綠色高效百萬噸級乙烯成套技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用-研究報告

綠色高效百萬噸級乙烯成套技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用技術(shù)報告2018年12月18日1內(nèi)容提要技術(shù)原理主要創(chuàng)新點成套技術(shù)應(yīng)用小結(jié)2內(nèi)容提要技術(shù)原理主要創(chuàng)新點成套技術(shù)應(yīng)用小結(jié)乙烯工業(yè)是石油化學(xué)工業(yè)的龍頭3乙烯工業(yè)的規(guī)模、成本、生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量對石化工業(yè)起到?jīng)Q定和支配地位。國際上將乙烯產(chǎn)能作為衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。烴類裂解仍然是烯烴生產(chǎn)的主流工藝4近年來，盡管MTO、PDH等工藝快速發(fā)展，但在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，烴類裂解工藝仍然是烯烴生產(chǎn)的主流工藝。產(chǎn)品2017年產(chǎn)量/萬噸裂解工藝占比乙烯182280.7%丙烯259733.7%丁二烯26588%不掌握核心技術(shù)，必然受制于人半個多世紀(jì)來，世界四大專利商壟斷了乙烯技術(shù)市場，在貿(mào)易戰(zhàn)不斷升級的今天，不掌握核心技術(shù)必然受制于人。補充關(guān)于核心技術(shù)的圖片，工藝、裝備等乙烯技術(shù)6乙烯技術(shù)是將石油烴原料在裂解爐中高溫裂解反應(yīng)生成富含乙烯、丙烯、丁二烯等組分的裂解氣，然后經(jīng)急冷、壓縮、深冷等過程進行分離，得到高純度的乙烯、丙烯產(chǎn)品，并副產(chǎn)大量的氫氣、甲烷、混合碳四和裂解汽油等產(chǎn)品。需要加照片典型乙烯裝置工藝流程7粗裂解汽油廢堿燃料氣裂解爐碳二加氫冷箱乙烯產(chǎn)品乙烯回收塔丙烯產(chǎn)品堿洗塔第二脫甲烷塔乙烯塔脫丁烷塔2#急冷油塔進料CGC4CGC1-3混合C4丙烯塔碳三加氫粗H2凝液汽提塔脫乙烷塔急冷水塔高壓脫丙烷塔低壓脫丙烷塔第一脫甲烷塔乙烷PFO1#急冷油塔洗水丙烷CGC1-3排出罐CGC4吸入罐干燥器乙烯技術(shù)是科技含量最高的石油化工技術(shù)之一成套技術(shù)難度大設(shè)備臺數(shù)多操作條件苛刻控制精度高工藝流程長綠色高效乙烯技術(shù)開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)裂解反應(yīng)選擇性如何提高分離過程能耗如何降低催化劑如何提高效率重大裝備如何提高可靠性乙烯技術(shù)研發(fā)重點內(nèi)容10任何一部分的缺失都無法形成成套的乙烯技術(shù)！核心技術(shù)突破裂解工藝技術(shù)高效分離技術(shù)催化劑技術(shù)重大裝備技術(shù)綠色高效專項技術(shù)過程基礎(chǔ)研究11項目主要技術(shù)創(chuàng)新建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。1建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。212項目主要技術(shù)創(chuàng)新建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。3建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。413項目主要技術(shù)創(chuàng)新建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。5建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。614內(nèi)容提要技術(shù)原理主要創(chuàng)新點成套技術(shù)應(yīng)用小結(jié)15主要創(chuàng)新點——過程基礎(chǔ)研究建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。116乙烯全流程研發(fā)平臺分析色譜照片模擬爐照片裝備研發(fā)設(shè)備照片分離研發(fā)設(shè)備照片裝備研發(fā)設(shè)備照片裝備研發(fā)設(shè)備照片分離研發(fā)設(shè)備照片燒嘴測試爐照片裂解基礎(chǔ)研究17CxHyH2+CH4+C2H4+C3H6+……建立完整的裂解反應(yīng)實驗室模擬研究體系，對裂解反應(yīng)過程進行系統(tǒng)的研究，開發(fā)能夠用于裂解反應(yīng)精確模擬的裂解反應(yīng)模型。經(jīng)驗?zāi)Ｐ头肿幽Ｐ蜋C理模型裂解基礎(chǔ)研究18經(jīng)驗?zāi)Ｐ头肿幽Ｐ蜋C理模型從分子水平到宏觀水平動力學(xué)計算模型裂解基礎(chǔ)研究19高溫低分壓短停留通過實驗和模型計算，可知高溫、短停留時間、低烴分壓是裂解爐設(shè)計的關(guān)鍵。裂解基礎(chǔ)研究20混合碳四裂解三烯收率隨裂解溫度和停留時間的變化21分離基礎(chǔ)研究劉罡補充22主要創(chuàng)新點——裂解工藝技術(shù)建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。2開發(fā)裂解技術(shù)的難點23石油輕烴H2CH4C2H4C3H6……易難長運行周期高熱效率高選擇性綠色環(huán)保高可靠性高選擇性爐管構(gòu)型技術(shù)24針對液體原料，在國際上創(chuàng)新開發(fā)了滿足“高溫、短停留時間、低烴分壓”要求的“兩程2-1型爐管構(gòu)型”。選擇性高、原料適應(yīng)性好、運行周期長、機械設(shè)計較簡單，在重質(zhì)液體原料裂解上更具優(yōu)勢。高選擇性爐管構(gòu)型技術(shù)25針對氣體原料，在國際上首次開發(fā)了具有大彎管結(jié)構(gòu)特點的2-1-1-1型和1-1-1-1型四程爐管構(gòu)型技術(shù)。選擇性較高，運行周期長、機械設(shè)計好，在氣體原料裂解上更具優(yōu)勢。高選擇性爐管構(gòu)型技術(shù)26高溫裂解氣急冷技術(shù)27裂解反應(yīng)完成后，如果不及時冷卻，將會發(fā)生二次反應(yīng)，生成副產(chǎn)物，快速急冷技術(shù)有利于提高選擇性。600650700750800850020406080停留時間，ms裂解氣溫度，℃?zhèn)鹘y(tǒng)雙套管浴缸雙套管快速急冷一廢+二廢線性急冷高溫裂解氣急冷技術(shù)28TLE入口設(shè)計與應(yīng)力分析不同型式的急冷換熱器高溫裂解氣急冷技術(shù)29輕油裂解急冷鍋爐氣體裂解急冷鍋爐重油裂解急冷鍋爐如何延長裂解爐的運行周期30爐管表面改性技術(shù)扭曲片管強化傳熱技術(shù)降低爐管表明的催化活性中心含量。催化結(jié)焦降低裂解溫度，但無法完全避免。自由基結(jié)焦降低重組分在高溫區(qū)的停留時間?？s聚結(jié)焦金屬表面改性技術(shù)31元素含量wt%OKSiCrMnFeNi處理前2.901.9633.661.3912.8741.90處理后19.621.4848.5725.081.863.38金屬表面改性技術(shù)32用特定氣氛處理爐管，形成牢固抗結(jié)焦氧化膜，實現(xiàn)原料與爐管表面的隔離，顯著減緩結(jié)焦，運行周期延長30%以上。扭曲片管強化傳熱技術(shù)33爐管外:管壁溫度降低;爐管壽命延長節(jié)約能耗延長運行周期爐管內(nèi):徑向溫度均勻;抗結(jié)焦性能好選擇性高扭曲片管強化傳熱技術(shù)34更好的通過性，更低的高溫?zé)釕?yīng)力。35扭曲片管強化傳熱技術(shù)管壁溫度降低20℃以上試驗初期試驗?zāi)┢谖醇优で读狭?07%107%100%COT(℃)830830822乙烯(wt%)29.6829.2628.81丙烯(wt%)16.5016.0515.86丁二烯(wt%)4.424.344.71運行周期(day)8555運行周期延長50%以上。如何提高裂解爐熱效率36根據(jù)裂解爐燃料組成和品質(zhì)，準(zhǔn)確核算了煙氣露點溫度，根據(jù)溫度等級合理進行熱量分配，優(yōu)化對流段流路設(shè)置以提高傳熱效率并降低系統(tǒng)壓降。在NAP工況排煙溫度可以降低到95℃以下，熱效率提高到95%以上。根據(jù)隔熱耐火材料技術(shù)進展，創(chuàng)造性的采用高溫納米板作為輻射段襯里內(nèi)襯背板，利用其低導(dǎo)熱系數(shù)和較高的結(jié)構(gòu)強度，在不增加襯里厚度，較低的成本代價條件下，有效的降低了輻射段爐墻外壁溫度，降低了散熱損失。對流段設(shè)計技術(shù)爐膛襯里設(shè)計技術(shù)環(huán)境友好技術(shù)提升綠色環(huán)保水平37低氮燃燒技術(shù)低氮燃燒技術(shù)38NOX的危害降低NOX方法空氣分級；燃料分級；煙氣循環(huán)。熱測試CFD模擬低氮燃燒技術(shù)39階梯式低NOx燃燒器低NOx側(cè)壁燃燒器低Nox底部燃燒器不同類型的低氮燃燒器滿足裂解爐供熱需求如何提高裂解爐可靠性40輻射爐管的管壁溫度最高達1100℃以上。入口管與出口管的溫差較大，從而引起熱膨脹差。在此高溫下爐管強度非常小，如何消除這個膨脹差，就顯得非常重要。如果解決不好，就會引起爐管彎曲，嚴(yán)重時會引起斷裂，從而帶來安全隱患。利用應(yīng)力分析軟件,根據(jù)輻射段爐管的特點、運行情況、材料特性，開發(fā)了自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)力分析模型，確定輻射爐管采用恒力彈簧懸吊式的支撐方式。該支撐方式為自穩(wěn)定系統(tǒng)，有較好的抗震性。裂解爐的大型化技術(shù)41分爐膛燒焦技術(shù)高選擇性的裂解爐42天津中沙1,000KTA乙烯裝置原料：HVGO、NAP,C2/C3,LPG裂解爐能力:100KTA5臺輕油爐，5臺重油爐，1臺氣體爐鎮(zhèn)海煉化1,000KTA乙烯裝置原料：HVGO,NAP,C2/C3,LPG,C5氣體爐：120kta，1臺液體爐：9臺,100kta，1臺,150kta高選擇性的裂解爐43武漢800KTA乙烯裝置原料：HVGO、NAP,C2/C3,LPG,C5能力:120kta氣體爐（CBL-R）：1臺液體爐（CBL-Ⅴ）：7臺福建兩臺150KTA裂解爐CBL-Ⅶ原料：HVGO、NAP,C2/C3,LPG能力:150kta1臺輕油爐，1臺重油爐高選擇性的裂解爐44CBL-R90kta

（馬來西亞）原料：C2,LPG,NAP雙爐膛分爐裂解、分爐膛燒焦投料：Nov.9,201245主要創(chuàng)新點——高效分離技術(shù)建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。346分離技術(shù)的挑戰(zhàn)高回收率低能耗原料適應(yīng)性強長周期分離系統(tǒng)組成復(fù)雜產(chǎn)品純度要求高顯著影響裝置效益原料工況變化大裂解氣組成變化大溫度跨度大，過程要求高壓、超低溫顯著影響裝置效益一旦停車，將造成全裝置乃至全廠停車分離系統(tǒng)方案要求以高精度模型為基礎(chǔ)47高精度模型重質(zhì)餾分表征深冷高臨氫模擬動靜態(tài)模擬結(jié)合高精度靜態(tài)模擬模型

關(guān)鍵系統(tǒng)動態(tài)模擬模型創(chuàng)新的“真實組分+修正虛擬組分”表征方案復(fù)雜條件下塔器流體力學(xué)模型相結(jié)合的急冷系統(tǒng)理論模型乙烯裂解組分與石油餾分差異顯著傳統(tǒng)“虛擬分割組分”表征計算存在偏差48高精度模型重質(zhì)餾分表征深冷高臨氫模擬動靜態(tài)模擬結(jié)合高精度靜態(tài)模擬模型

關(guān)鍵系統(tǒng)動態(tài)模擬模型專有的深冷體系熱力學(xué)校正高氫體系專項模擬技術(shù)深冷分離高臨氫體系溫度低至-165度，氫氣濃度95mol%計算精度直接影響乙烯回收方案有效性49高精度模型重質(zhì)餾分表征深冷高臨氫模擬動靜態(tài)模擬結(jié)合高精度靜態(tài)模擬模型

關(guān)鍵系統(tǒng)動態(tài)模擬模型以高精度靜態(tài)模型為基礎(chǔ)關(guān)鍵系統(tǒng)動態(tài)模擬模型行業(yè)對于實時優(yōu)化操作、安全運行、節(jié)能減排的更高要求。動態(tài)模擬可以更真實地體現(xiàn)實時的操作狀態(tài)50如何做到高回收率高回收率低能耗原料適應(yīng)性強長周期分離系統(tǒng)組成復(fù)雜產(chǎn)品純度要求高顯著影響裝置效益原料工況變化大裂解氣組成變化大溫度跨度大，過程要求高壓、超低溫顯著影響裝置效益一旦停車，將造成全裝置乃至全廠停車分離系統(tǒng)方案要求以高精度模型為基礎(chǔ)51高回收率——分凝分餾塔（CFT）技術(shù)分離系統(tǒng)需要解決-37~-162℃范圍內(nèi)有效地利用冷量對組分實現(xiàn)精餾分離。常規(guī)精餾方案傳質(zhì)與傳熱分別進行，效率較低?；诜帜逐s原理，開發(fā)了分凝分餾塔技術(shù)實現(xiàn)了傳質(zhì)傳熱同步進行52高回收率——分凝分餾塔（CFT）技術(shù)乙烯回收率達99.7%以上

氫氣的回收率達87%以上應(yīng)用CFT技術(shù)的碳二洗滌塔脫甲烷塔預(yù)脫甲烷塔裂解氣碳二洗滌塔氫氣碳三洗滌塔53高回收率——創(chuàng)新深冷分離流程深冷流程的物料回收效率和能量利用效率直接決定了分離系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣創(chuàng)新建立了以高壓脫甲烷+膨脹再壓縮工藝為特點的深冷工藝結(jié)合不同流程工藝，進一步形成系列創(chuàng)新深冷分離流程54高回收率——創(chuàng)新深冷分離流程進入氫氣系統(tǒng)的乙烯損失大幅度降低脫甲烷塔上部氫氣量減少68%下游脫乙烷塔負荷降低48%適應(yīng)前脫丙烷工藝的雙高壓脫甲烷塔深冷流程55高回收率——創(chuàng)新深冷分離流程適應(yīng)前脫乙烷工藝的單高壓脫甲烷塔深冷流程補充效果56高回收率——創(chuàng)新深冷分離流程膨脹機再壓縮機配合高壓脫甲烷技術(shù)的膨脹再壓縮工藝使用膨脹+再壓縮技術(shù)，冷量利用率提高3%57如何做到低能耗高回收率低能耗原料適應(yīng)性強長周期分離系統(tǒng)組成復(fù)雜產(chǎn)品純度要求高顯著影響裝置效益原料工況變化大裂解氣組成變化大溫度跨度大，過程要求高壓、超低溫顯著影響裝置效益一旦停車，將造成全裝置乃至全廠停車分離系統(tǒng)方案要求以高精度模型為基礎(chǔ)58低能耗——乙烯塔熱泵技術(shù)乙烯塔是乙烯裝置最大的單點冷量用戶采用開式熱泵技術(shù)降低裝置能耗物料的過熱度越大，系統(tǒng)的能耗越高。通過增加氣液分離空間取消物料過熱，降低壓縮機功率。59低能耗—新型急冷系統(tǒng)傳熱傳質(zhì)分離技術(shù)高、中、低溫位熱量回收利用急冷系統(tǒng)建立急冷油、盤油兩級循環(huán)網(wǎng)絡(luò)急冷水低溫?zé)崃砍浞掷萌b置100℃以下物料加熱無需外部熱源CGCG急冷油塔急冷水塔QOPOCG60低能耗—新型急冷系統(tǒng)傳熱傳質(zhì)分離技術(shù)高效抗堵專利塔內(nèi)件SFV高效率、低壓降、大通量大型旋液分離器有效脫除急冷系統(tǒng)焦粒通量大、壓降低61如何做到長周期高回收率低能耗原料適應(yīng)性強長周期分離系統(tǒng)組成復(fù)雜產(chǎn)品純度要求高顯著影響裝置效益原料工況變化大裂解氣組成變化大溫度跨度大，過程要求高壓、超低溫顯著影響裝置效益一旦停車，將造成全裝置乃至全廠停車分離系統(tǒng)方案要求以高精度模型為基礎(chǔ)62長周期——五段壓縮分離組合新工藝降低出口溫度，減緩壓縮機內(nèi)的結(jié)焦速度，保持機組長期高效運轉(zhuǎn)CGCGC-5高壓脫丙烷塔低壓脫丙烷塔碳二加氫即使操作波動，乙烯仍可保證收率63如何做到適應(yīng)不同原料高回收率低能耗原料適應(yīng)性強長周期分離系統(tǒng)組成復(fù)雜產(chǎn)品純度要求高顯著影響裝置效益原料工況變化大裂解氣組成變化大溫度跨度大，過程要求高壓、超低溫顯著影響裝置效益一旦停車，將造成全裝置乃至全廠停車分離系統(tǒng)方案要求以高精度模型為基礎(chǔ)64原料適應(yīng)性強——LECT、AERP、ART分離工藝前脫丙烷前加氫LECT技術(shù)65原料適應(yīng)性強——LECT、AERP、ART分離工藝前脫丙烷前加氫LECT技術(shù)（補充適應(yīng)范圍）高溫裂解氣減粘裂解氣五段壓縮、高低壓脫丙烷開式熱泵基于分配分離原理及分凝分餾專利技術(shù)的深冷分離專利流程乙烯塔開式熱泵66原料適應(yīng)性強——LECT、AERP、ART分離工藝順序分離AERP技術(shù)67原料適應(yīng)性強——LECT、AERP、ART分離工藝順序分離AERP技術(shù)（補充適應(yīng)范圍）雙塔油洗直接水冷高壓脫甲烷超高壓乙烯精餾68原料適應(yīng)性強——LECT、AERP、ART分離工藝前脫乙烷前加氫ART技術(shù)69原料適應(yīng)性強——LECT、AERP、ART分離工藝前脫乙烷前加氫ART技術(shù)（補充適應(yīng)范圍）單塔減粘裂解氣五段壓縮耦合前脫乙烷熱泵高壓脫甲烷乙烯塔開式熱泵70資源高效利用技術(shù)煉廠干氣增效利用技術(shù)綜合考慮煉化一體化資源綜合利用，提高煉廠干氣附加值降低了乙烯原料成本，增加了煉化一體化企業(yè)效益71環(huán)境友好技術(shù)降低工程投資超過50%,降低運行費用超過XX%低能耗、環(huán)保型常溫常壓乙烯廢堿催化氧化技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高溫高壓濕式氧化技術(shù)72環(huán)境友好技術(shù)乙烯裝置“近零排放”開停車技術(shù)自有的乙烯低溫罐技術(shù)與LECT、AERP工藝相結(jié)合開車時間縮短至15小時以內(nèi)，開車物料消耗減少53%73環(huán)境友好技術(shù)動靜態(tài)模擬結(jié)合的火炬減排技術(shù)高可靠性“泄放點分析、分系統(tǒng)減排、聯(lián)鎖分級”策略重點系統(tǒng)基于動態(tài)模擬計算進行多工況火炬泄放分析降低火炬排放量超過40%74節(jié)能增效技術(shù)首次在乙烯裝置上開發(fā)了換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)用技術(shù)首次實現(xiàn)換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)在實際工業(yè)裝置的應(yīng)用每萬噸乙烯節(jié)能186MW75主要創(chuàng)新點——催化劑技術(shù)建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。4催化是乙烯裝置中產(chǎn)品精制最經(jīng)濟的方式76裂解氣中對乙烯、丙烯、氫氣產(chǎn)品純度有影響的炔烴、二烯烴、一氧化碳通常采用催化加氫的方式脫除。餾分雜質(zhì)產(chǎn)品要求粗氫CO5ppm碳二餾分乙炔1ppm碳三餾分MAPD5ppm碳二后加氫催化劑77在鈀/氧化鋁催化劑上乙炔加氫生成乙烯、乙烷的反應(yīng)機理示意圖使用14C標(biāo)記的乙烯和乙炔與氘雙標(biāo)記技術(shù)，證明反應(yīng)中存在三種活性位：I型乙炔加氫生成乙烯；II型乙炔加氫生成乙烷；III型乙烯加氫生成乙烷。從反應(yīng)動力學(xué)來說，

乙烯加氫速度(K2=1.19*1042)>>乙炔加氫速度(K1=3.37*1024)碳二后加氫催化劑78碳二后加氫催化劑的難點乙烯加氫速度比乙炔快近百倍。提高選擇性非常困難。高空速高乙炔濃度條件下，綠油生成量難以控制。乙烯規(guī)模大型化：空速變大；裂解深度提高：乙炔濃度劇增碳二后加氫催化劑79載體晶相譜圖●—

θ-Al2O3;■—

α-Al2O3a:Al2O3,b:La1-Al2O3,c:La2-Al2O3

d:La3-Al2O3e:La4-Al2O3催化劑載體的研究稀土元素對催化劑載體晶相的影響

為了獲得適宜的氧化鋁載體，加入稀土La元素，有效地抑制了載體Al2O3的晶相由θ-Al2O3向α-Al2O3的轉(zhuǎn)變，增加了氧化鋁載體的熱穩(wěn)定性能，擴大了催化劑生產(chǎn)中的操作窗口。碳二后加氫催化劑80添加助催化劑——降低表面酸性，抑制乙炔過度加氫生成乙烷的反應(yīng)，提高了選擇性。助劑改進載體——添加稀土金屬改善載體的熱穩(wěn)定性，推遲氧化鋁在高溫焙燒過程中的相變，提高了催化劑再生時的耐變性。添加堿金屬穩(wěn)定氧化鋁的結(jié)構(gòu)，還降低了催化劑表面酸度，使低聚物生成量降低。采用具有更大外表面和孔隙率的異形載體，降低了催化劑床層壓降。載體添加聚合反應(yīng)的毒物——抑制乙炔二聚生成1,3-丁二烯、1,3-丁二烯自聚以及1,3-丁二烯與乙炔或乙烯繼續(xù)聚合生成低聚物的反應(yīng)，從而降低了綠油生成量10-15%，催化劑運行周期延長2-3倍，延長了催化劑使用壽命。毒物

開發(fā)的碳二后加氫催化劑BC-H-20B在天津中沙和鎮(zhèn)海兩套百萬噸乙烯開車投用，改變了我國大型乙烯裝置首次開車必須采用進口碳二催化劑的狀況。碳二后加氫催化劑81DC-401B30萬噸/年進口劑A45萬噸/年進口劑A45萬噸/年BC-H-20BDC-401A30萬噸/年進口劑A45萬噸/年進口劑BBC-H-20B催化劑具有良好的乙烯選擇性。BC-H-20B與同類進口催化劑在某套工業(yè)裝置上運行結(jié)果比較。同類進口催化劑BC-H-20B反應(yīng)器出口乙炔（ppm）<1<1乙烯選擇性（%）39.056.5碳二前加氫催化劑82碳二前加氫催化劑的難點進料中氫氣濃度高，催化劑容易飛溫且難以控制。進料中CO濃度變化大，催化劑活性隨之變化產(chǎn)生飛溫或漏炔。裝置中沒有備用床，要求催化劑穩(wěn)定性好、綠油生成量少、使用周期長。碳二前加氫催化劑83調(diào)整載體的組成和結(jié)構(gòu)、金屬活性組分的分散度、活性組分在載體內(nèi)分布，使催化劑具有適宜比表面、孔結(jié)構(gòu)、鈀分散度、助劑間隔主催化劑，抑制綠油生成。CO變化幅度進口參比催化劑BC-H-21B第1次(ppm)1400降低至900減少約500

未飛溫未飛溫第2次(ppm)2000降低至1100減少約900

飛溫未飛溫反應(yīng)最大溫升約7℃第3次(ppm)2400降低至900減少約1500

飛溫未飛溫反應(yīng)最大溫升約15℃綠油取樣金屬助劑改變一氧化碳在鈀上的吸附能力，使之對一氧化碳濃度波動不敏感，進而保證裝置穩(wěn)定運行。進口催化劑BC-H-21B選用齒球型載體，降低了床層壓降。碳二前加氫催化劑84BC-H-21B與某進口催化劑工業(yè)應(yīng)用結(jié)果比較催化性能運行時間（月）BC-H-21B某進口催化劑平均選擇性（%）6-1276.374.412-2475.566.824-2878.650.2MAPD轉(zhuǎn)化率（%）6-1251.245.212-2448.641.024-2851.943.6碳二加氫催化劑工業(yè)應(yīng)用85中沙乙烯，BC-H-20B催化劑武漢乙烯，BC-H-21B催化劑碳三加氫催化劑86BC-H-30A是在上一代單鈀碳三催化劑基礎(chǔ)上通過添加助催化劑改性得到的新一代催化劑。助劑的添加改變了烯烴和炔烴在活性組分上吸附的相對強度，其選擇性得到了提高，適用范圍更寬，抗波動能力強，再生周期長。碳三加氫催化劑的難點如何提高MAPD和丙烯在劑表面的相對吸附強度。如何提高催化劑活性組分Pd的分散度，降低成本。碳三加氫催化劑87輻射還原機理：發(fā)明了用電離輻照還原法制備負載催化劑新方法，解決了貴金屬納米粒子易團聚和不易在載體上附著等技術(shù)難題，研發(fā)出的碳三液相加氫催化劑BC-H-30B的貴金屬鈀含量降低50%。燒結(jié)PdTEM圖像：(a)

輻照還原樣品;(b)化學(xué)還原樣品;(c)焙燒分解樣品；輻照還原解決了焙燒分解鈀粒子易團聚和化學(xué)還原鈀粒子附著不牢固的問題強還原劑碳三加氫催化劑88CO吸附原位紅外譜圖：(a)輻射還原樣品;(b)化學(xué)還原樣品;(c)

焙燒分解樣品

采用電離輻照還原法制備的碳三加氫催化劑通過以CO為探針分子的原位紅外表征表明，鈀粒子以丙烯選擇性高的Pd(111)晶面為主，而且對反應(yīng)物吸附能力強，因此丙烯選擇性提高超過10%。碳三加氫催化劑89干燥(Mn+)焙燒(MO)干燥(M0)輻照(M0)負載(Mn+)還原(M0)以電離輻射還原代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的焙燒和還原步驟，鈀用量降低50%，催化劑為還原態(tài)，首次投用無需還原。碳三加氫催化劑90催化劑型號BC-L-83BC-H-30ABC-H-30B進口催化劑反應(yīng)流程單段床雙段床第一反應(yīng)器第二反應(yīng)器原料中MAPD含量(mol%)2.0～3.6

3.0

0.3反應(yīng)器進口溫度(℃)36～4510～2010～38反應(yīng)器出口溫度(℃)55～6537～5031～50反應(yīng)壓力(MPa)2.1～2.81.08～2.552.55液體空速(hr-1)30～8020～4040氫炔比(mol)1.2～2.50.9～1.27～12工藝條件對比低溫甲烷化催化劑91開發(fā)難點：在低溫反應(yīng)條件下，催化劑同時具有高活性和高空速適應(yīng)性。高溫甲烷化：280-390℃，高壓蒸汽加熱，需要換熱器D低溫甲烷化：150-200℃，中壓蒸汽加熱，省去換熱器D低溫甲烷化催化劑92在120℃到160℃范圍內(nèi)，測試不同溫度條件下甲烷化反應(yīng)活性，通過阿倫尼烏斯公式計算得到低溫甲烷化反應(yīng)活化能為144kJ/mol。采用大孔氧化鋁載體使得低溫甲烷化催化劑鎳含量高達50wt.%，控制鎳的晶粒大小使氫氣化學(xué)吸附量可達1.0~4.0ml/gcat.，具有相當(dāng)高的活性金屬比表面積，從而使甲烷化反應(yīng)的表觀活化能也得以降低。低溫甲烷化催化劑93中原石化乙烯裝置進口低溫甲烷化催化劑BC-H-10低溫

C13-4高溫

入口CO，%vol

0.22～0.30.22反應(yīng)壓力，MPa

3.0～3.23.0～3.5反應(yīng)溫度，℃150～170287～300150～170空速NM3/M3·H4000～63001800～2200出口CO，ppm＜1＜1＜1降低100多度空速高2~3倍高壓蒸汽換中壓蒸汽節(jié)能環(huán)保安全在武漢、福建百萬噸乙烯和其它中型乙烯實現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用94主要創(chuàng)新點——重大裝備技術(shù)建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。595裂解氣壓縮機打破國外壟斷率先實現(xiàn)百萬噸級乙烯裝置裂解氣壓縮機國產(chǎn)化成功打破國外壟斷，實現(xiàn)百萬噸級工業(yè)推廣變工況多機組復(fù)雜軸系高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)各段出口溫度不超過85℃各段出口壓力偏差不超過±2％最終出口壓力偏差0～+2%。96裂解氣壓縮機總體性能國際領(lǐng)先率先實現(xiàn)百萬噸級乙烯裝置裂解氣壓縮機國產(chǎn)化機組氣動參數(shù)與國外機組相當(dāng)或者略優(yōu)于國外的機組總體性能國際領(lǐng)先專有大能頭、高馬赫數(shù)、高效的模型級系列各段效率>85%首創(chuàng)大直徑高壓力水平焊接機殼結(jié)構(gòu)首次實現(xiàn)國內(nèi)壓縮機類超大機組97冷箱率先實現(xiàn)百萬噸級乙烯裝置冷箱國產(chǎn)化開發(fā)適用于百萬噸等級大型乙烯冷箱用高密度、高強度翅片翅片規(guī)格性能說明95J11025/30換熱面積大24.28%，可使整臺換熱器體積和重量減小~25%，為用戶節(jié)約了一次性投資。95D2503/5.75適用于低壓氣體物流低壓甲烷通道。低壓甲烷密度小體積大，阻力降直接影響系統(tǒng)能耗。6.35J1404/60該翅片的最高設(shè)計壓力可達10MPa，為開發(fā)更高承壓能力的板翅式換熱器創(chuàng)造了條件。箱內(nèi)單位體積換熱器的傳熱系數(shù)和傳熱效率提高，冷箱結(jié)構(gòu)更緊湊98冷箱率先實現(xiàn)百萬噸級乙烯裝置冷箱國產(chǎn)化冷箱工藝流程研究乙烯冷箱熱力設(shè)計研究新型封頭、接管和氣液均布裝置99冷箱率先實現(xiàn)百萬噸級乙烯裝置冷箱國產(chǎn)化特大型板翅式換熱器的釬焊工藝最高設(shè)計壓力6.2MPa最大長度7米，橫截面1.3×1.3米100主要創(chuàng)新點——綠色高效專項技術(shù)建立了國際上唯一完整的乙烯全流程研發(fā)平臺，通過大量的實驗、試驗及工業(yè)應(yīng)用測試，建立了完整的乙烯技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)了準(zhǔn)確適用的乙烯全流程模型，并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用驗證。6101各自補充相應(yīng)的專項技術(shù)102內(nèi)容提要技術(shù)原理主要創(chuàng)新點成套技術(shù)應(yīng)用小結(jié)103武漢乙烯簡介劉罡補充武漢乙烯的相關(guān)情況，包括原料情況、設(shè)計能力、設(shè)計條件等104武漢乙烯簡介粗裂解汽油丙烷廢堿燃料氣裂解爐干燥器碳二加氫冷箱及膨脹機乙烯熱泵及制冷乙烯產(chǎn)品碳二洗滌塔丙烯產(chǎn)品堿洗塔脫甲烷塔乙烯塔脫丁烷塔急冷油塔進料CGC5CGC1-4混合C4丙烯塔碳三加氫95%H2碳三洗滌塔脫乙烷塔急冷水塔高壓脫丙烷塔低壓脫丙烷塔預(yù)脫甲烷塔乙烷干燥器CBL裂解技術(shù)105武漢乙烯裂解技術(shù)應(yīng)用昌力補充裂解原料、爐型設(shè)計、等情況106武漢乙烯簡介粗裂解汽油丙烷廢堿燃料氣裂解爐干燥器碳二加氫冷箱及膨脹機乙烯熱泵及制冷乙烯產(chǎn)品碳二洗滌塔丙烯產(chǎn)品堿洗塔脫甲烷塔乙烯塔脫丁烷塔急冷油塔進料CGC5CGC1-4混合C4丙烯塔碳三加氫95%H2碳三洗滌塔脫乙烷塔急冷水塔高壓脫丙烷塔低壓脫丙烷塔預(yù)脫甲烷塔乙烷干燥器CBL裂解技術(shù)急冷區(qū)107武漢乙烯簡介劉罡急冷區(qū)相關(guān)技術(shù)108武漢乙烯簡介粗裂解汽油丙烷廢堿燃料氣裂解爐干燥器碳二加氫冷箱及膨脹機乙烯熱泵及制冷乙烯產(chǎn)品碳二洗滌塔丙烯產(chǎn)品堿洗塔脫甲烷塔乙烯塔脫丁烷塔急冷油塔進料CGC5CGC1-4混合C4丙烯塔碳三加氫95%H2碳三洗滌塔脫乙烷塔急冷水塔高壓脫丙烷塔低壓脫丙烷塔預(yù)脫甲烷塔乙烷干燥器CBL裂解技術(shù)急冷區(qū)壓縮機109武漢乙烯簡介劉罡補充壓縮機相關(guān)情況110武漢乙烯簡介粗裂解汽油丙烷廢堿燃料氣裂解爐干燥器碳二加氫冷箱及膨脹機乙烯熱泵及制冷乙烯產(chǎn)品碳二洗滌塔丙烯產(chǎn)品堿洗塔脫甲烷塔乙烯塔脫丁烷塔急冷油塔進料CGC5CGC1-4混合C4丙烯塔碳三加氫95%H2碳三洗滌塔脫乙烷塔急冷水塔高壓脫丙烷塔低壓脫丙烷塔預(yù)脫甲烷塔乙烷干燥器CBL裂解技術(shù)急冷區(qū)壓縮機冷箱111武漢乙烯簡介劉罡補充冷箱相關(guān)情況112武漢乙烯簡介粗裂解汽油丙烷廢堿燃料氣裂解爐干燥器碳二加氫冷箱及膨脹機乙烯熱泵及制冷乙烯產(chǎn)品碳二洗滌塔丙烯產(chǎn)品堿洗塔脫甲烷塔乙烯塔脫丁烷塔急冷油塔進料CGC5CGC1-4混合C4丙烯塔碳三加氫95%H2碳三洗滌塔脫乙烷塔急冷水塔高壓脫丙烷塔低壓脫丙烷塔預(yù)脫甲烷塔乙烷干燥器CBL裂解技術(shù)急冷區(qū)壓縮機冷箱催化技術(shù)113武漢乙烯簡介張利軍補充催化劑相關(guān)情況114武漢乙烯簡介粗裂解汽油丙烷廢堿燃料氣裂解爐干燥器碳二加氫冷箱及膨脹機乙烯熱泵及制冷乙烯產(chǎn)品碳二洗滌塔丙烯產(chǎn)品堿洗塔脫甲烷塔乙烯塔脫丁烷塔急冷油塔進料CGC5CGC1-4混合C4丙烯塔碳三加氫95%H2碳三洗滌塔脫乙烷塔急冷水塔高壓脫丙烷塔低壓脫丙烷塔預(yù)脫甲烷塔乙烷干燥器CBL裂解技術(shù)LECT分離流程115武漢乙烯分離技術(shù)