷凝下来回到回流罐中，剩下的尾气返回裂解气压缩机

或脱甲烷塔以回收乙烯。

乙烯精馏塔第九板抽出合格的乙烯产品，依靠液位差进入乙烯产品贮罐。从乙烯精馏塔第九十五板抽出一股料作为绿油洗涤塔的洗涤液。

乙烯精馏塔的塔釜液相主要成分为乙烷，经乙烷蒸发器被裂解气加热，再经冷箱加热至30℃后去乙烷裂解炉作裂解原料，也可去燃料气系统或火炬气系统。

（8）乙烯产品贮存和乙烯产品的送出系统

乙烯产品罐与乙烯精馏塔之间设有平衡线，各罐的逸放气体通过平衡线返入乙烯精馏塔，也可以由压力控制去低压乙烯系统或火炬。高压乙烯产品通过压力控制返回各罐以维持各贮罐的出料压力。

乙烯产品罐中的乙烯产品，一部分在低压乙烯蒸发器中用-23℃气相丙烯蒸发，用38℃液相丙烯过热至30℃后送出界区；另一部分经乙烯输送泵加压后，在高压乙烯蒸发器中用2℃级气相丙烯蒸发，再用38℃液相丙烯过热至30℃后外送界区。事故状态下，高、低压乙烯系统可改用低压蒸汽加热，以保证乙烯产品的正常外送。

（10）脱丙烷系统

脱丙烷系统采用高低压双塔脱丙烷工艺。凝液汽提塔釜液在液位调节控制下与丙烷精制塔返回的物料经冷却水冷却后，送往低压脱丙烷塔，脱乙烷塔釜液在液位调节器控制下进入高压脱丙烷塔。

低压脱丙烷塔塔顶气相经塔顶冷凝器用2℃级的丙烯冷剂冷凝，塔釜经再沸器用低压蒸汽加热，其釜液在液位控制下经加热后送入脱丁烷塔。塔顶气相进入塔顶冷凝器冷凝后进入回流罐，一部分由回流泵加压作为回流；另一部分则由出料泵在回流罐液位控制下，经高压脱丙烷塔塔釜进出料换热器由高压脱丙烷塔塔釜液加热后送入高压脱丙烷塔。

高压脱丙烷塔由塔釜再沸器用低压蒸汽加热，塔釜液经塔釜进出料换热器与低压脱丙烷塔回流罐来的液体换热后，在塔釜液位控制下，与低压脱丙烷塔回流液一起进入低压脱丙烷塔塔顶。塔顶气相经塔顶冷凝器冷凝后，进入回流罐，一部分由回流泵加压后在流量控制下送回该塔作为回流；另一部分送入丙烯干燥器，经干燥后送往碳三加氢系统。

（11）碳三加氢系统

由高压脱丙烷塔回流罐来的碳三馏份经干燥后，与氢气、稀释液混合后进入碳三加氢反应器进行加氢反应，除去碳三馏分中的丙炔（MA）和丙二烯（PD）。

（12）甲烷汽提塔

从碳三加氢反应器出来的物料送入甲烷汽提塔的顶部，该塔由再沸器用急冷水加热提供热源，塔顶气相出料经塔顶冷凝器以冷却水冷凝后进入回流罐，回流罐中不凝气用2℃丙烯作冷剂冷凝，回收尾气中夹带的丙烯后，返回裂解气压缩机。回流罐中的液相由回流泵加压与甲烷汽提塔的进料一起送入甲烷汽提塔塔顶，塔釜液在液位和流量的串级控制下，送入丙烯精馏塔。

（13）丙烯精馏塔

丙烯精馏塔的作用是将进料分离成两部分，一是塔顶分离出聚合级丙烯产品，二是塔釜采出碳三液化气产品。

（14）丙烷精制塔及碳三液化汽再蒸塔系统

丙烷精制塔的作用是精制丙烷、回收丙烯。碳三液化汽再蒸塔的作用是除去碳三液化汽中含有的绿油，以提高液化汽的质量。

（15）脱丁烷系统

脱丁烷塔的作用是将进料组分分成两部分，一部分是从塔顶将混合碳四分离出来，另一部分是从塔釜采出裂解汽油并送往DPG单元。