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乙烯生产工艺案例分析

由甲醇经改进的沸石催化剂转化法属于非传统制稀烃技 术,可生成较高收率的乙稀和丙稀,其他能源物质如天然气、 煤或生物质原料都可转化为甲醇,国内较为丰富的煤炭资源 和煤化工的快速发展及天然气工业的迅速发展,都促进了直 接或间接甲醇制稀烃技术的发展。
总体来说,高温蒸汽裂解技术仍是生产低碳稀烃的主要方 法,并被不断发展和完善;催化裂解技术是增产低碳稀烃、 降低成本的有效途径;非传统稀径生产技术具有良好的发 展前景。
催化裂解法
催化裂解是除蒸汽裂解外最有前途的制乙稀方法,在催 化剂作用下烃类裂解反应,具有反应温度较低、原料价格较 低、原料来源较广、产品收率和选择性较高及能耗较低等优 点。重质油的催化裂化技术是丙稀生产的重要途径之一,催 化热裂解工艺结合和热裂解技术,实现了多产乙稀、丙稀的 目的。
直接或间接甲醇转化法
但是就目前而言,乙醇制乙烯还只停留在实验室阶段,没 有投产实施。也正是这样,乙醇制乙烯是具有光明的前景 的,等待着有识之士去开发拓展它。
二、方法不同时乙烯生产的方式
蒸汽高温裂解法
蒸汽髙温裂解是迄今发展比较充分、完善,使用较为广 泛的一种技术。据报道全世界超过的乙稀、左右的丙稀都产 自于蒸汽裂解装置。利用结构相对简单的管式炉实现蒸汽高 温裂解,该技术已相对成熟、运行稳定性较好、稀径收率也 较高。高温蒸汽主要是用来降低烃分压,增加稀烃的选择性、 减少炉管结焦、稳定裂解温度与脱除结炭。该技术的裂解炉 系统主要由裂解炉体、急冷换热器、汽包等部分组成,反应 所需热量由裂解炉膛的底部和侧壁燃料烧嘴提供,裂解炉制 取稀烃反应是一种强吸热反应,其燃料消耗约占总装置能耗 的左右,为生产乙稀过程中耗能最大的部分。
乙烯生产工艺的工业案例分析
目录:
乙烯的定义及重要性 世界乙烯工业的发展现状介绍 中国乙烯工业的发展现状介绍 乙烯工业生产工艺的介绍
乙烯工艺方法的分析对比 乙烯工业原料的分析对比
乙醇工艺和石油尾气工艺的对比 蒸汽高温裂解法的工艺分析 乙烯生产工艺设备的优化
乙烯的定义及用途
(3)原料不优、不足将限制我国乙烯工业的发展
我国的乙烯工业主要以液态的石脑油和其他更重的油品 为原料,乙烷和 LPG 等轻质原料所占比例很小。国外乙烯原 料中,轻烃和气体原料所占比例较高,尤其是在中东地区, 主要以气体原料为主,质优价廉,乙烯生产成本低。预计 2010年我国乙烯产量将达到1455万吨,需要石脑油约4656 万吨。另外,对二甲苯装置、制氢工业等也需要消耗石脑油, 对石脑油的需求量共计将达到5800万吨。随着新建炼厂的投 产,国内石脑油产量将会增加,但每年也只有3200万吨,石 脑油的供需矛盾仍很大。
目前,乙醇制乙烯在经济性上尚无法与石化乙烯相比, 但某些化工过程中只需要少量乙烯,而乙烯的运输有很大的 危险性;而且很多化工过程只需要化学级的乙烯产品,对乙 烯精制过程要求也不高。因此,开发规模灵活、原料适应性 强的乙醇脱水制乙烯装置,可配套乙烯需求量小的化工装置, 是一个很有市场前途的技术储备。
石油价格高于80美元/桶,失去成本 优势
催化剂昂贵,易损耗,技术不成熟
由上表综合考虑:蒸汽高温裂解法具有相对的优势,也是目前全球范围内使用最广泛的方法。目前石油价格 在60美元/桶左右,由机构预测可能会跌至50美元/桶,并在较长时间内不会操作70美元/桶。乙醇资源优 势不明显。经过综合对比后,选择釆用高温蒸汽裂解技术的裂解炉系统为研究对象。
定义: 乙烯是由两个碳原子和四个氢原子组成的化合物。两个碳
原子之间以双键连接。 化学式为:
乙烯作为最重要的基本有机化工原料之一和石油化工的 龙头产品,被称为“石油化工之母”,其工业生产的规模、 产量和技术与水平已成为一个国家化学工业发展水平的重要 标志。
用途:
世界乙烯工业的发展现状介绍
1. 全球乙烯市场供需状况(图1)
(2)与国际技术水平相比仍有很大差距
我国的乙烯生产技术在20 世纪80年代前基本采用全套 引进的建设模式,90 年代以后才逐步过渡到只引进工艺包 和部分关键设备。尽管中国石化完成了10万吨/年裂解炉和 乙烯回收成套技术的开发,并且实现了工业化应用,但与国 外大公司相比,缺少领先的核心技术和专有技术,到目前为 止,我们还没有自主设计全套大型乙烯工程的实践经验2006 年,我国乙烯平均综合能耗为 709千克标油/吨,比2000年 下降约9%。但由于我国现有乙烯装置技术装备水平相对落 后,与国际先进水平相比仍有很大差距。国际先进水平的乙 烯综合能耗以石脑油为原料达到500千克标油/吨,我国与之 相比高40%;以柴油等重质馏分油为原料达到550 千克标油 / 吨,我国与之相比高 29%。
(3)乙烯工业基地化、一体化建设趋强
(4)乙烯装置规模大型化趋势进一步扩展(5)乙烯原料地 Nhomakorabea差异化明显
(1)乙烯工业发展的重心向东方转移
(2)国际大石油石化公司是世界乙烯生产的最主要力量
(3)乙烯工业基地化、一体化建设趋强
美国 93% 的乙烯产能集中在墨西哥湾附近的得克萨斯 州和路易斯安那州。日本乙烯产能主要集中在东京湾和冈山, 东京湾千叶地区的乙烯产能占日本总产能的 60%。韩国的乙 烯产能主要集中在沿海港口地区。这些国家通过调整产品结 构,加强核心业务,加速向技术密集型的产业经济转移,逐 步形成了高度集中的工业区,最大程度地共享原料供应,降 低石化产品的生产成本,实现了上下游一体化,具备相当的 规模效应,提高了企业在高油价时代的竞争力。
乙醇工艺和石油尾气工艺的对比
1.乙醇生产技术的新进展 (1)工艺流程:
乙醇工艺适用于乙醇原料廉价且易得的地区。例如:美国是世界上 玉米生产乙醇的主要国家之一,1979年发酵酒精占85%。目前年产量约为 300万吨,大部份用作燃料酒精。其酒糟全部用作干燥颗粒饲料(简称 DDG)S,没有废液排放,其工艺的简单流程见下图。
乙烯工业原料分析:
目前全世界范围内制取乙稀的主要原料及比例分布石脑 油为55%,乙烷为30%、液化石油气为10%最后是轻柴油为 5%。裂解原料因所在地区不同有很大的差异,美国的裂解 原料主要是乙烷裂解,石脑油裂解则是包括中国在内的世界 其他地区的主导技术,许多先进国家乙稀制取过程中,这些 国家乙稀装置的乙稀平均单程收率50%都高于我国的乙稀收 率30%,主要是由于我国受裂解原料的制约,轻质裂解原料 仅占一半左右,其他为重质裂解原料如柴油、加氧尾油等。
2.乙醇脱水制乙烯的生产成本测算
假定生产规模乙烯1.73万吨/年,乙醇以700元八屯的成木为墓础,其他原材料和 化学品、公用工程的消耗都参照表4中的中级乙烯的消耗定额。经计算发现乙 烯的生产成本大致在1900元/吨左右。
3.同烃类热裂解生产乙烯的工艺比较
(1)原料市场目前全世界由于能源危机的影响,原油价格上涨了70%。并将有日 趋上涨的趋势。相反,由于农业科学技术的发展,国际市场上农产品的价格一降 再降。所以,从客观上来看将玉米进行深加工—发酵生产乙醇后再制成乙烯,其 资源有保障。且经济效益显著。
(4)乙烯装置规模大型化趋势进一步扩展
目前,全球乙烯装置以轻烃为原料的最大规模为135万吨 /年,以液体为原料的最大规模为120万吨/年。五家主要蒸 汽裂解技术专利商正在设计单系列生产能力为150万吨/年的 装置,每台裂解炉的乙烯生产能力接近25万吨/年。随着世 界新建大型乙烯装置的投产以及对原有装置的改扩建,乙烯 装置的平均规模不断提高。中东的乙烯装置规模一直领先于 世界其他国家和地区,目前沙特阿拉伯的乙烯装置平均规模 已提高到88万吨/年;北美地区以及新加坡的乙烯装置平均 规模在65 万~77万吨/年;中国、韩国、日本和印度在38 万~52万吨/年
工艺方法的优缺点对比:
工艺名称
优点
缺点
乙醇脱水
甲醇制乙烯
烃类热裂解 蒸汽高温 裂解法 催化裂解法
工艺成熟、造作步骤简 原材料价格较贵 单、设备投资少
石油高于80美元/桶, 大规模的技术不够成熟、
有成本优势,
工艺复杂,投资大
技术已相对成熟、运行稳定性较好、 稀径收率也较高
反应温度较低、原料价格较低、原料 来源较广、产品收率和选择性较高及 能耗较低
③经济效益:用玉米做乙醇,采取无废液排放等综合利用的工艺技术。每生产1 吨乙醇,还可以回收:玉米油~SOKg,干燥颗粒饲料(ODGs)一760kg,以每吨玉 米价格为400元计,乙醇的生产成本可在700元/吨左右。这样就有可能为乙醇 脱水制取乙烯的工业生产提供廉价的乙醉,使乙烯产品具有一定的竞争性。
乙烯生产工艺的介绍
工艺方法分析:
一、原料不同时乙烯生产的方式:
1.通过轻质油、乙烷、丙烷等裂解生产乙烯;
2.用乙醇为原料,通过催化脱水制乙烯。
目前,大部分乙烯是通过轻质油等石油衍生物生产的, 但石油是不可再生资源,已渐趋枯竭,因而利用可再生的生 物质乙醇制取乙烯是一个必然的趋势,符合可持续发展战略。 尤其是随着生物技术的快速发展以及非粮食基生物质乙醇制 备技术的突破,使得乙醇来源日趋广泛,原料成本也将趋于 合理,这对乙醇制乙烯技术的推广是一个重大利好。
(2)建设投资美国C一L鲁姆斯公司曾对两种路线的建厂投资作过比较,见表6。 从表中所列数据可看出,在单位乙烯的投资方面,乙醇脱水法要比烃类热裂解法 低得多。
(3)技术的难易
烃类热裂解的反应温度为800一850℃。而乙醇转化为乙 烯的反应温度低得多,一般为370℃一40。℃。并且后者产 品的分离手段也要简单得多。产品也比较单一,不象烃类热 裂解法有许多联副产品需要平衡。
2. 全球乙烯工业发展现状及趋势
世界乙烯工业经过几十年的发展,已形成了相当的规模,但 随着经济全球化进程加速、发达国家石化产品生产外移、亚 太新兴国家需求强劲拉动以及中东石化工业的崛起,世界乙 烯生产格局正在发生变化。
(1)乙烯工业发展的重心向东方转移
(2)国际大石油石化公司是世界乙烯生产的最主要力量
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