淺析提高產品純度的方法及應用

高燕　孫亮

摘 要：隨著中原油田伴生氣量的日趨降低，裝置原始的設計參數已經不適合現(xiàn)有的裝置運行情況，各分餾塔長時間在高負荷下連續(xù)運行，影響產量的同時也影響到部分產品的純度。優(yōu)化調整分餾塔冷熱負荷量及回收處理工藝流程，逐漸提高目前輕烴裝置對原料量、質變化的適應性，從而實現(xiàn)產品質量100%合格達標。

關鍵詞：產品純度；經濟效益

一、工廠現(xiàn)狀描述

天然氣處理廠作為中原油田唯一一家石油伴生氣凈化處理單位，擔負著油田每年2個多億立方米的伴生氣凈化處理任務，年產輕烴產品5萬余噸。其下轄的第三氣體處理廠（以下簡稱三氣廠）有兩套油田伴生氣中壓深冷處理裝置，一期裝置1990年建成，設計日處理伴生氣80-120萬標準立方米，二期裝置2001年正式投產，設計日處理伴生氣100萬標準立方米，由于油氣儲存量越來越少，伴生氣不能滿足裝置設計要求，現(xiàn)在平均只有50-60萬方伴生氣，其中摻入部分干氣以保證裝置在設計負荷下運行，組分也發(fā)生巨大變化；經過長時間的實際操作，發(fā)現(xiàn)當初設計參數部分已經不適合現(xiàn)有氣質氣量情況，各分餾塔長時間在高負荷下連續(xù)運行，影響產量的同時也影響到部分產品的純度，另外在每次裝置開機投產期間也會產會部分不達標的中間產品，不僅增加了銷售難度，也給處理廠造成了一定的經濟損失。

二、項目研究必要性

針對三氣廠產品質量下滑及中間產品的問題，三氣廠領導組織各專業(yè)人員進行現(xiàn)場調研、理論計算并編制方案，優(yōu)化調整分餾塔冷熱負荷量，整合三氣廠原有的輕烴回收處理工藝流程，逐漸提高目前輕烴回收裝置對原料量、質變化的適應性，從而實現(xiàn)產品質量100%合格達標，我們開展了裝置參數的優(yōu)化及中間產品回煉技術在氣體處理裝置上的研究與應用。

三、優(yōu)化分餾塔冷熱負荷量

經過數據的統(tǒng)計與長期觀察，發(fā)現(xiàn)各塔回流以及塔底溫度調節(jié)閥開度比較大。乙烷塔回流量7.8T/h左右，裝置正常情況下塔底溫度調節(jié)閥開度在30%～42%之間，丙烷塔的回流量在7.5T/h左右，底溫調節(jié)閥的開度維持在30%～50%左右；丁烷塔的回流量在8T/h左右，底溫調節(jié)閥的開度維持在40%～65%左右，可見波動之大。尤其干燥塔加熱冷吹切換期間，如熱油出口溫度TICA0705在278.7～286.2℃之間，流量在99.7～109.7m3/h之間時，4-C1中部溫度在76℃～80.9℃之間波動，4-C2中部溫度在90℃～95.2℃之間波動，4-C3中部溫度在85～97℃之間波動。如果調節(jié)不及時將造成分餾塔底部溫度降低，影響分餾產品純度，嚴重時分餾塔出現(xiàn)超壓放空現(xiàn)象。

另外，分餾系統(tǒng)的熱油波動使干燥塔在加熱過程中不能獲得必需的熱量而出現(xiàn)延時現(xiàn)象，露點溫度升高，最大幅度由-91.8℃升至-50.3℃，不僅工藝上易造成冷箱凍堵，更會嚴重損壞設備。

1、分析原因

1.1伴生氣氣量少、氣質波動大

目前的原料氣氣質氣量波動很大，引起工藝參數的整體波動，從而導致分餾塔參數工藝條件波動，產品質量受到影響。

表2為24小時內隨著原料氣量氣質的波動，脫甲烷塔塔頂溫度波動情況。

1.2分餾塔設定回流量大，各精餾塔回流量及回流比見表3

1.3塔底溫度調節(jié)閥開度過大

因回流量設定較大，各個分餾塔只能加大熱負荷才能滿足工藝條件，因此，乙烷塔塔底溫度調節(jié)閥開度42%，丙烷塔塔底溫度調節(jié)閥開度50%，丁烷塔塔底溫度調節(jié)閥開度65%，巨大的熱負荷造成了熱油供給產生波動。

2、優(yōu)化分餾參數調整

2.1降低分餾塔回流比，減少冷負荷

回流比越小，則凈功耗越小，設計時有一定的回流余量，余量越大，能耗越高，回流比過大，將會造成塔內物料的循環(huán)量過大，甚至能導致液泛，破壞塔的正常操作。

因此應在可能條件下減小回流比。找到合適的回流比，就可在保證產品純度的同時，降低塔底重沸器能耗。

2.2降低塔底熱負荷

降低回流比的同時，調整靈敏板溫度，相應降低塔底熱負荷。實際參數觀察可見，塔頂冷負荷和塔底熱負荷的降低，合理范圍內不會影響產品純度。

把丙烷塔回流設定值從7.5t/h降至5.5t/h，調節(jié)靈敏板溫度設定值從103.5℃降至98℃，觀察丙烷組分在線分析QE0411中C2H6、C3H8、IC4H10、nC4H10含量，參數如下：

把丁烷塔回流設定值從8.0t/h降至6t/h，因TICA0415自動調節(jié)波動大，手動調節(jié)開度60%至34%，觀察丙烷組分在線分析QE0411中C2H6、C3H8、IC4H10、nC4H10含量，參數如下：

3效果評價

3.1丙烷塔回流量降至5.5t/h，靈敏板溫度降至98℃；丁烷塔回流量降至6t/h，靈敏板調節(jié)閥開度降至34%，不影響產品純度。與此同時，導熱油調節(jié)閥開度也由原來的60%降至了54%左右。降低了導熱油系統(tǒng)的波動概率。

3.2通過降低分餾塔冷熱負荷，避免了干燥塔延時現(xiàn)象。

四、優(yōu)化中間產品流程

每次裝置開機投產期間會產生約30噸的輕烴不達標中間產品，這批中間產品只能外輸并儲存在罐區(qū)備用罐中，最后通過降級降價銷售的辦法進行解決。

丙、丁烷和輕油中間產品回煉的應用，實現(xiàn)了中間產品不進儲罐直接外輸后，將丙、丁烷和輕油現(xiàn)有的產品儲罐作為中間產品儲罐，儲存裝置開機期間生產的中間產品，在中間產品純度不達標時將其導入裝置區(qū)產品外輸儲罐。待各精餾塔操作穩(wěn)定后，啟動外輸泵將產品回輸至上一個塔的塔底出料管線上，將不達標中間產品回輸至本塔重新提純，達到中間產品純度合格率100%后外輸的目的。

五、結論

分餾塔參數調整是個整體、系統(tǒng)的過程，不能單方面的依賴某個參數、某種方法，因此，我們需要在理論上拓寬思路，在實踐中不斷摸索，靈活運用。采用優(yōu)化產品工藝參數及流程以來，針對設計參數的不匹配及裝置開機投產期間產生的中間產品，所帶來的工藝和質量缺陷、經濟損失，三氣廠組織人員進行技術攻關，研究出更符合目前裝置工況的操作方法及參數控制范圍、回煉技術流程，不僅優(yōu)化拓深了分餾塔的控制和操作精度，提高了員工的技術素質，增強了行業(yè)間技術工藝水平；而且最大程度地滿足了客戶的需求，提升了產品的品牌競爭力，從根本上解決了產品不合格的問題，降低了產品質量波動的處理難度。

參考文獻

[1]相博 張建峰；淺析如何提高輕烴回收裝置的運行效率[J]；中國石油和化工標準與質量；2012年11期

[2]管廷江；對改進輕烴回收裝置的探索[J]；科技資訊；2010年12期