程萬倉 初麗莉(中國石化中原油田天然氣處理廠 河南 濮陽 457001)

前言

中原油田天然氣處理廠第三氣體處理廠一期處理裝置引進了國外的先進技術(shù)和設(shè)備，其主要工藝流程為：低壓原料氣經(jīng)燃氣輪機帶動的原料氣壓縮機加壓后分離出各種水分雜質(zhì)等形成高壓氣體；高壓氣體再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流制冷和膨脹機膨脹制冷后進入脫甲烷塔，經(jīng)蒸餾塔頂采出甲烷氣，塔底采出重?zé)N；脫甲烷塔的塔底采出相增壓后進入脫乙烷塔，脫乙烷塔頂采出乙烷，塔底采出物經(jīng)增壓后進入脫丙烷塔；同樣脫丙烷塔塔底采出進入脫丁烷塔，至此可知我廠產(chǎn)品主要有氣體甲烷、液態(tài)乙烷、氣霧劑級丙烷、商品丁烷及作為精細加工原料的穩(wěn)定輕烴。液態(tài)乙烷經(jīng)長輸管道輸送至中原乙烯作為優(yōu)質(zhì)裂解原料。

由于現(xiàn)有原料氣進氣條件同最初裝置設(shè)計時的狀況相差較大，主要體現(xiàn)在來氣量及來氣組分的差異較大，造成了脫乙烷塔的操作參數(shù)波動范圍較大，調(diào)節(jié)存在較大滯后性，嚴重影響乙烷產(chǎn)品質(zhì)量，進而影響了其它產(chǎn)品產(chǎn)量以及后續(xù)各蒸餾塔的平穩(wěn)操作。因此提高乙烷產(chǎn)品質(zhì)量尤為重要。

一、分析過程

經(jīng)過長期的理論分析和數(shù)據(jù)對比，影響乙烷產(chǎn)品質(zhì)量的諸多因素主要有以下幾點：脫甲烷塔頂溫度、脫乙烷塔回流量、脫乙烷塔靈敏板溫度、脫乙烷塔的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)滯后等。

因此計劃在脫乙烷塔裝置原有設(shè)計條件的基礎(chǔ)上,優(yōu)化脫甲烷塔頂溫度、脫乙烷塔的回流量、脫乙烷塔的靈敏板溫度等主要工藝參數(shù),同時儀表方面修復(fù)調(diào)節(jié)閥，注重系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，以此提高乙烷產(chǎn)品質(zhì)量。

二、參數(shù)優(yōu)化及確定

根據(jù)理論與實際相結(jié)合針對影響一期脫乙烷塔產(chǎn)品質(zhì)量的諸多參數(shù)進行了以下優(yōu)化處理。

1.脫甲烷塔頂溫度

近年來，由于原料氣中CO2含量的增加導(dǎo)致低溫發(fā)生凍堵，致使脫甲烷塔塔頂溫度無法降至設(shè)定范圍，致使大量C2及C3+進入甲烷中，造成了產(chǎn)品的損失，嚴重影響了乙烷產(chǎn)品質(zhì)量和輕烴產(chǎn)品產(chǎn)量，進而降低了裝置運行的整體效益。因此降低脫甲烷塔塔頂溫度，最終減少干氣中C2H6的含量是提高乙烷產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑。

根據(jù)原料氣中CO2含量與甲烷塔凍堵溫度的對應(yīng)值進行甲烷塔頂溫度控制，在不出現(xiàn)凍堵的情況下最大限度的降低脫甲烷塔溫度，主要方法：

①降低原料氣進入冷箱時的溫度。

調(diào)整原料氣終端冷凝器的供液閥開度，降低原料氣進入冷箱時的溫度。

②提高NGL深冷裝置膨脹機制冷量。

提高膨脹機膨脹比增加膨脹機的負荷有助于脫甲烷塔頂溫度的下降，從而降低干氣中重組分的含量，減少了C2及以上組分的損失，為C2等組分的回收提供了有力的條件。

③增加丙烷制冷的深度。

控制壓縮機各段入口流量在滿足最小流量的情況下最大限度的降低防喘流量，同時降低高壓丙烷空冷后的溫度，提高丙烷系統(tǒng)的制冷效率。

通過長時間的數(shù)據(jù)監(jiān)測與探索，逐漸摸索出了原料氣中所含CO2濃度與脫甲烷塔發(fā)生凍堵時甲烷塔頂溫度的對應(yīng)值，此表為降低脫甲烷塔頂溫度的同時避免脫甲烷塔發(fā)生凍堵現(xiàn)象提供了有力的保障。

2.脫乙烷塔回流量

脫乙烷塔內(nèi)若液相不足，就會不足以冷凝上升的氣體，弱化了各組分分離效果，造成塔頂餾出重組分過多，產(chǎn)品不合格?；亓髡菫榫s塔提供足夠的液相，最佳的回流量保證了乙烷塔頂?shù)牟沙龊细瘛?/p>

合理改變回流量，長時間的監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量，對比回流量與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系，確定脫乙烷塔最佳回流量。

在裝置運行期間(原料氣中CO2含量相差不大時)針對乙烷塔在不同回流量時對應(yīng)乙烷產(chǎn)品的質(zhì)量展開了一系列主要數(shù)據(jù)的監(jiān)測，回流量的變化范圍確定在5.5t/h—6.7t/h之間。

由最終數(shù)據(jù)得出結(jié)論當脫乙烷塔回流量達到6.5t/h時，乙烷產(chǎn)品中的C2H6含量達到最大值94.7%。若回流量繼續(xù)增大將會增加塔的整體熱負荷，增加能耗，對塔造成損壞及不必要的能源浪費，因此通過此組數(shù)據(jù)將脫乙烷塔回流的最佳流量定為6.5t/h。

3.脫乙烷塔靈敏板溫度

脫乙烷塔靈敏板溫度的設(shè)定值控制著塔底重沸器熱量的大小，也就是說直接影響著塔的底溫，底溫過高則會造成塔頂重組分多，產(chǎn)品質(zhì)量低，降低下游重?zé)N回收率；底溫過低致使輕組分進入下游塔群，造成下游塔群的工況不穩(wěn)定，超壓甚至放空造成浪費及環(huán)境污染。

合理改變靈敏板溫度設(shè)定值，監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量，對比其與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系，確定脫乙烷塔最佳靈敏板溫度是優(yōu)化此參數(shù)的具體手段。

裝置運行期間針對脫乙烷塔在不同靈敏板溫度時對應(yīng)乙烷產(chǎn)品的質(zhì)量的一系列主要數(shù)據(jù)的監(jiān)測顯示靈敏板溫度在76.5℃-80℃范圍內(nèi)的規(guī)律如下：當脫乙烷塔靈敏板溫度設(shè)定值達到79.6℃時，乙烷產(chǎn)品中C2H6濃度最高可達94.9%。隨后靈敏板溫度再次提升時，乙烷產(chǎn)品中C3重組分的比例會增大。即試驗中優(yōu)化的靈敏板溫度為79.6℃。

4.在優(yōu)化各工藝參數(shù)的同時，儀表方面脫乙烷塔調(diào)節(jié)閥因調(diào)節(jié)滯后也嚴重的影響了乙烷產(chǎn)品的純度。

調(diào)節(jié)閥只有在自動的狀態(tài)下無滯后現(xiàn)象發(fā)生時才能更加連續(xù)靈活的調(diào)整至平穩(wěn)的工藝參數(shù)范圍內(nèi)。儀表人員整修后脫乙烷塔各調(diào)節(jié)閥已達到靈活自動調(diào)解狀態(tài)。

三、效果評價

處理廠的伴生氣量下降氣質(zhì)越來越貧，裝置的設(shè)計是根據(jù)最初的進氣條件進行的，進氣條件的變化以及設(shè)備的老化會給裝置的平穩(wěn)運行帶來一些挑戰(zhàn)，

在調(diào)整至優(yōu)化后的設(shè)定工藝參數(shù)后，我們又采取了一系列的鞏固措施：加強精餾等相關(guān)知識培訓(xùn)、學(xué)習(xí)和探討，進一步提高操作人員的技能水平，應(yīng)對并解決出現(xiàn)的問題以及制定相關(guān)的運行方案，確保設(shè)備在最佳的參數(shù)內(nèi)運行。

同時生產(chǎn)過程中注意觀察流量、組分、溫度、壓力和液位的變化情況，及時調(diào)的相關(guān)參數(shù)，配合儀表確保自動控制的準確性和靈敏性，使生產(chǎn)過程順利平穩(wěn)進行。

經(jīng)過長時間的不斷優(yōu)化探索總結(jié)，優(yōu)化后脫乙烷塔的乙烷產(chǎn)品中C2H6組分的摩爾百分比相對于優(yōu)化前平均增加了近4個百分點，乙烷產(chǎn)品質(zhì)量有了明顯提高，徹底杜絕了不合格產(chǎn)品。同時下游的丙、丁烷塔運行穩(wěn)定，避免了之前因輕組分進入導(dǎo)致的超壓或防空。

[1]閆蓉.氣體分餾裝置脫乙烷塔的工藝優(yōu)化研究[J].石油化工設(shè)計.2010,27(02)：34-36.

[2]荊舉祥，徐華.脫乙烷塔操作壓力對氣分裝置經(jīng)濟效益的影響[J].石油化工設(shè)計.2007,20(01)：115-116.