劉先國

(大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714)

一、概述

大慶石化公司E2乙烯裝置于1999年投產(chǎn)，2004年7月通過技術改造，乙烯產(chǎn)能從18萬噸/年提高到27萬噸/年。E2乙烯裝置壓縮分離部分采用的是前脫丙烷前加氫工藝。其中脫丙烷系統(tǒng)主要進行了如下改造：增加了高壓脫丙烷塔精餾段塔板的開孔面積、塔頂新增四塊塔板(使高壓脫丙烷塔由原來的35塊塔盤增加至39塊塔盤)、增加提餾段塔盤的開孔面積和降液管的直徑。高壓脫丙烷塔的回流改在第39塊板上部注入(原來在35塊板注入)，低壓塔返高壓塔的一股回流仍在第35塊板上進入。

二、工藝流程簡介

從裂解爐出口來的裂解氣經(jīng)過壓縮機前三段壓縮，進入堿洗塔、干燥器后，經(jīng)過高壓塔進料冷卻器EH-1650冷卻到-9℃后進入高壓脫丙烷塔。高壓脫丙烷塔塔頂氣相進入壓縮機四段，經(jīng)四段壓縮后進入前加氫反應器ER1605進行加氫除炔，脫除乙炔的裂解氣經(jīng)過一系列的冷凝器(丙烯制冷系統(tǒng)提供冷量)冷凝后進入高壓塔回流罐EV-1641，一部分液相作為高壓塔的回流，另一部分液相進入脫甲烷系統(tǒng)，氣相進入前冷分離氫氣和甲烷；高壓塔塔釜液相進入低壓脫丙烷塔ET-1611，進一步分離出C3組分。低壓塔塔頂氣相經(jīng)冷凝后進入回流罐EV-1640，其中一部分液相作為低壓塔的回流，另一部分返回到高壓塔。下圖中實線部分為設計的工藝流程：

圖 工藝流程圖

三、運行存在的問題及原因分析

E2乙烯裝置在2004年7月擴建結束后，裝置負荷基本維持在20～24萬噸/年乙烯下運行。在這種負荷下，雙塔脫丙烷系統(tǒng)表現(xiàn)出以下的問題：

1、高壓脫丙烷塔精餾效果不好，塔頂溫度波動較大，常常高于設計溫度。原設計溫度-27℃，實際在-22℃左右；這導致塔頂氣相中超過設計指標的C4或C5被帶入加氫反應器ER1605中，影響催化劑的活性。

2、裂解氣壓縮機四段吸入量(即高壓塔塔頂氣相量)明顯超過在在設計負荷下的吸入量，導致裂解氣壓縮機的負荷增加，四段吸入壓力高，前三段憋壓。

針對表現(xiàn)出來的問題，分析原因如下：

1、高壓脫丙烷塔是板式塔，改造時通過增加高壓脫丙烷塔塔板的開孔面積和降液管尺寸，增加了塔板的處理能力，雖然保證了該塔在沒有大的改動前提下，處理能力提高了近15%，但在一定程度上降低了塔的操作彈性，使塔在低負荷下的效率明顯下降[1]。

2、在沒有改造前，低壓塔回流罐EV-1640返高壓塔的回流是與高壓塔回流罐EV-1641回流匯合在一起進入高壓塔的第35塊板，此時混合后的溫度大約為-42℃，能夠滿足高壓塔回流的需要；在改造后，EV-1641返高壓塔的回流在第39塊板上注入，而EV-1640罐返高壓塔的回流仍進入高壓塔的第35塊板，此股回流的組成99.9%為C3組分，完全滿足在35塊板作為回流的組分需要。此股回流在節(jié)流后的溫度約為6～8℃，而高壓塔35塊板的設計溫度為-25℃,由于兩股物流的溫差較大，這股回流進入此塊塔板后，與該板上的液相形成暴沸，破壞了塔在正常狀況下的溫度和組成分布[2]，這也影響了高壓塔精餾效果。

3.裂解氣壓縮機四段吸入量(即高壓塔塔頂氣相量)在22萬噸/年乙烯的負荷下，設計吸入量為69t/h，而實際為73t/h，超出設計值4t/h。將裂解氣壓縮機防喘線手閥關閉后，吸入量沒有變化，確認不是返回線泄漏所致。同時，也一一排除了工藝系統(tǒng)向四段返回的可能性。因此分析認為，這是某些組分在此不斷循環(huán)的結果。

表 對比高壓脫丙烷塔實際運行數(shù)據(jù)與設計數(shù)據(jù)

通過與設計數(shù)據(jù)的對比分析認為：實際操作中控制進入EV-1641的工藝物流的溫度過低，在3.4～3.6Mpa的壓力下，將導致較多的C2組分和甲烷組分被冷凝下來。

表 分析此時組成與設計組成對比

在通過調節(jié)閥節(jié)流到1.2Mpa后，大部分C2和甲烷組分轉變?yōu)闅庀嘀苯舆M入壓縮機四段。這一方面導致高壓塔塔壓力高，四段吸入量大，使壓縮機各段負荷不匹配，影響了裂解氣壓縮機的效率；另一方面由于這部分不必要的組分循環(huán)，增加了丙烯機的負荷；同時，節(jié)流后過低的回流溫度導致過冷效應，對塔板的分離效果反而有一定的影響。

另外，在3.4～3.6Mpa的壓力下，進入EV-1641的工藝物流的溫度宜保持在-24～-28℃左右為宜，此時也有一部分C2和甲烷組分被冷凝下來，通過組分的節(jié)流作用[3]，EV-1641回流到高壓塔的工藝物流的溫度可以降到-40℃以下，這已經(jīng)完全可以滿足高壓塔分離的需要。

四、運行優(yōu)化措施

1、EV-1640返高壓塔的回流不再進入高壓塔的第35塊板，而是改為進入進料冷卻器EH-1605前。這種方案將導致高壓塔進料組分的變化，同時將增加裝置的能耗，在負荷高的時候更加不利；(工藝流程簡圖中虛線所示)。

2、與EV-1641返高壓塔的回流混在一起，進入高壓塔的第39塊板。這種方案將導致高壓塔塔頂?shù)腃4組分較設計值偏高，但仍在可以允許的范圍內(nèi)；(工藝流程簡圖中虛線所示)。

3、在負荷相對較低的情況下，重新分配了高/低壓塔的負荷分配，在高壓塔塔釜溫度允許的情況下，盡量提高高壓塔的釜溫，使更多的C3在高壓脫丙烷塔被分離出來，減少低壓脫丙烷塔的負荷，相應地減少了低壓塔回流罐EV-1640返高壓塔的量。這是一種臨時采用的辦法，是以犧牲高壓脫丙烷塔塔釜加熱器的運行周期和C4產(chǎn)量為代價的。

4、EV-1640底部加設去往老區(qū)裝置C3液相加氫反應器的管線，此股物流不再去往高壓脫丙烷塔，而是直接加氫后進入丙烯塔。低壓脫丙烷塔塔頂氣相組分中99.9%為C3組分，因此這種方案是可行的，徹底解決新區(qū)脫丙烷系統(tǒng)存在問題的同時，也在一定程度上降低了裂解裝置的能耗。(工藝流程簡圖中虛線所示)。

五、結論

1、在前脫丙烷前加氫工藝流程的雙塔脫丙烷系統(tǒng)中，低壓脫丙烷塔返高壓脫丙烷塔的回流在根據(jù)組分選擇合適的進料位置的同時，還應該考慮到物料溫度的影響，避免溫差過大，形成暴沸影響精餾效果。

2、在前脫丙烷前加氫工藝流程的雙塔脫丙烷系統(tǒng)中，在資金允許的條件下，盡量設置C3液相加氫系統(tǒng)，雖然一次投資費用高一些，但從長遠看來，這對裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)和降低裝置的能耗都有積極的作用。

3、高壓脫丙烷塔的回流罐溫度不宜控制過低。經(jīng)過節(jié)流降壓后，回流到高壓塔的物流溫度保持在-40℃以下，有效回流組分維持在一定的濃度即可。避免不必要組分的循環(huán)，增加裂解氣壓縮機和丙烯機的負荷。

[1]王松漢，乙烯裝置技術與運行[M]．北京：中國石化出版社，2003.

[2]李作政，乙烯生產(chǎn)與管理[M]．北京：中國石化出版社，1992.

[3]陳濱，乙烯工學[M]．北京：化學工業(yè)出版社，1997.