何國軍
【摘 要】論文介紹了目前國內(nèi)煤制烯烴項目投產(chǎn)情況,闡述了烯烴分離裝置典型工藝流程和技術(shù)特點,以及烯烴分離裝置在開工過程中的物料損失原因,提出了減少烯烴分離裝置開工損失的措施,并分析了壓縮機組在開工過程中非計劃停車的常見原因及相應(yīng)對策。
【Abstract】 This paper introduces the current production situation of coal-to-olefin project in China, expounds the typical process flow and technical characteristics of olefin separation unit, and the causes of material loss of olefin separation unit in start-up process. Measures for reducing the start-up loss of olefin separation unit are put forward. Common causes of unplanned shutdown of compressor unit during start-up and corresponding countermeasures are analyzed.
【關(guān)鍵詞】煤化工;烯烴分離;開工;措施
【Keywords】 coal chemical industry; olefin separation; start-up; measures
【中圖分類號】TQ221.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069(2019)04-0007-03
1 引言
目前,在許多煤化工生產(chǎn)中依然存在著原材料的損失,尤其是在烯烴分離裝置的運行中對原材料的浪費依舊是引人注目的。伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,國內(nèi)外對煤化工企業(yè)產(chǎn)品的需求量依舊在不斷上漲,尤其是烯烴產(chǎn)品的需求量不斷增加。烯烴的生產(chǎn)過程也越來越引人關(guān)注。國內(nèi)外許多實驗室及企業(yè)的研發(fā)部門都在集中全力研究烯烴分離裝置的高效利用。對烯烴分離裝置檢測與防漏的重視程度越來越高。烯烴產(chǎn)品的高效利用與否,對于企業(yè)的效益來說至關(guān)重要。烯烴分離裝置對于整個企業(yè)來說起著關(guān)鍵作用。
2 烯烴分離技術(shù)簡要介紹
隨著化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展,對于烯烴的需求量日益增加,為了節(jié)約原材料,世界各國對于傳統(tǒng)的烯烴分離技術(shù)都加大了研究力度,力求能開發(fā)出一種耗能低,分離效率高的新型烯烴分離技術(shù),以替代傳統(tǒng)的耗能高、效率低的分離技術(shù)[1]。目前我國的大多數(shù)主流煤化工企業(yè)烯烴分離裝置都采用了美國KBR或者魯瑪斯的專利技術(shù),其主要產(chǎn)品包含聚合級乙烯,聚合級丙烯,同時包含副產(chǎn)品混合C4和混合C5,燃料氣和少量丙烷。神華榆林能源化工有限公司烯烴分離裝置采用美國KBR專利技術(shù),來自MTO(甲醇制烯烴)裝置的產(chǎn)品進(jìn)去烯烴分離裝置后,首先經(jīng)過壓縮機的多段壓縮,然后進(jìn)入水洗塔和堿洗塔脫除酸性氣體和大量含氧有機物,脫去酸性氣體后的產(chǎn)品繼續(xù)進(jìn)入干燥裝置去除水分,之后進(jìn)入脫丙烷塔,在脫丙烷塔進(jìn)行碳四以下輕組分和以上重組分進(jìn)行分離,在脫甲烷塔中將甲烷氫分離出去,后續(xù)在乙烯丙烯精餾塔中分別進(jìn)行乙烯丙烯的提純。
3 開工關(guān)鍵節(jié)點控制
從產(chǎn)品壓縮機投料到產(chǎn)出合格丙烯的時間見表1。從表1可以看出,從產(chǎn)品壓縮機投料到產(chǎn)出合格丙烯原計劃是四天,但是通過精心調(diào)整碳四、碳五、乙烯、丙烯等,實際進(jìn)行時間比原計劃時間縮短幾個小時。
4 烯烴分離裝置開工物料損失原因及解決措施
4.1 產(chǎn)品氣壓縮機段間罐液位易發(fā)生高液位連鎖及解決措施
因MTO反應(yīng)器從投料到合格需要三個小時的時間,且產(chǎn)品氣從水洗塔塔頂?shù)綁嚎s機一段吸入管線是無保溫狀態(tài),因此產(chǎn)品氣中的水極易在管線中冷凝聚集,且MTO開工期間,塔頂溫度控制不穩(wěn),也極易帶水到烯烴分離裝置。因此,產(chǎn)品氣壓縮機段間罐液位是導(dǎo)致產(chǎn)品氣壓縮機跳車的一個誘因。產(chǎn)品氣引入壓縮機之前,在電動閥前及時排凝。同時,在壓縮機升速期間,段間罐設(shè)有專人,若有起液跡象,立刻將段間罐液位排入火炬系統(tǒng)。同時,各個段間液位調(diào)節(jié)閥保證全開,將段間罐的凝液全部返至一段吸入罐。緊急情況下,中控可以自啟一段吸入罐底泵,采取雙泵運行將段間凝液送至MTO,以保證產(chǎn)品氣壓縮機不觸發(fā)連鎖動作而停車。
4.2 烯烴分離裝置中丙烯制冷壓縮機氮氣含量過高及解決措施
烯烴分離裝置中的丙烯制冷壓縮機密封氣主要氣體為氮氣,這些氮氣的大部分是通過一級密封進(jìn)入壓縮機機體的。這些氮氣與丙烯混合,長期大量的混合氣體進(jìn)入整個分離裝置后,在壓縮機開機后會造成壓縮機出口溫度迅速升高。嚴(yán)重時會造成丙烯制冷壓縮機的連鎖停機。這些情況就導(dǎo)致裝置運行后需要將內(nèi)部的大量氮氣排出系統(tǒng)外,向火炬排放,在排出的同時難以避免地會將丙烯混入,從而造成丙烯的浪費,當(dāng)?shù)獨庠蕉鄷r丙烯的損失也就越多,所以操作人員應(yīng)該精細(xì)化操作,縮短開車時間,調(diào)節(jié)平穩(wěn)后,及時切換成出口丙烯氣相作為密封氣[2]。
4.3 脫甲烷塔塔頂乙烯損失大及解決措施
脫甲烷塔在開工初期,為保證塔釜產(chǎn)品合格,再沸量大,級間泵循環(huán)量小,碳三洗和丙烷洗均未投用,因此脫甲烷塔塔頂乙烯損失量較大。在各個塔調(diào)整穩(wěn)定時,碳三洗和丙烷洗慢慢投入,塔頂溫度從0℃降到-32℃,脫甲烷塔塔頂乙烯損失量也大大降低。但是,投碳三洗、丙烷洗的時候,要緩慢投用多觀察,且及時增加塔釜再沸量,防止脫甲烷塔塔釜甲烷不合格。級間循環(huán)量不易過大,否則造成甲烷帶入氣提段,再沸調(diào)整不及時易造成塔釜甲烷含量超標(biāo),造成乙烯產(chǎn)品不合格,回?zé)捲黾幽芎摹?/p>
4.4 脫乙烷塔靈敏板溫度不易控制及解決措施
當(dāng)脫甲烷塔塔釜溫度波動時,對脫乙烷塔靈敏板溫度影響較大。因為脫乙烷塔大部分是液相進(jìn)料,因此進(jìn)料溫度波動對靈敏板影響較為明顯,且脫乙烷塔設(shè)計偏小,操作起來更加不易,所以要嚴(yán)格控制脫甲烷塔塔釜進(jìn)料溫度,進(jìn)料溫度高易導(dǎo)致碳三帶到塔頂,進(jìn)料溫度低易造成碳二帶到塔釜。且靈敏板反應(yīng)較為滯后,塔上部溫度顯示較為靈敏,可參考塔上部溫度值調(diào)整塔釜再沸量。
4.5 水洗塔水循環(huán)量無法建立,氧化物含量高及解決措施
由于水洗塔氣體流速過快,工藝氣將凈化水帶入到堿洗塔弱堿段,造成弱堿段液位較高,廢堿量大大增加,超過了廢堿焚燒爐的設(shè)計能力。通過降低水洗塔的循環(huán)量來防止廢堿量增大。降低凈化水循環(huán)量卻犧牲了除去氧化物的效果,造成丙烷產(chǎn)品中二甲醚含量高[3]。因此,只能在檢修中在塔頂設(shè)計除沫網(wǎng),防止液體隨工藝氣夾帶到弱堿段。同時可以提高凈化水的質(zhì)量,可以向凈化水中補充透平凝液,防止凈化水夾帶氧化物,造成水洗效果不好。
4.6 脫丙烷塔回流罐液位無法建立及解決措施
開工期間,當(dāng)脫丙烷塔向脫甲烷塔進(jìn)料時,容易造成脫丙烷塔回流罐液位空。因此,在下次開工時,可以提前向脫乙烷塔引液相丙烯,當(dāng)向脫甲烷塔進(jìn)料時,緩慢開手閥的同時,可以適當(dāng)?shù)叵蛎摫樗亓鞴扪a充丙烯液體,防止回流量不夠,造成塔頂碳四含量超標(biāo)。
4.7分離裝置機組停機頻繁及解決措施
烯烴分離裝置工藝流程復(fù)雜,在開工期間工作量大,系統(tǒng)的每個細(xì)節(jié)都需要精心調(diào)整,稍有差池就會出現(xiàn)超溫超壓現(xiàn)象,嚴(yán)重時會導(dǎo)致整個裝置的停車[4]。裝置的塔器設(shè)備較多,常常導(dǎo)致裝置連鎖停車,影響生產(chǎn)。還有防喘振系統(tǒng)控制不當(dāng)?shù)臅r候會使機組發(fā)生喘振現(xiàn)象而導(dǎo)致機組震動加劇,在位移較大的時候機組停車的情況也常常發(fā)生。烯烴分離裝置與上游裝置在布置上雖然相鄰,但是產(chǎn)品從上游裝置出來后到達(dá)烯烴分離裝置后所需要經(jīng)過的管道還是非常長,在產(chǎn)物進(jìn)入分離裝置前,氣體內(nèi)的水分會在管道里凝結(jié),容易造成烯烴分離裝置壓縮機連鎖停機[5]。
5 其他減少開工損失的措施
5.1 丙烯機及丙烯精餾塔提前開車
丙烯制冷壓縮機是以丙烯氣作為壓縮介質(zhì),采用閉式循環(huán),在運行中丙烯損失極少,可以提前運轉(zhuǎn),而不會浪費物料。通過罐區(qū)來的氣相丙烯置換掉機體內(nèi)的氮氣,避免開車中因殘存氮氣造成出口高溫連鎖停車,在壓縮機運行平穩(wěn)后,向各個用戶注入丙烯,待接收新鮮物料以后,逐步緩慢提高丙烯冷劑液位,這比按照順序流程開車消除了諸多干擾因素,從客觀上減少了丙烯機停車的風(fēng)險,節(jié)約了物料損失。丙烯與丙烷因其相對揮發(fā)度較為接近,所以丙烯精餾塔需要245塊塔盤,采用雙塔操作,這就需要大量的丙烯液體注入系統(tǒng)內(nèi),在開工過程中,可以從丙烯球罐引入氣相丙烯置換,然后引入液體丙烯至回流罐,逐步建立全回流運轉(zhuǎn),等待新鮮物料進(jìn)入,這將大大縮短開工時丙烯產(chǎn)品合格時間。
5.2 增加透平凝液至水洗塔洗滌,提高氧化物脫除效果
因為MTO凈化水中含有微量的氧化物,對烯烴分離水洗塔的水洗效果不利,嚴(yán)重時會導(dǎo)致水洗塔塔盤堵塞,造成不必要的停工。因此準(zhǔn)備通過檢修技改向汽提水緩沖罐配一根來自壓縮機透平凝液的水,通過機泵直接送至水洗塔進(jìn)行洗滌,這樣可以提高水洗塔的水洗效果,除去工藝氣中的氧化物成分,提高了丙烷產(chǎn)品純度,保證了丙烷產(chǎn)品合格。
6 結(jié)語
綜上所述,烯烴分離裝置開工過程中的損失控制對于企業(yè)整體來說是至關(guān)重要的。本文對烯烴分離裝置開工損失進(jìn)行闡述,明確了損失的計算測量方法。并以烯烴分離裝置為例,對烯烴生產(chǎn)過程中可能造成的損失做了詳細(xì)預(yù)測與處理,以幫助企業(yè)合理利用現(xiàn)有資源,充分發(fā)揮主動性,落實切實可行的發(fā)展戰(zhàn)略,把企業(yè)做大做強。
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【5】賈金秋.節(jié)能減排新技術(shù)在煤制烯烴項目烯烴分離裝置中的應(yīng)用[J].神華科技,2017,15(3):87-90.