轻质原料裂解制乙烯路径分析
乙烯生产流程

乙烯生产流程
乙烯是一种重要的化工原料,广泛应用于塑料、橡胶、合成纤
维等领域。
乙烯的生产流程主要包括裂解、脱氢和裂解气体的净化
等环节。
下面将详细介绍乙烯的生产流程。
首先,乙烯的生产通常采用乙烷或乙醇为原料,经过裂解反应
得到乙烯。
裂解反应是在高温下进行的,通常使用催化剂来提高反
应效率。
裂解过程中,乙烷或乙醇分子内部的化学键被打破,生成
乙烯和其他副产物。
裂解反应的温度、压力和催化剂的选择对乙烯
产率和质量有重要影响。
其次,乙烯的生产还包括脱氢反应。
脱氢反应是指将乙烷或乙
醇中的氢原子去除,生成乙烯的过程。
脱氢反应通常在高温下进行,通常需要催化剂的参与。
脱氢反应的条件和催化剂的选择对乙烯的
产率和纯度有重要影响。
最后,裂解气体的净化是乙烯生产过程中的重要环节。
裂解反
应和脱氢反应产生的气体中含有大量的杂质,如碳氢化合物和硫化
合物。
这些杂质会影响乙烯的质量和下游产品的生产。
因此,裂解
气体需要经过一系列的净化步骤,如吸附、冷凝、洗涤等,去除其
中的杂质,提高乙烯的纯度。
综上所述,乙烯的生产流程包括裂解、脱氢和裂解气体的净化。
这些环节相互配合,共同完成乙烯的生产。
通过优化生产工艺和选
择合适的催化剂,可以提高乙烯的产率和质量,满足不同领域的需求。
乙烯作为重要的化工原料,其生产流程的改进和优化对于化工
行业的发展具有重要意义。
乙烯的工业生产原理流程

乙烯的工业生产原理流程
乙烯(C2H4)的工业生产主要通过石油和天然气的裂解得到。
以下是乙烯的工业生产原理流程:
1. 选择合适的原料:常用的原料为石油乙烯炼厂裂解炉底油(pyrolysis gasoline)和轻石脑油(light naphtha),以及天然气。
2. 裂解反应:原料在高温和高压条件下进入裂解炉,通过热分解反应将大分子烃类分解为乙烯和其他低碳烃类。
3. 分离和提纯:裂解产物经过冷却后,进入分馏塔进行分离。
乙烯和其他低碳烃类由于具有较低的沸点,会在较低温度下蒸发并被收集,经过多级分馏和精馏的过程,最终得到纯度较高的乙烯。
4. 储存和运输:生产得到的乙烯会被储存在适当的容器中,用于供应给不同工业领域的需求。
乙烯可以通过管道、铁路、船舶等方式进行运输。
需要注意的是,乙烯的工业生产过程还需要进行能源供应和废热处理等相关操作。
此外,还有其他一些乙烯的生产方法,如油页岩的加热裂化和生物质的发酵等。
乙烯裂解工艺流程

乙烯裂解工艺流程
乙烯裂解是一种重要的石化工艺,用于将乙烷裂解成乙烯和丙烯。
以下是乙烯裂解的工艺流程。
首先,将乙烷和催化剂混合,在高温高压环境中进行裂解反应。
乙烷分子在催化剂的作用下发生断裂,生成乙烯和丙烯等烃类化合物。
这个反应是一个自发反应,需要消耗能量来维持反应温度和压力。
然后,将反应产物通过冷凝器进行冷却。
由于乙烯和丙烯的沸点较低,可以通过适当的降温使其冷凝成液体,便于进一步处理。
接下来,液态产物通过分离器进行分离。
乙烯和丙烯具有不同的沸点,可以通过调整分离器的温度和压力来实现二者的分离。
分离后的乙烯可以用于制造塑料、橡胶、纤维和化肥等产品。
此外,还会产生一些副产物,如乙烷和丙烷等未反应的烃类化合物。
这些副产物通常通过再循环回到裂解反应器中,以提高产物的利用率。
最后,还需要对废气进行处理。
乙烷裂解反应中会产生大量的废气,例如二氧化碳、氮气和未反应的乙烷等。
这些废气通常通过气体分离器进行分离和净化处理,减少对环境的污染。
在乙烯裂解的工艺流程中,温度、压力和催化剂的选择非常重要。
适当的反应温度和压力可以提高反应速率和产物选择性,
从而提高乙烯产率。
催化剂的选择会直接影响反应的效果和催化剂的寿命。
在实际工业生产中,还会有其他的辅助工艺,如能量回收和产品处理等,以提高工艺的经济性和环境友好性。
通过不断的技术创新和工艺改进,乙烯裂解工艺可以更加高效、可持续地产生乙烯和丙烯等重要石化产品,满足市场需求。
乙烯原料分析

化工行业石油、煤、页岩气原料路线分析对比对石油、煤、页岩气等不同路线化工装置的竞争力进行分析对比,提出华锦集团发展的思路建议页岩气将成制取乙烯主流原料页岩气的大规模开采,改变了美国的能源格局。
如今,页岩气也成为全球乙烯市场的新生力量。
日前,在美国休斯顿召开的IHS全球石化大会上,IHS化学公司副总裁马克〃埃拉莫表示,原油和天然气之间巨大的差价已经令北美地区乙烷制乙烯的营利能力再次突显。
当前业界已经达成共识,北美页岩气开发将影响未来5-10年全球乙烯及下游衍生物的投资格局。
应该说,页岩气产业的发展早已让北美成为全球石化低成本的区域之一。
充足的页岩气资源打破了美国资源的对外依赖局面,其天然气凝析液产量的显著增长为市场提供了丰富的乙烷,从而为乙烯生产提供了充足的原料。
截至目前,壳牌、陶氏化学、雪佛龙、菲利普斯化学等都已宣布即将在美国新建基于页岩气的乙烯裂解装置。
美国乙烯生产的崛起,甚至对极具价格优势的中东乙烯市场也构成了巨大的威胁。
中国的优势在哪里相比之下,我国乙烯价格国际市场貌似毫无价格优势可言。
近年来,随着国际原油价格的不断上涨,我国乙烯制造的主要原料石脑油的价格也“节节攀升”。
据行业统计,单纯就乙烯价格进行比较,我国与中东和美国的价格差在2000元人民币/吨以上。
这样的差价不禁令人担心。
但是,中国石油规划总院炼化所所长孙宝文告诉记者,实际情况并没有想象的那么严重。
无论是美国还是中东都是利用乙烷制乙烯,的确是对国内乙烯系产品具有很大的冲击。
但是我国利用石脑油作为原料裂解,除了产出乙烯系产品外,还会生产丙烯系、丁二烯系以及芳烃系列等产品。
如果加上这一部分产品的市场价值,我国乙烯行业并非一点优势也没有。
原料多样化之路已探索多年采访中记者了解到,近年来,我国各炼厂已经在乙烯原料多元化等问题上做了很多努力。
截至2011年年底,我国乙烯产能为1569.5万吨/年,在美国之后居世界第二位。
由于受到资源限制,我国乙烯原料以石脑油为主,其次是轻柴油、加氢尾油,乙烷和丙烷等所占比例很少。
轻质油催化裂解制烯烃

化工轻油催化裂解制烯烃研究背景随着低碳烯烃产业的不断发展,直接带动了橡胶、塑料、纺织、建筑材料、化工机械、包装材料、交通运输以及汽车制造等相关行业的进步,持续影响着人民生活的方方面面,与国民经济息息相关。
尤其是乙烯和丙烯作为重要的有机化工原料,在石化行业以及人们的日常生活中都发挥着重要的作用。
其中乙烯的产能能够体现一个国家石化工业水平,而丙烯作为一种重要的基本有机合成原料,在聚丙烯行业占重要地位。
随着我国众多乙烯改扩建项目的推进,我国石油行业的炼油能力和烯烃产能还将进一步扩大,同时炼厂副产的重整拔头油、戊烷油等的产量也在大幅度的增加。
这些富含C5/C6的烷烃(如重整拔头油、戊烷油等)因本身辛烷值不高,不能直接作为车用汽油,而且价格低廉、运输成本高,对炼厂来说属于低价值产品,因此长期以来一直未能得到有效的利用。
对于轻质烃的高效利用,可从其组分入手,针对不同组分的不同含量,做出合理的利用方案。
首先重整拔头油是重整原料中沸点小于80℃的、在重整反应前被分馏拔头的馏分,是一种直馏轻石脑油,主要有含有4~6个碳的烷烃组成,烷烃含量高、环烷烃和芳烃含量低,是优质的裂解原料。
长期以来,国内外研究者轻质油或轻烃热裂解的工艺研究都十分重视。
因此可从轻质烃催化裂解的角度入手,对炼厂副产的C4、C5、C6等馏分加以有效利用。
催化裂解制取低碳烯烃蒸汽裂解低碳烯烃的主要来自于蒸汽裂解和催化裂化。
蒸汽裂解工艺是最传统的低碳烯烃生产工艺,在高温(800℃左右),有水蒸气参与的条件下进行热裂解反应生产乙烯、丙烯等产品。
虽然热裂解技术几十年来一直有所改进和发展,但仍受到以下几个方面的制约:1、热裂解反应一般需要在800~850℃的高温下进行,由于反应的强吸热特性和管壁的结焦倾向。
使得裂解炉中辐射管管壁往往要承受1000℃以上的高温,为此必须采用高昂的耐高温管材制造,导致工艺装置的投资一直居高不下;2、虽然热裂解工艺中需要定期清除沉积在管壁上的积碳,间歇停工会影响生产的连续性,增加烯烃的生产成本;3、为满足高温吸热反应的需要,需燃烧大量燃料(约占低碳烯烃生产总耗能的80%),导致大量有害气体(NOx 和COx)的排放。
乙烯工艺流程

乙烯工艺流程乙烯是一种重要的化工原料,广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维、涂料、农药、医药等领域。
乙烯的生产主要通过乙烷的裂解或乙醇的脱水来实现。
本文将介绍乙烷裂解法生产乙烯的工艺流程。
1. 原料准备乙烷是乙烯的重要原料,通常来自石油裂解或天然气提取。
在生产过程中,需要对乙烷进行脱硫、脱氧等预处理工序,以保证乙烷的纯度和稳定性。
2. 裂解反应乙烷裂解是指在高温下将乙烷分解为乙烯和氢气的化学反应。
通常采用催化剂来提高反应速率和选择性。
常用的催化剂包括氧化铝、硅铝酸盐等。
裂解反应的温度通常在700-900摄氏度之间,压力在1-2兆帕之间。
裂解反应产生的乙烯和氢气混合物需要经过冷却、分离和净化处理,以获取纯度较高的乙烯产品。
3. 分离和净化裂解反应产生的乙烯和氢气混合物需要经过分离和净化处理,以获取纯度较高的乙烯产品。
通常采用冷却、压缩、吸附、蒸馏等工艺步骤来实现。
4. 乙烯产品储存和输送经过净化处理的乙烯产品需要进行储存和输送。
通常采用液化气体罐或压缩气体储罐来储存乙烯,采用管道或槽车来输送乙烯产品。
乙烷裂解法生产乙烯的工艺流程具有反应条件温度高、压力大、设备耐高温、耐腐蚀等特点。
同时,裂解反应产生的乙烯和氢气混合物需要进行分离和净化处理,以获取纯度较高的乙烯产品。
因此,乙烯生产工艺需要高温高压设备、催化剂、分离设备等配套设施,投资和运营成本较高。
同时,乙烯生产过程中产生的氢气也是一种重要的副产品,可以用于合成氨、加氢裂解、加氢精制等工艺中,实现资源的综合利用。
总之,乙烯工艺流程是一个复杂的化学过程,需要高温高压设备、催化剂、分离设备等配套设施,投资和运营成本较高。
随着化工技术的不断进步,乙烯生产工艺将更加节能环保,产品质量更高,成本更低。
实验室制乙烯的原理
实验室制乙烯的原理
乙烯是一种重要的有机化合物,广泛应用于化工、塑料和橡胶工业中。
制备乙烯的常用方法是从石油化工过程中的烃类中裂解得到。
原理上,乙烯的制备通常通过裂解长链烃类分子得到较小分子量的烃类。
具体的步骤如下:
1. 原料准备:选取适当的烃类作为原料,常见的原料包括石油馏分、天然气等。
这些原料中含有较长的碳链,需要通过裂解来得到乙烯。
2. 加热:原料需要加热到一定温度,通常在500-900摄氏度之间。
加热的目的是使得分子内部的键能量增加,以便于分子的裂解。
3. 裂解:在高温下,原料中的长链烃类分子发生裂解反应,分解为较小的烃类分子。
这个过程中产生了乙烯以及其他一些烃类。
4. 分离:裂解产物中含有多种不同的烃类,需要进行分离和纯化,以提取出纯度较高的乙烯。
总结起来,实验室制备乙烯的原理是通过烃类的裂解反应得到较小分子量的烃类,其中包括乙烯。
这个过程需要一定的温度条件和分离纯化步骤,最终得到纯度较高的乙烯产物。
乙烯生产原理
乙烯生产原理乙烯是一种重要的有机化工产品,广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维等领域。
乙烯的生产原理主要是通过裂解石油烃或裂解天然气中的烃类物质来获得。
下面我们将详细介绍乙烯的生产原理。
首先,乙烯的生产主要通过烃类物质的裂解来实现。
烃类物质经过加热和催化剂的作用,分解成较小分子量的烃类物质,其中包括乙烯。
裂解石油烃或裂解天然气中的烃类物质是乙烯生产的关键步骤。
其次,裂解的原料主要包括石脑油、轻烃和天然气。
石脑油是石油的副产品,主要包括碳数为4-10的烷烃、烯烃和芳烃。
轻烃主要包括乙烷、丙烷等低碳烷烃。
天然气中的主要成分是甲烷,同时还含有少量的乙烷、丙烷等烷烃。
这些原料经过裂解反应后,可以得到乙烯。
在裂解过程中,需要使用催化剂来促进反应的进行。
常用的催化剂包括铝酸盐、硅铝酸盐和氧化铝等。
这些催化剂可以提高裂解反应的速率和选择性,从而提高乙烯的产率。
此外,裂解反应需要在一定的温度和压力条件下进行。
通常情况下,裂解反应的温度在600-850摄氏度之间,压力在0.1-0.5MPa之间。
在这样的条件下,可以获得较高的乙烯产率。
最后,乙烯的生产还需要进行分离和提纯过程。
由于裂解反应产生的产物中含有其他烃类物质,需要通过精馏、萃取等方法将乙烯从其他物质中分离出来,得到纯净的乙烯产品。
总的来说,乙烯的生产原理是通过烃类物质的裂解反应来获得。
裂解的原料包括石脑油、轻烃和天然气,经过催化剂的作用,在一定的温度和压力条件下进行裂解反应,最终通过分离和提纯得到乙烯产品。
乙烯的生产原理是一个复杂的过程,需要多种条件和技术的配合,才能实现高效生产乙烯的目标。
世界乙烯裂解原料结构继续向轻质化方向发展
____________________________________________________________________________________________ 世界乙烯裂解原料结构继续向轻质化方向发展从世界各地区天然气液体在乙烯原料中所占比重看,北美地区最高,为84.3%,西欧和亚太地区分别为36.3%和32.6%,中东地区为77%.从石脑油在乙烯原料中所占比重看,亚洲和西欧分别高达60.1%和59.7%,北美地区仅为6.7%.从未来趋势看,世界乙烯裂解原料结构将继续向轻质化方向发展。
2011~2020年全球乙烯产量将增加5200万吨,其中乙烷、LPG 和液体原料的使用量将分别增加44%、14%和41%.世界乙烯裂解原料中,乙烷用量的年均增长率为2.3%,LPG的年均增速为0.2%,石脑油需求将以2.3%的年均速度递减。
北美地区页岩气的开发将使乙烷产量继续较快增长,增速可能比乙烯产量略快,北美地区的天然气价格将继续低于原油价格(在相同能量单位基础上),美国供应商将最大限度生产天然气凝析液。
由此使北美以天然气副产物为原料的乙烯装置得到更快发展。
目前,欧洲乙烯裂解装置主要以石脑油为原料,石脑油供应可能会受到该地区炼油厂进一步关闭的影响。
欧洲乙烯裂解装置未来将更多改用LPG作裂解原料,因为国际市场LPG供应状况预期改善。
____________________________________________________________________________________________亚太地区不断扩大的炼油能力将为乙烯裂解装置提供大量原料。
由于亚太地区石化产品的需求增速比炼油能力的增长速度更快,未来该地区还将需要进口大量石脑油。
在丙烷或丁烷的吨价为石脑油价格90%的情况下,亚洲乙烯装置运营商通常选择LPG作为乙烯裂解原料。
在韩国、日本和中国台湾,乙烯装置运营商的裂解原料中5%~15%为LPG,东南亚裂解装置运营商的裂解原料中LPG所占比重高达20%.乙烯装置运营商一般使用LPG/轻石脑油、LPG/全馏程石脑油、LPG/公开规格石脑油及LPG/重石脑油混合物作原料进行裂解。
制备乙烯的工艺流程
制备乙烯的工艺流程
《制备乙烯的工艺流程》
乙烯是一种重要的化工原料,广泛应用于塑料、合成橡胶、溶剂等方面。
其制备工艺主要包括石油裂解和乙醇脱水两种方法。
下面将分别介绍这两种制备乙烯的工艺流程。
一、石油裂解法制备乙烯
石油裂解是利用高温和催化剂将原油或重油裂解成低碳烷烃和芳烃的过程。
其中,乙烯是其中的重要产物之一。
其具体工艺流程如下:
1. 原料准备:选用适合的原油或重油作为裂解的原料。
2. 加热裂解:原料经加热后,进入裂解炉,在催化剂的作用下,发生烷烃和芳烃的裂解反应。
3. 分离提取:裂解产物经过冷却后,进行分离提取,将目标产物乙烯进行提取和纯化。
4. 收集储存:最后将提取得到的乙烯进行收集和储存,为后续生产利用做准备。
二、乙醇脱水法制备乙烯
乙醇脱水法是利用醇类化合物在高温下发生脱水反应,制备乙
烯的一种方法。
其工艺流程如下:
1. 乙醇准备:选用高纯度的乙醇作为原料,进行准备和储存。
2. 脱水反应:将乙醇加热至适当温度,通过搅拌或加入催化剂,促使乙醇分子发生脱水反应,生成乙烯。
3. 产品提取:对反应产物进行冷却和提取,将得到的乙烯进行分离和纯化。
4. 收集储存:将提取得到的乙烯进行收集和储存,为后续生产利用做准备。
通过上述两种工艺流程,可以得到高纯度的乙烯原料,为后续的工业生产提供了可靠的原料保障。
随着化工技术的不断发展,乙烯制备工艺也在不断完善和改进,以满足市场对乙烯的需求。
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轻质原料裂解制乙烯路径分析近年来我国乙烯工业取得快速发展,国内供应能力大幅提高,但由于下游需求增长迅速,当量自给率总体依然维持较低水平,总量不足的矛盾依然存在。
2017年我国乙烯产能合计约2367万t/a,产量2269万t,我国乙烯当量消费量约4150万t,当量满足率约55%。
预计到2025年我国乙烯产能将达到3773万t/a,当量消费需求为5423万t,预计当年乙烯产量为3395万t,自给率将提升到63%左右,但自给率仍然较低,市场仍有较大缺口。
为了缓解乙烯供需矛盾,我国乙烯项目建设速度迅猛。
在当前较低原油价格的背景下,煤(甲醇)制烯烃的竞争力低于石油路线,新建乙烯装置仍多采用蒸汽裂解制乙烯。
近两年,国内拟建和在建的蒸汽裂解乙烯项目主要集中于两条加工路线:通过炼化一体化方式或者通过进口乙烷方式建设乙烯项目。
长久以来,我国炼化一体化项目乙烯裂解原料结构偏重,相对中东、北美以廉价乙烷和轻烃为原料的乙烯装置,我国主要以液体原料为主,原料组成大多为:轻柴油、石脑油、抽余油、加氢尾油、轻烃及其他,较重的原料导致乙烯产品收率偏低,因此需要优化乙烯原料结构,增加乙烷、丙烷、丁烷等轻烃原料比例,以提高烯烃收率,增加乙烯项目竞争力。
另外,对于进口乙烷裂解制乙烯项目,该加工路线具有烯烃收率高、副产品少、工艺简单、投资较小、三废排放少等优势,目前国内拟建产能超出1 000万t/a,但这类项目均处于前期阶段,没有实质性进展,主要原因是乙烷资源是否能持续稳定供应的问题迟迟无法落实。
乙烯原料轻质化是我国乙烯发展的必然趋势,然而以乙烷、丙烷为代表的轻质乙烯原料在加工生产上却具有较大的差异,本文将针对乙烷、丙烷这两种物料从原料来源、裂解性质、加工流程、加工成本等方面进行逐一分析,以供乙烯企业在进行原料选择时作为参考。
1 原料来源1.1 乙烷来源2017年全球乙烷产量约7 900万t,其中北美乙烷产量占全球40%,这主要是因为美国页岩气革命带来充裕的乙烷原料供应。
美国乙烷在满足本土需求外仍有过剩,随全球乙烷裂解装置的增多,美国有大量乙烷出口。
中东的乙烷产量占全球36%,但中东的乙烷无出口,全部在当地裂解制乙烯。
预计到2 020年,全球乙烷的产量将超过8 500万t,其中美国的乙烷产量将超过4 000万t,增长接近1 500万t,出口则可能超过700万t,而中东由于乙烷资源日趋紧张,乙烷产量增长不足400万t。
目前美国成为全球乙烷最大的供给、消费地区,也是唯一的出口地区,2017年,美国乙烷出口量超过600万t。
我国天然气中乙烷含量较低,受资源条件的影响,我国乙烷制乙烯项目的原料来源多数将采用进口北美乙烷方式。
1.2 丙烷来源我国丙烷资源主要来源于两部分:一是来自于炼厂气分后的丙烷,二是进口国外丙烷。
国产丙烷纯度一般在90%左右,杂质较多,同时富含丙烯、丁烯、丁烷等。
而进口丙烷气纯度则在95%以上,杂质较少,基本不含硫。
我国丙烷主要生产地区为山东省。
进口丙烷主要来自中东、东北亚、西欧等地区,中东占比最大,也是全球最大的丙烷生产地区,另外随着美国页岩气产量的增长,我国近几年从美国进口的丙烷数量逐步增加。
丙烷的消费领域主要包括做燃料、或作为丙烷脱氢(PDH)原料及乙烯裂解原料。
目前国产丙烷主要用途是作为燃料使用,或者少量用于乙烯裂解装置,作为裂解原料的补充。
近年来国内原油加工量虽有所增长,但是考虑到炼厂LPG可直接用于乙烯裂解装置或作为燃料气出售,不必将过多的丙烷分离出来,因此丙烷的产量增幅有限。
2013年之后随着我国丙烷脱氢产业的发展,丙烷需求量大幅度增长,进口丙烷量也在增长,2010—2017年,我国丙烷进口量由179万t增长到1 335万t,年均增长率高达33. 2%。
目前国内尚无以纯丙烷裂解的乙烯装置建成投产,一套丙烷裂解的百万吨乙烯装置需要丙烷原料量约230万t/a,如此大规模的原料量将考虑以进口丙烷为主。
2 裂解性质2.1 原料性质乙烷和丙烷是烷烃系中最简单的含碳-碳单键的烃类,作为一种低级烷烃,与蒸汽混合加热到840℃或以上高温时,相当大的部分可裂解成为乙烯。
纯乙烷裂解制乙烯的综合收率高达约80%,远高于国内传统石脑油制乙烯33%的收率。
纯丙烷裂解制乙烯综合收率高达43%,富产甲烷燃料气。
乙烷和丙烷裂解制乙烯具有成本低、收率高、投资少、污染小等优点。
2.2 裂解产品分布由于乙烷和丙烷原料性质的差异,它们裂解后产物分布也有很大区别,几种原料的裂解产品分布见表1。
表1 不同原料裂解产品分布万t/a序号原料乙烷丙烷石脑油1原料量126230300裂解产品1氢气及燃料气1762512乙烯100100100 3丙烯24849 4其他720100纯乙烷裂解的产品分布与石脑油裂解差别很大,纯乙烷裂解生产的产品主要集中于乙烯,乙烯产品的综合收率高达近80%,碳三及以上组分总量却很少,不足8%,其中有价值的丙烯、丁二烯等产品数量更少。
因此,乙烷裂解的主打产品即为乙烯,其余副产品往往不再进行分离。
而以丙烷为原料,裂解产品分布介于乙烷与石脑油原料之间,在相同的乙烯产量下,丙烷裂解原料量明显减少,在产品中,燃料气产量增高,混合碳四、碳五、裂解汽油产量则明显偏低。
丙烷裂解产品有较宽的产品分布,但是烯烃产品占比较高,而重组分产品占比偏低。
3 加工流程通过以上数据可以看到乙烷与丙烷裂解产品分布存在很大的差异,因此装置的流程配置会有较大的不同。
纯乙烷裂解采用气体炉,由于裂解产物中C3+的数量较少,国外乙烯厂多不进行C3+的分离,从而减少了脱丙烷、碳三加氢、丙烯精馏、脱丁烷等单元,缩短了工艺流程。
乙烷裂解的分离系统简单,物耗、能耗很低,装置投资明显低于石脑油裂解装置,经济收益高,吨乙烯成本低。
对于丙烷裂解,它的产物与传统的石脑油裂解相似,其加工流程也会比较接近,丙烷裂解采用液体炉更为合理,如果兼顾乙烷裂解可选择气体炉;另外,它的分离流程是完整的,可产碳三、碳四、裂解汽油等产品。
3.1 裂解炉配置根据裂解进料的不同,裂解炉可以分为气体裂解炉和液体裂解炉两种。
乙烷最宜选择气体裂解炉,在液体炉中也可裂解,但清焦周期较短转化率较低。
丙烷裂解两种裂解炉均可以使用,炉型配置往往与和丙烷同时进行裂解的其他进料的组成和数量有关,需要经过优化组合来进行炉型的选择,如果为纯丙烷进料,通常情况采用液体炉。
如果乙烯原料只有乙烷或/和丙烷原料,为了保证原料的灵活性和适应性,建议采用气体炉,详见表2。
表2 裂解炉配置比较炉型气体炉液体炉裂解原料乙烷、丙烷石脑油、乙烷、丙烷等辐射段炉管形式四程或六程结构两程结构对流段结构无稀释蒸汽加热盘管、无原料预热二段盘管有稀释蒸汽加热盘管、有原料预热二段盘管急冷一急冷、二急冷、三急冷换热器一级急冷换热器燃烧器燃料如不回收氢气,可采用富氢的燃料(氢含量大于60%)甲烷氢(20%氢)燃料3.2 分离流程配置针对不同的裂解原料,可优化出不同的分离流程。
目前通用的分离流程为,前脱乙烷前加氢流程和前脱丙烷前加氢流程。
每一种流程都有一定的原料适应性,根据不同的原料类型,选择或优化分离流程尤其重要。
纯乙烷裂解,普遍采用前脱乙烷流程,而如果原料中增加丙烷,随着比例的增加,则倾向于采用前脱丙烷流程。
(1)乙烷裂解纯乙烷裂解生产的产品主要集中为乙烯,乙烯产品的综合收率高达80%,碳三及以上组分总量却很少,不足8%,其中有价值的丙烯、丁二烯等产品数量更少,国外的同类装置往往不再进一步提取。
乙烷裂解的常规流程采用前脱乙烷前加氢路线。
如果考虑到C3+这部分产品的高附加值,可以在流程中增加脱丙烷、碳三加氢、丙烯精馏、脱丁烷等单元,并相应建设配套钢结构、基础、管线、存储及外卖设施。
从工艺流程配置角度而言,乙烷裂解工艺流程短,分离系统简单,物耗、能耗很低。
装置投资明显低于石脑油裂解装置,经济收益高,吨乙烯成本低。
以纯乙烷作为单一裂解原料生产乙烯存在明显的优势。
(2)丙烷裂解丙烷裂解产物中烯烃含量较高,但是碳三及以上产品产量仍不可忽视,因此流程配置与传统石脑油裂解十分接近,可以采用典型的前脱丙烷前加氢流程,分离出各个组分。
4 副产物综合利用不同原料的裂解产品分布及产量有较大区别,针对乙烷、丙烷和传统的石脑油原料进行副产品综合利用的对比说明,详见表3。
表3 乙烷、丙烷和传统的石脑油原料进行副产品综合利用的对比说明序号裂解产品乙烷裂解丙烷裂解石脑油裂解1氢气产量大与炼厂结合与炼厂结合(1)送炼厂(2)与煤化工结合(3)制甲醇(4)作为裂解炉燃料气*2燃料气作为裂解炉燃料气,利用外供燃料平衡燃料气产量大,可优先作为裂解炉燃料气,富余部分可与动力站相结合作为裂解炉燃料气,利用外供燃料平衡3乙烯乙烯下游产品乙烯下游产品乙烯下游产品4丙烯可不进行分离;或分离出作为商品丙烯下游产品丙烯下游产品5丙烷可不进行分离;或分离出返回裂解炉循环回裂解循环回裂解6混合碳四除丁二烯外,可不进行分离除丁二烯外,可不进行分离进行分离其中丁二烯量较少,可以抽提抽提抽提1-丁烯不分离1-丁烯不分离不分离分离异丁烯异丁烯异丁烯去MTBE正丁烷正丁烷正丁烷7混合碳五碳五及以上不分离混合碳五外售混合碳五外售8裂解汽油裂解汽油裂解汽油加氢裂解汽油裂解汽油加氢9裂解燃料油裂解燃料油外售裂解燃料油外售*北美乙烷制乙烯项目,因周边无氢气用户,多采用氢气作为裂解炉燃料气。
5 经济性分析5.1 乙烯装置能耗对比乙烷裂解与丙烷裂解能耗对比,详见表4。
表4 乙烷裂解与丙烷裂解能耗对比单位乙烷裂解丙烷裂解千克标油/吨乙烯390*495注:折标系数来自GB30250-2013。
*取决于是否回收乙烷原料冷量。
乙烷裂解装置吨乙烯产品能耗为390kg标油/吨乙烯,丙烷裂解装置吨乙烯产品能耗为495kg 标油/吨乙烯。
按照《乙烯装置单位产品能源消耗限额》GB30250-2013规定中的分类,小于640kg 标油为准入值,小于610kg标油为先进值,因此两种原料路线能耗均达到国家先进值的规定,并明显优于先进值。
而乙烷裂解工艺流程短、清焦周期长,能耗远远低于丙烷裂解装置。
5.2 乙烯装置成本对比乙烷/丙烷裂解成本示意如图1所示。
图1 乙烷/丙烷裂解成本示意*:1MMBtu=1.055 GJ。
乙烯生产成本中原料费用占的比例很高,占乙烯总成本的60%~80%。
原料直接影响乙烯装置的生产成本和后续一系列石化产品的市场竞争力。
乙烷原料价格与天然气价格的关联性较强,丙烷原料价格则与原油价格相关联。
美国当地乙烷价格在2.37~7.11美元/GJ时,将乙烷运至我国东南沿海,通过乙烷裂解制乙烯,乙烯完全不含税成本为3900~6000元/t。
在低油价的环境下,自2014年下半年至今,原油价格在55~70美元/bbl,对应的丙烷制乙烯成本为4400~5300元/t。