＊楊 凱

（陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司延安石油化工廠 陜西 727406）

引言

延安石油化工廠60萬(wàn)噸/年氣體分餾裝置為聚丙烯裝置提供高純度丙烯原料，為MTBE（甲基叔丁基醚）裝置提供優(yōu)質(zhì)碳四原料，為混合脫氫裝置提供丙烷原料，同時(shí)分離出的戊烷餾分送入汽油精致裝置。該裝置自2009年首次開工以來(lái)，裝置餾出口產(chǎn)品質(zhì)量合格。但運(yùn)行中出現(xiàn)的空冷器管道泵易抽空、凝結(jié)水總管水擊嚴(yán)重、裝置靜置時(shí)壓縮機(jī)干氣密封竄入系統(tǒng)、壓縮機(jī)并機(jī)困難、丙烯塔內(nèi)部壓差大、脫乙烷塔頂冷凝器操作不便、脫戊烷塔結(jié)焦等問(wèn)題，經(jīng)常造成裝置局部停工，嚴(yán)重影響氣體分餾裝置的正常運(yùn)行，因此分析氣體分餾裝置運(yùn)行中存在的問(wèn)題，并根據(jù)問(wèn)題制定應(yīng)對(duì)措施，解決影響氣體分餾裝運(yùn)行問(wèn)題，對(duì)下游裝置的正常運(yùn)行及全廠物料平衡具有重要意義。

1.氣體分餾裝置原料及產(chǎn)品組成

60萬(wàn)噸/年氣體分餾裝置原料液化氣來(lái)自延安煉油廠、永坪煉油廠和榆林煉油廠的混合液化氣，經(jīng)脫硫、脫硫醇后的精制液化氣作為本裝置的原料。設(shè)計(jì)原料組分?jǐn)?shù)據(jù)見表1[1]。

表1 原料組分及產(chǎn)品組成數(shù)據(jù)

依據(jù)設(shè)計(jì)加工量每年60萬(wàn)噸計(jì)算，每年可生產(chǎn)丙烯產(chǎn)品19.29萬(wàn)噸，生產(chǎn)丙烷產(chǎn)品4.27萬(wàn)噸，生產(chǎn)碳四產(chǎn)品34.24萬(wàn)噸，生產(chǎn)戊烷產(chǎn)品1.56萬(wàn)噸，排至高瓦燃料氣約0.64萬(wàn)噸。

2.氣體分餾裝置工藝流程簡(jiǎn)介

脫除硫化氫和硫醇的液化氣進(jìn)入本裝置進(jìn)入裝置原料罐，原料通過(guò)脫丙烷塔進(jìn)料泵進(jìn)入脫丙烷塔，脫丙烷塔為69層ADV（Advanced Micro-dispersion Valve）高效浮閥塔板，塔頂餾出物（C2/C3）經(jīng)脫丙烷塔頂空冷器冷凝后進(jìn)入回流罐，回流罐冷凝液部分用作塔頂回流，一部分送入脫乙烷塔作為進(jìn)料。脫乙烷塔頂蒸出的C2/C3餾分經(jīng)脫乙烷塔塔頂冷凝器部分冷凝冷卻后進(jìn)入脫乙烷塔頂回流罐，不凝氣主要是乙烷和粗丙烯，經(jīng)罐頂壓力控制閥排放至高壓瓦斯管網(wǎng)，冷凝液全回流至塔頂。

脫乙烷塔塔底的粗丙烯自壓進(jìn)入丙烯塔（1）作為進(jìn)料。由于丙烯塔的高度較高（188層塔板），故分為丙烯塔（1）和丙烯塔（2）串聯(lián)運(yùn)行。丙烯塔（2）頂蒸出的氣相丙烯進(jìn)入丙烷蒸發(fā)器管程，與殼程蒸發(fā)的丙烷進(jìn)行換熱，冷凝的丙烯依靠壓差進(jìn)入回流罐，大部分作為丙烯塔（2）回流，一部分送出裝置去丙烯貯罐或直接進(jìn)聚丙烯裝置。丙烯塔（1）塔底的丙烷，少部分送至罐區(qū)；大部分經(jīng)降壓后進(jìn)入丙烷蒸發(fā)罐。在蒸發(fā)罐中液體丙烷吸收丙烯冷凝的熱持續(xù)蒸發(fā)，蒸發(fā)的氣相經(jīng)入口分液罐進(jìn)入透平帶動(dòng)的離心壓縮機(jī)。經(jīng)壓縮后的丙烷氣體升溫升壓，一部分由丙烷冷卻器降溫后進(jìn)入丙烯1塔底部，絕大部分氣相丙烷經(jīng)熱返塔線為丙烯1塔提供熱源。

脫丙烷塔底碳四、碳五餾分自壓進(jìn)入脫戊烷塔，塔頂?shù)奶妓慕?jīng)空冷器冷凝，然后進(jìn)入塔頂回流罐，碳四冷凝液部分作塔頂回流，部分送至甲基叔丁基醚裝置或罐區(qū)。塔底戊烷餾分則送至罐區(qū)或汽油精制裝置。裝置工藝流程圖如圖1所示。

圖1 氣分裝置流程簡(jiǎn)圖

3.氣體分餾裝置運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略

（1）空冷器管道泵易抽空，塔頂冷后溫度高。氣體分餾裝置脫丙烷塔、脫戊烷塔采用管道泵噴淋的濕式空冷器冷卻，運(yùn)行過(guò)程中注水槽內(nèi)部的水位震蕩幅度較大，水槽內(nèi)部容易將水從溢滿口流出。管道泵入口位置的過(guò)濾器安裝位置較高，不僅增加了除鹽水的損耗，還導(dǎo)致管道泵容易被抽空，造成塔頂冷后溫度較高，影響塔頂?shù)桩a(chǎn)品純度。

為了妥善解決此類問(wèn)題，將空冷器水槽補(bǔ)水線浮球閥向下微調(diào)，使水槽水位低于溢流口，并將補(bǔ)水壓力調(diào)小，不僅解決了注水槽液位震動(dòng)幅度較大問(wèn)題，還節(jié)約了除鹽水。此外，將管道泵入口的過(guò)濾器進(jìn)行改造，泵入口與過(guò)濾器保持一定的向下傾斜角度，降低了吸入口位置，解決了管道泵易抽空的問(wèn)題。

（2）凝結(jié)水總管水擊嚴(yán)重。裝置凝結(jié)水總管在開工后發(fā)現(xiàn)了管線水擊嚴(yán)重。總管線長(zhǎng)時(shí)間的水擊導(dǎo)致管線彎頭附近出現(xiàn)了多處裂縫，造成凝結(jié)水滲漏，影響了裝置的安全運(yùn)行。

為了解決此類問(wèn)題，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水總管水擊問(wèn)題多出現(xiàn)在再沸器之后，特別是脫乙烷塔再沸器凝結(jié)水與凝結(jié)水總管的溫差較大，在進(jìn)入凝結(jié)水總管時(shí)速度減緩。因此，在再沸器產(chǎn)生的凝結(jié)水添加氣動(dòng)泵裝置，給凝結(jié)水增加動(dòng)力，將冷凝水與熱凝水分開，進(jìn)入到凝結(jié)水系統(tǒng)中，有效解決凝結(jié)水總管水擊問(wèn)題。

（3）丙烷壓縮機(jī)停運(yùn)期間，氮?dú)飧Z入丙烯塔系統(tǒng)中，增加了系統(tǒng)內(nèi)部壓力。在丙烷壓縮機(jī)停運(yùn)期間，干氣密封氣被替換成了氮?dú)猓瑢?dǎo)致大量氮?dú)膺M(jìn)入到丙烯塔系統(tǒng)中，增加了丙烯塔系統(tǒng)內(nèi)部的壓力，造成丙烯塔開工時(shí)不凝氣多。

為了解決此問(wèn)題，在壓縮機(jī)停運(yùn)時(shí)關(guān)閉丙烷壓縮機(jī)進(jìn)出口的切斷閥門，關(guān)閉防喘振閥，打開壓縮機(jī)機(jī)體泄壓閥，排盡機(jī)體氮?dú)?，將進(jìn)入機(jī)體的氮?dú)鈴谋閴嚎s機(jī)中排出。

（4）丙烯塔系統(tǒng)頂部與底部的壓力差過(guò)大，處理能力較差。在丙烯塔系統(tǒng)開工之后，塔頂、低壓力差會(huì)逐漸增加，最大可達(dá)到0.23MPa，降低了丙烯塔系統(tǒng)的有效處理能力，使得氣體分離系統(tǒng)的加工量達(dá)到最大可處理能力的上限。在處理能力＞75t/h之后，丙烯塔的分離效果降低，塔底丙烷與塔頂丙烯的產(chǎn)品純度明顯下降。

為了解決此問(wèn)題，根據(jù)裝置運(yùn)行狀況，在檢修時(shí)對(duì)每一層塔板浮閥進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)浮閥卡澀及時(shí)進(jìn)行更換。通過(guò)修整，可以使得丙烯塔系統(tǒng)的壓力差接近設(shè)計(jì)值，增強(qiáng)氣體分餾裝置的最大工作負(fù)荷，有效改善丙烯塔系統(tǒng)的分離效果，提高系統(tǒng)工作效率與產(chǎn)品的純度。

（5）脫乙烷塔頂冷凝器冷后溫度波動(dòng)大，操作不便。脫乙烷塔的平穩(wěn)運(yùn)行和樣品合格直接影響丙烯塔系統(tǒng)及產(chǎn)品的合格，而脫乙烷塔的平穩(wěn)決定于壓力的穩(wěn)定，影響壓力的因素主要是由于蒸汽量和塔頂回流溫度，由于氣溫的變化、循環(huán)水自身溫度的變化操作工需頻繁的調(diào)節(jié)循環(huán)水閥門的開度，由于現(xiàn)場(chǎng)操作室和冷凝器的距離較遠(yuǎn)，操作工不能及時(shí)、準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，造成塔壓力波動(dòng)，影響了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

針對(duì)此問(wèn)題，在冷凝器出口循環(huán)水線增加調(diào)節(jié)閥，將控制系統(tǒng)引入主控室DCS系統(tǒng)，內(nèi)操崗位可以根據(jù)冷后溫度的需要，隨時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)循環(huán)水量來(lái)滿足冷后溫度工藝要求，確保系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

（6）脫戊烷塔系統(tǒng)結(jié)焦，清焦難度大。在氣體分餾裝置運(yùn)行中，脫戊烷塔結(jié)焦問(wèn)題嚴(yán)重，造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格，需要將脫戊烷塔系統(tǒng)切出，蒸汽吹掃、打水降溫，然后進(jìn)行清焦處理，期間影響全廠物料平衡和MTBE裝置原料質(zhì)量。

為了解決結(jié)焦問(wèn)題，采取了增設(shè)阻聚劑系統(tǒng)的辦法，在脫戊烷塔返塔線增設(shè)阻聚劑管線、阻聚劑罐、隔膜泵，使用隔膜泵把阻聚劑從罐內(nèi)抽出經(jīng)返塔線進(jìn)入塔內(nèi)，阻聚劑的量根據(jù)加工量來(lái)調(diào)節(jié)大小，目前結(jié)焦問(wèn)題得到了改善。

（7）丙烯塔系統(tǒng)丙烷壓縮機(jī)并機(jī)影響因素多，并機(jī)難度大。氣體分餾裝置已經(jīng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間，經(jīng)歷多次檢修、循環(huán)的工作狀況，如壓縮機(jī)改閉路循環(huán)丙烯塔靜置系統(tǒng)等。在不同工況下，丙烯塔系統(tǒng)的并機(jī)操作過(guò)程大致相同。并機(jī)過(guò)程中容易出現(xiàn)壓縮機(jī)入口氣體量不足、機(jī)組帶液、循環(huán)系統(tǒng)中的蒸汽壓力較低等問(wèn)題，使得壓縮機(jī)系統(tǒng)難以完全閉合，導(dǎo)致機(jī)組不能順利并入丙烯塔系統(tǒng)中。

①丙烷壓縮機(jī)入口處氣相量相對(duì)不足的原因分析。首先，液相丙烷中C4組分含量較高會(huì)導(dǎo)致丙烷壓縮機(jī)入口處氣相量相對(duì)不足。在相同條件下，C4組分的揮發(fā)性較弱。若液相丙烷物質(zhì)中含有較高含量的C4組分，將會(huì)導(dǎo)致丙烷蒸發(fā)罐中的氣體難以與液體丙烷同時(shí)蒸發(fā)出去，且積聚的C4物質(zhì)會(huì)逐漸增加，對(duì)丙烯塔頂冷凝蒸發(fā)器的丙烷蒸發(fā)效率產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致丙烷蒸發(fā)氣量較少，壓縮機(jī)入口位置處的氣相量相對(duì)不足。在并機(jī)操作過(guò)程中，脫丙烷塔底再沸器調(diào)節(jié)閥門出現(xiàn)故障，操作不規(guī)范將會(huì)影響丙烷塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量，影響丙烯塔的并機(jī)操作過(guò)程。

②中壓蒸汽壓力較低。在氣體分餾裝置中，汽輪機(jī)可以將產(chǎn)生蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化成為供給汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，在聯(lián)軸器的帶動(dòng)作用之下加快離心壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程，旋轉(zhuǎn)過(guò)程會(huì)給丙烷氣體離心力作用，給擴(kuò)壓通道中的氣體擴(kuò)壓作用，增加了氣體物質(zhì)的壓力及溫度。在并機(jī)過(guò)程中，氣體分餾裝置的蒸汽流量會(huì)迅速增加，由壓縮機(jī)循環(huán)前的每小時(shí)30噸上漲到每小時(shí)60噸左右，迫使蒸汽系統(tǒng)重新調(diào)整蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)壓力，使得蒸汽壓力急速降低。若中壓蒸汽壓力＜2.8MPa，并機(jī)操作過(guò)程會(huì)受到較大的影響。

③丙烷壓縮機(jī)機(jī)組帶液原因分析。首先，壓縮機(jī)入口分液罐液位較高可能會(huì)導(dǎo)致丙烷壓縮機(jī)機(jī)組帶液。當(dāng)壓縮機(jī)入口分液罐的液位高度較高或大于15%時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致氣相丙烷攜帶一些液體，主要成分液體丙烷。壓縮機(jī)入口分液罐高度較高將會(huì)減少分離罐內(nèi)的氣液的分離空間，導(dǎo)致其難以完全分離開，使得壓縮機(jī)入口位置帶有液體，可能會(huì)影響之后的并機(jī)操作過(guò)程。其次，壓縮機(jī)入口位置分液罐的液位上漲速度較快可能會(huì)導(dǎo)致丙烷壓縮機(jī)機(jī)組帶液。在丙烯1塔底位置揮發(fā)出的丙烷氣體會(huì)與丙烯2塔底揮發(fā)出的丙烯于塔頂冷凝蒸發(fā)器上部進(jìn)行換熱，使得塔頂冷凝蒸發(fā)器中的氣液混合物返回到丙烷蒸發(fā)罐體中，以便將氣體與液體分離開來(lái)。丙烷蒸發(fā)罐提供了氣體與液體相互分離的空間，使得丙烷能夠迅速汽化，脫離罐體。若蒸發(fā)罐的液位較高，將會(huì)減少氣體與液體分離空間，使得液相丙烷夾雜在氣相丙烷物質(zhì)中，帶液現(xiàn)象嚴(yán)重。若丙烷氣體中含有較多的液相丙烷進(jìn)入分液罐入口，液相丙烷與氣相丙烷的分離難度較高，液相丙烷含量較高會(huì)使得液位迅速上漲，短時(shí)間之內(nèi)即可上漲超過(guò)總罐體的15%，影響了氣相丙烷與液相丙烷的分離進(jìn)程，增加了壓縮機(jī)并機(jī)的難度。

④丙烯2塔頂與回流罐壓差不足。丙烯塔頂氣相丙烯循環(huán)速度較低，丙烯冷凝過(guò)程中產(chǎn)生的熱量相對(duì)較少，將會(huì)導(dǎo)致丙烷壓縮機(jī)入口處氣相量不足，造成壓縮機(jī)熱返塔量不足。主要是由丙烯2塔頂與丙烯塔回流罐之間的壓力差較小引起的，導(dǎo)致丙烯循環(huán)推動(dòng)能力較弱。

⑤壓縮機(jī)并機(jī)問(wèn)題應(yīng)對(duì)策略分析。第一，若大量的C4物質(zhì)進(jìn)入到丙烯塔系統(tǒng)中，將會(huì)影響丙烯壓縮機(jī)的正常使用性能。為了解決此問(wèn)題，需要將氣體原料、脫丙烷塔、脫乙烷塔及脫戊烷塔切斷開來(lái)，丙烯塔系統(tǒng)進(jìn)行停工退料，確保其質(zhì)量合格之后重新進(jìn)入到丙烯塔系統(tǒng)中。

第二，建立液相回流系統(tǒng)之后，需要根據(jù)回流罐液位高度調(diào)整回流量大小，根據(jù)丙烯1塔底液位高度調(diào)整丙烷冷卻器循環(huán)水量大小，避免丙烯1塔底液位蒸發(fā)過(guò)快，造成壓縮機(jī)入口處的氣相量過(guò)低。

第三，通過(guò)分析并機(jī)操作數(shù)據(jù)，得知在確保其他各種操作參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定的狀況下，為了提高壓縮機(jī)入口處的氣相量，可以增加丙烯塔與丙烯塔回流罐之間的壓力。

第四，需要嚴(yán)格控制壓縮機(jī)分液罐液位高度，確保其在15%以下。若液位高度高于15%，需要將分液罐物料退回到丙烷所在罐區(qū)。在啟動(dòng)退料工藝流程之前需要反復(fù)檢查退料流程，避免進(jìn)料順序出現(xiàn)錯(cuò)誤的狀況，造成丙烯1塔底丙烷竄入分液罐中，造成分液罐液位異常上漲。

第五，在蒸發(fā)罐的液位較高時(shí)，氣相丙烷夾帶液相多，需要控制丙烷蒸發(fā)罐內(nèi)部的液位，使其維持在30%左右。在遇到緊急停工之后，立即關(guān)閉丙烷蒸發(fā)罐液位控制閥，避免丙烯1塔底丙烷進(jìn)入低壓丙烷蒸發(fā)區(qū)域中。

第六，壓縮機(jī)并機(jī)時(shí)需要提前匯報(bào)給生產(chǎn)調(diào)度，確認(rèn)熱動(dòng)力車間等相關(guān)部門做好準(zhǔn)備工作，做好中壓蒸汽供應(yīng)工作，確保順利完成并機(jī)任務(wù)。

4.優(yōu)化后的效果評(píng)價(jià)

經(jīng)上述改造及優(yōu)化操作，氣體分餾裝置脫丙烷塔及脫戊烷塔頂冷后溫度控制平穩(wěn)，未出現(xiàn)管道泵抽空現(xiàn)象；脫乙烷塔頂冷后溫度實(shí)現(xiàn)內(nèi)操遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，在滿足工藝要求的同時(shí)操作更加便利，塔底再沸器凝結(jié)水增加氣動(dòng)泵，并直接輸送至凝結(jié)水罐，凝結(jié)水總管水擊現(xiàn)象得到改善；通過(guò)嚴(yán)格控制粗丙烯質(zhì)量、穩(wěn)定丙烯塔與回流罐壓差等措施，自2020年檢修開工至今丙烯塔系統(tǒng)并機(jī)成功率100%；阻聚劑的添加降低了脫戊烷塔清焦頻次，清焦頻次由1次/年降低至2次/3年，節(jié)約了物力人力，達(dá)到了預(yù)期效果。

5.結(jié)論

綜上所述，氣體分餾裝置經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，影響裝置日常操作的問(wèn)題較多，如空冷管道泵易抽空引起冷后溫度波動(dòng)大，脫乙烷塔頂冷凝器操作不便造成的系統(tǒng)溫度及壓力波動(dòng)大，凝結(jié)水總管水擊引起焊縫裂水滲漏，丙烯塔系統(tǒng)壓縮機(jī)因多種原因并機(jī)困難等，對(duì)裝置操作中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，通過(guò)部分改造及優(yōu)化操作，成功解決了影響氣體分餾裝置平穩(wěn)運(yùn)行的問(wèn)題，為下游裝置的運(yùn)行及全廠物料平衡打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。