优化裂解炉裂解深度,提高乙烯装置产品效益
更新日期:2018-01-22     来源:北京化工大学学报(自然科学版)   浏览次数:175
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一、裂解炉模拟软件SPYRO
SPYRO(Steam Pyrolysis,蒸汽裂解)软件是一个基于自由基机理的模拟软件,含有3500多个反应,200余种自由基和分子。在已知原料详细组成的前提下,能预测和模拟从C2到石脑油、柴油和加氢尾油在各种裂解炉炉型的热裂解过程;可以通过输入现有裂解原料性质及操作工况来模拟产物分布,进而确定最佳操作工况,并监控裂解炉运行状态。SPYRO软件的数据输入主要包括两部分:原料输入和操作工况输入。
原料输入部分:SPYRO软件涵盖了从C2到C42的原料组成,使用范围较为广泛,包括饱和液化气LPG,石脑油NAP和加氢尾油HCR。操作工况输入部分:如进料量,稀释蒸汽比,横跨段温度,裂解温度COT等。
二、结合市场变化调整优化方向

图1.乙烯装置裂解产物收率随裂解深度变化趋势图
通过上图可以看出,以石脑油为例,随着裂解深度的降低(PE Ratio提高),乙烯,氢气,甲烷,重馏分和#2重馏分的收率降低,而丙烯,混合C4和粗裂解汽油的收率提高。可以通过将COT向上迁移,最大化乙烯产量,或者将COT向下迁移最大化丙烯产量。传统的乙烯装置生产经验便是最大化乙烯产量,但从SPYRO的离线数据可以发现,对于石脑油裂解炉,当COT平均值在835℃的时候,每降低1℃的COT,将带来下列结果:
增加丙烯0.09%;
增加混合C4 0.07%;
增加C6~C8(粗裂解汽油)0.04%;
减少乙烯0.13%;
减少甲烷0.07%;
减少H2 0.004%;
减少重馏分和#2重馏分产量较少,可忽略不计;
这里仅将SPYRO应用在石脑油进料上,为了反映总体的效益,在进行计算的时候,使用一个系数0.9进行综合考虑,按8000小时/年,400t/h进料和表12中各产品价格为例计算:
表1. 某乙烯厂的各裂解产品价格
物料名称 价格RMB
乙烯 9,044
丙烯 8,239
混合C4 6,308
粗裂解汽油 5,976
氢气 13,416
甲烷 870
#2 裂解重馏分 3,483
裂解重馏分 2,709

每年最大化丙烯产量的效益=0.9*8000小时*400t/h*(C3H6*8239元+ Mixed C4*6308元-C2H4*9044元- Methane *870元- Hydrogen *13416元+Crude pygas*5976)=0.9*8000*400*(0.09%*8239+0.07%*6308+0.04%*5976-0.13%*9044-0.07%*870-0.004%*13416)=379,6589 RMB
从计算结果可以看出,降低1℃的COT,能够带来约380万RMB的年效益,效益可观。