侯明剛

（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江寧波 315000）

脫乙烷塔異常現(xiàn)象分析及對(duì)策

侯明剛

（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江寧波 315000）

氣體分餾是精餾原理在煉油廠(chǎng)里應(yīng)用最廣泛的裝置之一，在生產(chǎn)過(guò)程會(huì)遇到很多異?，F(xiàn)象。本文從氣體分餾裝置技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)，針對(duì)某石化100×104t/a氣體分餾裝置脫乙烷塔生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，運(yùn)用LIMS數(shù)據(jù)和道爾頓分壓定律從工藝狀態(tài)變化的角度進(jìn)行分析，并提出有效的解決辦法，提高分離效率。

精餾原理；現(xiàn)象；脫乙烷塔；工藝狀態(tài)

氣體分餾裝置是煉油向化工過(guò)渡的關(guān)鍵裝置，上游的液化氣經(jīng)過(guò)氣分裝置，將液化氣分離成重要的化工原料，如丙烯，丙烯主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、丁/辛醇、環(huán)氧丙烷、丙烯酸、苯酚/丙酮等。因此保證氣分裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，產(chǎn)出合格的產(chǎn)品對(duì)下游化工產(chǎn)鏈生產(chǎn)有重要的意義。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)較多新建氣體分餾裝置在生產(chǎn)中都遇到了碳二組分多影響丙烯質(zhì)量的問(wèn)題，本文根據(jù)大榭石化氣體分餾裝置生產(chǎn)工況的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)脫乙烷塔出現(xiàn)的問(wèn)題展開(kāi)分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，希望為國(guó)內(nèi)同類(lèi)裝置能更好的做到安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿(mǎn)、優(yōu)運(yùn)行提供點(diǎn)滴參考。

1 裝置簡(jiǎn)介

某石化有限公司100萬(wàn)噸/年氣體分餾裝置是重蠟油裂解制烯烴項(xiàng)目新建15套工藝裝置中的一套，本裝置按三塔流程設(shè)計(jì)，其由脫丙烷塔、脫乙烷塔、兩臺(tái)精丙烯塔及相應(yīng)其他設(shè)備組成，與催化裂解（DCC）深度熱聯(lián)合。該裝置的原料為220×104t/a重油催化裂解所產(chǎn)液化氣經(jīng)脫硫、脫硫醇后的精制液化氣，所生產(chǎn)的丙烯純度≥99.6%（mol）的精丙烯作為下游將建的聚丙烯裝置的原料，混合碳四餾分作為下游15萬(wàn)噸/年MTBE裝置的原料，部分碳四餾分回到DCC回?zé)?，丙烷送入罐區(qū)，不凝氣排至DCC回收，或排到燃料氣管網(wǎng)[1]。

脫乙烷塔采用了57層高效浮閥塔板，該塔是全回流的精餾塔，塔頂不出產(chǎn)產(chǎn)品，塔頂氣相冷凝后全部作為回流返回塔內(nèi)。塔底的主要產(chǎn)品是丙烯、丙烷的混合物，對(duì)于C2組分含量有嚴(yán)格要求，其操作的穩(wěn)定性直接影響丙烯質(zhì)量和裝置的穩(wěn)定性。

2 主要問(wèn)題

2016年6月，某石化氣體分餾裝置實(shí)現(xiàn)一次開(kāi)車(chē)成功。7月下旬，連續(xù)幾天時(shí)間丙烯純度不合格，低于產(chǎn)品質(zhì)量要求的99.6%，無(wú)法達(dá)到公司對(duì)丙烯產(chǎn)品要求，而丙烯不合格的原因有丙烯中丙烷組分超標(biāo)，丙烯中碳二組分超標(biāo)，經(jīng)化驗(yàn)LIMS結(jié)果和脫乙烷塔工況分析，這次是因?yàn)樘级罅糠e聚在脫乙烷塔攜帶至丙烯塔所致（見(jiàn)圖1）。脫乙烷塔C2在大量積聚不及時(shí)排出造成壓力波動(dòng)，不僅使脫乙烷塔工況紊亂，影響丙烯純度，而且對(duì)設(shè)備安全來(lái)說(shuō)也是一個(gè)巨大的隱患。

3 現(xiàn)象分析

氣體分餾裝置帶大量C2組分，最明顯變化的是脫乙烷塔的塔頂溫度降低，冷后溫度低，回流罐液位大幅度下降，頂壓上升，整個(gè)塔工況紊亂，精丙烯塔不穩(wěn)定，丙烯純度下降，下面從溫度差和壓差角度分析。

3.1 脫乙烷塔頂?shù)诇囟炔钭兓治?/h3>

按相平衡原理，塔頂與塔底溫度的改變將引起操作壓力和塔頂、塔底產(chǎn)品組成的變化，從而影響物料平衡及汽液平衡。如果壓力和組成不變，溫度就不會(huì)改變。如果塔壓穩(wěn)定在規(guī)定指標(biāo)上，溫度和組成就是相互制約的，溫度變化就反映了組成的變化。當(dāng)脫乙烷塔內(nèi)輕組分增多，其各塔盤(pán)溫度會(huì)相應(yīng)降低，頂?shù)诇夭钤龃螅ㄒ?jiàn)圖 2）[2]。

圖1 丙烯純度與丙烯中C2對(duì)比

圖2 脫乙烷塔頂?shù)诇囟融厔?shì)

對(duì)于T-102的工況，如果僅根據(jù)頂溫或者壓力來(lái)判斷，無(wú)法得出一個(gè)全面的結(jié)果。精餾塔的操作需要結(jié)合多個(gè)參數(shù)來(lái)綜合判斷。當(dāng)壓力變化不大時(shí)，溫度的變化反應(yīng)的是產(chǎn)品的組成?？梢愿鶕?jù)T-102塔底溫度（TI-00503）、塔頂溫度（TI-00511）差 ΔT來(lái)粗略判斷塔底C2脫除的效果。ΔT=塔底溫度-塔頂溫度。

由圖3數(shù)據(jù)可見(jiàn)：（1）當(dāng)22日08：00以后，脫乙烷塔T-102的塔頂塔底溫度差ΔT超過(guò)8℃并逐步上升；（2）于24日04：00達(dá)到最大24.2℃以后溫度差ΔT開(kāi)始下降；（3）于24日20：00以后下降至8℃以下。同時(shí)，由丙烯中的 C2含量趨勢(shì)圖可見(jiàn)：（1）22日08：00以后丙烯產(chǎn)品中C2含量快速上升；（2）24日20：00以后丙烯產(chǎn)品中C2達(dá)到最大后快速下降。

通過(guò)以上可知：（1）當(dāng)T-102塔頂塔底溫差ΔT超過(guò)8℃以上并繼續(xù)上升時(shí)，脫乙烷塔底C3中攜帶C2，丙烯產(chǎn)品中的C2含量會(huì)隨之大幅度攀升；（2）當(dāng)T-102塔頂塔底溫差ΔT下降至8℃及以下時(shí)，脫乙烷塔底C3中基本不攜帶C2，丙烯產(chǎn)品中的C2開(kāi)始下降。

圖3 脫乙烷塔頂?shù)诇囟炔钭兓?/p>

圖4 脫乙烷塔頂?shù)诇囟炔詈蛪毫Σ钰厔?shì)對(duì)比

3.2 脫乙烷塔頂?shù)讐翰钭兓治?/h3>

脫乙烷塔頂?shù)拇蟛糠侄际荂3組分，C2只是占一小部分，由道爾頓分壓定律，混合氣體中任一組分的分壓等于該組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與總壓的乘積，由于C2和C3在相同溫度下飽和蒸汽壓相差很大，查閱相關(guān)資料可知，50℃下乙烷的飽和蒸汽壓為7.0MPa，而丙烯的飽和蒸汽壓為1.8MPa[3]，可知當(dāng)脫乙烷塔C2含量增多，對(duì)脫乙烷塔頂壓力影響很大，塔壓會(huì)迅速上漲。

塔的壓差直觀(guān)反應(yīng)塔盤(pán)的平衡相態(tài)，或塔盤(pán)上液面的厚度，通過(guò)壓差來(lái)分析，脫乙烷塔帶C2后塔頂?shù)诇囟炔詈蛪翰顚?duì)比（見(jiàn)圖4）。

由圖4可知當(dāng)塔內(nèi)C2組分增多，壓差和溫差同時(shí)增大，C2組分減少，壓差和溫差同時(shí)減小，可知正常操作下脫乙烷塔各層塔盤(pán)C2含量的組分變化是影響壓力和溫度變化的根本原因，而溫度變化比壓力變化更顯著。

4 對(duì)策

4.1 安裝在線(xiàn)分析儀

丙烯產(chǎn)品的化驗(yàn)LIMS結(jié)果顯示C2含量大幅上升時(shí)，丙烯塔內(nèi)已經(jīng)富集大量C2，此時(shí)再調(diào)整很有可能已經(jīng)影響了丙烯產(chǎn)品質(zhì)量，利用脫乙烷塔溫度差顯著的變化來(lái)判斷丙烯塔是否帶C2并提前調(diào)整工藝，建議在中控DCS氣分脫乙烷塔界面添加溫差參數(shù)，或檢修期間加丙烯在線(xiàn)分析儀，為提前優(yōu)化工藝操作提供指導(dǎo)。

4.2 優(yōu)化操作思路

當(dāng)氣分原料液化氣中C2含量較高時(shí)，聯(lián)系上游裝置穩(wěn)定其操作，減少碳二攜帶量，應(yīng)該提高脫乙烷塔的底溫，以此來(lái)降低脫乙烷塔頂中C2的分壓，并加大塔頂不凝氣的外排量，這樣才能控制好脫乙烷塔頂?shù)膲毫?，并降低塔底組分中C2的含量。若排不及，可以在氣分進(jìn)料罐，脫丙烷回流罐以及丙烯塔回流罐頂大量排碳二組分。

以下是脫乙烷塔具體應(yīng)對(duì)方法：（1）塔頂壓力高，冷后溫度低，通常帶C2，則開(kāi)閥排放不凝氣，同時(shí)加大塔底加熱量以排出塔底C2；（2）塔頂壓力高，冷后溫度高，則開(kāi)大循環(huán)水降溫：如果冷后溫度可以降低，待壓力穩(wěn)定后再根據(jù)工況判斷；如果冷后溫度不能降低，為熱量過(guò)剩需要減小塔底加熱量；塔頂壓力低，冷后溫度高，為塔頂不凝氣排放過(guò)量，關(guān)閉排不凝氣閥；塔頂壓力低，冷后溫度低，加大塔底熱源，待工況穩(wěn)定后再判斷。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）經(jīng)過(guò)一系有針對(duì)性的措施，某石化氣體分餾裝置很好的解決了生產(chǎn)過(guò)程丙烯產(chǎn)品純度低的問(wèn)題，并能保持產(chǎn)品質(zhì)量長(zhǎng)期合格，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，滿(mǎn)足了公司對(duì)的丙烯質(zhì)量的要求，增加了裝置效益。

（2）實(shí)際生產(chǎn)中，控制進(jìn)料中的碳二組分含量是關(guān)鍵，需根據(jù)氣分脫乙烷塔頂?shù)诇囟炔钜约氨┊a(chǎn)品的化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整氣分裝置工藝操作。

（3）氣體分餾裝置的運(yùn)行初期是各項(xiàng)操作參數(shù)不斷調(diào)整優(yōu)化的過(guò)程，需要以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)的指導(dǎo)，但不能盲目依賴(lài)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的情況，采取相應(yīng)對(duì)策，以達(dá)到裝置平穩(wěn)高效運(yùn)行的目標(biāo)。

［1]王葆華，楊果，李樹(shù)清，等.寧波100萬(wàn)噸/年氣體分餾裝置技術(shù)規(guī)程［G］.2015.

［2]LIMS數(shù)據(jù)采集［G］.寧波：公司中心化驗(yàn)室，2016.

［3]丁玉興.化工原理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

Analysis of deethanizer's abnormity and countermeasures

HOUminggang
（CNOOC Ningbo Daxie Petrochemical Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315000，China）

Gas fractionation is distillation principle in one of the most widely used device in refinery,in the production process will encounter a lot of abnormal phenomenon.This article embarks from the gas fractionation equipment technical characteristics.Aiming at the petrochemical 1 million tons/year appeared in the process of gas fractionation unit deethanizer production problems,using the LIMS data and partial pressure of Dalton's law is analyzed from the angle of process state changes,and effective solutions were put forward to improve the separation efficiency.

distillation principle；phenomenon；deethanizer；process state

TE962

A

1673-5285（2017）09-0142-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.09.035

2017－08-11

侯明剛，男（1989-），助理工程師，畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)，主要從事石油化工生產(chǎn)工作，郵箱：1049329749@qq.com。