烯烴轉(zhuǎn)化裝置(OCU)工藝介紹

郭振國

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

烯烴轉(zhuǎn)化裝置(OCU)工藝介紹

郭振國

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

對中海煉化惠州煉油二期項目新建烯烴轉(zhuǎn)化裝置進行了介紹。新建烯烴轉(zhuǎn)化裝置采用LUMMUS技術(shù)來源，通過碳四原料預(yù)處理、碳四選擇加氫、反應(yīng)精餾和烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)等單元，將碳四和乙烯原料轉(zhuǎn)換為丙烯，充分利用煉化裝置副產(chǎn)碳四組分，并達到增產(chǎn)丙烯的目的。

烯烴轉(zhuǎn)化；乙烯；丙烯

在石油化工生產(chǎn)中, 蒸汽熱裂解和催化裂化裝置都副產(chǎn)相當(dāng)數(shù)量的碳四餾分。碳四餾分通常由異丁烷、異丁烯、正丁烯、丁二烯及其它雜質(zhì)組成。碳四餾分在分離和利用其中的丁二烯、異丁烯組分后，剩余碳四組分只能回乙烯裂解爐回?zé)?，或作為燃料油使用[1-2]。

烯烴轉(zhuǎn)化裝置(Olefin Conversion Unit, 簡稱OCU)，以剩余碳四和乙烯為原料，生產(chǎn)聚合級丙烯產(chǎn)品，副產(chǎn)品包括異丁烷和碳四以上重組分。OCU裝置為丙烯產(chǎn)品提供了新的來源，越來越受到新建煉化企業(yè)的關(guān)注。中海煉化惠州煉油二期2200 萬t/a煉油改擴建及100萬t/a乙烯工程項目中，新建一套25萬t/a OCU裝置，以充分利用副產(chǎn)碳四并達到增產(chǎn)丙烯的目的。

本文對OCU裝置的技術(shù)來源和工藝流程進行介紹。

1 技術(shù)來源

烯烴轉(zhuǎn)化技術(shù)中，目前已實現(xiàn)工業(yè)化的只有LUMMS公司的OCT工藝。其它工藝如中石化的S-MOT專利技術(shù)、IFP公司開發(fā)的Meta-4工藝等都尚未實現(xiàn)工業(yè)化[3]。

OCT工藝生產(chǎn)丙烯的工業(yè)化應(yīng)用最早在1985年，截止2013年，已在全球轉(zhuǎn)讓了約30套專利裝置，尤其是最近五年已轉(zhuǎn)讓超過15套，呈現(xiàn)上升趨勢。其中，以碳四為原料的生產(chǎn)裝置最大規(guī)模為36萬t/a，純乙烯原料(由乙烯二聚生成丁烯原料)的生產(chǎn)裝置最大規(guī)模75萬t/a。

新建的OCU裝置引進了LUMMUS的烯烴轉(zhuǎn)化專利技術(shù)(OCT)，并整合了BASF/LUMMS的碳四選擇加氫技術(shù)(SELOP)、CDTECH的反應(yīng)精餾技術(shù)(CD-Hydro)，整體工藝水平先進，是目前丙烯增產(chǎn)技術(shù)中最成熟最具有前景的專有技術(shù)之一。

2 工藝說明

新建OCU裝置以煉廠MTBE裝置的醚后碳四和乙烯裝置下游MTBE/丁烯-1裝置來的混合碳四為原料，經(jīng)丁烯-2與乙烯的烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)生產(chǎn)聚合級丙烯產(chǎn)品。裝置主要包括以下5個單元：

(1)碳四原料預(yù)處理單元；

(2)碳四選擇加氫單元；

(3)反應(yīng)精餾單元；

(4)烯烴轉(zhuǎn)化及分離單元；

(5)再生氣系統(tǒng)單元。

2.1 碳四原料預(yù)處理單元

碳四原料預(yù)處理單元的主要作用是脫除碳四原料中的雜質(zhì)。主要包含水洗塔、脫二甲醚塔、碳四原料處理器三部分。

在碳四原料水洗塔內(nèi)，碳四原料與脫鹽水逆流接觸，脫除甲醇、丙酮等水溶性雜質(zhì)。洗滌后的碳四原料排至碳四原料緩沖罐，通過罐內(nèi)的聚結(jié)內(nèi)件將飽和水脫除后，經(jīng)碳四原料泵輸送到下游的脫二甲醚塔。水洗塔底出來的水相進入洗滌水閃蒸罐進行閃蒸，閃蒸出的烴類排至乙烯裂解氣壓縮機一段，剩余水相經(jīng)泵送界區(qū)外的廢水處理。

脫二甲醚塔為精餾塔，主要用來脫除原料中的二甲醚、水及其它輕組分。塔頂分離出富含二甲醚等雜質(zhì)的輕組分，送至乙烯裝置；塔底出來的碳四原料經(jīng)循環(huán)水冷卻后去下游的碳四原料處理器。

碳四原料處理器的主要功能是脫除碳四原料中的微量雜質(zhì)，如含氧化合物、硫化物、醇類、羰基化合物、硫醇等。這些雜質(zhì)如不脫除，將會影響下游選擇加氫反應(yīng)器、反應(yīng)精餾和烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的催化劑性能。碳四原料處理器內(nèi)裝填吸附劑，對雜質(zhì)進行脫除。碳四原料處理器為兩臺并聯(lián)操作，一臺在線運行時，另外一臺進行再生。在碳四原料處理器的下游，另有兩臺串聯(lián)操作的金屬處理器，用來脫除碳四原料中的微量砷和磷。該處理器為完全在線，無需再生。

處理后的碳四原料經(jīng)過濾后去選擇加氫單元。

2.2 碳四選擇加氫單元

碳四選擇加氫單元，目的是將原料中的丁二烯進行選擇性加氫生成正丁烯。

處理后的碳四原料進入選擇加氫進料罐，用泵加壓后與氫氣按比例混合，然后用低壓蒸汽加熱到反應(yīng)所需的溫度。加熱后的碳四混合物與氫氣一起向上流過碳四選擇加氫(SHU)反應(yīng)器，在這里將丁二烯在催化劑作用下進行選擇性加氫生成正丁烯。由于C4選擇加氫過程是放熱反應(yīng)，因此在催化劑床層會有一定的溫升。反應(yīng)熱會由C4物料在流經(jīng)催化劑床層時吸收。反應(yīng)過的產(chǎn)品由冷卻水冷卻后在壓力控制下送至反應(yīng)精餾單元。

因為催化劑的活性位置發(fā)生結(jié)焦，催化劑的活性會逐步喪失。當(dāng)催化劑的選擇性有顯著降低，或反應(yīng)器出口的丁二烯含量過高時，需要對催化劑進行再生。選擇加氫反應(yīng)器一共有兩臺，一開一備。催化劑首次再生周期大約兩年。再生時，需要將反應(yīng)器切換、放凈物料、熱氮氣加熱床層、蒸汽過熱，然后定量的加入空氣來除焦，最后用混有氫氣的氮氣對催化劑床層進行還原。

2.3 反應(yīng)精餾單元

經(jīng)過選擇加氫以后的碳四物料進入反應(yīng)精餾塔，從塔頂脫除異丁烷和異丁烯以及殘留的丁二烯之后，塔底的合格碳四去烯烴轉(zhuǎn)化進料處理器。

由于丁烯-1與異丁烯、異丁烷的沸點相近，使用傳統(tǒng)精餾時，大部分的丁烯-1會在隨異丁烯和異丁烷一起從塔頂餾分中損失。在精餾段裝有催化劑床層，將丁烯-1異構(gòu)化為丁烯-2，由于丁烯-2與異丁烯沸點差別較大，可減少脫除異丁烯時的丁烯-1損失。反應(yīng)精餾為CD Hydro專有技術(shù)，在塔的頂部設(shè)置有兩個催化劑床用以將丁烯-1異構(gòu)化為丁烯-2，同時將少量的丁二烯加氫。

原料中大部分的異丁烷從塔頂餾分中被脫出，作為副產(chǎn)品送往界外；而進料中大部分的正丁烷則進入塔底產(chǎn)品中。富含丁烯-2的塔底產(chǎn)品在流量控制下送至烯烴轉(zhuǎn)化單元。

2.4 烯烴轉(zhuǎn)化及分離單元

2.4.1 烯烴轉(zhuǎn)化

從反應(yīng)精餾塔底出來的合格碳四原料與下游分離單元的循環(huán)碳四一起進入碳四緩沖罐。混合碳四經(jīng)泵加壓后與乙烯原料(新鮮乙烯與循環(huán)乙烯的混合物)混合，經(jīng)過靜態(tài)混合器，將乙烯溶解在液體碳四中，然后進入烯烴轉(zhuǎn)化進料處理器。

烯烴轉(zhuǎn)化進料處理器的目的是脫除全部有害的微量雜質(zhì)(毒物)，保護烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的催化劑床層。一共兩臺處理器，一臺在線操作，另一臺再生或備用。再生時首先將該處理器切出、放凈、氣體回收碳四原料，然后用熱的再生氣加熱再生，最后用冷的再生氣冷卻備用。

從烯烴轉(zhuǎn)化進料處理器出來的反應(yīng)物料，經(jīng)加熱爐加熱到反應(yīng)所需溫度后，進入烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)。烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器為固定床催化反應(yīng)器。在反應(yīng)器中發(fā)生的主要反應(yīng)為丁烯-2與乙烯反應(yīng)生成丙烯，還有少量的副反應(yīng)生成C5-C8烯烴。反應(yīng)熱效應(yīng)非常小，通過床層只有很小的溫升。

烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器一共有兩臺，一臺在線操作，另一臺再生或備用。再生時首先將該反應(yīng)器切出、置換、熱氮加熱，然后用混有空氣的熱氮氣來除焦，再用混有氫氣的氮氣來還原，最后用高溫氮氣解吸來脫除床層中殘留的氧和水。

反應(yīng)器出來的物料經(jīng)循環(huán)水冷卻后去分離單元的乙烯回收塔。

2.4.2 產(chǎn)品分離

烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出料經(jīng)冷卻后進入乙烯回收塔，分出乙烯等輕組分。

未反應(yīng)的乙烯及其它輕組分(氫氣、甲烷、乙烷等)從塔頂分出，塔頂氣相采用丙烯冷劑進行冷卻。塔頂物料被冷卻成液體進入回流罐，與界外來的新鮮乙烯混合，一部分用于塔頂回流，另一部分作為乙烯原料去烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)單元。

乙烯回收塔底的物料去丙烯產(chǎn)品塔。

在丙烯產(chǎn)品塔中一共得到三種產(chǎn)物：塔頂為聚合級丙烯產(chǎn)品，一部分作為回流，另一部分作為丙烯產(chǎn)品送出界外；側(cè)線抽出循環(huán)碳四，經(jīng)循環(huán)水冷卻后去烯烴轉(zhuǎn)化單元循環(huán)使用；塔底抽出碳四以上重組分，冷卻后的送至乙烯裂解裝置用于裂解。

2.5 再生氣系統(tǒng)單元

裝置內(nèi)的處理器及反應(yīng)器內(nèi)的吸附劑、催化劑，使用一定時間后需要進行再生。裝置共有兩套再生系統(tǒng)，分別用于處理器再生和反應(yīng)器再生。

處理器再生系統(tǒng)主要設(shè)備有再生氣壓縮機、進出料換熱器、電加熱器、循環(huán)水冷卻器等，可以為處理器再生提供所需的冷、熱兩種規(guī)格的再生氣。再生氣源主要考慮乙烯裝置來的甲烷氫，另外還考慮了備用氮氣氣源。此外為了減少再生切換對工藝物料的損失并防止高溫再生結(jié)焦，設(shè)計了汽提回收系統(tǒng)。處理器在使用再生氣進行再生之前，先利用熱的碳四蒸汽將吸附劑中殘存的液體原料汽化并回收。

反應(yīng)器再生系統(tǒng)主要為一臺再生氣加熱爐，以乙烯裝置提供的燃料氣作為燃料。該加熱爐的進料采用安全的氣源切換方式，可以將各種再生氣體(氮氣、空氣、水蒸氣、氫氣等)加熱到所需溫度，滿足烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器、選擇加氫反應(yīng)器和反應(yīng)精餾催化劑的再生要求。

3 結(jié)語

烯烴轉(zhuǎn)化裝置通過碳四原料預(yù)處理、碳四選擇加氫、反應(yīng)精餾和烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)等單元，將碳四和乙烯原料轉(zhuǎn)換為丙烯，并通過產(chǎn)品分離獲得聚合級丙烯產(chǎn)品，充分利用煉化裝置副產(chǎn)碳四組分，并達到增產(chǎn)丙烯的目的。在實際的生產(chǎn)中，可根據(jù)裝置需要和市場需求及時調(diào)整丙烯和乙烯的產(chǎn)品比例，對優(yōu)化煉化裝置運營起到重要作用。

[1] 瞿 勇，唐華榮，白爾錚，等．C4烯烴歧化制丙烯技術(shù)[J]．石油化工，2002，31(12)：1017-1021．

[2] 劉金玉，李 東，李吉春，等．C4餾分工業(yè)應(yīng)用技術(shù)研究進展[J]．石化技術(shù)與應(yīng)用，2007，25(2)：176-180．

[3] 吳迎新．增產(chǎn)丙烯的烯烴轉(zhuǎn)化技術(shù)進展[J]．煉油與化工，2008，19(2)：18-20．

(本文文獻格式：郭振國.烯烴轉(zhuǎn)化裝置(OCU)工藝介紹[J].山東化工，2017，46(14)：86-87.)

Process Introduction of Olefin Conversion Unit (OCU)

GuoZhenguo

(CNOOC Petrochemical Engineering Co.,Ltd., Jinan 250101, China)

The new built Olefin Conversion Unit (OCU) of CNOOC Oil & Petrochemicals Co.,Ltd is introduced. The technology comes from LUMMUS. The C4and ethylene are convent to propylene through the unit, which includes C4feed treatment, Selective C4Hydrogenation Unit (SHU), CD Hydro Deisobutanizer Unit and Olefin Conversion Unit, etc. The OCU can make use of the C4and increase propylene production.

olefin conversion；ethylene；propylene

2017-06-04

郭振國(1989—)，山東濟南人，助理工程師，碩士研究生，從事煉油、化工及天然氣工程設(shè)計工作。

TE624

A

1008-021X(2017)14-0086-02