乙烯裝置深冷分離系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)

王盛加(中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司烯烴廠,遼寧 遼陽(yáng) 111000)

乙烯裝置深冷分離系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)

王盛加(中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司烯烴廠,遼寧 遼陽(yáng) 111000)

本文結(jié)合實(shí)際情況，提出了乙烯裝置的新深冷分離工藝流程，在深冷分離系統(tǒng)中增加了碳三和碳二洗滌塔，從而有效降低了能耗、減少了乙烯損失。同時(shí)，還據(jù)此開發(fā)出了低能耗乙烯技術(shù)。

乙烯裝置；深冷分離系統(tǒng)；能耗；乙烯損失；優(yōu)化；改進(jìn)

乙烯裝置是一種石油化工裝置，其對(duì)于含氫氣、甲烷以及碳二、碳三、碳四等的輕烴混合物的分離，均是通過壓縮及深度冷卻的方法實(shí)現(xiàn)的。不同的乙烯流程，相應(yīng)的其深冷分離方法也各有一定的不同。目前在石油化工生產(chǎn)中，常用的輕烴分離方法存在一些缺陷和不足，有待進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。筆者結(jié)合實(shí)際，分析了其中的缺陷和不足，并提出了優(yōu)化和改進(jìn)方案，形成了一種新的深冷分離工藝流程，僅供參考。

1 傳統(tǒng)的深冷分離系統(tǒng)工藝流程

乙烯裝置的工藝流程較多，不同的乙烯流程，相應(yīng)的其深冷分離方法也各有一定的不同。如有的是順序分離流程，有的是前脫乙烷流程，還有的是前脫丙烷流程。首先來(lái)說順序分離流程，其一般是先壓縮原料氣至3.4至3.9MPa，然后逐級(jí)冷卻、閃蒸，直至冷卻到-163至-169℃，將氫氣和富甲烷氣于氫氣罐中分離開來(lái)，閃蒸罐液相各自進(jìn)入到脫甲烷塔之中，逐步進(jìn)行分離。而其他幾種工藝流程也基本與順序分離流程類似，只不過前脫乙烷流程是將裂解氣中的碳二與碳三分離，前脫丙烷流程則是將裂解氣中的碳三與碳四分離，之后再以上述方法來(lái)深冷分離出的輕烴。

2 傳統(tǒng)的深冷分離系統(tǒng)存在的缺陷和不足

在傳統(tǒng)的深冷分離系統(tǒng)中，如果采用的是順序分離流程，則其主要存在的缺陷和不足是能耗較高、乙烯回收率較低，這主要是因?yàn)轫樞蚍蛛x流程常于脫甲烷塔的回流罐中引出液相甲烷節(jié)流以使物料冷卻至需要溫度，從而給系統(tǒng)提供足夠的冷量，但這卻在一定程度上造成了低溫乙烯冷劑負(fù)荷的增加，并且還造成了一定量乙烯的損失；其次，由于脫甲烷塔中被進(jìn)入了閃蒸罐液相，所以造成了脫甲烷塔的負(fù)荷增大；再者在氫氣罐和脫甲烷塔中的乙烯，也會(huì)發(fā)生一定量的損失。如果采用的是前脫乙烷流程，雖然脫甲烷塔下部的負(fù)荷有所一定的降低，但同時(shí)卻使得進(jìn)入冷箱的碳二量增多，進(jìn)而造成冷量后移，最終增加了更低溫的冷劑消耗量，節(jié)能性也較差。而如果采用的是前脫丙烷流程，雖然能耗比順序分離流程和前脫乙烷流程都更低，但在流程上也存在一定的缺陷。

3 優(yōu)化和改進(jìn)后的新深冷分離工藝流程

筆者針對(duì)傳統(tǒng)深冷分離系統(tǒng)的能耗較高、乙烯損失較大的缺點(diǎn)，提出了乙烯裝置的新深冷分離工藝流程。以下就以順序分離流程為例，對(duì)其優(yōu)化和改進(jìn)后的工藝流程進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，該流程同樣適用于前脫丙烷流程。

4 優(yōu)化和改進(jìn)后的順序分離流程與傳統(tǒng)深冷分離系統(tǒng)的區(qū)別

(1)增設(shè)了碳三洗滌塔 優(yōu)化和改進(jìn)后的順序分離流程，首先在傳統(tǒng)工藝流程的基礎(chǔ)上增設(shè)了碳三洗滌塔，它不同于傳統(tǒng)流程的是，增設(shè)的碳三洗滌塔中的氣相，在經(jīng)回流罐洗滌后，塔頂氣相并不含碳三及更重組分，而只含碳二和更輕組分。

(2)增設(shè)了碳二洗滌塔 優(yōu)化和改進(jìn)后的順序分離流程增設(shè)了碳二洗滌塔。首先，其不同于傳統(tǒng)流程，裂解氣需要被冷卻到-130℃左右才可進(jìn)入氫氣分離系統(tǒng)，并將部分乙烯帶走，而是通過碳二洗滌塔回流罐液相的回流洗滌，使溫度只需降到-110℃左右即可，減少了冷凝的輕組分及進(jìn)入脫甲烷塔的液量；其次，雖然增加了進(jìn)入氫氣系統(tǒng)的流量，但卻大大降低了乙烯的含量，所以降低了乙烯損失；第三，碳二洗滌塔的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，塔高不大，回流罐可置于塔頂，從而減少了一臺(tái)泵設(shè)備。

(3)對(duì)預(yù)脫甲烷塔及下游系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn) 優(yōu)化和改進(jìn)后的順序分離流程還對(duì)預(yù)脫甲烷塔及下游系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。一般情況下，只需要控制預(yù)脫甲烷塔的釜液中不含甲烷即可，而無(wú)須對(duì)塔頂組分做出要求；但優(yōu)化和改進(jìn)后的順序分離流程，脫甲烷塔上部進(jìn)料不含碳三，為降低能耗，除了需要控制預(yù)脫甲烷塔的釜液中不含甲烷以外，還要保證塔頂氣相中不含碳三。這樣一來(lái)，脫乙烷塔的進(jìn)料就只是由預(yù)脫甲烷塔釜提供，而不用處理全部碳二。再者，乙烯塔的進(jìn)料也變?yōu)閮晒?，一股?lái)源于脫甲烷塔，一股來(lái)源于脫乙烷塔，這也可以降低乙烯塔的能耗。

5 優(yōu)化和改進(jìn)后的順序分離流程的優(yōu)點(diǎn)

(1)能耗較低 優(yōu)化和改進(jìn)后的順序分離流程，大大降低了能耗。首先，由于碳三洗滌塔會(huì)使大量碳二及少量碳一隨釜液一起進(jìn)入到預(yù)脫甲烷塔，所以可以降低冷箱負(fù)荷及低溫冷劑消耗。其次，分離罐的輕烴冷凝液中所含的甲烷和碳二等不用進(jìn)入冷箱，所以可以減少冷箱負(fù)荷。第三，甲烷膨脹機(jī)可以為冷箱提供冷量，不再需要使用脫甲烷塔中的液相甲烷，所以可以減少脫甲烷塔冷凝器負(fù)荷。

(2)乙烯回收率較高 優(yōu)化和改進(jìn)后的順序分離流程，無(wú)須從脫甲烷塔回流罐抽出液相來(lái)給冷箱提供冷量，所以可以減少乙烯損失。其次，增設(shè)碳二洗滌塔后，可使進(jìn)入氫氣分離系統(tǒng)的物料中的乙烯含量降低，因此可以減少乙烯損失。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，乙烯裝置是以石油、天然氣等為原料，專門用于生產(chǎn)高純度乙烯、丙烯以及眾多石油化工原料副產(chǎn)品的石油化工裝置。但傳統(tǒng)的乙烯裝置，其深冷分離系統(tǒng)的能耗較高、乙烯損失較大，為了改善這一缺點(diǎn)，需要對(duì)其深冷分離系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

[1]謝娜，劉金平，許雄文，曹樂.乙烯深冷分離中變溫冷卻過程制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].化工學(xué)報(bào)，2013，(10):3590-3598.

[2]何磊，路全能，白錦豫.蘭州240kt/a乙烯裝置制冷及深冷分離系統(tǒng)的節(jié)能改造[J].乙烯工業(yè)2012，(04):16-21+1.

王盛加(1983- )，男，遼寧遼陽(yáng)人，助理工程師 ，本科，主要從事化工操作。