Etyleeni on kriittinen rakennusaine petrokemian teollisuudelle, ja se on yksi eniten tuotetuista orgaanisista yhdisteistä. Sitä tuotetaan yleensä höyrykrakkausyksiköissä erilaisista öljypohjaisista raaka-aineista, kuten teollisuusbensiinistä, ja sitä käytetään useiden tärkeiden johdannaisten valmistuksessa.

Prosessi

Kuvassa 1 esitetty prosessi on höyrykrakkausprosessi eteenin tuottamiseksi etaani-propaniseoksesta. Prosessi voidaan jakaa kolmeen pääosaan: krakkaus ja sammutus, puristus ja kuivaus sekä erottelu.

Kuva 1. Tässä prosessikaaviossa esitetään etyleenin tuotantoprosessi etaani-propaaniseoksen krakkauksen avulla

Krakkaus ja sammutus. Aluksi etaani-propaaniseos syötetään uuneihin, joissa se krakataan kovassa paineessa muodostaen etyleeniä, propeenia ja muita sivutuotteita. Uunin poistovirta johdetaan sen jälkeen vesipohjaiseen sammutukseen, jolla estetään lisäreaktiot ja ei-toivottujen sivutuotteiden muodostuminen.

Sammutustornista virtaussuuntaan olevasta dekantterista poistetaan raskaat aineet, tiivistetty laimennushöyry, terva ja koksi. Sammutuksesta peräisin oleva halkaistu kaasu ohjataan sitten puristukseen ja erotukseen.

Puristus ja kuivaus. Krakatun kaasun puristus suoritetaan viidessä vaiheessa. Kolmannen puristusvaiheen jälkeen hiilidioksidi ja rikki poistetaan krakatusta kaasusta kaustisella soodalla ja vesipesulla kaustisessa pesurissa. Puristettu krakkauskaasu jäähdytetään ja kuivataan sen jälkeen molekyyliseuloilla, jotka poistavat suurimman osan vedestä.

Erotus. Kuivattu krakattu kaasu johdetaan kylmälaatikkoon vedyn ja kevyiden hiilivetyjen poistamiseksi samalla kun eteenihäviöt minimoidaan.

Tässä vaiheessa jäähdytysjunan lauhteet johdetaan erotuskolonnien sarjaan. Ensimmäisessä kolonnissa (demetaanisaattori) yläosasta saadaan metaania, joka käytetään edelleen kylmälaatikossa, kun taas alavirta johdetaan toiseen kolonniin (deetaanisaattori).

Etanisaattorin yläosa, joka koostuu pääasiassa eteenistä ja etaanista, johdetaan asetyleenikonvertteriin, jonka jälkeen se fraktioidaan C2-jakajassa. Tässä kolonnissa valot poistetaan yläpäästä ja kierrätetään puristusjärjestelmään, kun taas polymeerilaatuinen (PG) eteeni otetaan kolonnista sivuvirtana. C2-splitterin pohjakerroksesta peräisin oleva etaani kierrätetään krakkausuuniin.

Etanisaattorin pohjavirta johdetaan depropanisaattoriin, joka tislaa C3-komponentit yläpäästä. Tämä ylimenovirta käsitellään katalyyttisesti vetykäsittelyllä metyyliasetyleenin ja propadieenin poistamiseksi, minkä jälkeen se syötetään C3-jakajalle. Tässä kolonnissa valot poistetaan yläpäästä ja kierrätetään kompressoreihin, kun taas polymeerilaatuinen (PG) propeeni otetaan kolonnista sivuvirtana. C3-splitterin pohjasta peräisin oleva propaani kierrätetään krakkausuuniin. Propaaninpoistoyksikön pohjista saadaan C4+-virta.

Taloudellinen suorituskyky

Prosessin taloudellinen arviointi tehtiin vuoden 2015 ensimmäisen neljänneksen tietojen perusteella, kun otettiin huomioon laitos, jonka nimelliskapasiteetti on 1 700 000 tonnia etyleeniä vuodessa ja joka on rakennettu Yhdysvaltain Persianlahden rannikolle.

Laitoksen rakentamisen arvioidut pääomakustannukset (kiinteät kokonaisinvestoinnit, käyttöpääoma ja alkuvaiheen kustannukset) ovat noin 2,37 miljardia dollaria, kun taas käyttökustannusten arvioidaan olevan noin 360 dollaria tuotettua eteenitonnia kohti.

Globaalinen näkökulma

Nimelliskapasiteetiltaan noin 155 miljoonaa tonnia vuodessa etyleeni on yksi tärkeimmistä maailmanlaajuisesti tuotettavista petrokemian tuotteista. Suurin osa eteenin tuotannosta kuluu polyeteenin valmistukseen, mutta eteeniä käytetään myös eteenioksidin, etyleenidikloridin ja etyylibentseenin valmistukseen (kuva 2).

Kuva 2. Eteenin valmistus. Etyleenistä valmistetaan lukuisia tuotteita

Toimittajan huomautus: Tämän kolumnin sisällön on toimittanut Intratec Solutions LLC (Houston; www.intratec.us) ja sen on toimittanut Chemical Engineering. Esitetyt analyysit ja mallit on laadittu julkisesti saatavilla olevien ja ei-luottamuksellisten tietojen perusteella. Sisältö edustaa ainoastaan Intratecin mielipiteitä. Lisätietoja analyysien laatimismenetelmistä ja käyttöehdot löytyvät osoitteesta www.intratec.us/che.

.