氣體分餾裝置影響丙烯收率的因素及對策

邢 海 平

（長慶石化公司, 陜西 咸陽 712000）

氣體分餾裝置影響丙烯收率的因素及對策

邢 海 平

（長慶石化公司, 陜西 咸陽 712000）

通過對我公司20萬t/a氣體分餾裝置的運(yùn)行分析，主要針對影響丙烯產(chǎn)量的原因進(jìn)行分析，提出了氣體分餾裝置操作優(yōu)化和調(diào)整的方案和技術(shù)改造的措施，從降低裝置丙烯攜帶的角度考慮，提高丙烯產(chǎn)品收率。

氣體分餾裝置；丙烯；拔出率

長慶石化公司20萬t/a氣體分餾裝置是由中石化洛陽設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，2003年12月投產(chǎn)。裝置原設(shè)計(jì)以80萬t/a催化裝置生產(chǎn)的液化石油氣為原料，生產(chǎn)純度≥99.6%的精丙烯。目前，裝置生產(chǎn)的混合C4C5作為 MTBE裝置的原料，部分丙烷用作溶劑脫瀝青裝置的溶劑。

2005年140萬t/a催化裝置投產(chǎn)后，裝置的加工負(fù)荷大幅度增加，最高達(dá)到了125%以上。氣分裝置暴露出了加工能力不能滿足需要的問題，主要是影響裝置的丙烯拔出率[1]。由于近年來市場需求的變化，丙烯的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液化氣的價格，因此，氣體分餾裝置的丙烯產(chǎn)品就成為主要的利潤挖潛點(diǎn)。優(yōu)化操作控制，提高丙烯收率就成為裝置技術(shù)攻關(guān)的重要課題。氣分裝置設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行情況對比表見表1。

表1 氣分裝置設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行情況對比表Table 1 Contrast between design condition and actual operation of the gas fractionation unit

1 現(xiàn)狀分析

1.1 裝置工藝簡介

目前，我公司氣體分餾裝置以140萬t/a催化裂化裝置生產(chǎn)的液化石油氣為原料，由于生產(chǎn)需要，裝置的質(zhì)量控制點(diǎn)主要有兩個；第一、由于脫丙烷塔底的混合C4C5全部作為MTBE裝置的原料，因此，混合C4C5中的C3含量要求控制在0.5%以下。第二、生產(chǎn)純度≥99.6%精丙烯產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝上采用脫丙烷塔、脫乙烷塔和丙烯精餾塔的三塔流程。

脫丙烷塔底部熱源采用1.0 MPa蒸汽，脫乙烷塔和丙烯精餾塔塔底重沸器熱源采用催化裂化裝置所產(chǎn)105 ℃熱水。

140萬t/a催化裂化裝置生產(chǎn)的液化石油氣經(jīng)產(chǎn)品精制裝置脫硫后直接進(jìn)入氣體分餾裝置。

1.2 裝置生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前，氣體分餾裝置的年平均加工負(fù)荷在113.81%，由于加工量大，進(jìn)料量大幅度波動，熱源溫度及流量的不穩(wěn)定，都是造成裝置生產(chǎn)波動的主要因素，造成裝置的丙烯收率較低且波動較大[2]。

2012年裝置加工量和丙烯收率的變化見圖1。

圖1 2012年裝置加工量和丙烯收率的變化圖Fig.1 2012 device processing capacity and the yield of propylene

表中的數(shù)據(jù)顯示，裝置的加工量在7-10月份波動很大，全年的丙烯收率變化比較大，在19.5%到26.2%之間波動。

2 影響裝置丙烯收率的原因分析

2.1 原料中乙烷氣的影響

實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)料中乙烷氣含量較多時對丙烯收率影響大，進(jìn)料中的乙烷氣含量在0.5%以下時，裝置的丙烯收率能達(dá)到到平均:22.32%的水平，當(dāng)進(jìn)料中乙烷氣含量達(dá)到1%～3%的情況下，對操作的影響程度比較大，丙烯收率下降的百分點(diǎn)能達(dá)到7%～8%。統(tǒng)計(jì)2012年1-6月份氣體分餾裝置液化氣進(jìn)料中乙烷氣含量較高（≥1%）的情況下，氣分裝置丙烯收率的數(shù)據(jù)，做統(tǒng)計(jì)圖，圖2為 乙烷濃度與丙烯收率對比圖。

圖2 乙烷濃度與丙烯收率對比圖Fig.2 Concentration of ethane and propylene yield comparison chart

2.2 T-2002壓力控制系統(tǒng)攜帶損失

T2002的主要作用是將經(jīng)過脫丙烷塔分離的混合C2C3組分進(jìn)行再次分離，脫去其中的乙烷組分。分離出來的乙烷氣組分全部通過V2003頂?shù)膲嚎鼐€排放出去。統(tǒng)計(jì)2012年全年混合C2C3的分析數(shù)據(jù)，其中的丙烯含量在68.2%左右，最高的時候達(dá)到了89.2%，2012年混合C2C3餾分主要組分百分含量見表2。

T2002頂回流罐V2003壓力控制的氣體進(jìn)行放空（乙烷氣），放空的乙烷氣中乙烷不是主要組分，其中丙烯的含量平均高達(dá)83.7%以上，最高達(dá)到了93.8%，2012年T2002頂乙烷氣中各組分含量見表3。

正常生產(chǎn)情況下，乙烷氣排放在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，原則上沒有損失，只是導(dǎo)致裝置能耗的增加。但是，在系統(tǒng)內(nèi)長期循環(huán)，催化穩(wěn)定崗位操作調(diào)整不及時時，氣分裝置原料中乙烷氣攜帶嚴(yán)重，這種情況下脫乙烷塔頂回流罐V2003放空是要直接進(jìn)行排火炬，裝置的丙烯損失很大[3]。V2003壓力控制流程圖3。

實(shí)際操作調(diào)整顯示，T2002頂冷后溫度的高低，對于裝置排放的乙烷氣中的丙烯影響很大，其次就是塔頂壓力的影響。

表2 2012年混合C2C3餾分主要組分百分含量Table 2 Mixed C2C3 fractions main component percentage in 2012

表3 2012年T2002頂乙烷氣中各組分含量Table 3 2012 T2002 oxide content in the gas composition

圖3 V2003壓力控制流程圖Fig.3 V2003 pressure control flow chart

2.3 丙烷質(zhì)量的影響

丙烷中的丙烯含量多少也是造成丙烯損失的主要環(huán)節(jié)。由于丙烯精餾塔只進(jìn)行丙烷和丙烯兩組分的分離，分餾難度和精度都比較高。設(shè)計(jì)上，因此采用較大的回流比，帶來的問題是塔底組分容易攜帶輕組分，導(dǎo)致丙烷中的丙烯含量高。

丙烯精餾塔底采用的是催化裂化裝置的熱水提供熱源。但是，在實(shí)際操作過程中，丙烯精餾塔所需要的熱量大，熱水循環(huán)量在330 t/h左右。由于控制的局限性和熱水溫度的波動大，容易造成裝置操作和質(zhì)量上的波動。影響丙烷中的丙烯含量，丙烷中的丙烯含量平均1.07%，最高達(dá)到了13.74%[4]。2012年全年的丙烷分析情況見表4。

表4 2012年丙烷組分分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 4 Propane component analysis data statistics in 2012

3 措施及對策

通過丙烯收率影響因素的分析，綜合裝置長周期運(yùn)行的實(shí)際狀況，提出以下的措施及對策。

3.1 消除乙烷氣影響措施

3.1.1 加強(qiáng)催化吸收穩(wěn)定的操作

催化裂化吸收穩(wěn)定崗位，要加強(qiáng)裝置平穩(wěn)生產(chǎn)的控制。首先，要保證液化氣質(zhì)量的合格，盡量控制液化氣中乙烷組分的含量在0.5%以下，保證原料質(zhì)量穩(wěn)定。其次，不斷優(yōu)化催化裝置的操作，穩(wěn)定液化氣的組成，減少乙烷氣的影響。

3.1.2 V2001改造建議

如果進(jìn)料攜帶的乙烷氣含量較高，氣體分餾裝置進(jìn)行操作調(diào)整的時候，就要在液化氣進(jìn)分餾塔前進(jìn)行乙烷氣的排放處理，以減少乙烷氣對丙烯純度的影響。因此，建議在V2001頂部增加排放乙烷氣流程。

對V2001進(jìn)行工藝改造，增加排放乙烷氣流程，流程去向可以走兩路，一路去氣體分餾裝置低壓泄壓線，一路去火炬系統(tǒng)。當(dāng)需要進(jìn)行乙烷氣排放的時候，可以根據(jù)情況具體調(diào)整排放方向，原料攜帶乙烷氣量過大的時候，要直接向火炬線進(jìn)行控制排放，以保證裝置后續(xù)加工的平穩(wěn)，保證丙烯收率。

乙烷氣攜帶影響按照每月一次計(jì)算，影響時間一班次的丙烯產(chǎn)量20 t，解決這一問題，對丙烯收率的貢獻(xiàn)達(dá)到0.12%。

3.2 優(yōu)化脫乙烷塔T2002操作

3.2.1 調(diào)整T2002進(jìn)料位置

經(jīng)過計(jì)算，當(dāng)采用13層塔板的進(jìn)料口時，較目前的15層塔板進(jìn)料口，丙烯產(chǎn)品產(chǎn)量相對較多，乙烷氣中的丙烯含量降低，同時脫乙烷塔的能耗也將相應(yīng)降低。故建議調(diào)整進(jìn)料口位置至13層塔板。

3.2.2 控制T2002頂冷后溫度

通過實(shí)際操作調(diào)整，在保證塔頂壓力的情況下，T2002冷后溫度高低對于乙烷氣中的丙烯含量影響較大。當(dāng)溫度控制在44～46 ℃情況下，乙烷氣中的丙烯含量下降近20%，對于裝置的丙烯收率有很大的貢獻(xiàn)。

實(shí)施前后產(chǎn)品收率變化見表5[5]。

表5 實(shí)施前后產(chǎn)品收率變化Table 5 Yield before and after the change

3.3 優(yōu)化丙烯精餾塔T2003操作

在目前裝置運(yùn)行前提下，對于裝置操作參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化控制，對于降低丙烷中的丙烯含量，提高丙烯的收率有著重要的作用。經(jīng)過對操作參數(shù)對應(yīng)的丙烷分析數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，T2003操作參數(shù)優(yōu)化優(yōu)化參數(shù)見表6。

表6 T2003操作參數(shù)優(yōu)化Table 6 T2003 operation parameters optimization

通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)后，丙烯收率提高0.16%，優(yōu)化并降低回流量，對于塔頂冷卻負(fù)荷有一定的降低，利于丙烯的拔出率。

4 結(jié) 論

通過對影響丙烯收率的因素進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的建議及操作優(yōu)化措施，解決乙烷氣的問題，可以提高丙烯收率0.12%，T2002進(jìn)料調(diào)整的優(yōu)化，可以增加丙烯回收率0.65%左右。優(yōu)化丙烯精餾塔的操作，降低塔T2003B頂回流量以及提高塔T2003A底溫度，降低塔底攜帶的丙烯量，可以提高丙烯收率0.16%。多措并舉，可以提高丙烯收率0.9%以上，提高裝置整體丙烯的收率和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］由宏軍，郭志軍，李豐華.氣體分餾裝置標(biāo)定分析[J].當(dāng)代化工,2003,32（3）：163－165.

［2］鐘錫海,陳奮龍,等.乙烯裝置丙烯塔運(yùn)行運(yùn)行問題分析與對策[J]. 石化技術(shù)與應(yīng)用,2005,23(5):380.

［3］劉秀喜、林明喜.高純氣體的性質(zhì)、制造及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社,1997-06.

［4］于數(shù)人.氣體分離工藝流程改造及效益分析[J].煉油設(shè)計(jì),1998,28(6):38.

［5］褚雅志.氣體分餾裝置若干問題的探討[J].年煉油設(shè)計(jì), 1998,28(2):18.

Factors and Countermeasures for Effect of Gas Fractionation Unit on Yield of Propylene

XING Hai -ping
（Changqing Petrochemical Company, Shaanxi Xianyang 712000，China）

Running conditions of 200 t/a gas fractionation unit in our company were analyzed as well as main reasons to influence the yield of propylene; optimized operation process and adjustment scheme and technical transformation measures of the gas fractionation unit were put forward to increase the yield of propylene product.

Gas fractionation unit; Propylene; Yield

TQ 052

： A

： 1671-0460（2014）10-2435-03

2014-06-01

邢海平，男，陜西咸陽人，工程師，畢業(yè)于北京石油大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，目前主要從事產(chǎn)品精制及氣體分餾裝置丙烯生產(chǎn)的技術(shù)工作。E-mail：xinghp-cs@petrochina.com.cn。