乙烯生产

乙烯播客文字稿（中文翻译）

MH： 欢迎大家再次收听 Servomex 播客。本期主题是乙烯。我再次邀请到了 Maria Mokosch。你好，Maria。
MM： 你好，Matt。
MH： 再次提醒一下，Maria 是我们负责 EMEA 区域的应用开发工程师。很高兴你再次做客，Maria。
MM： 是的，谢谢再次邀请我。我希望这会是一期很棒的播客，我们可以一起讨论乙烯这个非常重要的话题。
MH： 你一定做对了什么，因为我们总是把你请回来。显然你非常了解这个领域。

在正式开始讨论工艺以及分析仪之前，我想先简单介绍一下乙烯这一主题。对 Servomex 来说，这是一个非常重要的工艺。它包含大量测量点，使用多种不同类型的分析仪。整个流程较长且相对复杂。但它在全球范围内也极其重要。乙烯是一种被广泛用于制造各种关键产品的基础化学品。

乙烯是最简单的烯烃，也就是一种含有碳碳双键的有机化合物。乙烯作为一种单体，用于构建更长的分子链，这一过程称为聚合反应。

乙烯聚合后最常见的产物之一是聚乙烯。聚乙烯被用于制造各种塑料包装，这些包装广泛存在于我们在超市和日常生活中接触到的产品中，例如塑料瓶。此外，乙烯还用于生产乙醇、环氧乙烷。我们在之前的播客中已经介绍过环氧乙烷。它同样是一种非常重要的化学品。乙烯还可用于生产乙醛和氯乙烯。乙烯也可以与苯反应生成乙苯，进一步用于生产苯乙烯。这些物质又被用于塑料制造和合成橡胶等领域。

2020 年，全球乙烯产量估计超过 2 亿吨。目前全球约有 265 个乙烯生产基地。乙烯是一种典型的大宗化工产品，具有明显的全球化生产特征。许多国家希望自行生产乙烯，以避免对外部供应的依赖。有一个有趣的事实是，全球最大的乙烯生产商中，大多数位于欧洲。根据数据，排名前八的生产商中有相当一部分来自欧洲，其中最大的据称位于德国。这也正好说明了为什么今天邀请你参加播客非常合适，Maria。毕竟德国名列前茅。

这些乙烯生产商都是化工行业的巨头。像 LyondellBasell、Dow、Chevron、Exxon、Formosa、BASF、Shell、Total 等，都是全球知名的石化企业。

Maria，我刚才提到这是一个复杂而漫长的工艺。我们现在手头正好有流程图。你能否为我们梳理一下整个乙烯生产的主要阶段，然后再深入讲解一些关键环节。

MM： 当然可以。正如你所说，乙烯是最重要的石化中间体和原料之一，被用于制造食品容器、食品包装、玩具、地毯和保温材料。可以说几乎无处不在。目前主要的乙烯装置技术许可商包括 KBR、Technip、Linde、Shaw、Stone and Webster 以及 Lummus。虽然不同许可商的工艺在细节上略有差异，但整体流程基本一致。

MH： 在继续之前，我想简单解释一下“许可商”这个概念。乙烯生产企业有很多，但真正拥有生产工艺技术和设备设计方法的公司只有少数几家。这些许可商通常拥有专有的工艺设计、材料或催化剂技术。化工企业从他们那里购买装置并用于生产乙烯。

MM： 是的。乙烯生产总体可分为四个主要部分：裂解或热解、急冷、压缩与净化，以及产品分离或精馏。

第一步是裂解。原料可以是石脑油或天然气，在裂解炉中被裂解生成乙烯及其他产物。该过程称为热解或蒸汽裂解。原料被预热并与蒸汽混合，然后进一步加热至约 500 摄氏度，进入裂解炉后温度升至约 850 摄氏度。裂解管由燃气燃烧器从外部加热。裂解气离开炉子后迅速冷却至约 230 摄氏度，以防止继续裂解和产品损失。

冷却过程中产生的蒸汽可用于发电，例如驱动压缩机。随后气体被水急冷、冷却，并送入初级分馏段。高温回收的热量还可用于原料预热和再沸器蒸汽生成。

在这一阶段，需要对进料质量进行监测，特别是 CO₂ 含量。CO₂ 在后续低温工艺中可能冻结并损坏设备。通常要求将 CO₂ 控制在 100 ppm 以下。红外分析仪，例如 SpectraExact 2500，可用于监测进料处理后的 CO₂。SpectraScan 2400 则可在进料中监测百分比级 CO₂ 和烃类。

结合 H2scan，SpectraScan 2400 还能提供完整的 BTU 值分析，这在回收富氢和富甲烷尾气用于燃烧器时尤为重要。

另一个关键测量点是裂解炉烟气中的氧气和一氧化碳。可使用 FluegasExact 2700 等燃烧监测仪，或 Laser 3 Plus 等原位 TDL 分析仪进行测量。典型测量范围约为 10% O₂ 和 1000 ppm CO。

在烟囱更高位置，根据法规要求，需要连续监测 O₂、CO、NOx、SOx 等排放。TDL 分析仪还可用于监测 SCR 脱硝装置中氨逃逸水平。

裂解炉出口处，通过传输线换热器（TLE）快速冷却裂解气，以保持气体组成。此处可使用 SpectraScan 与 H2scan 组合进行转化率监测，确保高乙烯收率并避免过裂解或欠裂解。

为防止效率下降，裂解炉需定期进行烧焦清除，平均约每 20 天一次。烧焦过程通过测量 CO₂ 进行监控。CO₂ 含量升高表明焦炭正在燃烧，最终回到零表示炉管清洁完成。SpectraScan 或 SpectraExact 可用于该测量。

MH： 缩短烧焦周期非常重要，因为这直接影响装置产量。烧焦时间越短，可用于生产的时间越多。

MM： 完全正确。

MH： 裂解炉本质上是一种工艺加热炉。近年来，激光技术在燃烧控制中的应用越来越普遍。裂解炉体积巨大，采用跨烟道激光测量可以获得平均值，比多点氧化锆测量更具优势。

此外，Laser 3 Plus 可同时测量 CO 和甲烷，用于检测燃烧器熄火和天然气积聚等危险工况。另一项重要测量是炉管泄漏监测。若炉管破裂，原料进入炉膛并发生二次燃烧，会导致严重结焦和设备损坏。安装在炉管之后的氧或激光分析仪可用于及时发现此类问题。

MM： 接下来是初级分馏和压缩阶段。裂解气在急冷塔中冷却以去除重烃，然后通过多级压缩。压缩后的液相送往芳烃回收。最后一级压缩通常采用碱洗去除 CO₂ 和硫化氢。SpectraExact 可在此检测痕量 CO₂，监测碱洗穿透。

随后气体经分子筛干燥后进入产品分离段。气体被冷却至约零下 50 摄氏度，送入脱甲烷塔。塔顶气体需监测，以避免有价值烃类损失。SpectraExact、SpectraScan 和 H2scan 可用于测量 CO、C1-C3 组分和氢气。

脱甲烷塔底物流进入脱乙烷塔，再依次进入脱丙烷塔和脱丁烷塔。脱乙烷塔顶部馏分进行加氢反应，将乙炔转化为乙烯。C2 分离塔产出聚合级乙烯。

在各分馏塔中，对顶部和底部物流的烃类含量进行监测，可优化分离效率并减少损失。乙烯产品在压缩和储存前，还需检测痕量氧气，以确保产品质量和安全。

脱丙烷塔顶部馏分经加氢后生成聚合级丙烯。C2 和 C3 分离塔底物流中的乙烷和丙烷通常回收作为裂解原料。SpectraScan 和 H2scan 用于优化加氢反应，避免氢气过量导致效率下降或产品污染。

MH： 这个过程化学反应非常多。但关键在于，这些副产物并非废物，而是有价值的产品或可回收原料。因此，对纯度和组成的监测非常重要。几乎没有真正的浪费。

MM： 是的，几乎所有物流要么是产品，要么可以回收。

MH： 这也说明了为什么测量如此关键。从原料到最终产品，每一步都在分离和优化不同碳数的化合物。

MM： 正是如此。

MH： 让我们简单回顾一下相关产品。SpectraExact 2500 是一款适用于危险区域的高选择性红外分析仪。Laser 3 Plus 用于裂解炉燃烧控制，支持跨烟道测量，并配有参考比色池，确保激光锁定目标吸收线。FluegasExact 2700 采用抽取式氧化锆和厚膜催化技术，具有更长的传感器寿命。4900 Multigas 是多组分排放分析仪，支持顺磁、NDIR 和气体滤波相关技术。SpectraScan 2400 则通过可调谐滤波光谱，实现快速的 C1-C5 烃类分析，响应时间远快于传统过程色谱。

MM： 是的，SpectraScan 的优势在于快速、多组分测量，适用于复杂烃类流。

MH： 感谢大家收听本期乙烯播客。再次感谢你，Maria。
MM： 谢谢邀请。
MH： 欢迎大家访问 servomex.com，了解更多乙烯解决方案、播客、应用说明和资料。感谢收听，我们下期再见。