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乙烯工业生产方法

   发布时间:2020/3/20 10:04:25

工业上采用的乙烯生产方法有石油烃裂解、乙醇催化脱水、焦炉煤气分离等。由于石油和天然气资源丰富,大规模生产乙烯成本低、质量好。因此,大量乙烯主要用石油裂解法生产。乙醇催化脱水法只限于为精细化学品提供数量不大的乙烯的场合。

(1)乙烯的原料来源 采用裂解法生产乙烯的原料,主要来源于原油直接蒸馏产物、馏分油二次加工,以及天然气和油田气等。以原油直接蒸馏得到的乙烯原料,主要是直馏石脑油(轻油)、直馏轻柴油、直馏减压柴油;还有烯烃生产、芳烃生产的副产乙烷、丙烷、丁烷、芳烃抽余油等,以及油田轻烃和天然气凝析液(NGL)等。究竟采用那种原料经济合理,主要取决于各国的资源条件和炼油工业的发展特点,一般则以乙烷、丙烷和石脑油为原料生产乙烯的收率较高。

(2)石油烃高温裂解 由石油烃裂解制乙烯,是在隔绝空气和高温条件下,使裂解原料中的大分子烃类发生分解反应而生成小分子烃的过程。总的裂解过程是一个十分复杂的过程,除了脱氢、断链、二烯烃合成、开环分解,以及烷基芳烃脱烷基或脱氢反应外,还有加氢、芳构化、异构化和聚合等反应最终得到乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃以及其他产品,如氢气、甲烷等。所采用的裂解方法,则主要采用管式炉水蒸气裂解法,蓄热炉法则采用很少。管式炉裂解工艺过程为:将原料与30%左右的稀释蒸汽混合,在一定压力下进入裂解炉的对流段,被预热到580~600℃后,进入辐射段,达820~840℃,停留0.5s左右;然后进入废热锅炉,通过急冷使裂解气迅速冷却下来,以抑制二次反应,同时回收热量。所得裂解气进入压缩分离系统进行分离,而得乙烯、丙烯等烯烃主产品。

(3)焦炉煤气分离 焦炉煤气中约含有2%的乙烯,早期是用硫酸吸收乙烯,经处理后转化成乙醇,再催化脱水释出乙烯。用这种方法生产的乙烯含杂质较多。随着合成氨技术的发展,英国克劳德公司发展了焦炉煤气低温分离法,在分离氢氮混合气的同时也分离出乙烯。焦炉煤气经过压缩机压缩至1.6MPa,经水洗、碱洗脱除二氧化碳等酸性气体后,被来自系统的低温气体预冷至-110℃,此时焦炉气中的乙烯和一部分甲烷等被冷凝为粗乙烯馏分未冷凝的气体在系统中进一步用液氮冷却分离出氢氮混合气。粗乙烯馏分再经乙烯提纯系统,使乙烯纯度提高到97%以上。

(4)乙醇脱水 乙醇催化脱水制乙烯是工业上早期采用的方法。脱水所用催化剂为载于焦炭的磷酸、活性氧化铝或ZSM分子筛,反应温度一般为.360~420℃。以焦炭为载体的磷酸催化剂是工业上早期使用的催化剂,其特点是所得产品纯度高,脱水产物经水洗和干燥后可得纯度99.5%的乙烯。但是磷酸催化剂有酸沥出、泄漏、引起腐蚀等问题,操作时需要经常卸出催化剂和更新设备,处理能力比较低。氧化铝催化剂特别是分子筛催化剂较为清洁、坚固,没有设备腐蚀问题,为目前所采用。所用的反应器有固定床和流化床两种,前者的乙烯产率为94%~96%,后者为99%。反应气体需经过净化。一般净化系统采用在中压低温下操作的两座精馏塔。在第一精馏塔切除轻组分,产品乙烯在第二精馏塔的塔顶得到而重组分留在塔釜。
 

   
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