王 寧

（大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 多倫 027300）

生產(chǎn)工藝

煤制烯烴裝置乙烯深冷裝車(chē)方案探討

王 寧

（大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 多倫 027300）

摘 要：針對(duì)煤制烯烴裝置中存在的乙烯生產(chǎn)和消耗之間不平衡的問(wèn)題，結(jié)合乙烯儲(chǔ)運(yùn)裝備技術(shù)的最新進(jìn)展，提出兩套乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，不僅可以將裝置富余的乙烯外售創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，還可以提高裝置生產(chǎn)的靈活性和可靠性。

關(guān)鍵詞：煤制烯烴；MTP；乙烯；深冷；裝車(chē)

大唐多倫煤基烯烴項(xiàng)目以?xún)?nèi)蒙古錫林浩特市勝利煤田褐煤為原料，年產(chǎn)49萬(wàn)t聚丙烯，同時(shí)副產(chǎn)LPG、汽油、硫磺等副產(chǎn)品。其中甲醇制烯烴采用魯奇MTP專(zhuān)利技術(shù)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)47.5萬(wàn)t丙烯和2.3萬(wàn)t乙烯。丙烯和乙烯單體送入聚丙烯裝置，采用氣相流化床本體聚合的方法生成聚丙烯。由于聚丙烯裝置需要根據(jù)市場(chǎng)需求生產(chǎn)相應(yīng)牌號(hào)的樹(shù)脂產(chǎn)品，當(dāng)不生產(chǎn)無(wú)規(guī)共聚和抗沖共聚聚丙烯時(shí)，多余的乙烯會(huì)造成乙烯罐處于高液位運(yùn)行，只能采取放火炬的方法降低球罐液位，造成產(chǎn)品浪費(fèi)。

為了調(diào)節(jié)乙烯生產(chǎn)和消耗之間的不平衡，本文結(jié)合乙烯儲(chǔ)運(yùn)裝備技術(shù)的最新進(jìn)展，根據(jù)裝置的實(shí)際情況，提出兩套乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，不僅可以將裝置富余的乙烯外售創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，還可以提高裝置生產(chǎn)的靈活性和可靠性。

1 原系統(tǒng)描述

MTP裝置設(shè)計(jì)每天生產(chǎn)丙烯1423.9 t（約2998m3），副產(chǎn)乙烯69.5 t（約163 m3）。為了調(diào)節(jié)MTP裝置和PP裝置生產(chǎn)之間的不平衡，設(shè)置丙烯和乙烯罐區(qū)，包括4臺(tái)3000 m3的丙烯球罐和2臺(tái)650m3的乙烯球罐（裝填系數(shù)0.9），設(shè)計(jì)貯存時(shí)間分別為4 d和7 d。乙烯罐區(qū)的主要功能為接收、儲(chǔ)存MTP裝置生產(chǎn)的乙烯，并用乙烯輸送泵將乙烯送往聚丙烯裝置。乙烯球罐設(shè)計(jì)操作溫度-35 ℃，設(shè)計(jì)操作壓力2.16 MPa，儲(chǔ)罐采用聚氨酯保冷，全露天布置。乙烯貯罐內(nèi)的聚合級(jí)乙烯規(guī)格如下。

表1 聚合級(jí)乙烯質(zhì)量規(guī)格

根據(jù)裝置設(shè)計(jì)規(guī)模確定的產(chǎn)能分配，聚丙烯裝置可生產(chǎn)均聚物25萬(wàn)t·a-1（42個(gè)牌號(hào)），無(wú)規(guī)共聚物7.5萬(wàn)t·a-1（21個(gè)牌號(hào)），抗沖共聚物17.5萬(wàn)t·a-1（42個(gè)牌號(hào)），共計(jì)105個(gè)牌號(hào)。為了滿足市場(chǎng)需求，聚丙烯裝置經(jīng)常需要進(jìn)行切換，生產(chǎn)不同牌號(hào)的聚合物。當(dāng)不生產(chǎn)無(wú)規(guī)共聚和抗沖共聚牌號(hào)聚合物時(shí)，多余的乙烯無(wú)法消耗，造成乙烯罐處于高液位運(yùn)行，只能采取放火炬的方法降低球罐液位，造成極大的浪費(fèi)。由于我國(guó)石油資源短缺，能源需求增長(zhǎng)較快，乙烯自給率低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。因此可根據(jù)國(guó)內(nèi)乙烯儲(chǔ)運(yùn)的技術(shù)條件，將MTP裝置富余的乙烯通過(guò)低溫槽車(chē)向周邊地區(qū)輻射，增強(qiáng)裝置盈利能力。

2 乙烯槽車(chē)儲(chǔ)運(yùn)進(jìn)展

乙烯是一種低沸點(diǎn)易燃易爆氣體，常壓下沸點(diǎn)為-103.7℃ ， 臨界壓力5.11MPa，臨界溫度9.9℃。因此，其存儲(chǔ)條件非?？量蹋?0℃時(shí)，其壓力高達(dá)5.0 MPa以上，若儲(chǔ)存壓力低于2.0 MPa，其溫度須低于-30 ℃。

當(dāng)乙烯需要進(jìn)行大量貯存和運(yùn)輸時(shí)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，一般采用低溫微壓方式［1］。液態(tài)乙烯運(yùn)輸可分成冷凍槽車(chē)（載重拖車(chē)）、鐵路槽車(chē)、駁船和海輪，以及管道運(yùn)輸［2］。對(duì)陸上運(yùn)輸來(lái)講，管道輸送的投資大，在沒(méi)有大量產(chǎn)能時(shí)很難考慮。采用槽車(chē)運(yùn)輸液相乙烯則具有實(shí)用意義，槽車(chē)運(yùn)輸?shù)撵`活性，為調(diào)節(jié)乙烯產(chǎn)銷(xiāo)不平衡提供了方便條件。

20世紀(jì)80年代之前，液態(tài)乙烯運(yùn)輸在我國(guó)基本上是空白。1988年，撫順石化公司化工塑料廠開(kāi)始使用日本真空保冷槽車(chē)和西德固體材料保冷槽車(chē)進(jìn)行液態(tài)乙烯運(yùn)輸，此時(shí)為高壓乙烯槽車(chē)［3］。1997年，揚(yáng)子石化建成國(guó)內(nèi)第一臺(tái)10000m3低溫乙烯貯存裝置以后，低溫乙烯槽車(chē)進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。20世紀(jì)90年代以后，隨著對(duì)低溫乙烯槽車(chē)研究的深入［4-5］，低溫液態(tài)乙烯槽車(chē)不僅實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，并且走向國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)主要有江西制氧機(jī)廠、中集圣達(dá)因、富瑞特裝等生產(chǎn)廠家。乙烯槽車(chē)裝車(chē)溫度一般為-104℃～90℃、槽車(chē)工作壓力一般不高于0.5MPa，裝載能力涵蓋10 t、16.5 t、18 t、22.7 t、23.6 t不等。

當(dāng)采取乙烯槽車(chē)運(yùn)輸方式時(shí)，以目前主流乙烯槽車(chē)容積46.3m3、裝載量23.6t計(jì)算，年運(yùn)量可達(dá)2 萬(wàn)t，比較適合我公司實(shí)際情況。但需要開(kāi)發(fā)與目前乙烯儲(chǔ)運(yùn)條件相配套的深冷裝車(chē)系統(tǒng)，包括乙烯減溫減壓設(shè)施、低溫低壓乙烯儲(chǔ)罐、乙烯壓縮機(jī)、液態(tài)乙烯裝車(chē)鶴管以及輸送管道及儀表設(shè)施。

3 乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)

裝置乙烯貯罐目前操作溫度-35℃，操作壓力1.6～2.0MPa。乙烯貯罐頂設(shè)有2臺(tái)乙烯冷凝器，用-44℃制冷丙烯蒸發(fā)來(lái)冷凝氣相乙烯，以維持乙烯貯罐內(nèi)的乙烯溫度。當(dāng)乙烯貯罐中乙烯溫度升高時(shí)，乙烯貯罐中的氣相乙烯進(jìn)入乙烯冷凝器中冷凝，液體乙烯減壓返回乙烯貯罐中部分氣化，以降低乙烯的溫度。

方案一流程設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。將來(lái)自球罐的乙烯通過(guò)節(jié)流閥減溫減壓后，送入粉末真空絕熱低壓低溫乙烯罐，在罐內(nèi)保持一定的停留時(shí)間進(jìn)行氣液分離。低溫低壓乙烯罐操作溫度-104℃～90 ℃，操作壓力0.05～0.1MPa，設(shè)計(jì)體積80m3，設(shè)計(jì)壓力與球罐相同，以防止球罐竄壓。由于低溫低壓乙烯儲(chǔ)罐的罐內(nèi)壓力接近于常壓，液相乙烯出罐后經(jīng)過(guò)管道至乙烯輸送泵，泵出口處極易發(fā)生氣蝕，故低溫乙烯儲(chǔ)罐乙烯裝車(chē)泵入口距地面最少4m，確保裝車(chē)中不發(fā)生氣蝕。裝車(chē)泵優(yōu)選屏蔽泵或筒袋泵［6］，裝車(chē)泵出口到槽車(chē)之間使用真空夾套管。氣相乙烯通過(guò)不銹鋼絲網(wǎng)除沫器后，由乙烯壓縮機(jī)壓縮至乙烯球罐壓力2.16 MPa，氣相乙烯通過(guò)乙烯冷卻器冷卻成不高于-35 ℃的液相乙烯后進(jìn)入乙烯球罐。

圖1 新上乙烯壓縮機(jī)的乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)

MTP裝置深冷區(qū)乙烯凈化單元中設(shè)有乙烯制冷壓縮機(jī)，C2制冷劑僅用于提供脫甲烷塔頂部氣體部分冷凝所需要的冷量，制冷溫度-103.7℃。C2制冷劑通過(guò)C2壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，并且在脫甲烷塔頂冷卻器和制冷壓縮機(jī)之間形成制冷劑封閉循環(huán)。C2制冷壓縮機(jī)由美國(guó)約克制造，額定流量為3813m3·h-1，入口壓力0.1MPa，出口壓力≤2.1MPa。經(jīng)計(jì)算可利用該制冷系統(tǒng)的余量，將液相乙烯減溫減壓后的氣相送入該系統(tǒng)處理。

圖2 利用現(xiàn)有C2制冷系統(tǒng)的乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)測(cè)算，方案一需要新增低溫低壓乙烯儲(chǔ)罐、乙烯壓縮機(jī)等設(shè)施，總投資約700萬(wàn)；方案僅需增加低溫低壓乙烯儲(chǔ)罐等設(shè)施，總投資約300萬(wàn)?？紤]到PP裝置的乙烯消耗，乙烯裝車(chē)量為設(shè)計(jì)產(chǎn)量的一半，按乙烯價(jià)格1萬(wàn)元·t-1估算，乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)投用后，方案一當(dāng)月即可收回投資，方案所需時(shí)間更短，因此兩套方案均具有較好的經(jīng)濟(jì)性，可根據(jù)煤制烯烴裝置實(shí)際設(shè)備配置情況進(jìn)行選擇。

4 結(jié)論

液態(tài)乙烯槽車(chē)運(yùn)輸日趨成熟，且具有良好的經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)煤制烯烴項(xiàng)目中存在的乙烯生產(chǎn)和消耗之間的不平衡問(wèn)題，提出兩套乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。兩套方案可根據(jù)煤制烯烴裝置的實(shí)際設(shè)備配置進(jìn)行選擇，通過(guò)增加乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)，不僅可以將裝置富余的乙烯外售創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，還可以提高裝置的生產(chǎn)靈活性和可靠性，有效挖掘裝置的富余產(chǎn)能，減少放空損失，獲取生產(chǎn)效益的最大化。乙烯深冷裝車(chē)系統(tǒng)靈活性高，造價(jià)較低，為甲醇制烯烴裝置乙烯外運(yùn)提供了解決方案，對(duì)同類(lèi)裝置具有一定的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

［1]趙衛(wèi)星.乙烯的儲(chǔ)運(yùn)工程設(shè)計(jì)［J］.科技風(fēng)，2009（4）:20.

［2]瞿國(guó)華.乙烯運(yùn)輸、貯存及其對(duì)我國(guó)石化工業(yè)發(fā)展的影響［J］.石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，1994，10（2）:15-20.

［3]高忠信，玄昌偉，梁彬，胡杰.液態(tài)乙烯的裝卸與運(yùn)輸［J］.乙烯工業(yè)，1994（2）:36-42.

［4]郁峰，江鎮(zhèn)海.低溫液體槽車(chē)發(fā)展的主要技術(shù)問(wèn)題［J］.深冷技術(shù)，2000（1）:6-9.

［5]魯雪生，汪榮順，顧安忠.乙烯槽車(chē)絕熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］.真空與低溫，1998（2）:78-81.

［6]張園園.乙烯球罐及罐區(qū)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析［J］.化工設(shè)計(jì)，2011，21（1）:10-13.

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ 536.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-9905（2016）02-0044-03

作者簡(jiǎn)介：王寧（1985-），男，碩士，工程師，主要從事煤制烯烴技術(shù)管理工作

收稿日期：2015-12-03

Discussion of Ethylene Cryogenic Loading Scheme in Coal to Olefins Project

WANG Ning
（Datang Inner Mongolia Duolun Caol Chemical Co.， Ltd.，Duolun 027300，China）