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乙烯工業生產方法

   發布時間:2020/3/20 10:04:25

工業上采用的乙烯生產方法有石油烴裂解、乙醇催化脫水、焦爐煤氣分離等。由于石油和天然氣資源豐富,大規模生產乙烯成本低、質量好。因此,大量乙烯主要用石油裂解法生產。乙醇催化脫水法只限于為精細化學品提供數量不大的乙烯的場合。

(1)乙烯的原料來源 采用裂解法生產乙烯的原料,主要來源于原油直接蒸餾產物、餾分油二次加工,以及天然氣和油田氣等。以原油直接蒸餾得到的乙烯原料,主要是直餾石腦油(輕油)、直餾輕柴油、直餾減壓柴油;還有烯烴生產、芳烴生產的副產乙烷、丙烷、丁烷、芳烴抽余油等,以及油田輕烴和天然氣凝析液(NGL)等。究竟采用那種原料經濟合理,主要取決于各國的資源條件和煉油工業的發展特點,一般則以乙烷、丙烷和石腦油為原料生產乙烯的收率較高。

(2)石油烴高溫裂解 由石油烴裂解制乙烯,是在隔絕空氣和高溫條件下,使裂解原料中的大分子烴類發生分解反應而生成小分子烴的過程。總的裂解過程是一個十分復雜的過程,除了脫氫、斷鏈、二烯烴合成、開環分解,以及烷基芳烴脫烷基或脫氫反應外,還有加氫、芳構化、異構化和聚合等反應最終得到乙烯、丙烯、丁二烯、芳烴以及其他產品,如氫氣、甲烷等。所采用的裂解方法,則主要采用管式爐水蒸氣裂解法,蓄熱爐法則采用很少。管式爐裂解工藝過程為:將原料與30%左右的稀釋蒸汽混合,在一定壓力下進入裂解爐的對流段,被預熱到580~600℃后,進入輻射段,達820~840℃,停留0.5s左右;然后進入廢熱鍋爐,通過急冷使裂解氣迅速冷卻下來,以抑制二次反應,同時回收熱量。所得裂解氣進入壓縮分離系統進行分離,而得乙烯、丙烯等烯烴主產品。

(3)焦爐煤氣分離 焦爐煤氣中約含有2%的乙烯,早期是用硫酸吸收乙烯,經處理后轉化成乙醇,再催化脫水釋出乙烯。用這種方法生產的乙烯含雜質較多。隨著合成氨技術的發展,英國克勞德公司發展了焦爐煤氣低溫分離法,在分離氫氮混合氣的同時也分離出乙烯。焦爐煤氣經過壓縮機壓縮至1.6MPa,經水洗、堿洗脫除二氧化碳等酸性氣體后,被來自系統的低溫氣體預冷至-110℃,此時焦爐氣中的乙烯和一部分甲烷等被冷凝為粗乙烯餾分未冷凝的氣體在系統中進一步用液氮冷卻分離出氫氮混合氣。粗乙烯餾分再經乙烯提純系統,使乙烯純度提高到97%以上。

(4)乙醇脫水 乙醇催化脫水制乙烯是工業上早期采用的方法。脫水所用催化劑為載于焦炭的磷酸、活性氧化鋁或ZSM分子篩,反應溫度一般為.360~420℃。以焦炭為載體的磷酸催化劑是工業上早期使用的催化劑,其特點是所得產品純度高,脫水產物經水洗和干燥后可得純度99.5%的乙烯。但是磷酸催化劑有酸瀝出、泄漏、引起腐蝕等問題,操作時需要經常卸出催化劑和更新設備,處理能力比較低。氧化鋁催化劑特別是分子篩催化劑較為清潔、堅固,沒有設備腐蝕問題,為目前所采用。所用的反應器有固定床和流化床兩種,前者的乙烯產率為94%~96%,后者為99%。反應氣體需經過凈化。一般凈化系統采用在中壓低溫下操作的兩座精餾塔。在第一精餾塔切除輕組分,產品乙烯在第二精餾塔的塔頂得到而重組分留在塔釜。
 

   
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