王盛加(中國石油遼陽石化分公司烯烴廠,遼寧 遼陽 111000)

乙烯裝置深冷分離系統(tǒng)的優(yōu)化和改進

王盛加(中國石油遼陽石化分公司烯烴廠,遼寧 遼陽 111000)

本文結(jié)合實際情況，提出了乙烯裝置的新深冷分離工藝流程，在深冷分離系統(tǒng)中增加了碳三和碳二洗滌塔，從而有效降低了能耗、減少了乙烯損失。同時，還據(jù)此開發(fā)出了低能耗乙烯技術(shù)。

乙烯裝置；深冷分離系統(tǒng)；能耗；乙烯損失；優(yōu)化；改進

乙烯裝置是一種石油化工裝置，其對于含氫氣、甲烷以及碳二、碳三、碳四等的輕烴混合物的分離，均是通過壓縮及深度冷卻的方法實現(xiàn)的。不同的乙烯流程，相應(yīng)的其深冷分離方法也各有一定的不同。目前在石油化工生產(chǎn)中，常用的輕烴分離方法存在一些缺陷和不足，有待進一步優(yōu)化和改進。筆者結(jié)合實際，分析了其中的缺陷和不足，并提出了優(yōu)化和改進方案，形成了一種新的深冷分離工藝流程，僅供參考。

1 傳統(tǒng)的深冷分離系統(tǒng)工藝流程

乙烯裝置的工藝流程較多，不同的乙烯流程，相應(yīng)的其深冷分離方法也各有一定的不同。如有的是順序分離流程，有的是前脫乙烷流程，還有的是前脫丙烷流程。首先來說順序分離流程，其一般是先壓縮原料氣至3.4至3.9MPa，然后逐級冷卻、閃蒸，直至冷卻到-163至-169℃，將氫氣和富甲烷氣于氫氣罐中分離開來，閃蒸罐液相各自進入到脫甲烷塔之中，逐步進行分離。而其他幾種工藝流程也基本與順序分離流程類似，只不過前脫乙烷流程是將裂解氣中的碳二與碳三分離，前脫丙烷流程則是將裂解氣中的碳三與碳四分離，之后再以上述方法來深冷分離出的輕烴。

2 傳統(tǒng)的深冷分離系統(tǒng)存在的缺陷和不足

在傳統(tǒng)的深冷分離系統(tǒng)中，如果采用的是順序分離流程，則其主要存在的缺陷和不足是能耗較高、乙烯回收率較低，這主要是因為順序分離流程常于脫甲烷塔的回流罐中引出液相甲烷節(jié)流以使物料冷卻至需要溫度，從而給系統(tǒng)提供足夠的冷量，但這卻在一定程度上造成了低溫乙烯冷劑負荷的增加，并且還造成了一定量乙烯的損失；其次，由于脫甲烷塔中被進入了閃蒸罐液相，所以造成了脫甲烷塔的負荷增大；再者在氫氣罐和脫甲烷塔中的乙烯，也會發(fā)生一定量的損失。如果采用的是前脫乙烷流程，雖然脫甲烷塔下部的負荷有所一定的降低，但同時卻使得進入冷箱的碳二量增多，進而造成冷量后移，最終增加了更低溫的冷劑消耗量，節(jié)能性也較差。而如果采用的是前脫丙烷流程，雖然能耗比順序分離流程和前脫乙烷流程都更低，但在流程上也存在一定的缺陷。

3 優(yōu)化和改進后的新深冷分離工藝流程

筆者針對傳統(tǒng)深冷分離系統(tǒng)的能耗較高、乙烯損失較大的缺點，提出了乙烯裝置的新深冷分離工藝流程。以下就以順序分離流程為例，對其優(yōu)化和改進后的工藝流程進行簡要介紹，該流程同樣適用于前脫丙烷流程。

4 優(yōu)化和改進后的順序分離流程與傳統(tǒng)深冷分離系統(tǒng)的區(qū)別

(1)增設(shè)了碳三洗滌塔 優(yōu)化和改進后的順序分離流程，首先在傳統(tǒng)工藝流程的基礎(chǔ)上增設(shè)了碳三洗滌塔，它不同于傳統(tǒng)流程的是，增設(shè)的碳三洗滌塔中的氣相，在經(jīng)回流罐洗滌后，塔頂氣相并不含碳三及更重組分，而只含碳二和更輕組分。

(2)增設(shè)了碳二洗滌塔 優(yōu)化和改進后的順序分離流程增設(shè)了碳二洗滌塔。首先，其不同于傳統(tǒng)流程，裂解氣需要被冷卻到-130℃左右才可進入氫氣分離系統(tǒng)，并將部分乙烯帶走，而是通過碳二洗滌塔回流罐液相的回流洗滌，使溫度只需降到-110℃左右即可，減少了冷凝的輕組分及進入脫甲烷塔的液量；其次，雖然增加了進入氫氣系統(tǒng)的流量，但卻大大降低了乙烯的含量，所以降低了乙烯損失；第三，碳二洗滌塔的結(jié)構(gòu)比較簡單，塔高不大，回流罐可置于塔頂，從而減少了一臺泵設(shè)備。

(3)對預(yù)脫甲烷塔及下游系統(tǒng)進行了改進 優(yōu)化和改進后的順序分離流程還對預(yù)脫甲烷塔及下游系統(tǒng)進行了改進。一般情況下，只需要控制預(yù)脫甲烷塔的釜液中不含甲烷即可，而無須對塔頂組分做出要求；但優(yōu)化和改進后的順序分離流程，脫甲烷塔上部進料不含碳三，為降低能耗，除了需要控制預(yù)脫甲烷塔的釜液中不含甲烷以外，還要保證塔頂氣相中不含碳三。這樣一來，脫乙烷塔的進料就只是由預(yù)脫甲烷塔釜提供，而不用處理全部碳二。再者，乙烯塔的進料也變?yōu)閮晒?，一股來源于脫甲烷塔，一股來源于脫乙烷塔，這也可以降低乙烯塔的能耗。

5 優(yōu)化和改進后的順序分離流程的優(yōu)點

(1)能耗較低 優(yōu)化和改進后的順序分離流程，大大降低了能耗。首先，由于碳三洗滌塔會使大量碳二及少量碳一隨釜液一起進入到預(yù)脫甲烷塔，所以可以降低冷箱負荷及低溫冷劑消耗。其次，分離罐的輕烴冷凝液中所含的甲烷和碳二等不用進入冷箱，所以可以減少冷箱負荷。第三，甲烷膨脹機可以為冷箱提供冷量，不再需要使用脫甲烷塔中的液相甲烷，所以可以減少脫甲烷塔冷凝器負荷。

(2)乙烯回收率較高 優(yōu)化和改進后的順序分離流程，無須從脫甲烷塔回流罐抽出液相來給冷箱提供冷量，所以可以減少乙烯損失。其次，增設(shè)碳二洗滌塔后，可使進入氫氣分離系統(tǒng)的物料中的乙烯含量降低，因此可以減少乙烯損失。

6 結(jié)語

綜上所述，乙烯裝置是以石油、天然氣等為原料，專門用于生產(chǎn)高純度乙烯、丙烯以及眾多石油化工原料副產(chǎn)品的石油化工裝置。但傳統(tǒng)的乙烯裝置，其深冷分離系統(tǒng)的能耗較高、乙烯損失較大，為了改善這一缺點，需要對其深冷分離系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進。

[1]謝娜，劉金平，許雄文，曹樂.乙烯深冷分離中變溫冷卻過程制冷系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化[J].化工學(xué)報，2013，(10):3590-3598.

[2]何磊，路全能，白錦豫.蘭州240kt/a乙烯裝置制冷及深冷分離系統(tǒng)的節(jié)能改造[J].乙烯工業(yè)2012，(04):16-21+1.

王盛加(1983- )，男，遼寧遼陽人，助理工程師 ，本科，主要從事化工操作。