苯乙烯裝置聚合物的產(chǎn)生與預(yù)防研究

鄭磊 佟樂 李宏冰 王廣海

摘 ?????要： 乙烯裝置急冷系統(tǒng)主要是通過回收急冷油的熱量發(fā)生稀釋蒸汽，后續(xù)分離系統(tǒng)的熱量主要由盤油和急冷水提供，因此急冷系統(tǒng)的能量回收是影響能耗的一個(gè)重要因素。主要對(duì)急冷油系統(tǒng)進(jìn)行流程模擬，對(duì)汽油分餾塔操作的相關(guān)變量進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化，并取得了良好的優(yōu)化效果。

關(guān) ?鍵 ?詞：乙烯裝置;汽油分餾塔;盤油;優(yōu)化運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TQ 062 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）06-1347-04

Abstract： The quench system of ethylene plant generates diluted steam mainly by recovering the heat of quench oil， and the heat recovery of pan oil and quench water supplies heat to the subsequent system. Therefore， the energy recovery of quench system is an important factor affecting energy consumption. In this paper， the process simulation of quench oil system was carried out. According to the simulation results of quench oil system， the relevant operating variables of gasoline fractionator were adjusted and optimized， and good results were obtained.

Key words： Ethylene plant; Gasoline fractionator; Pan oil; Optimizing operation

乙烯裝置汽油分餾塔主要作用是將裂解爐出口的高溫裂解氣利用循環(huán)急冷油進(jìn)行降溫，塔釜采出為燃料油餾分，塔頂氣相為裂解汽油及輕組分進(jìn)入水冷塔，同時(shí)通過盤油所攜帶的高品位熱能為相應(yīng)溫度級(jí)的用戶提供熱源。汽油分餾塔塔頂溫度控制原則為保證水蒸氣不在塔內(nèi)冷凝，同時(shí)保證汽油的干點(diǎn)。塔釜溫度控制的原則是既要保證急冷油的黏度也要保證其閃點(diǎn)在指標(biāo)范圍內(nèi)[1，2]。

通過流程模擬出的結(jié)果，對(duì)汽油分餾塔的影響因素進(jìn)行單一變量控制進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確保該系統(tǒng)的指標(biāo)在考核范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上，使該系統(tǒng)的高品位熱能能夠得到充分的利用。

1 ?汽油分餾塔系統(tǒng)介紹

裂解氣經(jīng)裂解氣總管，進(jìn)入汽油分餾塔，該塔分為急冷油循環(huán)段、盤油循環(huán)段和精餾段。裂解氣首先進(jìn)入汽油分餾塔，與向下分布的油相直接接觸換熱，換熱后，大部分裂解氣中的燃料油組分被冷凝至塔底。裂解氣繼續(xù)上移到盤油段，和盤油組分繼續(xù)換熱，盤油被冷凝至盤油槽內(nèi)保證盤油循環(huán)。在盤油循環(huán)過程中，盤油的熱量將與用戶換熱回收余熱。被冷卻的裂解氣繼續(xù)上升至精餾段，在精餾段與水冷塔系統(tǒng)來的汽油接觸換熱。裂解汽油回流的作用是提供冷物流冷凝裂解氣中的重組分，同時(shí)保證裂解汽油的干點(diǎn)。

汽油分餾塔塔釜的急冷油通過急冷油泵抽出，分別通過與工藝水換熱發(fā)生稀釋蒸汽、進(jìn)入重燃料油汽提塔與輕烴爐的裂解氣或高壓蒸汽進(jìn)行汽提和作為急冷器降溫介質(zhì)。盤油利用盤油循環(huán)泵P-1211從盤油槽抽出后分為四股，第一股盤油通過返回閥到循環(huán)急冷油回流中，主要控制盤油槽的液位;第二股盤油作為沖洗油，經(jīng)沖洗油增壓泵P-1212A/S增壓后送至各用戶，第三股盤油與汽油分餾塔頂部采出輕燃料油匯合后送至輕質(zhì)燃料油汽提塔C-1240，利用DS進(jìn)行直接汽提，汽提出輕組分返回至汽油分餾塔的頂部，其余盤油作為盤油循環(huán)，通過與用戶換熱器進(jìn)行熱量回收后返回汽油分餾塔第11塊塔盤。輕燃料油汽提塔釜組分與重燃料油汽提塔釜的組分混合后至儲(chǔ)罐。

2 ?汽油分餾塔的影響因素分析

2.1 ?汽油分餾塔側(cè)線采出的影響

汽油分餾塔C-1240輕燃料油側(cè)線采出量主要影響裂解汽油、盤油及塔釜急冷油等各股物料的組成，進(jìn)而通過組成的改變影響熱量的分布，側(cè)線采出量的影響見圖1。

由圖1可知，汽油分餾塔的塔頂及塔底溫度均與側(cè)線采出有密切關(guān)系，但相對(duì)較輕的組分被采出后會(huì)影響到急冷油的黏度，此模擬采用急冷油中沸點(diǎn)高于350 ℃的重組分含量來反應(yīng)急冷油的黏度，見圖2，側(cè)線采出量的增加勢必會(huì)導(dǎo)致塔釜急冷油組分中輕組分的相對(duì)增加，一般急冷油的黏度隨塔釜溫的升高而上升。當(dāng)急冷油的黏度過大時(shí)，會(huì)使急冷油的流動(dòng)性變差，影響稀釋蒸汽的發(fā)生量，同時(shí)也會(huì)使急冷油泵的功率增大，影響系統(tǒng)設(shè)備和管道的操作[3]。

2.2 ?汽油回流量的影響

汽油回流的主要作用控制汽油分餾塔頂溫，同時(shí)控制汽油產(chǎn)品的干點(diǎn)，保持汽油分餾塔塔頂溫在合理范圍之內(nèi)，保證裂解氣中的水蒸氣不在塔內(nèi)冷凝。

圖4表現(xiàn)出了汽油分餾塔的頂溫與汽油回流量由直接關(guān)系，增加汽油回流量會(huì)使低溫的汽油下降至汽油分餾塔釜，從而降低塔釜溫度，汽油回流量對(duì)汽油分餾塔頂溫度的影響有一個(gè)極小值，當(dāng)汽油回流量高于此極小值時(shí)，增加汽油循環(huán)量則頂溫也會(huì)隨之升高。如果提高汽油分餾塔釜溫度，雖然提高了熱源的溫度，相應(yīng)發(fā)生稀釋蒸汽的量會(huì)增加，但在實(shí)際生產(chǎn)中要嚴(yán)格監(jiān)測急冷油的黏度，急冷油的過低或過高都會(huì)給急冷油系統(tǒng)帶來較大的影響，黏度過低容易造成急冷油泵不上量，黏度過高會(huì)使急冷油在管道中的流動(dòng)性變差，阻力變大，急冷油泵的功率增大，同時(shí)也會(huì)影響稀釋蒸汽系統(tǒng)的取熱效果變差，發(fā)生稀釋蒸汽量也會(huì)隨之減少。

如圖5所示，汽油回流量的增加，會(huì)導(dǎo)致輕組分下降至塔釜，塔釜重油中輕組分相對(duì)增多，從而急冷油黏度降低。急冷油的比熱與其組分中的重組分有著直接的關(guān)系，重組分多則比熱大，相反則小。

在該塔中，汽油回流量增大首先會(huì)影響盤油段的熱量，然后再由盤油段向下傳遞，直至急冷油塔釜，所以汽油回流對(duì)該塔內(nèi)油品的組成有較大影響。

2.3 ?盤油循環(huán)量的影響

盤油的循環(huán)量對(duì)整個(gè)分餾塔的溫度分布有著較大的影響。在實(shí)際操作過程中應(yīng)在保證盤油用戶需求的同時(shí)盡量增大急冷油的取熱量來保證稀釋蒸汽的發(fā)生量，其具體影響見圖6。

如圖6所示，盤油循環(huán)量對(duì)塔頂和塔釜的溫度有較大的影響，對(duì)急冷水塔溫度影響不明顯。

如圖7所示，增大盤油循環(huán)量，使盤油的取熱量增大，導(dǎo)致熱量從急冷油中的柴油組分增加，溫度隨之降低。

2.4 ?急冷油循環(huán)量的影響

急冷油循環(huán)可分為兩路，分別為返塔急冷油循環(huán)和去急冷器急冷油循環(huán)。而急冷器的出口溫度主要由被降溫的循環(huán)急冷油來保證，塔釜溫度主要由返塔急冷油來控制，因此只考慮返塔急冷油的影響。

如圖8所示，去急冷器的急冷油循環(huán)量對(duì)急冷器出口溫度影響較大，當(dāng)急冷油循環(huán)量加倍時(shí)，急冷器出口溫度約降了14 ℃。

如圖9所示，塔釜的溫度與至急冷器急冷油的循環(huán)量有直接關(guān)系，但對(duì)急冷油塔頂溫度的降低作用不顯著，同時(shí)去急冷器急冷油循環(huán)量對(duì)急冷水塔溫度影響不大。

3 ?工藝優(yōu)化

汽油分餾塔的操作不僅影響裝置的能耗，同時(shí)也會(huì)給工藝操作帶來較大的影響[5]。汽油分餾塔的影響因素包括急冷油塔側(cè)線輕燃料油采出量、汽油回流量、盤油循環(huán)量、急冷油循環(huán)量。該塔在優(yōu)化前主要存在汽油干點(diǎn)高、分餾塔塔釜溫度低、裝置外補(bǔ)DS量偏大等問題。通過分析該裝置急冷油塔側(cè)線采出量不夠，導(dǎo)致汽油干點(diǎn)超標(biāo)，進(jìn)而增大汽油回流量來降低汽油產(chǎn)品干點(diǎn)，過高的汽油回流量會(huì)使整個(gè)塔的輕組分下移，降低了急冷油的溫度，進(jìn)而影響取熱量，使稀釋蒸汽發(fā)生量降低。

基于模擬結(jié)果對(duì)該塔的操作進(jìn)一步分析，找出了影響因素并做出了方向性的調(diào)整。主要通過階段性的減小汽油回流量、加大側(cè)線輕燃料油的采出量、調(diào)整盤油循環(huán)量等手段來解決原來汽油干點(diǎn)高、塔釜溫低、DS外補(bǔ)量大等問題，在此期間，裝置加大離線組分分析力度，根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)作出相應(yīng)調(diào)整。主要調(diào)整及相關(guān)參數(shù)變化見表1。

通過表1可以看出，通過增大汽油分餾塔側(cè)線輕燃料油的采出量、減少汽油回流量的調(diào)整，塔內(nèi)的溫度分布發(fā)生了較大的變化。塔頂溫度由于汽油組分中的柴油組分相對(duì)減少后有了下降趨勢，同時(shí)汽油干點(diǎn)也呈下降趨勢。塔釜溫度由于重組分的相對(duì)減少呈上升趨勢，但在調(diào)整過程中及時(shí)的進(jìn)行離線色譜分析，急冷油的粘度雖然有上升趨勢，但均控制在指標(biāo)要求范圍內(nèi)。塔釜溫度的升高，使急冷油與工藝水的溫差增大，稀釋蒸汽發(fā)生量相應(yīng)提高，同時(shí)外補(bǔ)中壓蒸汽量相應(yīng)的減少。

4 ?結(jié) 論

乙烯裝置急冷系統(tǒng)對(duì)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行和能耗方面有著較大的影響。該文通過優(yōu)化汽油分餾塔汽油回流量、輕燃料油采出量、盤油循環(huán)量等相關(guān)變量，汽油分餾塔的運(yùn)行狀態(tài)得到良好的改善，汽油分餾塔的汽油干點(diǎn)降低的同時(shí)，外補(bǔ)中壓蒸汽量也有所降低，為日后乙烯裝置高負(fù)荷生產(chǎn)出現(xiàn)汽油干點(diǎn)高、急冷油黏度高、急冷外補(bǔ)蒸汽量大等問題提供調(diào)整方向。

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