乙烯裝置分離技術(shù)及國(guó)產(chǎn)化研究開發(fā)進(jìn)展

王子宗

（中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101）

乙烯產(chǎn)能標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展的整體水平，截止2012年，我國(guó)年乙烯生產(chǎn)能力達(dá)到1616.5萬(wàn)噸，在世界上僅次于美國(guó)，位列第二位。中國(guó)石油化工集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)石化）和中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)石油）仍然是我國(guó)乙烯生產(chǎn)的主力，中國(guó)石化有18套乙烯裝置或生產(chǎn)線，乙烯生產(chǎn)能力達(dá)到9475萬(wàn)噸，其中有合資裝置4套，乙烯生產(chǎn)能力368萬(wàn)噸[1]；中國(guó)石油有11套乙烯裝置或生產(chǎn)線，乙烯生產(chǎn)能力達(dá)到 511萬(wàn)噸[2]。

乙烯生產(chǎn)專利技術(shù)由于工藝復(fù)雜，半個(gè)世紀(jì)來一直由Lummus、S&W、KBR、Linde、Technip五大專利商壟斷，典型的生產(chǎn)工藝有：順序分離工藝技術(shù)路線（含順序“漸近”分離工藝技術(shù)路線）、前脫丙烷分離工藝技術(shù)路線和前脫乙烷分離工藝技術(shù)路線[3-5]。五大乙烯工藝技術(shù)專利商均在我國(guó)建有生產(chǎn)裝置，隨著建設(shè)年代的不同，各種分離工藝相繼又有一些新的單元技術(shù)工業(yè)化，至今形成了技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠的典型乙烯分離工藝技術(shù)路線。

近三十年來，在中國(guó)石化的精心組織下，以中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司（SEI）為核心，與生產(chǎn)、研究單位和有關(guān)高等院校緊密配合，組成國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，在乙烯生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化的道路上，經(jīng)歷了艱辛的技術(shù)開發(fā)歷程，并首先實(shí)現(xiàn)了烴類蒸汽熱裂解部分的設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化，分離部分的設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化幾經(jīng)坎坷，國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目80萬(wàn)噸/年乙烯工藝包也終于在“十五”期間開發(fā)完成，“十一五”期間又開發(fā)完成了國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目100萬(wàn)噸/年乙烯工藝包。

在乙烯分離重大裝備設(shè)計(jì)制造國(guó)產(chǎn)化方面，經(jīng)過近二十年的艱辛努力，逐步實(shí)現(xiàn)了“心臟”設(shè)備冷箱及三機(jī)（裂解氣壓縮機(jī)、丙烯制冷壓縮機(jī)、乙烯制冷壓縮機(jī)）的設(shè)計(jì)制造國(guó)產(chǎn)化。

至此，乙烯裝置成套工藝技術(shù)、設(shè)計(jì)及重大裝備設(shè)計(jì)制造全面國(guó)產(chǎn)化的序幕已經(jīng)拉開，目前，武漢80萬(wàn)噸/年乙烯裝置成套技術(shù)、設(shè)計(jì)、制造全面國(guó)產(chǎn)化正在實(shí)施，并于2013年6月建成投產(chǎn)。

1 國(guó)外乙烯分離典型工藝路線及其新技術(shù)

到目前為止，國(guó)外3種典型的乙烯分離工藝均已經(jīng)工業(yè)化，各種分離技術(shù)簡(jiǎn)要流程分別見圖1～圖4[5-9]。

順序分離工藝技術(shù)路線的特點(diǎn)是裂解氣混合組分分離第一個(gè)分離塔是脫甲烷塔，先分離出甲烷，再將脫甲烷塔釜液混合組分按照由輕到重的次序進(jìn)行分離。

前脫丙烷工藝技術(shù)路線的特點(diǎn)是裂解氣混合組分分離第一個(gè)分離塔是脫丙烷塔，脫丙烷塔塔頂為C3及更輕組分，塔釜為 C4及更重組分，兩股物流分別再按照由輕到重的次序進(jìn)行分離。

前脫乙烷工藝技術(shù)路線的特點(diǎn)是裂解氣混合組分分離第一個(gè)分離塔是脫乙烷塔，脫乙烷塔塔頂為C2及更輕組分，塔釜為 C3及更重組分，兩股物流分別再按照由輕到重的次序進(jìn)行分離。

順序“漸近”分離工藝技術(shù)路線為順序分離工藝的分支，其特點(diǎn)與順序分離工藝技術(shù)路線的特點(diǎn)相近，裂解氣混合組分分離第一個(gè)分離塔仍然是脫甲烷塔，先分離出甲烷，再將脫甲烷塔釜液混合組分按照由輕到重的次序進(jìn)行分離。區(qū)別是組分分離時(shí)，關(guān)鍵組分進(jìn)行非“清晰”分割。

圖1 順序分離工藝技術(shù)路線

圖2 前脫丙烷工藝技術(shù)路線

圖3 前脫乙烷工藝技術(shù)路線

1.1 順序分離工藝技術(shù)路線[10]

1.1.1 發(fā)展歷程

圖4 順序“漸近”分離工藝技術(shù)路線原理圖

順序分離工藝技術(shù)路線20世紀(jì)60年代開始工業(yè)化，世界上五大專利商中，早期Lummus、S&W和Technip均采用順序分離工藝。

20世紀(jì)80年代前，Lummus和S&W均采用順序分離、高壓脫甲烷工藝，只是局部細(xì)節(jié)上略有差異，Technip則采用順序分離、中壓雙塔脫甲烷的簡(jiǎn)化“漸近”分離工藝。

20世紀(jì)80年代后，Lummus開始推廣采用順序分離、低壓脫甲烷工藝。據(jù)Lummus的研究數(shù)據(jù)，低壓脫甲烷工藝與高壓脫甲烷工藝相比較，在其他條件相同的前提下，可以大幅節(jié)省制冷機(jī)功耗，降低裝置的操作費(fèi)用，但需要增設(shè)開式甲烷制冷，即低壓脫甲烷塔開式熱泵系統(tǒng)，或采用富含乙烯的甲烷物流節(jié)流膨脹制冷，供冷后循環(huán)返回裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，即由裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)兼顧替代甲烷制冷系統(tǒng)。通常規(guī)模較大的乙烯裝置采用甲烷制冷，而規(guī)模較小或裂解原料甲烷收率較低的乙烯裝置則采用富含乙烯的甲烷物流節(jié)流膨脹制冷循環(huán)返回裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的方案。

20世紀(jì)80年代后期，S&W由于買斷了適用于前脫丙烷前加氫工藝的先進(jìn)回收系統(tǒng) ARS（advanced recovery system）專利，轉(zhuǎn)向推廣采用前脫丙烷前加氫工藝技術(shù)路線。

Technip則始終采用順序分離、中壓雙塔脫甲烷的簡(jiǎn)化“漸近”分離工藝。

1.1.2 新技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用

（1）急冷油減黏 20世紀(jì)80年代后期開始推廣采用乙烷裂解爐的高溫裂解氣作為減黏介質(zhì)對(duì)急冷油進(jìn)行減黏，1987年首次用于燕山石化公司 30萬(wàn)噸/年乙烯裝置技術(shù)改造[11]，由于存在開車初期減黏后的高黏度裂解燃料油輸送問題，影響了該系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

20世紀(jì)90年代后期開始嘗試蒸汽減黏的方式，并首次在燕山乙烯裝置改造時(shí)采用[12]。由于存在蒸汽用量大而減黏效果又相對(duì)較差的問題，實(shí)際操作過程中調(diào)小了蒸汽量，將減黏塔僅作為燃料油汽提塔使用，用以控制裂解燃料油的閃點(diǎn)。

21世紀(jì)初，再次推薦采用乙烷裂解爐的高溫裂解氣作為減黏介質(zhì)對(duì)急冷油進(jìn)行減黏，并首次用于揚(yáng)子石化公司32萬(wàn)噸/年乙烯裝置，通過不斷完善改進(jìn)取得成功，可以確保裝置長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行[13]。

循環(huán)急冷油承擔(dān)著將裂解氣的熱量轉(zhuǎn)移到發(fā)生稀釋蒸氣和作為工藝用戶熱源，由于高溫裂解氣的熱量很大，因此所需的循環(huán)急冷油量也就很大。當(dāng)所采用的裂解原料燃料油收率較大時(shí)，循環(huán)急冷油的置換周期是可接受的，不會(huì)使循環(huán)急冷油的黏度過高，但當(dāng)所采用的裂解原料燃料油收率較小時(shí)，循環(huán)急冷油的置換周期則非常大，長(zhǎng)期循環(huán)的急冷油黏度會(huì)越來越高，以致影響急冷油塔系統(tǒng)的正常操作，塔釜溫度一般只能控制在185 ℃左右，原料越輕則釜溫越低，嚴(yán)重的釜溫要低于180 ℃，最終可導(dǎo)致不能發(fā)生稀釋蒸氣，大大降低了高溫裂解氣熱量的有效利用，為了解決這一問題，需要設(shè)置急冷油減黏系統(tǒng)，以提高急冷油塔釜溫，釜溫一般可以提高到190 ℃以上，而循環(huán)急冷油的黏度仍在控制范圍之內(nèi)。

循環(huán)急冷油的組成比較復(fù)雜，既含有黏度大的重組分，含有黏度較低的組分，而高沸點(diǎn)、低黏度芳烴的含量如能在長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中始終保持占有一定的比例，則循環(huán)急冷油的黏度也就穩(wěn)定在控制范圍之內(nèi)，急冷油減黏就是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，其原理為：利用某種方法將采出燃料油中的含芳烴量大的中間餾分，餾程范圍一般為 280～350 ℃，汽提出來，循環(huán)返回到急冷油中，以使循環(huán)急冷油中芳烴的含量保持一定的比例，從而達(dá)到控制循環(huán)急冷油黏度的目的。

是否需要設(shè)置急冷油減黏系統(tǒng)完全取決于裂解爐所采用的原料，當(dāng)原料確定后，分以下幾種情況：①如果急冷油塔釜溫可以在200 ℃以上穩(wěn)定運(yùn)行，則沒有必要設(shè)置急冷油減黏；②如果急冷油塔釜溫可以在190 ℃以上穩(wěn)定運(yùn)行，則在綜合評(píng)價(jià)后確定是否上急冷油減黏；③如果急冷油塔釜溫只能在175～190 ℃之間穩(wěn)定運(yùn)行，則必須設(shè)置急冷油減黏，否則對(duì)高溫裂解氣熱量的有效利用不利，裝置綜合能耗增加。

明確了急冷油減黏的原理，因此凡是可以實(shí)現(xiàn)將采出燃料油中的含芳烴量大的中間餾分（餾程范圍一般為 280～350 ℃）汽提出來，循環(huán)返回到急冷油中這一目的的方法都是可行的，通常采用的物理方法可以歸納為以下幾種。①采用氣體裂解爐的高溫裂解氣。該方法如條件具備則首先被采用，其優(yōu)點(diǎn)是溫度和分壓同時(shí)起作用，氣體原料的燃料油收率幾乎為零，減黏效果好。②采用燃料油收率很低或稀釋蒸汽配比較高的液體裂解爐的裂解氣。該方法與①相近，稀釋蒸汽配比較高時(shí)，分壓作用也較明顯，減黏效果較好。③采用蒸汽。該方法可以細(xì)分為低壓、中壓和高壓蒸汽，大都操作溫度較低，分壓起主要作用，采用高壓蒸汽時(shí)，溫度高的作用比較明顯，該方法蒸汽耗量很大，減黏效果普遍較差。④采用稀釋蒸汽。該方法與上述方法③相近，減黏效果較差，但可以減少含酚污水的排放量。⑤加熱急冷油。該方法采用熱源（一般為高壓蒸汽）間接加熱部分急冷油，溫度起作用，但在采用減壓操作時(shí)，分壓也有作用，減黏效果尚可。

急冷油減黏技術(shù)同時(shí)也可以用于前脫丙烷和前脫乙烷工藝路線。

（2）C3催化精餾[14]C3催化精餾適用于雙塔脫丙烷系統(tǒng)，也可用于前脫乙烷工藝路線中采用雙塔脫丙烷系統(tǒng)中。在高壓脫丙烷塔的上部增設(shè) C3加氫段，采用專用催化精餾催化劑，高壓脫丙烷塔的回流來自加氫后的C3餾分，并首先進(jìn)入催化劑床層頂部。高壓脫丙烷塔進(jìn)料中的C3餾分在高壓脫丙烷塔的下部通過精餾從進(jìn)料中分離出來，由回流量來控制進(jìn)入加氫段氣相物流C4的含量，之后進(jìn)入高壓脫丙烷塔的上部進(jìn)行丙炔/丙二烯（MA/PD）加氫。在中國(guó)石化燕山66萬(wàn)噸/年乙烯裝置改造中首次工業(yè)化應(yīng)用。

C3催化精餾具有反應(yīng)條件溫和、催化劑不需要再生、MA/PD加氫選擇性高、不需要設(shè)置濾油洗滌塔、設(shè)備臺(tái)數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)，其致命的缺點(diǎn)是專用催化劑對(duì)進(jìn)料中含有的雜質(zhì)過于敏感，需要增設(shè)進(jìn)料保護(hù)床脫除雜質(zhì)，即使如此，仍存在未知雜質(zhì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能維持穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行的可能。

（3）二元制冷 已經(jīng)工業(yè)化的二元制冷有兩種：一種是采用甲烷/乙烯混合組分作為制冷介質(zhì)；另一種是采用甲烷/丙烯為制冷介質(zhì)，均適用于采用低壓脫甲烷系統(tǒng)的工藝[15]。

二元制冷系統(tǒng)的功能依其配比不同而不同，在采用甲烷/乙烯配比時(shí)，其可提供的冷量級(jí)位與傳統(tǒng)制冷流程中的乙烯制冷和甲烷制冷相當(dāng)，可以為工藝用戶提供?45～?140 ℃級(jí)位的冷劑，在中國(guó)石化燕山66萬(wàn)噸/年乙烯裝置改造中首次工業(yè)化應(yīng)用[16]。在采用甲烷/丙烯配比時(shí)，其可提供的冷量級(jí)位與傳統(tǒng)制冷流程中的丙烯制冷、乙烯制冷和甲烷制冷相當(dāng)，可以為工藝用戶提供30～?140 ℃級(jí)位的冷劑，在賽科119萬(wàn)噸/年乙烯裝置改造中首次工業(yè)化應(yīng)用。

二元制冷的特點(diǎn)有：①甲烷/乙烯配比節(jié)省一臺(tái)制冷機(jī)組及其控制系統(tǒng)，甲烷/丙烯配比節(jié)省兩臺(tái)制冷機(jī)組及其控制系統(tǒng)，可節(jié)省投資、占地和維護(hù)費(fèi)用；②由于制冷機(jī)組均為單機(jī)組配置，沒有備用，在線運(yùn)行的機(jī)組數(shù)量減少，可以提高裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性；③供冷級(jí)別為一條連續(xù)曲線，沒有傳熱夾點(diǎn)，可節(jié)省制冷機(jī)功率。

（4）三元制冷 三元制冷的制冷介質(zhì)為丙烯、乙烯和甲烷的混合物，其可提供的冷量級(jí)位與傳統(tǒng)制冷流程中的丙烯制冷、乙烯制冷和甲烷制冷相當(dāng)，可以為工藝用戶提供 30～?140 ℃級(jí)位的冷劑，適用于采用低壓脫甲烷系統(tǒng)的工藝。

在最初的設(shè)計(jì)中，三元混合冷劑通過控制分級(jí)冷凝，形成功能明顯的重冷劑、中冷劑和輕冷劑三股組成不同的物流為工藝用戶提供冷量，分別與傳統(tǒng)制冷流程中的丙烯制冷、乙烯制冷和甲烷制冷相當(dāng)[17]。在中國(guó)石化齊魯71萬(wàn)噸/年乙烯裝置改造中首次工業(yè)化應(yīng)用[18]。

在近期的設(shè)計(jì)中，三元混合冷劑通過控制冷凝，只有功能明顯的重冷劑和輕冷劑兩股組成不同的物流為工藝用戶提供冷量，分別與傳統(tǒng)制冷流程中的丙烯制冷和二元制冷（乙烯和甲烷配比）相當(dāng)，更具節(jié)能效果。在中國(guó)石化茂名66萬(wàn)噸/年乙烯裝置中首次工業(yè)化應(yīng)用[19]。

三元制冷系統(tǒng)特點(diǎn)如下。①與傳統(tǒng)制冷流程相比，由于少設(shè)置了兩臺(tái)制冷機(jī)組，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的缸數(shù)由常規(guī)技術(shù)的六缸減少到三缸，控制系統(tǒng)減少兩套，附屬設(shè)備也減少了23臺(tái)，占界區(qū)內(nèi)設(shè)備數(shù)的8%，可節(jié)省投資、占地和維護(hù)費(fèi)用。②由于制冷機(jī)組均為單機(jī)組配置，沒有備用，在線運(yùn)行的機(jī)組數(shù)量減少了兩臺(tái)，提高了裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。③三元制冷通過在激冷系統(tǒng)用更寬沸程的混合冷劑，使工藝物流與冷劑之間的溫差更接近來實(shí)現(xiàn)節(jié)省能耗。對(duì)常規(guī)的純組分冷劑而言，工藝物流與冷劑之間的平均溫差要比應(yīng)用寬沸程的三元冷劑的平均溫差大得多，而對(duì)于那些接近常沸程的工藝物流（精餾塔塔頂冷凝器）而言，溫差比起純組分系統(tǒng)的溫差來差別不大，這是因?yàn)槿评湎到y(tǒng)中重冷劑物流幾乎為純丙烯。在前冷系統(tǒng)，可節(jié)省制冷機(jī)功率，但在為精餾塔塔頂冷凝器提供冷量時(shí)，由于工藝側(cè)物料多為較純的單一組分，傳熱溫差較大，則又會(huì)多消耗制冷機(jī)功率，另外由于三元制冷壓縮機(jī)出口壓力較高，也會(huì)多消耗一些壓縮機(jī)功率，因此，其綜合節(jié)能效果要看裂解原料構(gòu)成對(duì)以上單元的影響程度，通常并不明顯，這也是優(yōu)化推出甲烷/丙烯混合冷劑二元制冷替代三元制冷的主要原因。④當(dāng)采用甲烷/丙烯二元冷劑為制冷介質(zhì)替代三元制冷時(shí)，與傳統(tǒng)三元制冷相比較，重冷劑更重，更接近于單組分丙烯制冷，在為精餾塔塔頂冷凝器提供冷量時(shí)，傳熱溫差有所減小，負(fù)效應(yīng)會(huì)更少些[20]。

1.2 前脫丙烷工藝技術(shù)路線

1.2.1 發(fā)展歷程

前脫丙烷分離工藝技術(shù)路線20世紀(jì)60年代開始工業(yè)化，世界上五大專利商中，KBR、S&W 和Lummus（與中國(guó)石化聯(lián)合開發(fā)的合作技術(shù)）均采用過前脫丙烷分離工藝，近期，前脫丙烷分離工藝通常與前加氫工藝進(jìn)行組配。

20世紀(jì)80年代后期，S&W由于買斷了適用于前脫丙烷前加氫工藝的先進(jìn)回收系統(tǒng)ARS，因此放棄了順序分離，轉(zhuǎn)向推廣采用前脫丙烷前加氫工藝技術(shù)路線，由于采用了ARS，使得前脫丙烷前加氫工藝的制冷機(jī)功率消耗大幅下降，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2006年，Lummus/ST（Sinopec Tech.）聯(lián)合開發(fā)的前脫丙烷前加氫工藝在茂名66萬(wàn)噸/年乙烯裝置中首次工業(yè)化應(yīng)用，投產(chǎn)運(yùn)行，該工藝與傳統(tǒng)的前脫丙烷前加氫工藝相比較具有本質(zhì)的區(qū)別，其最大的特點(diǎn)是采用了四段裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)、高壓脫丙烷塔壓力更高、而前加氫壓力較低、低壓激冷并組合分凝分餾塔 CFT（condensating fractionating tower）、低壓脫甲烷、三元制冷等眾多新技術(shù)。

KBR是最早采用前脫丙烷前加氫工藝的專利商，至今仍在全球推薦該技術(shù)路線。

1.2.2 新技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用

（1）S&W前脫丙烷系統(tǒng) 采用雙塔脫丙烷系統(tǒng)，高壓脫丙烷塔操作條件為：塔頂壓力1.5 MPa、塔頂溫度?21 ℃，塔釜溫度一般控制不高于80 ℃。塔頂物料通過與高壓脫丙烷塔進(jìn)料換熱，過熱后進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)五段；嚴(yán)格控制塔釜物料不含C2，塔釜物料進(jìn)入低壓脫丙烷塔后，再通過低壓脫丙烷塔精餾分離，將C3組分與C4及更重組分分離，C3組分從低壓脫丙烷塔塔頂采出，由泵加壓后直接進(jìn)入到C3加氫系統(tǒng)[21-22]。

S&W 工藝由于采用了五段裂解氣壓縮機(jī)，高壓脫丙烷塔操作壓力較高（為1.5 MPa），可以降低五段的壓縮比，使其與前四段相近，有利于節(jié)能，但其投資要比采用四段裂解氣壓縮機(jī)高。過熱后的高壓脫丙烷塔塔頂物料進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)五段，要消耗更多的壓縮機(jī)功率，不利于節(jié)能。

由于低壓脫丙烷塔塔頂可以采出一股純 C3餾分，該股物流不需要返回高壓脫丙烷塔作補(bǔ)充回流，可以直接進(jìn)入到C3加氫系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是可以降低下游預(yù)脫甲烷塔和脫乙烷塔的負(fù)荷，減小兩塔的直徑，降低投資，缺點(diǎn)是由于高壓脫丙烷塔釜溫相對(duì)較高，提餾段及再沸器結(jié)垢較多，再沸器切換頻繁。

（2）先進(jìn)回收系統(tǒng)ARS ARS專用于前脫丙烷前加氫工藝技術(shù)路線，其技術(shù)核心主要體現(xiàn)在前冷和脫甲烷系統(tǒng)，由核心設(shè)備冷熱兩臺(tái)分凝分離器和雙塔脫甲烷來實(shí)現(xiàn)有效的關(guān)鍵組分分離控制，實(shí)現(xiàn)“漸近”分離的總目標(biāo)。熱分凝分離器要控制頂部氣相物料不含丙烯；冷分凝分離器要控制頂部氣相物料不含乙烷。雙塔脫甲烷中的預(yù)脫甲烷塔要控制塔頂氣相物料不含丙烯，并進(jìn)入到脫甲烷塔；塔釜液相物料控制不含甲烷。脫甲烷塔的釜液為一股純C2餾分，該股物流可以跨過脫乙烷塔而直接進(jìn)入乙烯精餾系統(tǒng)，由此，乙烯精餾塔具有兩股組成不同且從不同的位置進(jìn)入的進(jìn)料，可降低乙烯精餾塔回流比，節(jié)省能耗[23]。

ARS系統(tǒng)尚不夠完美的是受分凝分離器結(jié)構(gòu)的限制，還不能真正實(shí)現(xiàn)“漸近”分離對(duì)關(guān)鍵組分的分配控制要求，另外由于受分凝分離器結(jié)構(gòu)的影響，傳熱和傳質(zhì)效果都較差，為了達(dá)到關(guān)鍵組分控制目的，設(shè)備體積龐大，又屬于專供設(shè)備，價(jià)格昂貴。

改進(jìn)的 ARS系統(tǒng)采用兩級(jí)常規(guī)氣液分離罐替代了熱分凝分離器，投資明顯降低，但由于兩級(jí)氣液分離罐只相當(dāng)于常規(guī)兩塊理論塔盤的分離效果，且不具有傳熱和傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的特征，達(dá)到同樣的關(guān)鍵組分控制目標(biāo)時(shí)，能耗會(huì)有所增加。

（3）熱集成精餾系統(tǒng) HRS（heat-integrated rectifier system） HRS可以認(rèn)為是對(duì)ARS系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化，用常規(guī)塔系替代冷分凝分離器，并通過對(duì)塔的進(jìn)料方式進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到節(jié)能的目的，在關(guān)鍵組分分離要求上，塔頂仍然控制不含乙烯[24]。

HRS可以理解為是只采用常規(guī)單元設(shè)備來實(shí)現(xiàn)ARS“漸近”分離的總思路，其優(yōu)點(diǎn)是投資明顯降低，但伴隨而來的缺點(diǎn)是由于取消了冷分凝分離器，能耗比改進(jìn)的ARS又有所增加，“漸近”分離的流程長(zhǎng)、設(shè)備臺(tái)數(shù)多的缺點(diǎn)更加明顯。

（4）S&W低壓乙烯精餾塔及熱泵系統(tǒng) S&W低壓乙烯精餾塔熱泵系統(tǒng)采用與乙烯制冷系統(tǒng)組合的方案。低壓乙烯精餾塔塔頂操作壓力0.557 MPa，溫度?63.8 ℃，設(shè)置中沸器，塔頂乙烯在塔頂壓力控制下經(jīng)過熱直接進(jìn)入到熱泵壓縮機(jī)三段吸入管線，經(jīng)三段壓縮后的氣體物流，采出一股在流量控制下去乙烯精餾塔中沸器作熱源，冷凝并由塔頂物料過冷后做乙烯精餾塔回流。壓縮機(jī)四段出口的氣體一部分在乙烯精餾塔靈敏板溫度的控制下去再沸器作熱源，冷凝后進(jìn)入乙烯罐，其余四段出口氣體由?40 ℃丙烯冷劑冷凝后也進(jìn)入乙烯罐。乙烯罐中的液體乙烯分出一股作制冷循環(huán)冷劑，另一股作為乙烯精餾塔回流的補(bǔ)充，其余由泵加壓后作為液體乙烯產(chǎn)品送出界區(qū)。

S&W 低壓乙烯精餾塔熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)是：①乙烯精餾塔塔頂物料要過熱后直接進(jìn)入到熱泵壓縮機(jī)三段吸入管線，其優(yōu)點(diǎn)是不需要增加三段吸入罐的尺寸，可以節(jié)省投資，缺點(diǎn)是壓縮機(jī)的功率消耗增加；②采用由一段吸入罐的壓力控制壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)透平轉(zhuǎn)速，乙烯精餾塔單獨(dú)設(shè)置壓力控制回路，其優(yōu)點(diǎn)是可以更直接控制最低級(jí)位乙烯冷劑的溫度，缺點(diǎn)是需要設(shè)置壓控閥，該閥門尺寸很大，投資增加；③乙烯精餾塔操作壓力較高，不利于乙烯和乙烷的分離，乙烯精餾塔需要設(shè)置144塊塔盤，投資增加，但由于塔頂和塔釜溫度都較高，并設(shè)置了中沸器，偏離設(shè)置節(jié)能熱泵的條件就較小，可以降低壓縮機(jī)功率消耗。

（5）KBR四段裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng) 在裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，KBR通過流程組合優(yōu)化，推薦采用四段裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，與其他采用傳統(tǒng)前脫丙烷前加氫工藝的專利商相比，其突出的特點(diǎn)在于將裂解氣干燥器進(jìn)料分離罐中由 7 ℃級(jí)丙烯冷劑提供冷量冷凝下來的烴凝液，通過控制閥減壓后返回到裂解氣壓縮機(jī)三段吸入罐，有效地降低了三段吸入罐的溫度，在使得壓縮機(jī)三段吸入溫度降低的同時(shí)，也可冷凝更多的重?zé)N凝液，三段吸入罐的凝液減壓后返回到解氣壓縮機(jī)二段吸入罐，又有效地降低了壓縮機(jī)二段吸入溫度，壓縮機(jī)二/三段吸入溫度的降低，就允許采用較大的壓縮比，減少壓縮機(jī)段數(shù)。

采用四段裂解氣壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為：①減少了壓縮機(jī)段數(shù)，可以降低投資；②可以省去相應(yīng)的后冷卻器和氣液分離罐，減少設(shè)備臺(tái)數(shù)，降低投資和占地；③可以省去單獨(dú)處理裂解氣干燥器進(jìn)料分離罐中凝液的設(shè)備，包括聚結(jié)器、液相干燥器及附屬的再生系統(tǒng)，流程簡(jiǎn)捷，減少了設(shè)備臺(tái)數(shù)，降低投資和占地。其缺點(diǎn)是：①四段裂解氣壓縮機(jī)的壓縮比較大，壓縮機(jī)功率消耗略有上升；②裂解氣干燥器進(jìn)料分離罐中凝液前返，造成了循環(huán)物料量的增加，也使得壓縮機(jī)功率消耗略有上升。

（6）KBR前脫丙烷系統(tǒng) 采用雙塔脫丙烷系統(tǒng)，高壓脫丙烷塔操作條件為：塔頂壓力1.26 MPa、塔頂溫度?23 ℃，塔釜溫度 58 ℃。塔頂物料直接進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)四段，塔釜物料不需要嚴(yán)格控制乙烷含量，塔釜物料進(jìn)入低壓脫丙烷塔后，再通過低壓脫丙烷塔精餾分離，將C3及更輕組分與C4及更重組分分離，C3及更輕組分從低壓脫丙烷塔塔頂采出，由泵加壓后返回到高壓脫丙烷塔作為回流[25]。

KBR工藝由于采用了四段裂解氣壓縮機(jī)，高壓脫丙烷塔操作壓力較低（為1.2 MPa），釜溫低，可以采用急冷水作為熱源，可更有效地利用裝置低級(jí)位廢熱，飽和的高壓脫丙烷塔塔頂物料進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)四段，有利于降低壓縮機(jī)功率消耗。

（7）改進(jìn)的脫乙烷塔系統(tǒng) 脫乙烷塔塔頂操作壓力1.521 MPa，溫度?38.5 ℃，塔頂乙烯產(chǎn)品與壓縮機(jī)三段出口物料匯合，部分經(jīng)冷凝后進(jìn)入到回流罐，液體乙烯由泵加壓后部分作為脫乙烷塔回流，側(cè)線采出C2餾分進(jìn)入乙烯精餾塔。相當(dāng)于在傳統(tǒng)的脫乙烷塔頂部又增加了一段進(jìn)一步對(duì)乙烯/乙烷精餾，將已經(jīng)得到初步分離的乙烯/乙烷精餾分離出聚合級(jí)乙烯產(chǎn)品[26]，乙烯產(chǎn)品進(jìn)入熱泵與乙烯制冷組合壓縮機(jī)新增設(shè)的四段升壓后，通過循環(huán)水冷卻到常溫，送到下游裝置。

其優(yōu)點(diǎn)是有效地利用了乙烷和乙烯在脫乙烷塔精餾段中初步分離的結(jié)果，降低了乙烯精餾塔的負(fù)荷，降低了乙烷和乙烯組分分離的冷劑總消耗以及開式熱泵壓縮機(jī)的負(fù)荷和功率消耗。

（8）KBR低壓乙烯精餾塔及熱泵系統(tǒng) 低壓乙烯精餾塔塔頂操作壓力為 0.308 MPa，溫度為?75.8 ℃，塔頂乙烯直接進(jìn)入到熱泵壓縮機(jī)二段吸入罐，經(jīng)二段壓縮后的氣體物流，采出一股在乙烯精餾塔靈敏板溫度的控制下去再沸器作熱源，冷凝后作為乙烯精餾塔回流，壓縮機(jī)三段出口的部分物料（約占20%）經(jīng)冷凝后，一股作為乙烯精餾塔回流補(bǔ)充物料，其余由泵加壓后分成兩股：一股作為脫乙烷塔的回流；另一股作為液體乙烯產(chǎn)品送出界區(qū)。

其特點(diǎn)是：①乙烯精餾塔塔頂物料不經(jīng)過熱，直接進(jìn)入到熱泵壓縮機(jī)二段吸入罐，其優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省壓縮機(jī)的功率消耗，缺點(diǎn)是需要適當(dāng)增加二段吸入罐的尺寸；②采用由二段吸入罐的壓力來控制壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)透平轉(zhuǎn)速，一段吸入罐的壓力作為副控制回路，乙烯精餾塔不單獨(dú)設(shè)置壓力控制回路，其優(yōu)點(diǎn)是可以省去乙烯精餾塔塔頂管線上設(shè)置的壓力控制閥門，在百萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模的乙烯裝置中，該閥門尺寸很大，價(jià)格昂貴；③乙烯精餾塔操作壓力較低，有利于乙烯和乙烷的分離，乙烯精餾塔只需要設(shè)置97塊塔盤，可節(jié)省投資，但由于塔頂和塔釜溫度都會(huì)更低，對(duì)熱泵來講，只有塔頂和塔釜溫度分別位于裝置熱夾點(diǎn)兩側(cè)時(shí)，才最節(jié)能，位于同一側(cè)，尤其是同時(shí)位于低溫一側(cè)，熱泵的節(jié)能效果會(huì)較差，而低溫乙烯精餾塔恰好是同時(shí)位于低溫一側(cè)，溫度越低，偏離設(shè)置節(jié)能熱泵的條件就越大些，需要消耗較多的壓縮機(jī)功率。

（9）Lummus/ST四段或三段裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng) 與低壓激冷技術(shù)相匹配，裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)將裂解氣加壓到2.27 MPa即可，可以采用四段或三段裂解氣壓縮機(jī)，在采用四段時(shí)，各段出口溫度均可以控制在不高于 85 ℃，可以有效緩解裂解氣中的雙烯烴聚合結(jié)垢，延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期；在采用三段時(shí)，各段出口溫度會(huì)較高，可以采用注入水的方式降溫，也均可以控制在不高于 85 ℃。三段裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)備臺(tái)數(shù)會(huì)更少，機(jī)組本身價(jià)格也會(huì)下降，因此會(huì)大幅節(jié)省投資，是最優(yōu)化的選擇。

（10）Lummus/ST前脫丙烷系統(tǒng) 采用雙塔脫丙烷系統(tǒng)，高壓脫丙烷塔操作條件為：塔頂壓力2.1 MPa、塔頂溫度?8 ℃，塔釜溫度75.4 ℃，塔頂物料直接進(jìn)入C2前加氫反應(yīng)器系統(tǒng)，塔釜物料不需要嚴(yán)格控制乙烷含量，塔釜物料進(jìn)入低壓脫丙烷塔后，再通過低壓脫丙烷塔精餾分離，將C3及更輕組分與C4及更重組分分離，C3及更輕組分從低壓脫丙烷塔塔頂采出，由泵加壓后返回到高壓脫丙烷塔作為回流[27]。

Lummus/ST前脫丙烷系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)是與其他專利商技術(shù)相比較，高壓脫丙烷塔的操作壓力明顯更高，而前加氫系統(tǒng)的操作壓力明顯更低，這是由與低壓激冷系統(tǒng)相匹配決定的。其優(yōu)點(diǎn)是低壓脫丙烷塔塔頂物料作為高壓脫丙烷塔回流，可使全部 MA/PD進(jìn)前加氫進(jìn)行加氫，多消耗些氫氣，節(jié)省前冷冷量能耗，并可有效發(fā)揮前加氫選擇性高的特點(diǎn)，更有效增加丙烯產(chǎn)量。合作技術(shù)雙塔脫丙烷系統(tǒng)專用于低壓激冷低壓脫甲烷分離工藝。

（11）低壓激冷系統(tǒng) 適用于前加氫低壓脫甲烷工藝流程。已經(jīng)工業(yè)化的低壓激冷系統(tǒng)，物料進(jìn)入前冷系統(tǒng)的壓力較低，只有2.0 MPa，通過設(shè)置分凝分餾塔CFT（condensating fractionating tower）回收乙烯，控制塔頂部物流中不含乙烯，該物流經(jīng)冷量回收并經(jīng)增壓機(jī)增壓后部分冷凝，冷凝下來的物料可以直接作為脫甲烷塔的回流，回流量的大小通過調(diào)節(jié)增壓機(jī)出口壓力來實(shí)現(xiàn)，其余氣體去提取純度為95%（摩爾分?jǐn)?shù)）的粗氫氣產(chǎn)品，粗氫回收冷量后去低溫甲烷化系統(tǒng)[28]。其優(yōu)點(diǎn)是可與低壓脫甲烷系統(tǒng)匹配，與高壓激冷相比較，可以減小脫甲烷塔進(jìn)料由于節(jié)流降壓帶來的能量損失，另外，脫甲烷塔回流來自前冷系統(tǒng)冷凝下來的高壓甲烷，不需要單獨(dú)設(shè)置冷凝器、回流罐和回流泵，可節(jié)省投資和占地，尤其省去了裝置溫度級(jí)位最低、要求最高的回流泵。

1.3 前脫乙烷工藝技術(shù)路線

1.3.1 發(fā)展歷程

前脫乙烷分離工藝技術(shù)路線20世紀(jì)60年代開始工業(yè)化，世界上五大專利商Linde、Technip、KBR、S&W和Lummus均采用過前脫乙烷分離工藝。

Technip、KBR、S&W和Lummus根據(jù)裂解原料的構(gòu)成區(qū)別對(duì)待，在采用以乙烷及輕烴為主要裂解原料時(shí)，推薦采用前脫乙烷分離工藝。

Linde則不管裂解原料構(gòu)成如何變化，始終推薦采用前脫乙烷分離工藝。

1.3.2 新技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用

裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)采用水代替注入油，注入油的作用只有一個(gè)，即潤(rùn)濕轉(zhuǎn)子及內(nèi)部構(gòu)件，防止裂解氣中雙烯烴聚合結(jié)垢物粘附。而注入水的作用則有兩個(gè)：一是替代注入油；二是利用水蒸發(fā)潛熱大的特點(diǎn)，采用在物料入口管線上及轉(zhuǎn)子級(jí)間同時(shí)注入的方式，使壓縮過程中的裂解氣降溫，在壓縮機(jī)制造商允許的前提下，注入水量足夠大時(shí)，可將裂解氣在壓縮過程中的溫度始終控制在 80 ℃以下，從根本上阻止裂解氣中雙烯烴的聚合[29]。

注入水采用裂解氣壓縮機(jī)段間冷凝水經(jīng)過濾、聚結(jié)除油、由泵加壓后循環(huán)使用，也可以采用冷卻后的鍋爐給水。

1.4 其他乙烯生產(chǎn)方法

1.4.1 重油催化熱裂解制乙烯（CPP）工藝技術(shù)[30-31]

重油催化熱裂解制乙烯（CPP）工藝技術(shù)為中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院（RIPP）和中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司（SEI）聯(lián)合開發(fā)。2000年10月～2001年1月，在大慶煉化分公司進(jìn)行了8萬(wàn)噸／年CPP 工藝工業(yè)化試驗(yàn)。2009年9月在沈陽(yáng)蠟化建設(shè)的50萬(wàn)噸/年規(guī)模的工業(yè)化裝置投產(chǎn)，可生產(chǎn)13.5萬(wàn)噸/年乙烯及13.5萬(wàn)噸/年丙烯。目前正在建設(shè)延長(zhǎng) 150萬(wàn)噸/年重油催化熱裂解制乙烯裝置，預(yù)計(jì)2014年投產(chǎn)運(yùn)行。

CPP工藝適合加工石蠟基油，可摻入適量的減壓渣油、焦化蠟油、脫瀝青油，也可以直接加工常壓渣油、石腦油、輕柴油或原油。

催化劑使用RIPP專為CPP工藝開發(fā)的一種改性沸石 CEP催化劑，應(yīng)用組合的流化催化裂化技術(shù)，在反應(yīng)系統(tǒng)中通過催化裂化、高溫?zé)崃呀?、擇形催化、烯烴共聚、歧化與芳構(gòu)化的綜合反應(yīng)途徑，達(dá)到乙烯和丙烯收率最大化的目的。

分離工藝通常采用前脫丙烷前加氫脫氧和氮氧化物的工藝技術(shù)路線。

1.4.2 SUPERFLEX工藝[31]

SUPERFLEX工藝是一項(xiàng)以丙烯為目的產(chǎn)品的技術(shù)。通過流化催化裂化，將來自石腦油裂解裝置的低價(jià)值的 C4、C5和 C6非芳烴轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的丙烯。

SUPERFLEX反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用組合的流化催化裂化技術(shù)，催化劑可連續(xù)再生，專用SUPERFLEX催化劑對(duì)原料中的硫、水、氧化物和氮等雜質(zhì)均不敏感，不需要設(shè)置原料預(yù)處理系統(tǒng)。

分離通常采用前脫丙烷工藝技術(shù)路線，目前該技術(shù)已經(jīng)在南非建成世界上第一套工業(yè)化裝置，并已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行。

1.4.3 烯烴轉(zhuǎn)化技術(shù)[31]

利用 C4烯烴增產(chǎn)低碳烯烴的技術(shù)主要有烯烴轉(zhuǎn)化及烯烴催化裂解兩種。中國(guó)石化上海石化研究院開發(fā)的烯烴歧化技術(shù)（S-OMT）和烯烴催化裂解技術(shù)（S-OCC），至今已經(jīng)基本形成具有中石化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的催化劑和成套工藝技術(shù)。其中 S-OMT技術(shù)采用一開一備固定床反應(yīng)器，烯烴單程轉(zhuǎn)化率大于 70%、丙烯選擇性大于 98%。S-OCC 技術(shù)采用二開二備固定床反應(yīng)器，烯烴單程轉(zhuǎn)化率約72%，丙烯收率約31%，丙烯與乙烯比約為4。以上兩種技術(shù)已完成中試，并且采用 S-OCC 技術(shù)在中原乙烯建設(shè)了一套 6萬(wàn)噸/年規(guī)模的工業(yè)化示范裝置，2009年11月已投產(chǎn)運(yùn)行。

Lummus 公司的烯烴轉(zhuǎn)化技術(shù)（OCT）采用固定床反應(yīng)器，在氧化鎢催化劑作用下，發(fā)生歧化反應(yīng)生產(chǎn)丙烯，通過利用乙烯裝置產(chǎn)出的部分乙烯與丁烯進(jìn)行反應(yīng)，生成丙烯。因此，消耗掉1 t高價(jià)值的乙烯，可以生產(chǎn)3 t高價(jià)值的丙烯，典型的乙烯裝置與 OCT組合，可使丙烯/乙烯比提高到 1.0以上。該技術(shù)已經(jīng)在世界上建有多套工業(yè)化裝置，在我國(guó)的上海賽科和中海油惠州均建有OCT裝置，賽科OCT裝置已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行，惠州OCT裝置正在設(shè)計(jì)建設(shè)中。

2 乙烯分離工藝技術(shù)及設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)化

2.1 乙烯分離技術(shù)開發(fā)歷程

鑒于乙烯分離成套技術(shù)流程復(fù)雜、難點(diǎn)多的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化開發(fā)的總思路是從實(shí)際出發(fā)，首先進(jìn)行工程設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化開發(fā)，在工程設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化基本完成后，再進(jìn)行工藝技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化開發(fā)。開發(fā)的原則是具有可檢驗(yàn)性，即結(jié)合具體裝置引進(jìn)技術(shù)，展開工程設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化開發(fā)，通過裝置運(yùn)行來檢驗(yàn)工程設(shè)計(jì)水平；結(jié)合具體裝置引進(jìn)技術(shù)與專利商同步完成工藝包技術(shù)開發(fā)，通過與引進(jìn)工藝包比照，以檢驗(yàn)各種計(jì)算軟件的相對(duì)準(zhǔn)確性，最后再使用檢驗(yàn)過的軟件開發(fā)完成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分離成套工藝技術(shù)。

在中國(guó)石化的組織下，以中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司為主體的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，在乙烯分離成套技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的開發(fā)經(jīng)歷了以下4個(gè)階段，先后有6個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入“十條龍”攻關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)噸級(jí)乙烯裝置的工藝技術(shù)及設(shè)計(jì)的全面國(guó)產(chǎn)化。

2.1.1 第一階段：成套引進(jìn)

20世紀(jì)80年代中期以前，我國(guó)建設(shè)的乙烯裝置都是成套引進(jìn)，包括專利技術(shù)工藝包、基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位只是輔助完成公用工程和土建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作，也就是乙烯裝置的建設(shè)不僅要依靠國(guó)外專利提供商，還要有工程承包商介入。

2.1.2 第二階段：國(guó)內(nèi)做詳細(xì)工程設(shè)計(jì)、翻版基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)

從20世紀(jì)80年代中期到90年代中期的10年，乙烯裝置的新建或改造，技術(shù)引進(jìn)的范圍逐步縮小，對(duì)30萬(wàn)噸/年以下規(guī)模的乙烯裝置，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位已經(jīng)可以獨(dú)立完成詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，并可以承擔(dān)除冷區(qū)和壓縮區(qū)以外的基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)工作，技術(shù)工藝包仍然需要全部引進(jìn)，完成基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于兩相流管道的設(shè)計(jì)、壓縮機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及管道震動(dòng)應(yīng)力計(jì)算、冷箱無應(yīng)力管道設(shè)計(jì)等。

中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司已基本具有全流程模擬的能力，只是在急冷油系統(tǒng)、壓縮三相平衡、深冷富氫系統(tǒng)尚需攻關(guān)，并在1990年，以引進(jìn)揚(yáng)子30萬(wàn)噸/年乙烯裝置為藍(lán)本，翻版完成了技術(shù)儲(chǔ)備項(xiàng)目30萬(wàn)噸/年乙烯規(guī)模的技術(shù)工藝包和基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)。

2.1.3 第三階段：國(guó)內(nèi)做基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)、技術(shù)攻關(guān)做工藝包

從20世紀(jì)90年代中期到2000年的5年，乙烯裝置的新建或改造大多只引進(jìn)技術(shù)工藝包，合資建設(shè)的特大型100萬(wàn)噸級(jí)乙烯裝置，受合資外方的影響，引進(jìn)范圍要大些，但也都是由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位直接與專利商配合，不再需要國(guó)外的工程承包商介入。

在此期間，中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司通過調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置，強(qiáng)化乙烯技術(shù)難點(diǎn)攻關(guān)，中國(guó)石化也組織成立了以中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司為主體，有關(guān)科研單位、高校和生產(chǎn)單位參與的聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，一起開發(fā)乙烯分離專有技術(shù)，通過攻關(guān)，許多單項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)和基礎(chǔ)研究獲得關(guān)鍵性突破，先后組織開發(fā)完成了多個(gè)項(xiàng)目，其中包括以下7個(gè)方面。

（1）中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司針對(duì)國(guó)產(chǎn)化存在的難題，結(jié)合引進(jìn)技術(shù)和裝置實(shí)際操作數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)回歸建立了乙烯裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）大慶48萬(wàn)噸/年乙烯裝置改造只引進(jìn)工藝包，中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司首次獨(dú)立完成基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，并通過聯(lián)合攻關(guān)開發(fā)，第一臺(tái)規(guī)模為24萬(wàn)噸/年乙烯的裂解氣壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)及制造完全國(guó)產(chǎn)化。

（3）技術(shù)儲(chǔ)備燕山 66萬(wàn)噸/年乙烯改造工藝包，該項(xiàng)目與國(guó)外專利商同步進(jìn)行，意在練兵，經(jīng)審查比較，設(shè)計(jì)結(jié)果與國(guó)外專利商工藝包相近，誤差在工程設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。

（4）新乙烯流程開發(fā)，該項(xiàng)目以中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司為主體，并與有關(guān)高校和科研單位合作，對(duì)流程模擬計(jì)算遇到的難題進(jìn)行了攻關(guān)，解決了急冷油系統(tǒng)、三相平衡、深冷富氫系統(tǒng)存在的問題，并對(duì)分離流程進(jìn)行了組合優(yōu)化，使裝置能耗進(jìn)一步降低。

（5）天津20萬(wàn)噸/年乙烯和中原18萬(wàn)噸/年乙烯改造工程，該項(xiàng)目是中國(guó)石化集團(tuán)公司“十條龍”攻關(guān)之一，以中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司為主體，國(guó)內(nèi)首次完全獨(dú)立地完成了成套專利技術(shù)工藝包、基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，并于2000年先后投產(chǎn)，近幾年的運(yùn)行業(yè)績(jī)表明，與國(guó)外專利商承擔(dān)的獨(dú)山子乙烯裝置改造相比較，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都處于較高水平。

（6）技術(shù)儲(chǔ)備齊魯72萬(wàn)噸/年乙烯裝置改造工藝包及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目在國(guó)外專利商確定以前完成，意在練兵，在改造方案確定、工藝包及工程設(shè)計(jì)各方面與國(guó)外專利商相比較，改造總思路及主要內(nèi)容基本一致。

（7）結(jié)合具體建設(shè)項(xiàng)目，基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)攻關(guān)取得突破，國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備完成規(guī)模在45萬(wàn)噸/年及以下乙烯裝置的工程設(shè)計(jì)的能力。

2.1.4 第四階段：國(guó)內(nèi)做工藝包、形成專利或?qū)Ｓ屑夹g(shù)，做特大型裝置基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)

2000年以后，在乙烯分離成套技術(shù)方面，開發(fā)的重點(diǎn)放在了開發(fā)自己的專利技術(shù)及針對(duì)特大型乙烯裝置的大型化工程技術(shù)開發(fā)、工藝技術(shù)開發(fā)方面完成了下列項(xiàng)目。

（1）國(guó)家“十五”攻關(guān)項(xiàng)目80萬(wàn)噸/年乙烯工藝包，并對(duì)其核心技術(shù)部分“低能耗乙烯技術(shù)（LECT）”申請(qǐng)了國(guó)內(nèi)和美國(guó)發(fā)明專利；以此為基礎(chǔ)的國(guó)內(nèi)首套成套國(guó)產(chǎn)化武漢80萬(wàn)噸/年乙烯裝置已列為中國(guó)石化“十條龍”攻關(guān)項(xiàng)目正在建設(shè)，2013年6月開車運(yùn)行。

（2）煉化一體化燕山煉廠催化干氣（FCC）結(jié)合乙烯裝置回收乙烯、丙烯等組分，完成技術(shù)開發(fā)并實(shí)施工業(yè)化，裝置運(yùn)行良好，為目前世界上唯一裝置安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行的催化干氣回收工藝。

（3）在北京燕山建設(shè)了100噸/天甲醇制烯烴（S-MTO）中試裝置，獲得了工業(yè)化放大的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及工程化經(jīng)驗(yàn)，并在中原乙烯設(shè)計(jì)、建設(shè)投產(chǎn)了規(guī)模為60萬(wàn)噸/年甲醇制烯烴（S-MTO）工業(yè)示范裝置，以此為基礎(chǔ)完成了180萬(wàn)噸/年甲醇制烯烴（S-MTO）分離工藝技術(shù)開發(fā)及工藝包設(shè)計(jì)，中天合創(chuàng)180萬(wàn)噸/年甲醇制烯烴（S-MTO）成套裝置目前正在設(shè)計(jì)。

（4）完成了重油催化熱裂解制烯烴（CPP）分離技術(shù)開發(fā)，并為沈陽(yáng)蠟化50萬(wàn)噸/年CPP裝置和延長(zhǎng)150萬(wàn)噸/年CPP裝置提供了技術(shù)報(bào)價(jià)。

（5）中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司與上海石化研究院合作開發(fā)完成了利用C4 烯烴增產(chǎn)低碳烯烴的技術(shù)即烯烴催化裂解技術(shù)（S-OCC）的工藝包，并在中原乙烯設(shè)計(jì)建設(shè)了一套 6萬(wàn)噸/年規(guī)模的工業(yè)化示范裝置，已投產(chǎn)運(yùn)行。

（6）國(guó)家“十一五”攻關(guān)項(xiàng)目 100萬(wàn)噸/年乙烯工藝包，該項(xiàng)目以分凝分餾塔技術(shù)為核心，開發(fā)了乙烯“漸近”分離流程，已經(jīng)通過國(guó)家鑒定驗(yàn)收。

在裝置規(guī)模特大型化工程設(shè)計(jì)開發(fā)方面，中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司先后完成了以下項(xiàng)目。

（1）賽科90萬(wàn)噸/年乙烯裝置基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)及詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，已投產(chǎn)運(yùn)行。

（2）中國(guó)石化“十條龍”攻關(guān)項(xiàng)目茂名64萬(wàn)噸/年乙烯裝置合作開發(fā)工藝包，國(guó)內(nèi)獨(dú)立完成基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)及詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，已投產(chǎn)運(yùn)行。

（3）福建80萬(wàn)噸/年乙烯裝置基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)及詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，已投產(chǎn)運(yùn)行。

（4）中國(guó)石化“十條龍”攻關(guān)項(xiàng)目天津/鎮(zhèn)海100萬(wàn)噸/年乙烯裝置合作開發(fā)工藝包，國(guó)內(nèi)獨(dú)立完成基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)及詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，已投產(chǎn)運(yùn)行。

2.2 國(guó)產(chǎn)化乙烯分離技術(shù)水平分析

研究認(rèn)為乙烯分離技術(shù)發(fā)展方向有以下3個(gè)方面：①特大型化，規(guī)模將發(fā)展到100～150萬(wàn)噸/年乙烯；②低能耗，分離技術(shù)將向著“漸近”分離的方向完善；③降低投資，隨著乙烯裝置特大型化，與注水技術(shù)相結(jié)合的四段裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)、混合冷劑制冷等技術(shù)將會(huì)得到推廣應(yīng)用。國(guó)產(chǎn)化乙烯分離成套技術(shù)具有鮮明的特點(diǎn)，因應(yīng)了乙烯分離的發(fā)展方向。

國(guó)家“十五”攻關(guān)項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)化 80萬(wàn)噸/年乙烯分離成套技術(shù)工藝包，采用了前脫丙烷前加氫工藝技術(shù)路線，突出特點(diǎn)包括以下4個(gè)方面[32]。

（1）裂解氣急冷部分采用優(yōu)化的急冷油減黏技術(shù)

設(shè)置急冷油減黏塔，采用乙烷爐的高溫裂解氣作為減黏介質(zhì)進(jìn)行急冷油減黏，通過加熱和分壓的雙重作用，將急冷油中 280～350 ℃的低黏度中間餾分汽提出來，并循環(huán)返回到汽油分餾塔下部，冷凝后進(jìn)入釜液急冷油中，以保持急冷油中較高的中間餾分占比，由于中間餾分具有沸點(diǎn)高、黏度低的優(yōu)點(diǎn)，可以允許汽油分餾塔在較高的釜溫下操作，以回收更多的溫度級(jí)位較高的裂解氣熱量。通過優(yōu)化，適當(dāng)調(diào)低了高溫裂解氣的溫度和減黏塔的操作溫度，在確保減黏效果和裝置連續(xù)長(zhǎng)周期運(yùn)行的同時(shí)，更有效地利用了裂解氣的熱量。

（2）雙塔前脫丙烷及前加氫部分綜合了國(guó)外各家優(yōu)點(diǎn)

裂解氣壓縮系統(tǒng)吸取了S&W的經(jīng)驗(yàn)，采用了五段裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，并于第四段后設(shè)置雙塔脫丙烷系統(tǒng)，可以降低第五段的壓縮比，使得裂解氣壓縮機(jī)更接近等壓縮比，有利于裂解氣壓縮機(jī)減少功率消耗，降低裝置能耗。

高壓脫丙烷塔操作條件為：塔頂壓力通常在1.5 MPa左右、塔釜溫度一般控制小于80 ℃。塔頂物料處理方式參考了 KBR的經(jīng)驗(yàn)，不過熱以飽和狀態(tài)直接進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)第五段進(jìn)行壓縮，不需要嚴(yán)格控制塔釜物料不含乙烷，塔釜物料進(jìn)入低壓脫丙烷塔后，再通過低壓脫丙烷塔精餾分離，將 C3及更輕組分與 C4及更重組分分離，C3及更輕組分從低壓脫丙烷塔塔頂采出液化，由泵加壓后返回到高壓脫丙烷塔補(bǔ)充作為回流，低壓脫丙烷塔釜液控制不含C3，進(jìn)入脫丁烷塔系統(tǒng)。

（3）前冷及脫甲烷系統(tǒng)采用低能耗乙烯分離技術(shù)（low energy consumption technology）

低能耗技術(shù)LECT專用于前脫丙烷前加氫分離技術(shù)路線。含有C3及更輕組分的裂解氣進(jìn)入到前冷系統(tǒng)，在分級(jí)逐漸部分冷凝的過程中，通過C3洗滌塔和 C2洗滌塔進(jìn)行有效的關(guān)鍵組分在氣相和液相分配控制，并通過設(shè)置高壓雙塔脫甲烷系統(tǒng)，以達(dá)到深冷區(qū)“漸近”分離的總目的。C3洗滌塔要控制頂部氣相物料不含丙烯；C2洗滌塔要控制頂部氣相物料不含乙烷。雙塔脫甲烷中的預(yù)脫甲烷塔要控制塔頂氣相物料不含丙烯，并進(jìn)入到脫甲烷塔；塔釜液相物料控制不含甲烷。脫甲烷塔的釜液為一股純C2餾分，該股物流可以不必進(jìn)入脫乙烷塔，而直接進(jìn)入到乙烯精餾塔，由此，乙烯精餾塔具有兩股組成不同且從不同的位置進(jìn)入的進(jìn)料，可降低乙烯精餾塔回流比，節(jié)省能耗。

低能耗技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是組合實(shí)現(xiàn)了深冷區(qū)局部“漸近”分離的總思路，C3洗滌塔、C2洗滌塔和預(yù)脫甲烷塔的關(guān)鍵組分都是“非清晰”分割，利于節(jié)能；由于C3洗滌塔和C2洗滌塔都可以采用分凝分餾塔CFT工藝，不僅節(jié)能，同時(shí)也避免了“漸近”分離設(shè)備臺(tái)數(shù)多的缺點(diǎn)。

（4）采用與乙烯制冷系統(tǒng)組合的低壓乙烯精餾塔開式熱泵

低壓乙烯精餾塔開式熱泵系統(tǒng)組合了國(guó)外各家技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用開式熱泵與乙烯制冷系統(tǒng)組合模式，不單獨(dú)設(shè)置乙烯制冷系統(tǒng)，可少設(shè)置一臺(tái)大型機(jī)組，節(jié)省投資和占地；乙烯精餾塔塔頂物流處理方式吸取 KBR的經(jīng)驗(yàn)，不再進(jìn)行過熱，而直接進(jìn)入到乙烯壓縮機(jī)吸入罐，減少設(shè)備臺(tái)數(shù)，降低壓縮機(jī)功率消耗；吸取S&W的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置乙烯精餾塔中間再沸器，與熱泵進(jìn)行組合，節(jié)省能耗。

這些先進(jìn)技術(shù)的采用，標(biāo)志著相對(duì)國(guó)外采用前脫丙烷前加氫工藝技術(shù)的專利商總體水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

國(guó)家“十一五”攻關(guān)項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)化100萬(wàn)噸/年乙烯分離成套技術(shù)工藝包，采用了順序完善“漸近”分離工藝技術(shù)路線，核心為先進(jìn)的乙烯回收工藝技術(shù)AERP（advanced ethylene recovery process），突出特點(diǎn)包括[33]以下幾點(diǎn)。

①急冷油塔系統(tǒng)采用雙塔油洗的急冷油黏 度控制工藝 急冷油塔系統(tǒng)設(shè)置雙塔油洗，通過采用不同的工藝參數(shù)來解決引進(jìn)技術(shù)中存在的急冷油黏度大或能量綜合利用效果差、急冷油過濾器除焦操作繁瑣的問題。在早期引進(jìn)的乙烯裝置中，大都沒有急冷油減黏措施，影響了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，而近期引進(jìn)的乙烯裝置雖然大都設(shè)有急冷油減黏系統(tǒng)，保證了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，但同時(shí)由于采用了高溫乙烷爐裂解氣作為減黏介質(zhì)，需要將裂解氣溫度由通常的350 ℃左右提高到500～550 ℃，少產(chǎn)了超高壓蒸汽，又使能量利用不合理，綜合能耗較高。雙塔油洗工藝技術(shù)可以解決引進(jìn)技術(shù)存在的問題，在解決了急冷油黏度大或能量綜合利用不合理的同時(shí)，還可解決急冷油脫除焦粒的問題。

②急冷水塔系統(tǒng)采用三段水洗工藝 急冷 水塔系統(tǒng)采用三段水洗來更有效地回收裂解氣的熱量，減少循環(huán)水的消耗量。引進(jìn)技術(shù)中通常采用的兩段水洗技術(shù)存在著急冷水溫度低（80～85 ℃），而回流汽油溫度高（80～85 ℃）的問題。三段水洗系統(tǒng)技術(shù)的采用可以將急冷水溫度提高到 90 ℃左右，溫度較高的急冷水首先去溴化鋰制冷，冷凍水的冷量用于裂解氣壓縮機(jī)段間直接水冷卻，可以大大提高低能位急冷水熱量的利用率，節(jié)省循環(huán)水用量；而回流汽油溫度降到 70 ℃左右，可減少汽油分餾塔汽油回流量，節(jié)省操作費(fèi)用，降低能耗。

③裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)采用了注水與段間裂解氣直接水冷集成工藝 通過和壓縮機(jī)制造商結(jié)合，在壓縮機(jī)設(shè)備允許的條件下盡量多的對(duì)裂解氣壓縮機(jī)注水，降低壓縮過程中裂解氣的溫升，減少壓縮機(jī)段數(shù)和相關(guān)設(shè)備臺(tái)數(shù)，以期達(dá)到降低投資的目的。段間裂解氣直接水冷與裂解氣壓縮機(jī)注水有機(jī)結(jié)合，最大限度地降低段間壓降，降低壓縮機(jī)的功率消耗，降低能耗，同時(shí)還可節(jié)省投資。裂解氣壓縮機(jī)注水及段間裂解氣直接水冷工藝可以同時(shí)達(dá)到兩個(gè)目的：一是通過注水降低各段出口溫度到 85 ℃以下，延緩結(jié)垢，延長(zhǎng)運(yùn)行周期；二是通過段間直接水冷，最大限度地降低段間壓降，可以使主流程設(shè)備臺(tái)數(shù)減少，解決常規(guī)段間后冷器需要多臺(tái)并聯(lián)、對(duì)稱布置難度較大的問題，尤其對(duì)特大型化百萬(wàn)噸級(jí)乙烯裝置可使得設(shè)備布置更緊湊、合理，并可節(jié)省裂解氣壓縮機(jī)功率消耗，降低能耗。

④采用分凝分餾塔CFT[34-35]分凝分餾塔CFT可應(yīng)用于各種分離技術(shù)路線。典型的分凝分餾塔由上下兩部分構(gòu)成，上部是一立裝的板式換熱器，下部為填料段。板式換熱器工藝物流側(cè)流道內(nèi)充填翅片或規(guī)整填料，冷劑側(cè)流道內(nèi)充填構(gòu)件或翅片，冷劑由上至下或橫向流動(dòng)，復(fù)雜的分凝分餾塔可以由多個(gè)典型的分凝分餾塔進(jìn)行多種組合。

分凝分餾塔的優(yōu)點(diǎn)是由于板式換熱器流道內(nèi)充填了翅片或規(guī)整填料，具有很強(qiáng)的傳熱和傳質(zhì)性能。另外，由于立裝的板式換熱器同時(shí)具有傳熱和傳質(zhì)的功能，等同于精餾塔精餾段每塊塔盤上都設(shè)置了中冷器，并且通過由多元冷劑供冷實(shí)現(xiàn)使用與之相適應(yīng)的不同溫度等級(jí)的冷劑，達(dá)到節(jié)能的目的。其缺點(diǎn)是受分凝分餾塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，不能進(jìn)行檢修清理，只能適用于清潔的工藝物系，冷劑和熱源也必須是清潔的。

⑤以分凝分餾塔CFT為核心的“漸近”分離工藝以“漸近”分離總思路開發(fā)深冷分離工藝，結(jié)合分凝分餾塔的特點(diǎn)，優(yōu)化乙烯分離流程，組合最完善的“漸近”分離流程，最大限度地降低制冷壓縮機(jī)的功耗，同時(shí)簡(jiǎn)化分離流程，減少設(shè)備臺(tái)數(shù)，降低投資。新的“漸近”分離工藝經(jīng)優(yōu)化后采用了以下關(guān)鍵單元技術(shù)：a.采用順序“漸近”分離工藝技術(shù)路線；b.前冷三級(jí)分離，第一級(jí)為氣相不含C4組分，第二級(jí)為氣相不含丙烯，第三級(jí)為氣相不含乙烯，關(guān)鍵組分分配分離控制由分凝分餾塔來實(shí)現(xiàn)；c.雙塔高壓脫甲烷，預(yù)脫甲烷塔要求控制塔頂物流不含丙烯，采用分凝分餾塔；d.雙塔高壓脫乙烷；e.C2全餾分加氫；f.超高壓乙烯精餾、超高壓乙烯儲(chǔ)存。

與引進(jìn)順序分離工藝技術(shù)相比較，可減少設(shè)備15臺(tái)以上，尤其是取消了深冷系統(tǒng)8臺(tái)低溫泵，同時(shí)可節(jié)省制冷機(jī)功率，降低能耗。

全新技術(shù)的采用，標(biāo)志著相對(duì)國(guó)外采用順序分離工藝技術(shù)的專利商總體水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

3 乙烯分離重大裝備設(shè)計(jì)制造國(guó)產(chǎn)化

乙烯分離的重大裝備亦稱“心臟”設(shè)備，包括“三機(jī)”，即裂解氣壓縮機(jī)、丙烯制冷壓縮機(jī)、乙烯制冷壓縮機(jī)和冷箱，在中國(guó)石化的組織下，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造單位經(jīng)過近二十多年的艱辛努力，逐步不僅得以實(shí)現(xiàn)重大裝備全面國(guó)產(chǎn)化，而且特大型化，目前還已經(jīng)完全具備了世界級(jí)百萬(wàn)噸乙烯裝置的重大裝備國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)制造能力。

3.1 裂解氣壓縮機(jī)

裂解氣壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化開發(fā)制造歷程為如下幾個(gè)階段。

1987年，首臺(tái)規(guī)模為24萬(wàn)噸/年乙烯的裂解氣壓縮機(jī)在大慶乙烯裝置上投入運(yùn)行，采用四段壓縮、入口管線上及殼體同時(shí)注水技術(shù)，適用于 KBR前脫丙烷前加氫工藝技術(shù)路線。

2006年，規(guī)模為66萬(wàn)噸/年乙烯的裂解氣壓縮機(jī)在茂名乙烯裝置上投入運(yùn)行，采用四段壓縮、入口管線上及殼體同時(shí)注水技術(shù)，同時(shí)保留注入油系統(tǒng)，適用于Lummus/ST前脫丙烷前加氫工藝技術(shù)路線，與低壓激冷技術(shù)相匹配。

2010年，規(guī)模為 100萬(wàn)噸/年乙烯的裂解氣壓縮機(jī)在天津乙烯裝置上投入運(yùn)行，采用五段壓縮、入口管線上及殼體同時(shí)注水技術(shù)，同時(shí)保留注入油系統(tǒng)，適用于Lummus/ST順序低壓脫甲烷工藝技術(shù)路線。

3.2 丙烯制冷壓縮機(jī)

丙烯制冷壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化開發(fā)制造歷程為如下幾個(gè)階段。

2009年，相當(dāng)于規(guī)模為20萬(wàn)噸/年乙烯的丙烯制冷壓縮機(jī)在沈陽(yáng)蠟化重油催化裂解制乙烯裝置（CPP）上投入運(yùn)行，分離采用前脫丙烷工藝技術(shù)路線。

2009年，規(guī)模為50萬(wàn)噸/年乙烯的丙烯制冷壓縮機(jī)在盤錦乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用 S&W前脫丙烷前加氫、HRS工藝技術(shù)路線。

2010年，規(guī)模為 100萬(wàn)噸/年乙烯的丙烯制冷壓縮機(jī)在鎮(zhèn)海乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用Lummus/ST順序低壓脫甲烷工藝技術(shù)路線，甲烷/乙烯為制冷介質(zhì)的二元制冷。

2013年，規(guī)模為80萬(wàn)噸/年乙烯的丙烯制冷壓縮機(jī)在武漢乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用 ST前脫丙烷前加氫、LECT工藝技術(shù)路線。

3.3 乙烯制冷壓縮機(jī)

乙烯制冷壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化開發(fā)制造歷程主要是以下4個(gè)階段。

2009年，相當(dāng)于規(guī)模為20萬(wàn)噸/年乙烯的乙烯制冷壓縮機(jī)在沈陽(yáng)蠟化重油催化裂解制乙烯裝置（CPP）上投入運(yùn)行，分離采用前脫丙烷工藝技術(shù)路線，低壓乙烯精餾塔熱泵與乙烯制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)組合。

2010年，規(guī)模為50萬(wàn)噸/年乙烯的乙烯制冷壓縮機(jī)在盤錦乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用 S&W前脫丙烷前加氫、HRS工藝技術(shù)路線，低壓乙烯精餾塔熱泵與乙烯制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)組合。

2012年，規(guī)模為80萬(wàn)噸/年乙烯的乙烯制冷壓縮機(jī)在撫順乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用 S&W前脫丙烷前加氫、改進(jìn)ARS工藝技術(shù)路線，低壓乙烯精餾塔熱泵與乙烯制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)組合。

2013年，規(guī)模為80萬(wàn)噸/年乙烯的乙烯制冷壓縮機(jī)在武漢乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用 ST前脫丙烷前加氫、LECT工藝技術(shù)路線，低壓乙烯精餾塔熱泵與乙烯制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)組合。

3.4 冷箱

冷箱國(guó)產(chǎn)化開發(fā)制造主要有下列幾個(gè)歷程。

2000年，相當(dāng)于規(guī)模為 8萬(wàn)噸/年乙烯的冷箱在中原18萬(wàn)噸/年乙烯技術(shù)改造裝置上投入運(yùn)行，分離原設(shè)計(jì)采用Lummus順序低壓脫甲烷工藝技術(shù)路線，甲烷/乙烯循環(huán)返回裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)替代甲烷制冷。改造采用 ST工藝技術(shù)，設(shè)置丙烯制冷、乙烯制冷和甲烷制冷系統(tǒng)。

2000年，相當(dāng)于規(guī)模為10萬(wàn)噸/年乙烯的冷箱在天津20萬(wàn)噸/年乙烯技術(shù)改造裝置上投入運(yùn)行，分離原設(shè)計(jì)采用Lummus順序低壓脫甲烷工藝技術(shù)路線，設(shè)置丙烯制冷、乙烯制冷和甲烷制冷系統(tǒng)，改造采用ST工藝技術(shù)。

2000年，規(guī)模為相當(dāng)于25萬(wàn)噸/年乙烯的冷箱在燕山66萬(wàn)噸/年乙烯技術(shù)改造裝置上投入運(yùn)行，分離采用Lummus順序低壓脫甲烷工藝技術(shù)路線，設(shè)置丙烯制冷、甲烷/乙烯為制冷介質(zhì)的二元制冷系統(tǒng)。

2006年，規(guī)模為相當(dāng)于90萬(wàn)噸/年乙烯的冷箱在茂名64萬(wàn)噸/年乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用Lummus/ST前脫丙烷前加氫工藝技術(shù)路線，由于采用了低壓激冷組合前冷組合分凝分餾塔技術(shù)，三元制冷系統(tǒng)，冷箱的尺寸相對(duì)裝置規(guī)模與類似裝置相比較明顯要大得多。

2010年，規(guī)模為 100萬(wàn)噸/年乙烯的冷箱在天津 100萬(wàn)噸/年乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用Lummus/ST順序低壓脫甲烷工藝技術(shù)路線，前冷組合分凝分餾塔技術(shù)，甲烷/乙烯為制冷介質(zhì)的二元制冷系統(tǒng)。

2010年，規(guī)模為 100萬(wàn)噸/年乙烯的冷箱在鎮(zhèn)海 100萬(wàn)噸/年乙烯裝置上投入運(yùn)行，分離采用Lummus/ST順序低壓脫甲烷工藝技術(shù)路線，煉廠催化干氣回收系統(tǒng)采用深冷乙烷吸收并與乙烯裝置組合，前冷組合分凝分餾塔技術(shù)，甲烷/乙烯為制冷介質(zhì)的二元制冷系統(tǒng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）經(jīng)典的乙烯分離工藝技術(shù)路線，經(jīng)過多年不斷的探索與努力，多種新技術(shù)相繼開發(fā)成功并率先在我國(guó)逐步得到推廣應(yīng)用。順序分離技術(shù)主流程變化不大，相應(yīng)的制冷技術(shù)先后推出二元制冷和三元制冷；前脫丙烷前加氫分離技術(shù)主流程變化較大，先后推出先進(jìn)的回收技術(shù)ARS/HRS、適用于低壓激冷低壓脫甲烷工藝的全新流程組合和低能耗乙烯技術(shù) LECT；前脫乙烷流程主流程變化不大，也沒有太多的新技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。新技術(shù)的廣泛采用，使得我國(guó)乙烯裝置投資、能耗逐漸降低，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

（2）國(guó)內(nèi)通過近30年的技術(shù)攻關(guān)，在“十五”和“十一五”期間先后成功開發(fā)基于前脫丙烷前加氫分離技術(shù)路線的 80萬(wàn)噸/年乙烯低能耗乙烯技術(shù)（LECT）和基于順序“漸近”分離技術(shù)路線的 100萬(wàn)噸/年乙烯先進(jìn)的乙烯回收工藝技術(shù)（AERP），主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如投資、能耗、乙烯回收率、丙烯回收率及氫氣回收率等均優(yōu)于當(dāng)前引進(jìn)的技術(shù)，并且成功建設(shè)了采用LECT技術(shù)的武漢80萬(wàn)噸/年乙烯裝置。因此，國(guó)內(nèi)已經(jīng)完全具備建設(shè)100萬(wàn)噸級(jí)成套國(guó)產(chǎn)化乙烯裝置的技術(shù)實(shí)力，總體技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

（3）通過近20年的重大裝備制造技術(shù)攻關(guān)，先后實(shí)現(xiàn)裂解氣壓縮機(jī)、丙烯制冷壓縮機(jī)和乙烯制冷壓縮機(jī)即“三機(jī)”生產(chǎn)制造的國(guó)產(chǎn)化及大型化，冷箱的生產(chǎn)制造也實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化并逐步大型化，目前配置國(guó)產(chǎn)化“三機(jī)”和冷箱的100萬(wàn)噸級(jí)乙烯裝置在正常運(yùn)行，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到當(dāng)前引進(jìn)裝備先進(jìn)水平。至此，國(guó)內(nèi)已經(jīng)完全具備為100萬(wàn)噸級(jí)乙烯裝置重大裝備提供國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的技術(shù)實(shí)力。

（4）未來乙烯裝置規(guī)模將繼續(xù)向著特大型化120～150萬(wàn)噸/年乙烯方向發(fā)展，分離技術(shù)路線將會(huì)向著局部“漸近”分離的方向發(fā)展，向著能耗更低、污染物排放更少的目標(biāo)完善。

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