張興鑫　石　澤　張　旭　中國寰球工程公司華北規(guī)劃設(shè)計(jì)院　北京　100012

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增設(shè)冷凝冷卻器回收脫乙烷塔頂丙烯的優(yōu)化流程

張興鑫*石澤張旭中國寰球工程公司華北規(guī)劃設(shè)計(jì)院北京100012

摘要采用ASPEN PLUS軟件，對(duì)氣分裝置回收LPG中的丙烯進(jìn)行模擬。結(jié)果表明，增設(shè)冷凝冷卻器，可解決脫乙烷塔頂不凝氣中含有部分丙烯的問題，提高整個(gè)裝置的丙烯回收率。

關(guān)鍵詞氣分丙烯回收冷凝冷卻器脫乙烷塔

*張興鑫：工程師。2006年畢業(yè)于山東科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)。主要從事石油煉制項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話：(010)61917564，Email：zhangxingxin@hqcec.com。

上世紀(jì)90年代以來，丙烯作為重要的石油化工產(chǎn)品之一，其需求的增長速率已超過乙烯[1]。世界上約30%的丙烯來自煉廠催化裂化裝置[1]，這就要求氣分裝置盡最大可能的回收高純度丙烯，以減少分離過程中丙烯的損失。

1增設(shè)冷凝冷卻器的原因分析

國內(nèi)已有的氣體分餾裝置，基本上都存在丙烯損失的問題。近幾年，煉廠為了進(jìn)一步提高丙烯的回收率，同時(shí)在不增加裝置投資的前提下，對(duì)脫乙烷塔通常都采用提壓操作，其正常操作壓力的范圍一般為2.3～2.5MPa(G)。據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，丙烯損失最為嚴(yán)重部分來自脫乙烷塔頂氣相，占總損失的90%以上，而為了制取純度大于99.6%(v)的精丙烯，在原料含有C2組分的情況下設(shè)置脫乙烷塔又是必不可少的[2]。因此，對(duì)脫乙烷塔頂不凝氣中丙烯的回收利用就顯得更有意義。

國內(nèi)現(xiàn)有的氣體分餾裝置一般采用經(jīng)典的三塔流程，分別由脫丙烷塔、脫乙烷塔、丙烯塔組成。其中，脫乙烷塔頂沒有設(shè)置冷凝冷卻器，從而導(dǎo)致部分丙烯隨燃料氣流失。其工藝流程見圖1。

圖1　常規(guī)氣體分餾裝置工藝流程

針對(duì)目前的常規(guī)流程，為解決丙烯流失的問題，提出在脫乙烷塔頂增設(shè)以工藝?yán)鋬鏊鳛槔鋮s介質(zhì)的冷凝冷卻器的設(shè)計(jì)優(yōu)化，對(duì)損失的丙烯進(jìn)行冷凝回收，以提高丙烯產(chǎn)品收率。其工藝流程見圖2。

圖2　帶丙烯冷凝冷卻器的氣體分餾裝置工藝流程

采用ASPEN PLUS計(jì)算模式，增設(shè)冷凝冷卻器后的工況，作為優(yōu)化流程，并和常規(guī)流程進(jìn)行模擬對(duì)比研究，分析冷凝冷卻器的設(shè)置對(duì)丙烯回收率提高的必要性和氣分裝置經(jīng)濟(jì)效益的影響。

2優(yōu)化設(shè)計(jì)流程的模擬分析

2.1　模擬基礎(chǔ)

氣體分餾裝置公稱規(guī)模按550kt/a設(shè)計(jì)，年操作按8400h計(jì)，液化氣原料來自重油催化裂化裝置。丙烯設(shè)計(jì)純度大于等于99.6%(v)，回收率要求大于95%。

2.2　模擬計(jì)算與對(duì)比分析

采用經(jīng)典流程和優(yōu)化流程做比對(duì)研究。假定在兩種流程中，脫丙烷塔的操作溫度、操作壓力均保持一致，塔底熱源采用與催化車間熱聯(lián)合的方式；丙烯塔的操作溫度、操作壓力也盡可能保持一致，塔底熱源采用裝置低溫?zé)崴?，熱水溫差?0℃(75～95℃)，塔頂冷凝采用循環(huán)水和冷凍水，循環(huán)水溫差為10℃(25～35℃)，工藝?yán)鋬鏊疁夭顬?℃(7～12℃)。脫丙烷塔頂空冷器、丙烯塔頂空冷器冷卻負(fù)荷保持不變。

經(jīng)典流程：三塔流程，由脫丙烷、脫乙烷、丙烯丙烷分離三部分組成，主要包括三座分離塔及相應(yīng)配套的重沸、冷凝及產(chǎn)品冷卻等系統(tǒng)。

優(yōu)化流程：三塔流程，由脫丙烷、脫乙烷、丙烯丙烷分離三部分組成，主要包括三座分離塔及相應(yīng)配套的重沸、冷凝及產(chǎn)品冷卻等系統(tǒng)。其中脫乙烷塔頂燃料氣設(shè)置丙烯冷凝冷卻器。

經(jīng)過ASPEN PLUS模擬計(jì)算，脫丙烷塔計(jì)算結(jié)果見表1，脫乙烷塔計(jì)算結(jié)果見表2，丙烯塔計(jì)算結(jié)果見表3。

表1　脫丙烷塔計(jì)算結(jié)果

表2　脫乙烷塔計(jì)算結(jié)果

表3　丙烯塔計(jì)算結(jié)果

注：在保證丙烯塔丙烯產(chǎn)品含量≥99.6%(v)，丙烷產(chǎn)品含量≥95%(v)的基礎(chǔ)上，對(duì)丙烯塔參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

從表1、2、3可知，通過增設(shè)冷凝冷卻器流程優(yōu)化后，丙烯產(chǎn)量在19978kg/h的基礎(chǔ)上增加了522kg/h，丙烯回收率提高了2.5%。

在增產(chǎn)丙烯的同時(shí)，又分析了能耗差別，僅考慮公用工程循環(huán)冷卻水、冷凍水對(duì)丙烯產(chǎn)品單耗的影響，計(jì)算方法：《石油化工設(shè)計(jì)能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50441-2007。具體比較結(jié)果見表4。

表4　能耗對(duì)比

結(jié)果可以看出，優(yōu)化流程的產(chǎn)品單耗略低于常規(guī)流程。

2.3　經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

在考慮公用工程用量變化的前提下，對(duì)常規(guī)流程和優(yōu)化流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較。其中公用工程部分、丙烷、瓦斯、高純度丙烯價(jià)格按表5。

根據(jù)上表所列物價(jià)，丙烷價(jià)格按液化氣價(jià)格考慮，經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比見表6。

從經(jīng)濟(jì)效益增加來看，裝置的產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益顯著增加了，年增經(jīng)濟(jì)效益3280多萬元。

表5　價(jià)格表

表6　經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

3結(jié)語

從兩種流程對(duì)比分析來看，增設(shè)冷凝冷卻器后，設(shè)備投資增加，公用工程消耗增加，但整體來看產(chǎn)品單耗略微降低，而每年回收的丙烯效益也是可觀的。

由結(jié)果分析來看，增設(shè)冷凝冷卻器回收脫乙烷塔頂丙烯是必要的。在以后的老裝置改造上增設(shè)冷凝冷卻器可以作為節(jié)能增效措施，或者在新裝置中都可以直接采用優(yōu)化流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

1王瀚舟，錢伯章.增產(chǎn)丙烯的技術(shù)進(jìn)展[J].石油化工，1999，(6).

2荊舉祥，徐華.脫乙烷塔操作壓力對(duì)氣分裝置經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].石油化工設(shè)計(jì)，2007，24(1)：10～11.

(收稿日期2015-06-18)