烯烃转化装置(OCU)工艺介绍

郭振国

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250101)

烯烃转化装置(OCU)工艺介绍

郭振国

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250101)

对中海炼化惠州炼油二期项目新建烯烃转化装置进行了介绍。新建烯烃转化装置采用LUMMUS技术来源，通过碳四原料预处理、碳四选择加氢、反应精馏和烯烃转化反应等单元，将碳四和乙烯原料转换为丙烯，充分利用炼化装置副产碳四组分，并达到增产丙烯的目的。

烯烃转化；乙烯；丙烯

在石油化工生产中, 蒸汽热裂解和催化裂化装置都副产相当数量的碳四馏分。碳四馏分通常由异丁烷、异丁烯、正丁烯、丁二烯及其它杂质组成。碳四馏分在分离和利用其中的丁二烯、异丁烯组分后，剩余碳四组分只能回乙烯裂解炉回炼，或作为燃料油使用[1-2]。

烯烃转化装置(Olefin Conversion Unit, 简称OCU)，以剩余碳四和乙烯为原料，生产聚合级丙烯产品，副产品包括异丁烷和碳四以上重组分。OCU装置为丙烯产品提供了新的来源，越来越受到新建炼化企业的关注。中海炼化惠州炼油二期2200 万t/a炼油改扩建及100万t/a乙烯工程项目中，新建一套25万t/a OCU装置，以充分利用副产碳四并达到增产丙烯的目的。

本文对OCU装置的技术来源和工艺流程进行介绍。

1 技术来源

烯烃转化技术中，目前已实现工业化的只有LUMMS公司的OCT工艺。其它工艺如中石化的S-MOT专利技术、IFP公司开发的Meta-4工艺等都尚未实现工业化[3]。

OCT工艺生产丙烯的工业化应用最早在1985年，截止2013年，已在全球转让了约30套专利装置，尤其是最近五年已转让超过15套，呈现上升趋势。其中，以碳四为原料的生产装置最大规模为36万t/a，纯乙烯原料(由乙烯二聚生成丁烯原料)的生产装置最大规模75万t/a。

新建的OCU装置引进了LUMMUS的烯烃转化专利技术(OCT)，并整合了BASF/LUMMS的碳四选择加氢技术(SELOP)、CDTECH的反应精馏技术(CD-Hydro)，整体工艺水平先进，是目前丙烯增产技术中最成熟最具有前景的专有技术之一。

2 工艺说明

新建OCU装置以炼厂MTBE装置的醚后碳四和乙烯装置下游MTBE/丁烯-1装置来的混合碳四为原料，经丁烯-2与乙烯的烯烃转化反应生产聚合级丙烯产品。装置主要包括以下5个单元：

(1)碳四原料预处理单元；

(2)碳四选择加氢单元；

(3)反应精馏单元；

(4)烯烃转化及分离单元；

(5)再生气系统单元。

2.1 碳四原料预处理单元

碳四原料预处理单元的主要作用是脱除碳四原料中的杂质。主要包含水洗塔、脱二甲醚塔、碳四原料处理器三部分。

在碳四原料水洗塔内，碳四原料与脱盐水逆流接触，脱除甲醇、丙酮等水溶性杂质。洗涤后的碳四原料排至碳四原料缓冲罐，通过罐内的聚结内件将饱和水脱除后，经碳四原料泵输送到下游的脱二甲醚塔。水洗塔底出来的水相进入洗涤水闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸出的烃类排至乙烯裂解气压缩机一段，剩余水相经泵送界区外的废水处理。

脱二甲醚塔为精馏塔，主要用来脱除原料中的二甲醚、水及其它轻组分。塔顶分离出富含二甲醚等杂质的轻组分，送至乙烯装置；塔底出来的碳四原料经循环水冷却后去下游的碳四原料处理器。

碳四原料处理器的主要功能是脱除碳四原料中的微量杂质，如含氧化合物、硫化物、醇类、羰基化合物、硫醇等。这些杂质如不脱除，将会影响下游选择加氢反应器、反应精馏和烯烃转化反应器的催化剂性能。碳四原料处理器内装填吸附剂，对杂质进行脱除。碳四原料处理器为两台并联操作，一台在线运行时，另外一台进行再生。在碳四原料处理器的下游，另有两台串联操作的金属处理器，用来脱除碳四原料中的微量砷和磷。该处理器为完全在线，无需再生。

处理后的碳四原料经过滤后去选择加氢单元。

2.2 碳四选择加氢单元

碳四选择加氢单元，目的是将原料中的丁二烯进行选择性加氢生成正丁烯。

处理后的碳四原料进入选择加氢进料罐，用泵加压后与氢气按比例混合，然后用低压蒸汽加热到反应所需的温度。加热后的碳四混合物与氢气一起向上流过碳四选择加氢(SHU)反应器，在这里将丁二烯在催化剂作用下进行选择性加氢生成正丁烯。由于C4选择加氢过程是放热反应，因此在催化剂床层会有一定的温升。反应热会由C4物料在流经催化剂床层时吸收。反应过的产品由冷却水冷却后在压力控制下送至反应精馏单元。

因为催化剂的活性位置发生结焦，催化剂的活性会逐步丧失。当催化剂的选择性有显著降低，或反应器出口的丁二烯含量过高时，需要对催化剂进行再生。选择加氢反应器一共有两台，一开一备。催化剂首次再生周期大约两年。再生时，需要将反应器切换、放净物料、热氮气加热床层、蒸汽过热，然后定量的加入空气来除焦，最后用混有氢气的氮气对催化剂床层进行还原。

2.3 反应精馏单元

经过选择加氢以后的碳四物料进入反应精馏塔，从塔顶脱除异丁烷和异丁烯以及残留的丁二烯之后，塔底的合格碳四去烯烃转化进料处理器。

由于丁烯-1与异丁烯、异丁烷的沸点相近，使用传统精馏时，大部分的丁烯-1会在随异丁烯和异丁烷一起从塔顶馏分中损失。在精馏段装有催化剂床层，将丁烯-1异构化为丁烯-2，由于丁烯-2与异丁烯沸点差别较大，可减少脱除异丁烯时的丁烯-1损失。反应精馏为CD Hydro专有技术，在塔的顶部设置有两个催化剂床用以将丁烯-1异构化为丁烯-2，同时将少量的丁二烯加氢。

原料中大部分的异丁烷从塔顶馏分中被脱出，作为副产品送往界外；而进料中大部分的正丁烷则进入塔底产品中。富含丁烯-2的塔底产品在流量控制下送至烯烃转化单元。

2.4 烯烃转化及分离单元

2.4.1 烯烃转化

从反应精馏塔底出来的合格碳四原料与下游分离单元的循环碳四一起进入碳四缓冲罐。混合碳四经泵加压后与乙烯原料(新鲜乙烯与循环乙烯的混合物)混合，经过静态混合器，将乙烯溶解在液体碳四中，然后进入烯烃转化进料处理器。

烯烃转化进料处理器的目的是脱除全部有害的微量杂质(毒物)，保护烯烃转化反应器的催化剂床层。一共两台处理器，一台在线操作，另一台再生或备用。再生时首先将该处理器切出、放净、气体回收碳四原料，然后用热的再生气加热再生，最后用冷的再生气冷却备用。

从烯烃转化进料处理器出来的反应物料，经加热炉加热到反应所需温度后，进入烯烃转化反应器发生反应。烯烃转化反应器为固定床催化反应器。在反应器中发生的主要反应为丁烯-2与乙烯反应生成丙烯，还有少量的副反应生成C5-C8烯烃。反应热效应非常小，通过床层只有很小的温升。

烯烃转化反应器一共有两台，一台在线操作，另一台再生或备用。再生时首先将该反应器切出、置换、热氮加热，然后用混有空气的热氮气来除焦，再用混有氢气的氮气来还原，最后用高温氮气解吸来脱除床层中残留的氧和水。

反应器出来的物料经循环水冷却后去分离单元的乙烯回收塔。

2.4.2 产品分离

烯烃转化反应器出料经冷却后进入乙烯回收塔，分出乙烯等轻组分。

未反应的乙烯及其它轻组分(氢气、甲烷、乙烷等)从塔顶分出，塔顶气相采用丙烯冷剂进行冷却。塔顶物料被冷却成液体进入回流罐，与界外来的新鲜乙烯混合，一部分用于塔顶回流，另一部分作为乙烯原料去烯烃转化反应单元。

乙烯回收塔底的物料去丙烯产品塔。

在丙烯产品塔中一共得到三种产物：塔顶为聚合级丙烯产品，一部分作为回流，另一部分作为丙烯产品送出界外；侧线抽出循环碳四，经循环水冷却后去烯烃转化单元循环使用；塔底抽出碳四以上重组分，冷却后的送至乙烯裂解装置用于裂解。

2.5 再生气系统单元

装置内的处理器及反应器内的吸附剂、催化剂，使用一定时间后需要进行再生。装置共有两套再生系统，分别用于处理器再生和反应器再生。

处理器再生系统主要设备有再生气压缩机、进出料换热器、电加热器、循环水冷却器等，可以为处理器再生提供所需的冷、热两种规格的再生气。再生气源主要考虑乙烯装置来的甲烷氢，另外还考虑了备用氮气气源。此外为了减少再生切换对工艺物料的损失并防止高温再生结焦，设计了汽提回收系统。处理器在使用再生气进行再生之前，先利用热的碳四蒸汽将吸附剂中残存的液体原料汽化并回收。

反应器再生系统主要为一台再生气加热炉，以乙烯装置提供的燃料气作为燃料。该加热炉的进料采用安全的气源切换方式，可以将各种再生气体(氮气、空气、水蒸气、氢气等)加热到所需温度，满足烯烃转化反应器、选择加氢反应器和反应精馏催化剂的再生要求。

3 结语

烯烃转化装置通过碳四原料预处理、碳四选择加氢、反应精馏和烯烃转化反应等单元，将碳四和乙烯原料转换为丙烯，并通过产品分离获得聚合级丙烯产品，充分利用炼化装置副产碳四组分，并达到增产丙烯的目的。在实际的生产中，可根据装置需要和市场需求及时调整丙烯和乙烯的产品比例，对优化炼化装置运营起到重要作用。

[1] 瞿 勇，唐华荣，白尔铮，等．C4烯烃歧化制丙烯技术[J]．石油化工，2002，31(12)：1017-1021．

[2] 刘金玉，李 东，李吉春，等．C4馏分工业应用技术研究进展[J]．石化技术与应用，2007，25(2)：176-180．

[3] 吴迎新．增产丙烯的烯烃转化技术进展[J]．炼油与化工，2008，19(2)：18-20．

(本文文献格式：郭振国.烯烃转化装置(OCU)工艺介绍[J].山东化工，2017，46(14)：86-87.)

Process Introduction of Olefin Conversion Unit (OCU)

GuoZhenguo

(CNOOC Petrochemical Engineering Co.,Ltd., Jinan 250101, China)

The new built Olefin Conversion Unit (OCU) of CNOOC Oil & Petrochemicals Co.,Ltd is introduced. The technology comes from LUMMUS. The C4and ethylene are convent to propylene through the unit, which includes C4feed treatment, Selective C4Hydrogenation Unit (SHU), CD Hydro Deisobutanizer Unit and Olefin Conversion Unit, etc. The OCU can make use of the C4and increase propylene production.

olefin conversion；ethylene；propylene

2017-06-04

郭振国(1989—)，山东济南人，助理工程师，硕士研究生，从事炼油、化工及天然气工程设计工作。

TE624

A

1008-021X(2017)14-0086-02