摘要：总的来说，乙烯技术水平的高低被看作衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。乙烯分离系统主要是将裂解气中的氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、混合碳四等一系列产品分离出来。在本文中，主要结合了乙烯装置分离技术的基本分离原理，并在进行乙烯装置分离技术的国产化开发研究，充分的结合了乙烯装置分离技术的分离特征，进而综合性的介绍了乙烯装置分离技术的国产化研究方法，为乙烯装置分离技术的研究提供了相应的参考意见。
关键词：乙烯装置分离技术；国产化研究；开发进展
前言：在乙烯分离重大装备设计制造国产化方面，经过近二十年的艰辛努力，逐步实现了“心脏”设备冷箱及三机（裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机、乙烯制冷压缩机）的设计制造国产化。至此，乙烯装置成套工艺技术、设计及重大装备设计制造全面国产化的序幕已经拉开，目前，武汉80万吨/年乙烯装置成套技术、设计、制造全面国产化正在实施，并于2013年6月建成投产。
1乙烯分离流程
乙烯分离的装置主要有脱甲烷塔，乙烯塔和丙烯塔等装置，工业裂解气出洗涤塔后，经干燥器干燥进人冷箱系统的深冷部分，使烃类液化，经过脱甲烷塔、 脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔、乙烯塔、丙烯塔等将各组分分开。工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两种。冷冻消耗的能量在深冷分离中，占有相当大的数量（占有重要地位）。因此，合理设计冷冻过程、合理选择冷冻剂，是深冷分离过程中，能量合理利用的有效途径。冷冻过程中的能量消耗，在深冷分离装置中占有重要地位。在能量消耗中，脱甲烷塔进料的预冷和乙烯塔的能量消耗，在深冷分离中占的比例比较大。目前比较成熟的乙烯分离技术有3种：主要有顺序分离流程、前脱乙烷流程和前脱丙烷流程三种，以下分别介绍这三种流程。
1.1 顺序分离流程
目前顺序分离流程是国内应用最多的一个乙烯分离流程，按照裂解气的组分， 从轻到重一个个顺序分离出各产品和副产品。鲁姆斯公司的乙烯分离流程是顺序分离流程的典型代表技术。该流程的主要工序为裂解和急冷、裂解气压缩干燥、冷凝液气提和废碱处理、裂解气深冷、脱甲烷塔系统、脱乙烷塔、碳二加氢和乙烯精馏、脱丙烷和脱丁烷、碳三加氢和丙烯精馏、丙烯制冷、乙烯制冷等几道工序。具体流程是液体原料经急冷水预热后进入裂解炉裂解为裂解气， 裂解气经压缩、干燥、冷凝液汽提和废碱处理后进入脱甲烷塔，脱甲烷塔塔顶产品进入深冷系统，塔底产品进入脱乙烷塔；脱乙烷塔塔顶经碳二加氢后进入乙烯塔，塔底产品进入脱丙烷塔；乙烯塔顶为乙烯产品，塔底为循环乙烷；脱丙烷塔塔顶产品经碳三加氢后进入丙烯塔，脱丙烷塔底产品进入脱丁烷塔；丙烯塔塔顶为丙烯产品，塔底产品为循环丙烷；脱丁烷塔塔顶产品为混合碳四，塔底产品为粗汽油。 丙烯制冷为分离装置提供-40℃以上各温度等级的冷量，主要为脱乙烷塔、乙烯塔、脱丙烷塔等提供冷量。乙烯制冷为系统提供-40℃~-102℃各温度等级冷量，主要为脱甲烷塔塔顶冷凝和冷箱系统提供冷量。
1.2 前脱乙烷流程
国内新建的中国石油新疆独山子 1000Kt/a 乙烯装置采用前脱乙烷流程，该流程一般采用前加氢脱除炔烃。此流程主要以石脑油、 加氢尾油、 轻烃和 LPG 为裂解原料。裂解气经五段压缩后，先把 C2 以上的组分（C2-）和碳三以下的组分（C3+）分开，然后在从比碳二轻的组分中依次分离得甲烷、氢气、乙烯等产品，此流程适用于含有较大量 C3 以上的气体。采用此流程的代表性技术是林德公司的乙烯分离流程。
其按照脱甲烷塔的操作压力的不同分为高压法（操作压力为3.35MPaG）和低压法（操作压力为 1.18MPaG）两种。
1.3 前脱丙烷流程
目前国内最新建设的乙烯装置中采用了前脱丙烷流程，此流程脱除炔烃一般采用前加氢。前脱丙烷前加氢流程中裂解气经四段压缩后，把比碳三轻的组分（C3-）和比碳四重的组分（C4+）分开，这样 C4+不再进入压缩机高压段和精馏分离系统，然后再从 C3- 轻组分中依次分出、CH4、H2、C2H4、C3H6等产品，此流程适用于含有较大量C4+ 的气体。斯通-韦伯斯特公司的乙烯分离流程是此流程代表性技术。原料经急冷水预热后进入裂解炉后裂解，裂解气经压缩、干燥、冷凝液汽提和废碱处理后进入脱丙烷塔，脱丙烷塔塔顶产品经碳二加氢后进入预脱甲烷塔，塔底产品进入脱丁烷塔，脱丁烷塔顶产品为混合碳四，塔底产品为粗汽油；预脱甲烷塔塔顶产品进入深冷系统后进入脱甲烷塔，塔底产品进入脱乙烷塔；脱甲烷塔顶产品进入深冷系统，塔底产品进入乙烯塔；脱乙烷塔塔顶产品进入乙烯塔，塔底进入丙烯塔；乙烯塔塔顶为乙烯产品，塔顶为循环乙烷，丙烯塔塔产品为丙烯，塔底产品为循环丙烷进入下段工序。其中乙烯塔和乙烯制冷系统组成开式热泵，塔顶分离出的乙烯气体进入乙烯制冷压缩机，经压缩机压缩后气相抽出一部分作为乙烯塔中间再沸器热源，冷凝后作为乙烯塔的回流，压缩机的另一部分气体继续压缩后经丙烯冷剂冷凝冷却后也作为回流，这样节省了设备和能量。
2乙烯分离装置的国产化研究进展
2.1乙烯分离装置机理研究
截至目前为止，所进行的乙烯分离装置的国产化研究的重要一环就是对于乙烯分离装置的分离反应机理的研究。根据所选择的乙烯分离装置催化剂类型的不同，可以将把乙烯分离装置的模型化的反应机理分为两种。一种是乙烯分离装置的国产化的动力学研究机理，一种是乙烯分离装置的分离机理研究。在进行乙烯分离装置的机理研究过程中，要意识到，乙烯分离装置内部的分离氧化膜在进行分离处理的过程中，和不同的传质性质的东西进了分离处理，并在后续的反应过程中，根据传递反应机理，不断的在乙烯分离装置内部形成链式反应，进而有效的进行乙烯分离装置的内部传质。
2.2乙烯分离装置动力学模型及参数获取方法
进行完乙烯分离装置的反应机理研究过程后，就可以根据对于乙烯分离装置的反应机理研究成果进行相应的动力学模型的研究工作。具体的来说，在进行乙烯分离装置的动力学研究过程中，要充分的注意到对于乙烯分离装置的动力学数据的收取。在进行乙烯分离装置的动力学数据的收取的过程中，要充分的注意到，当乙烯分离装置内部的反应条件发生变化的过程中，要根据乙烯分离装置内部的反应条件的变化，进行相应的乙烯分离装置的动力学数据的取点研究工作。一般情况下，在进行乙烯分离装置的动力学研究过程中，为了保证乙烯分离装置的动力学数据的准确性，会选择相应的正交试验表格进行乙烯分离装置的动力学数据的选择，并在后续的研究过程中，充分的利用好正交数据的数值，保证乙烯分离装置研究的准确性。通过对于乙烯分离装置的动力学参数的获取，可以建立一套完善的乙烯分离装置模型，进而得出乙烯分离装置的优化设计模型，为后续的乙烯分离装置优化设计提供参考依据，并为乙烯分离装置的生产效率的提升打下坚实的基础。
结语：综上所述，在进行乙烯分离装置的国产化设计中，要充分的注意到乙烯分离装置的主要研究方向，并从动力学研究和传质分离模型建立两个方面进行对于乙烯分离装置的模型化研究，保证乙烯分离装置模型化研究的科学性和合理性，促进乙烯生产反应生产效率的有效提升。
参考文献：
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