脫乙烷塔異常現(xiàn)象分析及對策

侯明剛

（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江寧波 315000）

脫乙烷塔異?，F(xiàn)象分析及對策

侯明剛

（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江寧波 315000）

氣體分餾是精餾原理在煉油廠里應用最廣泛的裝置之一，在生產(chǎn)過程會遇到很多異常現(xiàn)象。本文從氣體分餾裝置技術(shù)特點出發(fā)，針對某石化100×104t/a氣體分餾裝置脫乙烷塔生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，運用LIMS數(shù)據(jù)和道爾頓分壓定律從工藝狀態(tài)變化的角度進行分析，并提出有效的解決辦法，提高分離效率。

精餾原理；現(xiàn)象；脫乙烷塔；工藝狀態(tài)

氣體分餾裝置是煉油向化工過渡的關(guān)鍵裝置，上游的液化氣經(jīng)過氣分裝置，將液化氣分離成重要的化工原料，如丙烯，丙烯主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、丁/辛醇、環(huán)氧丙烷、丙烯酸、苯酚/丙酮等。因此保證氣分裝置的平穩(wěn)運行，產(chǎn)出合格的產(chǎn)品對下游化工產(chǎn)鏈生產(chǎn)有重要的意義。據(jù)了解，國內(nèi)較多新建氣體分餾裝置在生產(chǎn)中都遇到了碳二組分多影響丙烯質(zhì)量的問題，本文根據(jù)大榭石化氣體分餾裝置生產(chǎn)工況的實際情況出發(fā)，對脫乙烷塔出現(xiàn)的問題展開分析，總結(jié)經(jīng)驗，希望為國內(nèi)同類裝置能更好的做到安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行提供點滴參考。

1 裝置簡介

某石化有限公司100萬噸/年氣體分餾裝置是重蠟油裂解制烯烴項目新建15套工藝裝置中的一套，本裝置按三塔流程設(shè)計，其由脫丙烷塔、脫乙烷塔、兩臺精丙烯塔及相應其他設(shè)備組成，與催化裂解（DCC）深度熱聯(lián)合。該裝置的原料為220×104t/a重油催化裂解所產(chǎn)液化氣經(jīng)脫硫、脫硫醇后的精制液化氣，所生產(chǎn)的丙烯純度≥99.6%（mol）的精丙烯作為下游將建的聚丙烯裝置的原料，混合碳四餾分作為下游15萬噸/年MTBE裝置的原料，部分碳四餾分回到DCC回煉，丙烷送入罐區(qū)，不凝氣排至DCC回收，或排到燃料氣管網(wǎng)[1]。

脫乙烷塔采用了57層高效浮閥塔板，該塔是全回流的精餾塔，塔頂不出產(chǎn)產(chǎn)品，塔頂氣相冷凝后全部作為回流返回塔內(nèi)。塔底的主要產(chǎn)品是丙烯、丙烷的混合物，對于C2組分含量有嚴格要求，其操作的穩(wěn)定性直接影響丙烯質(zhì)量和裝置的穩(wěn)定性。

2 主要問題

2016年6月，某石化氣體分餾裝置實現(xiàn)一次開車成功。7月下旬，連續(xù)幾天時間丙烯純度不合格，低于產(chǎn)品質(zhì)量要求的99.6%，無法達到公司對丙烯產(chǎn)品要求，而丙烯不合格的原因有丙烯中丙烷組分超標，丙烯中碳二組分超標，經(jīng)化驗LIMS結(jié)果和脫乙烷塔工況分析，這次是因為碳二大量積聚在脫乙烷塔攜帶至丙烯塔所致（見圖1）。脫乙烷塔C2在大量積聚不及時排出造成壓力波動，不僅使脫乙烷塔工況紊亂，影響丙烯純度，而且對設(shè)備安全來說也是一個巨大的隱患。

3 現(xiàn)象分析

氣體分餾裝置帶大量C2組分，最明顯變化的是脫乙烷塔的塔頂溫度降低，冷后溫度低，回流罐液位大幅度下降，頂壓上升，整個塔工況紊亂，精丙烯塔不穩(wěn)定，丙烯純度下降，下面從溫度差和壓差角度分析。

3.1 脫乙烷塔頂?shù)诇囟炔钭兓治?/h3>

按相平衡原理，塔頂與塔底溫度的改變將引起操作壓力和塔頂、塔底產(chǎn)品組成的變化，從而影響物料平衡及汽液平衡。如果壓力和組成不變，溫度就不會改變。如果塔壓穩(wěn)定在規(guī)定指標上，溫度和組成就是相互制約的，溫度變化就反映了組成的變化。當脫乙烷塔內(nèi)輕組分增多，其各塔盤溫度會相應降低，頂?shù)诇夭钤龃螅ㄒ妶D 2）[2]。

圖1 丙烯純度與丙烯中C2對比

圖2 脫乙烷塔頂?shù)诇囟融厔?/p>

對于T-102的工況，如果僅根據(jù)頂溫或者壓力來判斷，無法得出一個全面的結(jié)果。精餾塔的操作需要結(jié)合多個參數(shù)來綜合判斷。當壓力變化不大時，溫度的變化反應的是產(chǎn)品的組成。可以根據(jù)T-102塔底溫度（TI-00503）、塔頂溫度（TI-00511）差 ΔT來粗略判斷塔底C2脫除的效果。ΔT=塔底溫度-塔頂溫度。

由圖3數(shù)據(jù)可見：（1）當22日08：00以后，脫乙烷塔T-102的塔頂塔底溫度差ΔT超過8℃并逐步上升；（2）于24日04：00達到最大24.2℃以后溫度差ΔT開始下降；（3）于24日20：00以后下降至8℃以下。同時，由丙烯中的 C2含量趨勢圖可見：（1）22日08：00以后丙烯產(chǎn)品中C2含量快速上升；（2）24日20：00以后丙烯產(chǎn)品中C2達到最大后快速下降。

通過以上可知：（1）當T-102塔頂塔底溫差ΔT超過8℃以上并繼續(xù)上升時，脫乙烷塔底C3中攜帶C2，丙烯產(chǎn)品中的C2含量會隨之大幅度攀升；（2）當T-102塔頂塔底溫差ΔT下降至8℃及以下時，脫乙烷塔底C3中基本不攜帶C2，丙烯產(chǎn)品中的C2開始下降。

圖3 脫乙烷塔頂?shù)诇囟炔钭兓?/p>

圖4 脫乙烷塔頂?shù)诇囟炔詈蛪毫Σ钰厔輰Ρ?/p>

3.2 脫乙烷塔頂?shù)讐翰钭兓治?/h3>

脫乙烷塔頂?shù)拇蟛糠侄际荂3組分，C2只是占一小部分，由道爾頓分壓定律，混合氣體中任一組分的分壓等于該組分的物質(zhì)的量分數(shù)與總壓的乘積，由于C2和C3在相同溫度下飽和蒸汽壓相差很大，查閱相關(guān)資料可知，50℃下乙烷的飽和蒸汽壓為7.0MPa，而丙烯的飽和蒸汽壓為1.8MPa[3]，可知當脫乙烷塔C2含量增多，對脫乙烷塔頂壓力影響很大，塔壓會迅速上漲。

塔的壓差直觀反應塔盤的平衡相態(tài)，或塔盤上液面的厚度，通過壓差來分析，脫乙烷塔帶C2后塔頂?shù)诇囟炔詈蛪翰顚Ρ龋ㄒ妶D4）。

由圖4可知當塔內(nèi)C2組分增多，壓差和溫差同時增大，C2組分減少，壓差和溫差同時減小，可知正常操作下脫乙烷塔各層塔盤C2含量的組分變化是影響壓力和溫度變化的根本原因，而溫度變化比壓力變化更顯著。

4 對策

4.1 安裝在線分析儀

丙烯產(chǎn)品的化驗LIMS結(jié)果顯示C2含量大幅上升時，丙烯塔內(nèi)已經(jīng)富集大量C2，此時再調(diào)整很有可能已經(jīng)影響了丙烯產(chǎn)品質(zhì)量，利用脫乙烷塔溫度差顯著的變化來判斷丙烯塔是否帶C2并提前調(diào)整工藝，建議在中控DCS氣分脫乙烷塔界面添加溫差參數(shù)，或檢修期間加丙烯在線分析儀，為提前優(yōu)化工藝操作提供指導。

4.2 優(yōu)化操作思路

當氣分原料液化氣中C2含量較高時，聯(lián)系上游裝置穩(wěn)定其操作，減少碳二攜帶量，應該提高脫乙烷塔的底溫，以此來降低脫乙烷塔頂中C2的分壓，并加大塔頂不凝氣的外排量，這樣才能控制好脫乙烷塔頂?shù)膲毫?，并降低塔底組分中C2的含量。若排不及，可以在氣分進料罐，脫丙烷回流罐以及丙烯塔回流罐頂大量排碳二組分。

以下是脫乙烷塔具體應對方法：（1）塔頂壓力高，冷后溫度低，通常帶C2，則開閥排放不凝氣，同時加大塔底加熱量以排出塔底C2；（2）塔頂壓力高，冷后溫度高，則開大循環(huán)水降溫：如果冷后溫度可以降低，待壓力穩(wěn)定后再根據(jù)工況判斷；如果冷后溫度不能降低，為熱量過剩需要減小塔底加熱量；塔頂壓力低，冷后溫度高，為塔頂不凝氣排放過量，關(guān)閉排不凝氣閥；塔頂壓力低，冷后溫度低，加大塔底熱源，待工況穩(wěn)定后再判斷。

5 結(jié)語

（1）經(jīng)過一系有針對性的措施，某石化氣體分餾裝置很好的解決了生產(chǎn)過程丙烯產(chǎn)品純度低的問題，并能保持產(chǎn)品質(zhì)量長期合格，實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，滿足了公司對的丙烯質(zhì)量的要求，增加了裝置效益。

（2）實際生產(chǎn)中，控制進料中的碳二組分含量是關(guān)鍵，需根據(jù)氣分脫乙烷塔頂?shù)诇囟炔钜约氨┊a(chǎn)品的化驗分析數(shù)據(jù)，及時調(diào)整氣分裝置工藝操作。

（3）氣體分餾裝置的運行初期是各項操作參數(shù)不斷調(diào)整優(yōu)化的過程，需要以設(shè)計數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)的指導，但不能盲目依賴設(shè)計數(shù)據(jù)，應根據(jù)實際生產(chǎn)的情況，采取相應對策，以達到裝置平穩(wěn)高效運行的目標。

［1]王葆華，楊果，李樹清，等.寧波100萬噸/年氣體分餾裝置技術(shù)規(guī)程［G］.2015.

［2]LIMS數(shù)據(jù)采集［G］.寧波：公司中心化驗室，2016.

［3]丁玉興.化工原理［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2007.

Analysis of deethanizer's abnormity and countermeasures

HOUminggang
（CNOOC Ningbo Daxie Petrochemical Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315000，China）

Gas fractionation is distillation principle in one of the most widely used device in refinery,in the production process will encounter a lot of abnormal phenomenon.This article embarks from the gas fractionation equipment technical characteristics.Aiming at the petrochemical 1 million tons/year appeared in the process of gas fractionation unit deethanizer production problems,using the LIMS data and partial pressure of Dalton's law is analyzed from the angle of process state changes,and effective solutions were put forward to improve the separation efficiency.

distillation principle；phenomenon；deethanizer；process state

TE962

A

1673-5285（2017）09-0142-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.09.035

2017－08-11

侯明剛，男（1989-），助理工程師，畢業(yè)于中國石油大學（華東）化學工程與工藝專業(yè)，主要從事石油化工生產(chǎn)工作，郵箱：1049329749@qq.com。