羅 鶴

(中韓(武漢)石油化工有限公司,湖北 武漢 430076)

1 裝置介紹

武漢乙烯是在2013年投產(chǎn)，年生產(chǎn)能力是80萬噸聚合級乙烯、40萬噸的聚合級丙烯，副產(chǎn)品有氫氣、混合碳四、裂解汽油、輕質(zhì)燃料油、重質(zhì)燃料油。裝置的裂解原料是來自煉油廠的石腦油、加氫尾油、丙烷、LPG和干氣，還有乙烯自產(chǎn)的循環(huán)丙烷和循環(huán)乙烷。

裂解技術(shù)采用的是前脫丙烷前加氫。冷區(qū)是由冷箱、碳三洗滌塔、碳二洗滌塔、預(yù)脫甲烷塔、脫甲烷塔及膨脹再壓縮機(jī)組成的。這種流程即節(jié)省了系統(tǒng)的冷量也減少了乙烯的損失。而且碳二洗滌塔采用的是分凝分餾塔，這種塔不僅可以傳質(zhì)也可以傳熱，是國際先進(jìn)技術(shù)，即回收了冷量，又能使物料進(jìn)行分離。

2 流程介紹

從高壓脫丙烷塔回流罐上進(jìn)來的氣相經(jīng)過2#冷箱(E-312X)、E-307和E-308冷卻到-37℃后進(jìn)入碳三洗滌塔(C-310)。該塔是采用自回流式的回流方式，回流量是由塔頂?shù)睦鋮s器(E-323)冷卻情況控制。碳三洗滌塔塔底的物料就進(jìn)入預(yù)脫甲烷塔(C-302)。預(yù)脫甲烷塔另一股進(jìn)料時高壓脫丙烷塔回流罐底過來的物料。預(yù)脫甲烷塔也是采用自回流式回流，塔頂是用丙烷塔釜液做冷劑。塔頂?shù)臍庀嘧鳛槊摷淄樗谝还蛇M(jìn)料直接進(jìn)入脫甲烷塔，塔底是進(jìn)入脫乙烷塔。

碳三洗滌塔塔頂?shù)臍庀嘟?jīng)過脫甲烷塔第一進(jìn)料激冷器(E-309)冷凝到-77℃進(jìn)入脫甲烷塔第一進(jìn)料分離罐(D-306)。分離后的液相作為脫甲烷塔的第二股進(jìn)料，氣相則進(jìn)過冷箱E-314X和脫甲烷塔第二進(jìn)料激冷器冷凝到-98℃進(jìn)入脫甲烷塔第二進(jìn)料分離罐(D-307)。分離罐液相作為脫甲烷塔的第三股進(jìn)料，氣相經(jīng)過冷箱E-315X冷凝進(jìn)入碳二洗滌塔。碳二洗滌塔通過分離液相作為脫甲烷塔的第四股進(jìn)料進(jìn)入脫甲烷塔，氣相經(jīng)過冷箱(E-316X)冷凝后進(jìn)入1#氫氣/甲烷分離罐(D-308X)。分離罐的液相一部分作為冷劑回到碳二洗滌塔頂冷凝器E-319，一部分到冷箱作為高壓甲烷出激冷區(qū)。氣相進(jìn)過冷箱(E-317X)冷凝到-162℃進(jìn)入2#氫氣/甲烷分離罐。分離罐氣相為氫氣進(jìn)過冷箱到甲烷化，液相進(jìn)過冷箱后作為尾氣出激冷區(qū)。

脫甲烷塔塔底液相進(jìn)過冷卻后進(jìn)入乙烯塔，為脫乙烷塔節(jié)省能耗。脫甲烷塔氣相抽出經(jīng)過膨脹再壓縮機(jī)為冷箱提供冷量后出激冷區(qū)。

3 影響乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量因素

3.1 乙烯混入碳三組分

乙烯產(chǎn)品中混入碳三，主要是碳三洗滌塔、預(yù)脫甲烷塔或是脫乙烷塔的操作不當(dāng)導(dǎo)致碳三組分進(jìn)入乙烯塔。碳三洗滌塔塔頂溫度是-47℃，由乙烯作為冷劑，塔底溫度是-37℃。塔頂碳三含量小于0.013%。預(yù)脫甲烷塔的塔頂溫度是-36.7℃,由脫甲烷塔釜液作為冷劑，塔底的溫度是-15.6℃。塔頂碳三含量小于0.04%。脫乙烷塔塔頂溫度-45℃，塔釜由急冷水作為再沸，塔頂碳三含量小于0.08 %。

3.2 乙烯產(chǎn)品混入甲烷

乙烯產(chǎn)品中混入甲烷，主要是預(yù)脫甲烷塔和脫甲烷塔把甲烷帶入乙烯。預(yù)脫甲烷塔甲烷超標(biāo)：a、塔底再沸E-322加熱不夠，要聯(lián)系丙烯機(jī)崗位調(diào)節(jié)，適當(dāng)減少塔底抽出；b、塔頂?shù)幕亓鞫啵{(diào)節(jié)E-321冷劑量，或是脫甲烷塔操作問題使得塔釜液的溫度高。c、進(jìn)料的變化，首先是溫度的變化，進(jìn)料的溫度如果偏低就會使塔的溫度整體下降有可能使甲烷帶到塔釜。進(jìn)料的組分也可能影響到預(yù)脫甲烷塔的操作，進(jìn)料組分過輕或是甲烷含量過高，都會導(dǎo)致預(yù)脫甲烷塔塔底的甲烷超標(biāo)。進(jìn)料組分變化可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)回流和再沸重新調(diào)節(jié)塔的參數(shù)。

4 激冷系統(tǒng)操作措施

4.1 碳三洗滌塔調(diào)節(jié)方法

圖1 碳三洗滌塔流程

碳三洗滌塔的主要作用是把裂解氣中的碳三組分分離到預(yù)脫甲烷塔中，使進(jìn)入脫甲烷塔進(jìn)入乙烯塔的塔釜液中不含有碳三組分，減少脫乙烷塔的能耗，流程見圖1。碳三洗滌塔和預(yù)脫甲烷塔都是采用自回流式的回流方式。塔頂回流主要依靠塔頂冷凝的液位調(diào)節(jié)。碳三洗滌塔的冷劑是-62℃的乙烯。E-323冷劑流量通常由塔頂出料溫度控制，E-323液位過高，高液位超池，則由液位控制冷劑的流量。在碳三洗滌塔沒有再沸器，分離動力主要是靠進(jìn)料的溫度。

碳三洗滌塔塔頂碳三組分過高時注意降低塔頂溫度，適度增加冷劑流量，也有可能是E-323液位過高沒有足夠的汽化空間導(dǎo)致塔頂溫度異常，要先降低冷劑流量，降低冷劑液位，留有足夠的汽化空間。觀察進(jìn)料溫度是否過高，聯(lián)系丙烯機(jī)崗位進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4.2 預(yù)脫甲烷塔調(diào)節(jié)方法

預(yù)脫甲烷塔塔頂回流操作與碳三洗滌塔基本相同，E-321冷劑是脫甲烷塔釜液調(diào)節(jié)過程要注意脫甲烷塔情況，防止脫甲烷塔底液位及乙烯塔液相進(jìn)料大幅度波動，影響乙烯機(jī)操作，預(yù)脫甲烷塔的再沸E-322是由40℃丙烯作為再沸介質(zhì)，流量由靈敏板溫度串級控制。

預(yù)脫甲烷塔出現(xiàn)塔頂碳三組分過高時主要考慮靈敏板溫度過高，塔頂冷凝回流不足，隨時注意E-322再沸丙烯溫度，出現(xiàn)異常波動及時與丙烯機(jī)崗位聯(lián)系。預(yù)脫甲烷塔的甲烷含量過高時主要是靈敏板溫度過低，注意塔頂氣相出料溫度低于-45℃，則增加再沸量，調(diào)節(jié)再沸溫度。塔底的甲烷高也可能是高壓塔液相進(jìn)料突然增加，超過塔的操作負(fù)荷，這種情況通常是因?yàn)楸┗責(zé)拰?dǎo)致，首先增加塔底再沸和回流冷劑，如果不能緩解只能調(diào)整回?zé)捔俊?/p>

4.3 脫甲烷塔調(diào)節(jié)方法

脫甲烷塔有四股進(jìn)料，這樣的進(jìn)料方式可以節(jié)省塔的能耗，同時也減少了每一股進(jìn)料波動時對塔的影響。如果幾股進(jìn)料的溫度過低或是進(jìn)料量增加就會使脫甲烷塔底甲烷的換量偏高。這時脫甲烷的主要調(diào)節(jié)手段增加碳三洗滌塔頂冷劑，減少塔頂進(jìn)入激冷區(qū)量，可以減少脫甲烷塔進(jìn)料。

圖2 脫甲烷塔再沸流程

脫甲烷塔的再沸器E-318由高壓塔回流裂解氣作為再沸，通過旁路控制再沸量，再沸溫度由裂解氣溫度及E-318前冷卻器E-215控制。如果是裝置整體符合增加或是再沸溫度不夠?qū)е蚂`敏板溫度過低，通過進(jìn)料調(diào)節(jié)作用不明顯，也可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)E-318的旁路增加再沸量或是聯(lián)系丙烯機(jī)崗位調(diào)節(jié)E-215冷劑量，增加再沸，提高塔底的溫度。脫甲烷塔的回流溫度是-94℃，隨時注意回流泵P-301冷泵的運(yùn)行狀況，流程加圖2。

脫甲烷塔壓力是由膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速控制。壓力過高會影響冷區(qū)壓力分布，影響進(jìn)料量，并使甲烷輕組分溶入塔釜液，適當(dāng)?shù)奶岣吲蛎洐C(jī)轉(zhuǎn)速控制脫甲烷塔壓力。

4.4 脫乙烷塔調(diào)節(jié)方法

脫乙烷塔的主要任務(wù)是分離碳二碳和三組分，塔頂由丙烯作為冷劑，冷劑量通常由塔頂壓力串級控制，冷凝器有高液位超池，在控制過程中要注意冷劑液位不宜過高影響汽化空間。塔釜由急冷水作為再沸，塔頂出料作為乙烯塔的液相進(jìn)料。塔釜再沸器E-401由急冷水最為再沸介質(zhì)，靈敏板溫度串級控制。

乙烯塔進(jìn)料碳三組分高很可能是脫乙烷塔操作不當(dāng)造成，首先可能是靈敏板溫度偏高，檢查急冷水溫度是否變化，如果急冷水溫度過高，及時與急冷崗位聯(lián)系。其次查看塔頂壓力是否異常，冷凝器液位及冷劑流量是否正常，塔頂壓力過低或是變化幅度較大可能引起塔頂碳三組分異常，手動調(diào)節(jié)冷劑流量穩(wěn)定冷凝器液位。注意回流溫度及回流量，觀察塔上部塔盤溫變化，如果長時間溫度較高，可能是回流比不夠，檢查回流泵運(yùn)行狀況，增加回流量比。

4.5 冷區(qū)的綜合操作

激冷系統(tǒng)的冷量來源主要是膨脹機(jī)、丙烯機(jī)和乙烯機(jī)，主要的換熱設(shè)備就是冷箱。激冷的主要點(diǎn)為碳二洗滌塔頂壓力及脫甲烷塔頂壓力和冷劑量，通過壓力梯度和溫度來調(diào)節(jié)各個塔罐的進(jìn)出料流量主要組分切割，穩(wěn)定激冷區(qū)壓力更有助于精餾塔的分離。碳二洗滌塔的壓力由氫氣去界區(qū)控制，注意調(diào)節(jié)過程有一定滯后，不可大幅度調(diào)節(jié)閥門開度。在第二干燥器及氫氣干燥器切換充壓過程容易引起氫氣壓力波動，充壓可分次開閥充壓減少壓力波動范圍。

脫甲烷塔壓力由膨脹再壓縮機(jī)控制。在脫甲烷塔回流罐頂?shù)脚蛎洐C(jī)入口有一個壓力控制儀表，分程控制膨脹再壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速和膨脹機(jī)的旁路閥。日常調(diào)節(jié)由膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速控制，在膨脹機(jī)停車時由膨脹機(jī)旁路控制壓力。

5 結(jié)語

聚合級乙烯產(chǎn)品指標(biāo)中甲烷含量小于500ppm，碳三組分含量是小于10%。主要分離區(qū)域就在激冷區(qū)，激冷區(qū)的穩(wěn)定操作對乙烯產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。激冷區(qū)主要是穩(wěn)定控制壓力，通過冷劑調(diào)節(jié)冷凝組分，使冷區(qū)有一定的壓力梯度。冷區(qū)的操作要與丙烯機(jī)和乙烯機(jī)配合，防止引起冰機(jī)波動。乙烯產(chǎn)品甲烷和碳三的污染主要是在冷區(qū)，在冷區(qū)操作不穩(wěn)定的情況下要停止對乙烯塔進(jìn)料，冷區(qū)各塔、換熱器保溫保壓保液位狀態(tài)，等待重新開車。