興長C4裂解制丙烯工藝概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(090831)

1、岳陽興長石化股份有限公司岳陽興長石化股份有限公司C4 裂裂 解解 制制 丙丙 烯烯 工工 藝藝 概念設(shè)計(jì)基概念設(shè)計(jì)基 礎(chǔ)礎(chǔ) 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 2009年8月28日項(xiàng)目意義 丙烯是應(yīng)用廣泛的大宗石油化工原料，也是重要的高聚物單體。自上世紀(jì)90年代以來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，丙烯的需求量一直在不斷增長。今后幾年，無論是全球還是我國都保持著對丙烯旺盛的需求。 通過近幾年的發(fā)展，我國乙烯、丙烯的產(chǎn)量雖然有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是仍然滿足不了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。丙烯的發(fā)展前景是十分廣闊的。 目前，丙烯產(chǎn)量的2/3來自蒸汽裂解制乙烯裝置，世界范圍內(nèi)蒸汽裂解制乙烯裝置的丙烯/乙烯比為0.39，預(yù)計(jì)到2015年隨著

2、以乙烷為原料的裂解裝置的增多，丙烯/乙烯比將下降到0.35。開發(fā)高丙烯/乙烯比的丙烯生產(chǎn)路線，對于緩解丙烯市場供需矛盾是非常必要的。 項(xiàng)目意義 乙烯裝置和各種催化裂化裝置副產(chǎn)大量的碳四液化氣。其中乙烯裝置副產(chǎn)的碳四餾分約占乙烯產(chǎn)量的3040%，催化裂化裝置產(chǎn)生的碳四餾分約占進(jìn)料的1013%。除抽出丁二烯和異丁烯兩個(gè)組分分別用于生產(chǎn)聚合物和MTBE之外，其余大部分都是廉價(jià)富余資源。 目前，在我國上述廉價(jià)富余碳四基本上都作為民用燃料使用。隨著我國天然氣生產(chǎn)能力的不斷壯大和西氣東輸“工程的順利實(shí)施，碳四液化氣作為民用燃料的市場終將被相對便宜的天然氣所取代，因此，必須為碳四液化氣資源的合理利用尋找途徑

3、。 利用富余而廉價(jià)的碳四生產(chǎn)丙烯，既可為富余的碳四尋找到合理利用的途徑，又可以得到市場需求旺盛的丙烯。 項(xiàng)目研究現(xiàn)狀項(xiàng)目研究現(xiàn)狀 利用富含C4C8烯烴為原料通過催化裂解反應(yīng)來生產(chǎn)乙烯和丙烯是目前的研究熱點(diǎn)，代表性的工藝有MOI工藝、Superflex工藝、Propylur工藝和OCP工藝。 Propylur工藝和OCP工藝采用固定床反應(yīng)器技術(shù)，MOI工藝和 Superflex工藝采用流化床反應(yīng)器技術(shù)。 MOI工藝 MOI工藝的進(jìn)料和產(chǎn)品組成 KBR的Superflex工藝 Superflex工藝典型原料的產(chǎn)品產(chǎn)率 項(xiàng)目編制依據(jù)項(xiàng)目編制依據(jù) 湖南岳陽興長石化股份有限公司擬建一套20萬噸/年的C4

4、制丙烯裝置，應(yīng)業(yè)主的要求，按以下三個(gè)方案進(jìn)行概念設(shè)計(jì)。 工藝包設(shè)計(jì)規(guī)模：20萬噸/年原料； 方案原料 方案一C4（丁烯40%） 方案二C4（丁烯60%） 方案三C4:焦化汽油= 1:1(其中丁烯占C4的60%) 產(chǎn)品：乙烯、丙烯及高辛烷值汽油。 裝置年開工時(shí)數(shù)：8400小時(shí) 工藝原理工藝原理 C4C6烴類原料中的烯烴在合適的工藝條件及催化劑的作用下，通過歧化、疊合、裂化、氫轉(zhuǎn)移及芳構(gòu)化等一系列化學(xué)反應(yīng)，生成乙烯、丙烯及芳烴，當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，原料中的飽和烴及芳烴基本不參與反應(yīng)。 分析C4C6烴類在分子篩作用下的反應(yīng)可知，歧化、裂化及疊合反應(yīng)有利于將原料轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯，氫轉(zhuǎn)移、芳構(gòu)化和烷基化反

5、應(yīng)則有利于將原料轉(zhuǎn)化為芳烴及焦炭。 工藝原理工藝原理 研究發(fā)現(xiàn)，在ZSM-5分子篩催化劑上，當(dāng)溫度達(dá)到350以上時(shí)，正丁烯、異丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯這些丁烯異構(gòu)體之間在瞬間即達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)。因此，丁烯不同異構(gòu)體在ZSM-5分子篩催化劑上進(jìn)行催化裂解其產(chǎn)品分布變化不大。 對于丁烷，在600以前幾乎不裂解，在600以后才開始逐步裂解，630時(shí)才可達(dá)到50%左右的轉(zhuǎn)化率，而且經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相同條件下，丁烷異構(gòu)體的裂解結(jié)果存在一定的差異，正丁烷比異丁烷易于裂解。因而，對于C4裂解原料，希望有較高的丁烯濃度，盡可能降低原料中異丁烷的含量。 丁烷異構(gòu)體裂解(單程)原料正丁烷正丁烷異丁烷異丁烷反

6、應(yīng)溫度, 600630600630產(chǎn)品產(chǎn)率,%干氣11.9224.785.2416.60其中乙烯4.539.761.194.50液化氣82.8163.6290.3176.65其中,丙烯 丁烷7.9466.3012.7442.317.0775.0014.6748.96液體+焦碳+損失5.2711.604.456.75合計(jì)100100100100工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn) C4C6含烯烴的烴類原料不需特殊的精制可直接作為裂解原料。專用催化劑具有較高的丙烯產(chǎn)率和較好的丙烯選擇性。該技術(shù)采用流化床反應(yīng)器和連續(xù)再生操作，工藝成熟，操作靈活。對丁烯及汽油輕餾分進(jìn)行循環(huán)裂解，最大限度的生產(chǎn)丙烯。 加工原料加工原料 本

7、工藝以C4和焦化汽油為原料，通過催化裂解過程，生產(chǎn)乙烯、丙烯及高辛烷值汽油；通過對丁烯全回?zé)捈皩ι傻妮p汽油進(jìn)行循環(huán)裂解最大量生產(chǎn)丙烯。 方案原料 方案一 C4（丁烯40%） 方案二 C4（丁烯60%） 方案三 C4:焦化汽油= 1:1(其中丁烯占C4的60%) 催化劑催化劑 由由BASF/Engelhard公司提供本工藝專用催化劑；該催化劑的磨損指數(shù)和公司提供本工藝專用催化劑；該催化劑的磨損指數(shù)和篩份組成等主要物化性質(zhì)與催化裂化催化劑物化性質(zhì)基本相似，不存在流化問篩份組成等主要物化性質(zhì)與催化裂化催化劑物化性質(zhì)基本相似，不存在流化問題，能夠滿足提升管反應(yīng)器對催化劑流化性能的要求。題，能夠滿足提

8、升管反應(yīng)器對催化劑流化性能的要求。 催化劑物化性質(zhì) 概念流程圖概念流程圖催化裂解反應(yīng)系統(tǒng)油氣分離系統(tǒng)液體分離系統(tǒng)氣體分離系統(tǒng)丙烯丙烷乙烯燃料氣芳烴汽油非芳輕餾分回?zé)扖4回?zé)捲瞎に嚄l件工藝條件 裂解操作參數(shù) 物料平衡數(shù)據(jù)方案一 物料平衡數(shù)據(jù)物流平衡圖物流平衡圖-方案一方案一催化裂解反應(yīng)系統(tǒng)油氣分離系統(tǒng)液體分離系統(tǒng)氣體分離系統(tǒng)丙烯,9463kh/hr丙烷,2052kg/hr乙烯,4210 kg/hr燃料氣,4476kg/hr芳烴汽油,3218kg/hr非芳輕餾分回?zé)?3218kg/hrC4回?zé)?23558kg/hr原料24000kg/hr物料平衡數(shù)據(jù)方案二 物料平衡數(shù)據(jù)物流平衡圖物流平衡圖-方案

9、二方案二催化裂解反應(yīng)系統(tǒng)油氣分離系統(tǒng)液體分離系統(tǒng)氣體分離系統(tǒng)丙烯,10109kh/hr丙烷,1951kg/hr乙烯,4577 kg/hr燃料氣,3422kg/hr芳烴汽油,3334kg/hr非芳輕餾分回?zé)?3334kg/hrC4回?zé)?19080kg/hr原料24000kg/hr物料平衡數(shù)據(jù)方案三 物料平衡數(shù)據(jù)物流平衡圖物流平衡圖-方案三方案三催化裂解反應(yīng)系統(tǒng)油氣分離系統(tǒng)液體分離系統(tǒng)氣體分離系統(tǒng)丙烯,9334kh/hr丙烷,1610kg/hr乙烯,4222 kg/hr燃料氣,2530kg/hr芳烴汽油,5628kg/hr非芳輕餾分回?zé)?5628kg/hrC4回?zé)?12876kg/hr原料24000kg/hr液體產(chǎn)品利用方案液體產(chǎn)品利用方案 裂解生成汽油的性質(zhì) 反應(yīng)熱 根據(jù)三種計(jì)算反應(yīng)熱的方法,對本工藝的反應(yīng)熱進(jìn)行了計(jì)算,數(shù)據(jù)見表.三種反應(yīng)熱計(jì)算的理論依據(jù)為:(1)生成熱法 Q反=（Q生）產(chǎn)物-（Q生）原料(2)分子膨脹法 QR=CR（MC-MP）/（MC*MP）=CR（-1）/MC (3)燃燒熱法 Q反=（Q燃）原料-（Q燃）產(chǎn)物 反應(yīng)熱反應(yīng)熱數(shù)據(jù)反