氣體分餾裝置的工藝操作優(yōu)化

【摘要】本文以延安煉油廠30萬噸/年氣體分餾裝置為研究對象，運用Aspen plus過程模擬軟件進行穩(wěn)態(tài)模擬，并結(jié)合現(xiàn)場操作及設(shè)備富余情況，綜合考慮生產(chǎn)成本和產(chǎn)品收率兩方面因素的影響，提出了通過調(diào)節(jié)操作參數(shù)來降低氣分裝置蒸汽用量，并有效提高丙烯及碳四餾分的產(chǎn)品收率，以提高過程的整體經(jīng)濟效益。得出氣體分餾裝置最佳操作工藝條件及優(yōu)化措施。

【關(guān)鍵詞】操作參數(shù)；Aspen Plus；節(jié)能；工藝優(yōu)化

1、氣體分餾裝置簡介

氣體分餾裝置的主要任務(wù)是利用精餾原理，將催化裂化裝置生產(chǎn)出的液態(tài)烴，經(jīng)過脫水及雙脫裝置后，再經(jīng)脫丙烷塔、脫乙烷塔、丙烯塔、脫戊烷分離成不同的餾分。丙烯精餾塔塔頂分離出來的純度99.6%以上的聚合級精丙烯，是主要產(chǎn)品；混合碳四作為MTBE的原料。

2、氣體分餾裝置的優(yōu)化

利用Aspen Plus對氣體分餾裝置進行穩(wěn)態(tài)模擬，在模擬數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提下進行系統(tǒng)優(yōu)化，找出氣分裝置在運行中存在的問題，并找出最理想的操作條件，使資源得到充分利，優(yōu)化后丙烯收率得到提高，加工成本得到降低，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益最大化。

2.1減少丙烯的排空量

脫乙烷塔的優(yōu)化

在氣體分餾的整個工藝中丙烯損失最多的單元就是脫乙烷塔頂回流罐的放空，損失的丙烯約占總損失的90%。表1為一段時期脫乙烷塔頂組分的數(shù)據(jù)分析：

按年開工時數(shù)為8000小時計算：

全年脫乙烷塔頂出料：0.9×8000=720噸

全年丙烯損失為：720×0.51=367.2噸

從上數(shù)據(jù)可以看出，丙烯損失大是巨大的，造出經(jīng)濟損失也是巨大的，因此，有理由對脫乙烷塔塔頂操作指標(biāo)進行優(yōu)化。

脫乙烷塔塔底輕組分含量是影響塔運行成本的一個重要調(diào)節(jié)指標(biāo)。塔底輕組分濃度控制在0.18%時，即塔頂產(chǎn)品量控制在340kg/h，溫度控制在48℃，壓力控制在3.3MPa是脫乙烷塔的操作最優(yōu)。

利用Aspen Plus對脫乙烷系統(tǒng)進行穩(wěn)態(tài)模擬，通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)對比，確定該模擬軟件適用于本系統(tǒng)的優(yōu)化，在模擬數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提下進行系統(tǒng)優(yōu)化，優(yōu)化前、后脫乙烷塔的操作條件如下表2所示：

3.2減少各塔的熱負荷

3.2.1降低脫丙烷塔壓力

綜合考慮減少C3損失和降低操作費用這兩個影響因素，通過模擬計算發(fā)現(xiàn)，若需保證后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量，脫丙烷塔塔頂?shù)腃4組分摩爾濃度須小于0.5%，塔底的C3組分摩爾濃度不得大于0.2%，所以將上述產(chǎn)品純度的要求作為優(yōu)化的操作范圍。從優(yōu)化后的數(shù)據(jù)可以看出，脫丙烷塔塔頂?shù)腃4組分摩爾濃度已經(jīng)遠小于0.5%，塔底的C3組分摩爾濃度小于0.2%。優(yōu)化后，脫丙烷塔的分離效果非常明顯。

降低脫丙烷塔的操作壓力，可以使得輕重關(guān)鍵組分的相對揮發(fā)度增大，使輕重關(guān)鍵組分更容易分離。隨著塔壓力的減小，產(chǎn)品收率不變的情況下，可以有效降低回流比，從而降低塔頂、塔底的負荷。在我們生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，塔頂冷凝器可以正常操作的最低溫度為41℃，在降低塔頂換熱負荷后，塔頂?shù)睦淠鞅厝挥懈蟮膿Q熱富余。在保證產(chǎn)品收率的前提下，經(jīng)過模擬發(fā)現(xiàn)，在壓力為1.75Mpa時，脫丙烷塔可以正常操作。

丙烷塔優(yōu)化前后塔底再沸器的低壓蒸汽耗量有了明顯的降低，能耗平均下降6.89%。

3、結(jié)論

利用Aspen Plus對氣體分餾裝置進行穩(wěn)態(tài)模擬，在模擬數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提下進行系統(tǒng)優(yōu)化，在模擬計算結(jié)果與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)一致情況下，進行裝置的實際操作，保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低塔的操作壓力，降低操作溫度、減小回流比，保持塔壓力的恒定。但對于脫乙烷塔的操作，應(yīng)盡量提高塔的操作壓力，減少各系統(tǒng)丙烯的損失量，有效降低裝置能耗，提高經(jīng)濟效益。

通過對30萬噸氣體分餾過程的模擬，每年可多產(chǎn)聚合級丙烯產(chǎn)品達600噸左右，也增加了混合C4中異丁烯的含量，各塔的熱負荷明顯的減小，降低了加工費用，給裝置每年創(chuàng)造了400萬元的經(jīng)濟價值。雖然經(jīng)濟效益相對年總操作成本來講微乎其微，但優(yōu)化幾乎不需進行任何裝置的技術(shù)改造，只需改變操作條件就可以達到。結(jié)合實時的產(chǎn)品市場價格以及能耗成本，綜合考慮產(chǎn)品收率與操作成本兩個因素的思路去優(yōu)化過程操作，對其它氣分裝置的設(shè)計和改造有廣泛的指導(dǎo)意義。

參考文獻

[1]鄒東，曲曉廉.提高氣體分餾裝置經(jīng)濟效益的分析[J].齊魯石油工，2000，28（2）：121-123.

[2]張宏利，王昕.氣體分餾裝置丙烯損失的原因及對策[J].煉制設(shè)計，1998，28（6）：35-37.