【摘 要】中石化勝利油田分公司石油化工總廠8×104噸/年氣體分餾裝置，以重油催化液化氣為原料，生產(chǎn)精丙烯產(chǎn)品。經(jīng)過優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，以及節(jié)能技改技措，實(shí)現(xiàn)了裝置在生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)設(shè)計負(fù)荷1.5倍的條件下，運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量合格，實(shí)際能耗僅為設(shè)計能耗的72.07％，裝置取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。為了進(jìn)一步降低裝置能耗，對脫丙烷塔進(jìn)料溫度參數(shù)進(jìn)行了提高，并進(jìn)一步優(yōu)化脫丙烷塔的運(yùn)行參數(shù)，將裝置的能耗降低了4.06％，達(dá)到了進(jìn)一步降低裝置能耗的目的。

【關(guān)鍵詞】氣體分餾;進(jìn)料;飽和態(tài);過熱態(tài);節(jié)能降耗

0.前言

中石化勝利油田分公司石油化工總廠8×104噸/年氣體分餾裝置，于1995年建成投產(chǎn)，原設(shè)計以油田輕烴為原料生產(chǎn)正丁烷產(chǎn)品，1999年后因下游裝置的原因一直處于閑置狀態(tài)。2003年中國石化工程建設(shè)公司（SEI）對該裝置進(jìn)行改造設(shè)計，改造后的裝置以重油催化液化氣為原料，生產(chǎn)精丙烯產(chǎn)品，加工能力不變。2004年7月裝置改造竣工投產(chǎn)，一次開車成功，裝置生產(chǎn)平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量、收率、加工規(guī)模均達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。2005年9月對重催熱水的利用上進(jìn)行了進(jìn)一步的技術(shù)改造，將脫丙烷塔進(jìn)料加熱器、脫乙烷塔重沸器熱源由蒸汽改為重催低溫?zé)崴?，?shí)現(xiàn)了對低溫?zé)岬倪M(jìn)一步利用。2005年起總廠催化液化氣產(chǎn)量逐漸增加，氣分負(fù)荷加大，通過不斷優(yōu)化調(diào)整操作參數(shù)，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量和收率指標(biāo)的前提下，氣分裝置處理能力逐步提高，處理量已達(dá)到設(shè)計值的1.5倍，仍能保證裝置平穩(wěn)運(yùn)行。同時，通過采取各項(xiàng)節(jié)能措施，裝置能耗降至設(shè)計能耗的75％以下，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

經(jīng)過節(jié)能技術(shù)改造，氣分裝置只有脫丙烷塔底重沸器在使用蒸汽。經(jīng)過統(tǒng)計計算，蒸汽在氣分能耗中所占的比重21.47%，所以脫丙烷塔是整個裝置能耗的主要消耗點(diǎn)。為了進(jìn)一步的降低氣分裝置能耗，挖潛增效，自2009年1月起，氣分裝置逐步嘗試將脫丙烷塔進(jìn)料溫度提高，增加重催熱水的取熱，降低蒸汽消耗，從而降低氣分裝置的綜合能耗。

1.脫丙烷塔的現(xiàn)狀

脫丙烷塔是氣體分餾裝置加工處理液化氣的第一個分餾塔，原料為重催液化氣。其主要作用是將液化氣中的碳三及碳三以上的輕組分分離出來，作為脫乙烷塔的進(jìn)料。脫丙烷塔高63米，塔的中部有三個進(jìn)料口，塔內(nèi)有103層塔板。塔底重沸器使用0.4MPa飽和蒸汽為熱源，塔頂部采用空冷冷卻塔頂氣相，進(jìn)料為經(jīng)進(jìn)料加熱器加熱至70℃左右的飽和態(tài)液化氣。脫丙烷塔進(jìn)料加熱器的熱源為總廠提供的低溫?zé)崴?。脫丙烷塔的設(shè)計操作壓力為1.90MPa，但是實(shí)際操作壓力在1.70Mpa，塔底操作溫度在101℃左右，塔頂操作溫度在46℃左右。

2.脫丙烷塔進(jìn)料改為過熱態(tài)的實(shí)踐探索

2.1脫丙烷塔進(jìn)料改為過熱態(tài)的技術(shù)分析

脫丙烷塔的塔板數(shù)較多，精餾段有足夠的塔板數(shù)進(jìn)行汽液相接觸，所以提出了將脫丙烷塔進(jìn)料由飽和態(tài)改為過熱態(tài)的設(shè)想。

根據(jù)能量守恒定律，進(jìn)入脫丙烷塔的總熱量應(yīng)該等于離開脫丙烷塔的總熱量，即：

Q入=Q出+Q損失

由于脫丙烷塔的保溫效果較好，散熱量與總熱量相比，數(shù)值很小，可以忽略不計，所以，Q入=Q出

在氣體分餾裝置中，進(jìn)入脫丙烷塔的總熱量Q入為從脫丙烷塔底重沸器獲得的熱量Q重沸器和進(jìn)料液化氣從脫丙烷塔進(jìn)料加熱器獲得的熱量Q進(jìn)料之和，即：

Q入=Q重沸器+Q進(jìn)料

為了保證脫丙烷塔的分餾效果不變，維持現(xiàn)有的操作平衡，所以進(jìn)入脫丙烷塔的總熱量Q入不變，在保證進(jìn)入脫丙烷塔的總熱量Q入不變的情況下，適當(dāng)?shù)脑黾右夯瘹鈴拿摫樗M(jìn)料加熱器所獲得的熱量Q進(jìn)料，就可以相應(yīng)減少脫丙烷塔從塔底重沸器獲得的熱量Q重沸器，從而達(dá)到減少塔底重沸器減少蒸汽用量的目的。

氣分裝置脫丙烷塔進(jìn)料進(jìn)料加熱器的加熱介質(zhì)為重催裝置來的低溫?zé)崴?。適當(dāng)增加重催熱水的取熱，減少塔底對蒸汽的消耗，可以降低氣分裝置的煉油綜合能耗。

2.2脫丙烷塔進(jìn)料改為過熱態(tài)的實(shí)踐探索

氣分裝置脫丙烷塔進(jìn)料液化氣的溫度一直控制在68-70℃，這也是液化氣組分在1.70MPa下的飽和溫度。2009年1月份開始，氣分車間逐步將脫丙烷塔進(jìn)料加熱器的熱水閥門的開度適當(dāng)開大，將脫丙烷塔進(jìn)料溫度由68-70℃提高至73-75℃。調(diào)節(jié)之后，脫丙烷塔底重沸器的蒸汽用量由2.5t/h左右降低至2.0t/h 左右，初步降低蒸汽消耗0.5t/h。

2.2.1脫丙烷塔操作參數(shù)調(diào)整

脫丙烷塔進(jìn)料溫度提高后，中部精餾段的溫度有所升高，根據(jù)采樣分析，塔頂餾分中的重組分略有增加，化驗(yàn)分析塔頂回流罐中的碳四組分含量由調(diào)節(jié)前的1.0％以下，升高至2.0％左右。針對這一變化，采取了將脫丙烷塔進(jìn)料口下移，由原來的中進(jìn)料口改為下進(jìn)料口，增加了脫丙烷塔精餾段的塔板數(shù)，用以保證脫丙烷塔的精餾效果。經(jīng)過下移進(jìn)料口的調(diào)節(jié)，在不增加塔頂回流量的情況下，脫丙烷塔頂回流罐中的碳四組分含量下降至1.5％左右，少量的碳四組分進(jìn)入丙烯塔后，對丙烯塔的操作沒有影響。在將脫丙烷塔的回流比適當(dāng)提高后，塔頂回流罐中的碳四組分含量下降至調(diào)節(jié)前的1.0％。以下經(jīng)過以上兩種措施改進(jìn)，脫丙烷塔在保證分餾效果的前提下，塔底重沸器蒸汽用量減少了0.5t/h 左右，達(dá)到了預(yù)期的目的。

2.2.2脫丙烷塔頂?shù)桩a(chǎn)品分析對比

更改進(jìn)料狀態(tài)前后的實(shí)際值對比表

2.2.3脫丙烷塔蒸汽消耗分析對比

蒸汽的能耗指標(biāo)按2763.0MJ/t計算。

隨著脫丙烷塔進(jìn)料狀態(tài)的改變，脫丙烷塔的分離效果有所下降，雖然在進(jìn)料改為過熱態(tài)后，操作回流比有所增大，但是塔頂產(chǎn)品中的碳四含量和塔底碳四餾分中的丙烯含量均有所增加，而塔頂產(chǎn)品中的碳四組份造成了丙烯塔底丙烷中的碳四含量增加，丙烯塔底溫升高。但由于丙烷不單獨(dú)作為產(chǎn)品外賣，而是和碳四餾分混合后銷售，因此丙烷中碳四組份的增加不會影響裝置的產(chǎn)品質(zhì)量，僅造成丙烯塔能耗略有增加。

4.結(jié)論

⑴氣分裝置將脫丙烷塔進(jìn)料溫度由飽和態(tài)改為過熱態(tài)，減少了裝置的蒸汽消耗，降低了裝置的綜合能耗。按照氣分裝置每年運(yùn)行8400小時計算，每年因?yàn)樵撨\(yùn)行優(yōu)化，可以降低蒸汽消耗4200噸，按照勝利石化總廠內(nèi)部蒸汽價格260元/噸計算，每年降低加工成本109萬元。

⑵從運(yùn)行優(yōu)化后氣分裝置運(yùn)行情況來看，在原料性質(zhì)相同、目的產(chǎn)品相同的要求下，該優(yōu)化方案非常成功，完全滿足設(shè)計條件下的產(chǎn)品質(zhì)量和收率要求。

⑶運(yùn)行優(yōu)化后的氣分裝置操作彈性雖然有所降低，但是仍舊滿足了高負(fù)荷生產(chǎn)的要求，在設(shè)計處理量1.5倍的情況下產(chǎn)品質(zhì)量合格，收率高，裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)平穩(wěn)生產(chǎn)。

⑷通過優(yōu)化脫丙烷塔的進(jìn)料溫度參數(shù)，裝置生產(chǎn)能耗與以往同期相比，下降了4.06％，提高了氣分裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

⑸因?yàn)槭倧S氣分裝置的脫丙烷塔為103層塔板，精餾段較長，有較為充分的汽液相接觸空間，可以保證分餾效果。 [科]