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        乙烯裝置干燥器延長再生周期的技術(shù)

        2021-08-30 12:20:48王雁鵬
        煉油與化工 2021年4期

        王雁鵬

        (中國石油大慶石化公司化工一廠,黑龍江大慶163714)

        某石化公司乙烯裝置投用以來,設(shè)有裂解氣干燥器、液烴干燥器、第2干燥器以及氫氣干燥器共7臺干燥器,除第2干燥器外,其余干燥器均為1投1備運(yùn)行狀態(tài),干燥劑需頻繁再生切換,利用高壓蒸汽加熱尾氣產(chǎn)生熱再生氣對其進(jìn)行再生操作,此過程中高壓蒸汽用量較大,同時隨再生次數(shù)增加,分子篩吸附能力下降[1]。

        1 總體思路

        根據(jù)3A分子篩氣相吸附相關(guān)公式,分階段延長各干燥器運(yùn)行時間,減少再生次數(shù)。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,針對干燥器冷吹前,裂解氣干燥器中剩余的裂解氣會對燃料氣產(chǎn)生影響,解耦控制功能不夠完善等情況,增加“裂解氣殘氣回收”步驟,對解耦控制功能進(jìn)行優(yōu)化,投用自動控制[2,3]。

        2 技術(shù)方案

        2.1 分階段延長干燥器運(yùn)行時間

        (1)穿透吸附容量計算

        3A分子篩的平衡吸附量q0見圖1。

        圖1 平衡吸附量

        由圖1可以看出3A分子篩的平衡吸附量q0約為0.2 kg/kg,根據(jù)公式可計算床層穿透吸附容量:式中f(c)—穿透吸附容量,q0—平衡吸附量,L a—吸附帶長度,H—床層高度,u—實(shí)際氣速,K a=4 s-1

        裂解氣干燥器:

        穿透時間tB=1 708 h

        經(jīng)過計算得出,裂解氣干燥器理論穿透時間為40 h,氫氣干燥器理論穿透時間為156 h,第2干燥器理論穿透時間為1 708 h,說明干燥器運(yùn)行周期延長理論上有較大的操作空間,但還需根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)[4]。

        2.2 再生過程優(yōu)化

        2.2.1 在裂解氣干燥器再生冷吹步驟前,增加殘留裂解氣回收步驟即采用再生氣充泄壓方式,充分回收裂解氣,同時減少再生過程對燃料氣等前后工序的影響,避免因燃料氣波動造成裂解爐COT波動,影響后分離系統(tǒng)進(jìn)料流量,造成干燥器瞬時空速發(fā)生較大變化,影響干燥劑使用壽命,同時通過漲減壓方式,在泄壓時,分子篩發(fā)生脫附,可有效減少干燥器分子篩殘留裂解氣吸附量,進(jìn)一步降低干燥劑水分吸附量,過程如下:

        (1)分2階段將冷再生氣流量控制閥開度開至11%,對干燥器床層進(jìn)行充壓操作;

        (2)監(jiān)控床層壓力變化,確認(rèn)床層壓力高于0.33 MPa,后緩慢將冷再生氣流量控制閥關(guān)到0%;

        (3)打開出口泄壓閥,進(jìn)行泄壓操作當(dāng)床層壓力與急冷水塔頂壓力≤0.06 MPa時,關(guān)閉泄壓閥。

        增加“裂解氣殘氣回收”步驟,實(shí)現(xiàn)裂解氣充分回收,降低再生過程對燃料氣系統(tǒng)影響。

        2.2.2 優(yōu)化裂解氣再生過程實(shí)現(xiàn)再生過程溫度、流量解耦控制投用,同時在干燥器升溫步驟改為2階段進(jìn)行,細(xì)化升溫過程。

        (1)升溫第1段。將冷再生氣流量控制閥從初始設(shè)定閥位60%逐步關(guān)至49.33%,同時,將熱再生氣溫度控制閥逐漸從0%開至20%。以給定的速率,將冷再生氣流量控制閥流量設(shè)定值的設(shè)定值提至17.5 t/h;然后以給定的速率,將熱再生氣溫度控制閥的設(shè)定值提至232℃;

        (2)升溫第2段,將冷再生氣流量控制閥從49.33%逐步關(guān)至20%,同時將熱再生氣溫度控制閥從20%開至75%,以給定速率將冷再生氣流量控制閥的流量設(shè)定值提至17.5 t/h;然后以給定速率,將熱再生氣溫控閥溫度設(shè)定值提至232℃;

        (3)升溫第2段結(jié)束后,如果冷再生氣流量控制閥手動,其閥位在19.5%~20.5%之間,將其設(shè)定為20%。如果熱再生氣溫度控制閥手動,其閥位在74.5%~75.5%之間,將其設(shè)定為75%。

        結(jié)合實(shí)際再生系統(tǒng)閥門特性及工藝要求,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行相關(guān)曲線,應(yīng)用解耦技術(shù)等,對再生過程進(jìn)行改造優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)再生順控程序全自動運(yùn)行。

        裂解氣干燥器再生智能順控系統(tǒng)經(jīng)改造后,再生智能順控系統(tǒng)可投入自動運(yùn)行,減少了操作人員工作量,避免誤操作,同時,裂解爐COT溫度均方差減少至0.7℃內(nèi)[5]。

        2.3 分階段延長干燥器運(yùn)行周期

        結(jié)合化驗(yàn)分析數(shù)據(jù),分階段逐步延長干燥器運(yùn)行周期,實(shí)時監(jiān)控各干燥器出口水含量變化,干燥器運(yùn)行周期延長后,保證各干燥器出口氣體露點(diǎn)分析在-70℃以下,避免后系統(tǒng)出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象。

        干燥器的運(yùn)行周期見表1,各干燥器的出口露點(diǎn)見表2~4。

        表1 干燥器運(yùn)行周期/h

        表2 裂解氣干燥器出口露點(diǎn)

        表3 氫氣干燥器出口露點(diǎn)

        表4 第2干燥器出口露點(diǎn)

        干燥器運(yùn)行周期延長后,出口露點(diǎn)均在-70℃以下,運(yùn)行狀態(tài)良好。

        3 實(shí)施效果

        裂解氣干燥器運(yùn)行時間由24 h延長至30 h,第2干燥器運(yùn)行時間由1個月延長至2個月,氫氣干燥器運(yùn)行時間由24 h延長至72 h。延長運(yùn)行時間后各干燥器再生次數(shù)變化如下:

        (1)氫氣干燥器再生次數(shù)由182次/a下降至122次/a,每次熱再生時高壓蒸汽消耗2 t/h,熱再生時間為9 h,高壓蒸汽價格148.08元/t,節(jié)省費(fèi)用16×104元;

        (2)第2干燥器再生次數(shù)由12次/a下降到了6次/a。每次熱再生時,高壓蒸汽消耗6.5 t/h,熱再生時間26 h,高壓蒸汽價格148.08元/t,節(jié)省費(fèi)用15.02×104元;

        (3)裂解氣干燥器再生次數(shù)由原來的366次/a降低至293次/a,每次再生高壓蒸汽消耗8 t/h,熱再生時間9 h,高壓蒸汽價格148.08元/t,節(jié)省費(fèi)用77.83×104元。

        節(jié)省高壓蒸汽外引費(fèi)用108.85×104元/a。

        查詢乙烯及氫氣產(chǎn)品中水含量變化情況,均在控制指標(biāo)范圍之內(nèi),干燥器再生周期延長后未對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。乙烯水含量見圖2。

        圖2 乙烯產(chǎn)品中水含量

        4 結(jié)束語

        通過研究干燥劑運(yùn)行規(guī)律并結(jié)合干燥劑技術(shù)協(xié)議,將裂解氣干燥器、第2干燥器以及氫氣干燥器的運(yùn)行周期分階段延長,從而減少干燥劑再生次數(shù)節(jié)省蒸汽用量,同時減緩干燥劑劣化程度。

        繼續(xù)關(guān)注干燥器入、出口物料中的水含量,計劃根據(jù)各干燥器運(yùn)行情況繼續(xù)延長其運(yùn)行時間;同時此方案和經(jīng)驗(yàn)可以在同類裝置中推行,創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)存在較強(qiáng)的借鑒意義。

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