本发明涉及一种石脑油及丙烷裂解前脱乙烷与pdh耦合的方法，是一种丙烷脱氢pdh装置的工艺技术耦合乙烯装置石脑油及丙烷裂解前脱乙烷分离工艺的工艺技术；在充分依托乙烯装置前脱乙烷工艺的分离设备，减少占地面积和设备投资的同时，实现增产丙烯，优化以石脑油及丙烷为原料的乙烯装置产品结构的方法。本发明不仅优化了产品结构，提高了乙烯装置应对市场变化的灵活性，而且减少了装置建设用地，降低了设备投资和运行成本，可应用于乙烯、丙烯及低碳烯烃的工业生产中。
背景技术：
：乙烯装置是以乙烷、轻烃、石脑油或加氢尾油为原料，生产聚合级乙烯和聚合级丙烯为主要产品，同时副产多种基本有机化工原料的石油化工装置。裂解原料在乙烯装置中通过高温裂解、压缩、分离得到乙烯产品，同时得到丙烯、丁二烯、苯、甲苯及二甲苯等重要的副产品。乙烯生产装置的分离流程主要分为顺序分离工艺、前脱乙烷分离工艺、前脱丙烷分离工艺等三种。本发明采用前脱乙烷分离工艺技术，该技术的分离流程是将裂解气急冷和压缩后，首先把c2及c2以下组分与c3及c3以上组分进行分离，然后进一步进行物料分离。与顺序分离技术、前脱丙烷技术相同，前脱乙烷技术是乙烯裂解深冷分离的一项重要技术。前脱乙烷流程的裂解原料可以为液体原料或气体原料。液体原料是指石脑油、煤油、常压柴油、加氢尾油等；气体原料是指乙烷、c3～c4烷烃、c5烷烃等。虽然目前我国前脱乙烷乙烯装置的主要原料仍然是液体原料，但乙烯原料的轻质化和多样化已成为研究热点和发展趋势。原料的优化不仅仅是追求高收率和高效益，也是有限资源的合理利用，以保证裂解原料长期稳定供应。气体裂解原料不仅价格比较低廉，裂解反应的乙烯收率也比较高，由此生产成本也比较低。气体原料中，丙烷价格更加低廉，乙烯收率更高，可有效替代部分石脑油，提高乙烯装置的经济效益和灵活应对市场变化的能力。但是，丙烷裂解的联产品丙烯较少，产品结构比较单一。近年来，聚丙烯市场价格一路上涨，发展迅速，市场对丙烯的需求量也急剧增长，供需矛盾突出，丙烯价格也水涨船高。所以，在优化乙烯装置原料轻质化的同时，优化裂解产品结构、增产丙烯也是我国发展乙烯裂解的关键技术之一。丙烷脱氢制丙烯技术是将低附加值的丙烷脱氢催化反应制得市场紧缺的丙烯产品。与乙烯装置的分离流程相似，丙烯脱氢制丙烯技术普遍采用深冷工艺来分离脱氢反应产物。因此，可将乙烯装置与丙烷脱氢制丙烯装置在分离单元进行工艺流程耦合，通过丙烷脱氢制丙烯技术优化以石脑油及丙烷为原料的乙烯装置的产品结构，而丙烷脱氢制丙烯装置依托乙烯装置前脱乙烷分离流程，减少反应气分离单元的设备和占地面积。丙烷脱氢制丙烯技术和乙烯裂解技术进行一体化的耦合，可取长补短，进一步优化原料结构和产品结构，提高经济效益，以加强应对市场变化的能力。现有技术发明专利申请号201710939541.4丙烷脱氢工艺与石脑油裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，公开了采用丙烷原料和石脑油原料将丙烷脱氢工艺与前脱乙烷工艺进行耦合生产乙烯、丙烯产品的方法。现有技术丙烷脱氢制丙烯pdh装置分离流程复杂冗长，占地面积大，固定投资高；而以石脑油及丙烷为原料的前脱乙烷分离路线的乙烯装置产品结构不合理。现有技术发明专利申请号201710939541.4乙烯装置仅仅采用石脑油作为裂解原料，因此，裂解原料结构十分单一，应对市场变化的能力较差。由此，现有技术存在分离流程冗长、占地面积大、固定投资高、产品结构不合理、原料结构单一、应对市场变化能力差的问题。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是现有技术中分离流程冗长、占地面积大、固定投资高、产品结构不合理、原料结构单一、应对市场变化能力差的问题，提供一种新的石脑油及丙烷裂解前脱乙烷与pdh耦合的方法，具有分离流程短、占地面积小、固定投资低、产品结构合理、应对市场变化能力强的优点。为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种石脑油及丙烷裂解前脱乙烷与pdh耦合的方法，在丙烷脱氢制丙烯pdh装置中，新鲜丙烷进料与来自脱油塔塔顶和丙烯精馏塔塔底的循环丙烷一同进入丙烷气化罐，气化罐底部液相送至脱油塔进一步回收重组分，脱油塔塔顶冷凝液返回丙烷气化罐，塔釜主要组分为混合c4及c4以上组分，送至乙烯装置脱丁烷塔或送出界外；气化罐顶部气相进入加热炉加热至反应温度后进入脱氢反应器，丙烷经固定床反应器在脱氢催化剂的作用下，转化为丙烯产品，脱氢产物经压缩、干燥后，送至乙烯装置脱乙烷塔；在乙烯装置中，石脑油及丙烷混合裂解原料进入蒸汽裂解炉反应，生成的高温裂解气经急冷、压缩、碱洗处理后与pdh装置反应气合并，进入前脱乙烷路线的分离系统。上述技术方案中，优选地，乙烯装置公称能力为80～120万吨/年，裂解选择性为p/e＝0.40。上述技术方案中，优选地，pdh装置公称能力为60万吨/年。上述技术方案中，优选地，乙烯装置裂解炉的操作条件为：反应压力0.10～0.25mpaa，反应温度810～870℃。上述技术方案中，优选地，pdh装置反应器的操作条件为：反应压力0.10～0.35mpaa，反应温度500～700℃。上述技术方案中，优选地，丙烷脱氢制丙烯pdh装置分离系统完全依托乙烯装置前脱乙烷分离系统，包括：脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、乙烯精馏塔、丙烯精馏塔、乙烯冷冻系统、丙烯冷冻系统。上述技术方案中，优选地，乙烯装置原料组成为30％石脑油、70％丙烷。上述技术方案中，优选地，充分依托乙烯装置现有生产设备进行分离，乙烯装置部分设备生产负荷相对提高，但pdh装置使用的设备减少，取消了脱乙烷塔、冷箱系统、丙烯精馏塔、丙烯精馏塔进料脱硫床、乙烯制冷压缩机、丙烯制冷压缩机。本发明涉及一种石脑油及丙烷裂解前脱乙烷与pdh耦合的方法，主要是解决现有技术存在分离流程冗长、占地面积大、固定投资高、产品结构不合理、原料结构单一、应对市场变化能力差的问题。本发明在保持乙烯装置乙烯产量不变的前提下，首先新增一套丙烷脱氢制丙烯装置的丙烷气化罐、加热炉和脱氢反应系统、脱油塔以及压缩、干燥等预处理系统；然后将丙烷脱氢制丙烯工艺分离系统与乙烯装置前脱乙烷分离系统高度耦合，以降低设备投资、减少占地面积、增加丙烯产量，从而优化低碳烯烃的产品结构、提高企业经济效益。采用本发明一种石脑油及丙烷裂解前脱乙烷与pdh耦合的方法，在保持乙烯产量不变，以及纯度为99.95mol％聚合级乙烯、纯度为99.6mol％聚合级丙烯等关键产品规格不变的前提下，80～120万吨/年乙烯装置耦合60万吨/年pdh装置之后，可以节约投资费用4.45～6.17亿元人民币，减少占地面积1.8公顷左右。丙烯/乙烯比由0.40增加至0.84～1.05，可以增产聚合级乙烯产品2.52万吨/年，增产聚合级丙烯产品54.60万吨/年，取得了较好的技术效果和经济效益。下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。具体实施方式【比较例1】公称能力120万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，原料由30％石脑油、70％丙烷组成，裂解选择性丙烯/乙烯产品比＝0.40，乙烯产品产量120.00万吨/年，丙烯产品产量48.00万吨/年，气体原料轻烃耗量309.83万吨/年。【实施例1】采用本发明一种石脑油及丙烷裂解前脱乙烷与pdh耦合的方法，工艺流程如下：(1)乙烯装置反应及预处理系统：裂解原料石脑油和丙烷进入蒸汽热裂解炉进行裂解反应，裂解反应之后的烃类混和物高温裂解气，经急冷、水洗等预处理，分离出来的裂解汽油和裂解燃料油作为副产品送出界外，裂解气继续进行压缩、碱洗、干燥等处理为裂解气。(2)pdh装置反应及预处理系统：新鲜丙烷与循环丙烷及脱油塔顶流出气，共同作为丙烷气化罐的进料进行气化处理。气化后的气相进一步预热后进入加热炉和脱氢反应系统，进行脱氢反应，反应产物经压缩、干燥等预处理为反应气，与乙烯装置裂解气混合进入分离系统。气化罐液相进入脱油塔，脱油塔塔流出气返回丙烷气化罐，塔釜混合c4组分直接去分离系统脱丁烷塔。(3)一体化耦合装置分离系统：乙烯装置裂解气和pdh装置反应气的混合气进入脱乙烷塔，分离出塔顶物流，含所有c2及c2以下组分，进入脱甲烷系统；塔底物流，含所有c3以及c3以上组分，进入脱丙烷系统。脱甲烷塔分离出塔顶物流包含所有c1及c1以下组分甲烷氢，作为副产物送出界外；塔底物流包含所有c2组分，进入乙烯精馏系统。乙烯精馏塔分离出塔顶乙烯和塔底乙烷；乙烯作为产品送出界外，乙烷作为循环乙烷返回乙烯装置裂解炉。脱丙烷塔分离出塔顶物流，包含c3组分进入丙烯精馏系统；塔底物流，含c4及c4以上组分，与pdh装置脱油塔塔底物流合并后，进入脱丁烷系统。丙烯精馏塔将物流精馏分离得到丙烯及丙烷，丙烯作为产品送出界外，丙烷作为循环丙烷返回pdh装置丙烷气化罐。脱丙烷塔底物流和脱油塔塔底物流的混合物料进入脱丁烷塔，精馏分离出塔顶c4组分物料，作为产品送出界外；塔底物料为c5及c5以上组分，与急冷单元分离出的裂解汽油合并为送出界外。公称能力120万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，原料由30％石脑油、70％丙烷组成，乙烯产量120.00万吨/年，丙烯产量48.00万吨/年，原料耗量309.83万吨/年。pdh装置公称能力60吨/年，乙烯产量2.52万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年。乙烯装置和pdh装置耦合后乙烯总产量为122.52万吨/年，丙烯产量102.60万吨/年，一体化装置的工程建设投资69.58亿元人民币。与【比较例1】相比，本发明一体化耦合改造后增产乙烯2.52万吨/年，增产丙烯54.60万吨/年，乙烯产量增加2.10％，丙烯产量增加113.75％，丙烯/乙烯产品质量比＝0.84，节约工程建设投资6.17亿元人民币，相当于节约投资8.15％，减少占地面积1.8公顷。【比较例2】公称能力110万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，原料由30％石脑油、70％丙烷组成，裂解选择性丙烯/乙烯产品比＝0.40，乙烯产品产量110.00万吨/年，丙烯产品产量44.00万吨/年，气体原料轻烃耗量284.01万吨/年。【实施例2】公称能力110万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，原料由30％石脑油、70％丙烷组成，乙烯产量110.00万吨/年，丙烯产量44.00万吨/年，原料耗量284.01万吨/年。pdh装置公称能力60吨/年，乙烯产量2.52万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年。乙烯装置和pdh装置耦合后乙烯总产量为112.52万吨/年，丙烯产量98.60万吨/年，一体化装置的工程建设投资67.28亿元人民币。与【比较例2】相比，本发明一体化耦合改造后增产乙烯2.52万吨/年，增产丙烯54.60万吨/年，乙烯产量增加2.29％，丙烯产量增加124.09％，丙烯/乙烯产品质量比＝0.88，节约工程建设投资5.63亿元人民币，相当于节约投资7.72％，减少占地面积1.8公顷。【比较例3】公称能力100万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，原料由30％石脑油、70％丙烷组成，裂解选择性丙烯/乙烯产品比＝0.40，乙烯产品产量100.00万吨/年，丙烯产品产量40.00万吨/年，气体原料轻烃耗量258.19万吨/年。【实施例3】公称能力100万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，原料由30％石脑油、70％丙烷组成，乙烯产量100.00万吨/年，丙烯产量40.00万吨/年，原料耗量258.19万吨/年。pdh装置公称能力60吨/年，乙烯产量2.52万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年。乙烯装置和pdh装置耦合后乙烯总产量为102.52万吨/年，丙烯产量94.60万吨/年，一体化装置的工程建设投资64.64亿元人民币。与【比较例3】相比，本发明一体化耦合改造后增产乙烯2.52万吨/年，增产丙烯54.60万吨/年，乙烯产量增加2.52％，丙烯产量增加136.50％，丙烯/乙烯产品质量比＝0.92，节约工程建设投资5.12亿元人民币，相当于节约投资7.34％，减少占地面积1.8公顷。【比较例4】公称能力80万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，原料由30％石脑油、70％丙烷组成，裂解选择性丙烯/乙烯产品比＝0.40，乙烯产品产量80.00万吨/年，丙烯产品产量32.00万吨/年，气体原料轻烃耗量206.56万吨/年。【实施例4】公称能力80万吨/年的乙烯装置，采用前脱乙烷分离流程，原料由30％石脑油、70％丙烷组成，乙烯产量80.00万吨/年，丙烯产量32.00万吨/年，原料耗量206.56万吨/年。pdh装置公称能力60吨/年，乙烯产量2.52万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年。乙烯装置和pdh装置耦合后乙烯总产量为82.52万吨/年，丙烯产量86.60万吨/年，一体化装置的工程建设投资58.36亿元人民币。与【比较例4】相比，本发明一体化耦合改造后增产乙烯2.52万吨/年，增产丙烯54.60万吨/年，乙烯产量增加3.15％，丙烯产量增加170.63％，丙烯/乙烯产品质量比＝1.05，节约工程建设投资4.45亿元人民币，相当于节约投资7.08％，减少占地面积1.8公顷。上述【实施例1】～【实施例4】采用前脱乙烷分离流程的乙烯装置与丙烷脱氢制丙烯装置一体化耦合后设备负荷提升，见表1。表1乙烯装置一体化耦合后设备负荷提升一览表实施例1实施例2实施例3实施例4裂解炉不变不变不变不变急冷塔不变不变不变不变裂解气压缩机37.68％41.11％45.22％56.52％碱洗塔37.68％41.11％45.22％56.52％裂解气干燥器37.68％41.11％45.22％56.52％脱乙烷塔37.68％41.11％45.22％56.52％乙炔加氢器4.28％4.67％5.14％6.42％冷箱4.28％4.67％5.14％6.42％脱甲烷塔4.28％4.67％5.14％6.42％乙烯精馏塔1.96％2.14％2.35％2.94％脱丙烷塔131.84％143.82％158.20％197.75％丙炔加氢器220.34％240.37％264.41％330.51％丙烯精馏塔220.34％240.37％264.41％330.51％脱丁烷塔14.10％15.38％16.92％21.14％上述现有技术【比较例1】～【比较例4】和石脑油及丙烷裂解前脱乙烷与pdh耦合方法【实施例1】～【实施例4】工艺数据汇总，见表2。表2本发明比较例和实施例工艺数据汇总表从表1、表2数据中可以看出，本发明中pdh装置分离部分充分耦合前脱乙烷路线乙烯装置的分离设备，减少了占地面积和降低了设备固定投资；而且大大提高了丙烯产量，改善了产品结构，提高了经济效益。当前第1页12