乙烯裝置創(chuàng)新裂解氣干燥器在線換劑

彭志翔

中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司 成都 611930

某80萬(wàn)噸/年乙烯裝置采用美國(guó)S&W公司前脫丙烷前加氫工藝專利技術(shù)。裂解單元由7臺(tái)USC-176U型液體原料裂解爐(6開(kāi)1備)和1臺(tái)USC-12M型循環(huán)氣裂解爐組成，乙烯精餾塔和乙烯制冷壓縮機(jī)組成開(kāi)式熱泵。盡管裂解氣在壓縮過(guò)程中大部分水分被脫除，但剩余的水含量仍在900～1000μg/g，經(jīng)過(guò)四段壓縮后裂解氣中含有的水由裂解氣干燥器徹底脫除。

該裝置2018年大檢修后開(kāi)工，乙烯裝置始終處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，裂解氣干燥器床層吸水性能逐漸下降，裂解氣干燥器床層干燥劑部分粉化失效，微量水進(jìn)入深冷系統(tǒng)，深冷系統(tǒng)出現(xiàn)“凍堵”，乙烯精餾壓差連續(xù)波動(dòng)，嚴(yán)重影響乙烯裝置長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行。為此，部門結(jié)合裂解氣干燥器運(yùn)行狀態(tài)制定工藝調(diào)整和針對(duì)裂解氣干燥器性能下降的處置方案，確保乙烯裝置“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行。

1 流程描述

該乙烯裝置流程示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 裂解氣干燥器流程示意

裂解氣經(jīng)四段壓縮后進(jìn)入堿洗塔，壓力1.55MPa(A)、溫度45℃的裂解氣在堿洗塔出口過(guò)冷器中由7℃的丙烯冷劑冷卻至12.6℃，進(jìn)入裂解氣四段分離罐氣液分離，頂部氣相進(jìn)入裂解氣干燥器進(jìn)行干燥脫水，干燥后含水量小于1μg/g的裂解氣進(jìn)入高壓脫丙烷塔。裂解氣干燥器D-1370A/S在100%負(fù)荷下在線臺(tái)運(yùn)行36小時(shí)后，進(jìn)行切換，并將切出的干燥器進(jìn)行再生，裂解氣干燥器床層和出口設(shè)有裂解氣水含量在線分析表。

2 裂解氣干燥器運(yùn)行分析

2020年10月，裂解氣干燥器D-1370A/S在運(yùn)行了30小時(shí)后，其出口水含量逐漸升高，運(yùn)行32小時(shí)后，出口水含量超過(guò)1μg/g，乙烯精餾塔出現(xiàn)“凍堵”。2020年11月，通過(guò)縮短裂解氣干燥器運(yùn)行周期(由36小時(shí)改為24小時(shí))、降低其入口溫度(由12.6℃降至11.5℃)，延長(zhǎng)其再生恒溫時(shí)間等措施，裂解氣干燥器運(yùn)行狀態(tài)好轉(zhuǎn)，乙烯精餾塔“凍堵”問(wèn)題得到解決。2021年2月，裂解氣干燥器在運(yùn)行了22小時(shí)后,出口水含量超過(guò)1μg/g，其床層壓降持續(xù)升高(見(jiàn)表1)，乙烯精餾塔出現(xiàn)“凍堵”。判定為裂解氣干燥器內(nèi)部分子篩進(jìn)一步粉化失效所致。

表1 裂解氣干燥器D-1370A/S床層壓降數(shù)據(jù)表

2018年7月大檢修時(shí)，裂解氣干燥器重新?lián)Q劑，換劑之后，其床層壓降分別在30kPa和33kPa。從表1可以看出，至2021年2月，其床層壓降持續(xù)上升，最高分別漲至74kPa和78kPa。

3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

裂解氣干燥器水穿透，深冷系統(tǒng)和乙烯精餾塔出現(xiàn)“凍堵”，導(dǎo)致乙烯裝置間斷性降負(fù)荷生產(chǎn)，嚴(yán)重影響裝置長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行，甚至隨時(shí)可能造成乙烯裝置停車。

4 存在困難和解決措施

為徹底解決深冷系統(tǒng)和乙烯精餾塔“凍堵”問(wèn)題，決定于2020年4月對(duì)裂解氣干燥器D-1370A/S在線撇頭更換分子篩。此次在線換劑工作具有“時(shí)間緊、任務(wù)重、風(fēng)險(xiǎn)高”等特點(diǎn)。主要風(fēng)險(xiǎn)為：在線運(yùn)行臺(tái)裂解氣干燥器水穿透進(jìn)入冷箱引起凍堵，造成乙烯裝置緊急停工，大量物料放火炬。

4.1 存在困難

(1)裂解氣干燥器出入口大閥及再生氣出入口閥門存在“內(nèi)漏”情況，工藝處理難度極大。

(2)人員長(zhǎng)時(shí)間在氮?dú)鉄o(wú)氧、高溫(40-48℃)受限空間內(nèi)作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)極大。

(3)在線運(yùn)行臺(tái)裂解氣干燥器在線周期短，在48小時(shí)內(nèi)，在線抽出153m3的分子篩和瓷球，回裝194m3的分子篩和瓷球，對(duì)檢修過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)要求極高，必須銜接緊密，高效組織各環(huán)節(jié)工作。

(4)裂解氣干燥器升降溫頻繁(運(yùn)行周期24小時(shí))，法蘭連接處螺栓存在“抱死”可能，盲板隔離難度大，時(shí)間不確定。

(5)乙烯裝置運(yùn)行負(fù)荷最低降至50%，且必須確保乙烯產(chǎn)品合格，該運(yùn)行負(fù)荷下相關(guān)系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)，操作難度極大、風(fēng)險(xiǎn)極高。一是碳二加氫反應(yīng)器抗波動(dòng)能力差，隨時(shí)有“飛溫”和“漏炔”風(fēng)險(xiǎn)；二是裂解氣干燥器再生氣產(chǎn)量低，再生臺(tái)裂解氣干燥器再生周期與運(yùn)行臺(tái)裂解氣干燥器在線時(shí)間存在“死循環(huán)”(再生氣量小，再生臺(tái)干燥器再生時(shí)間延長(zhǎng)，工藝處理時(shí)間增加，會(huì)縮短換劑時(shí)間；再生氣量大，會(huì)增加在線運(yùn)行臺(tái)裂解氣干燥器負(fù)荷，影響其在線周期)；三是低負(fù)荷下急冷油塔C-1210熱量減少，燃料油易“帶水”(造成化工中間罐區(qū)燃料油罐爆沸損壞風(fēng)險(xiǎn)極高)，且盤油溫度低，使高壓脫丙烷塔和低壓脫丙烷塔加熱困難，系統(tǒng)超壓，丙烯產(chǎn)品不合格(碳二超標(biāo))。

4.2 解決措施

針對(duì)此次在線撇頭換劑存在的諸多困難，部門組織反復(fù)討論，優(yōu)化完善乙烯裝置低負(fù)荷運(yùn)行方案和裂解氣干燥器在線換劑方案，并提出諸多創(chuàng)造性的工作措施，確保換劑工作順利進(jìn)行。

(1)充分計(jì)算論證干燥器運(yùn)行時(shí)間。提前同設(shè)計(jì)院和分子篩廠家溝通，充分論證，計(jì)算出在線運(yùn)行臺(tái)裂解氣干燥器最長(zhǎng)運(yùn)行周期。

(2)提前組織模擬實(shí)戰(zhàn)置換。提前一周組織對(duì)裂解氣干燥器進(jìn)行兩次氮?dú)饽M置換，掌握工藝處理的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、測(cè)試出入口大閥工藝隔離有效性。并新配一條2”高壓氮?dú)夤芫€，有效縮短了裂解氣干燥器氮?dú)庵脫Q時(shí)間。

(3)優(yōu)化低負(fù)荷運(yùn)行流程。裂解氣干燥器再生時(shí)，將K-1430出口甲烷/氫由“送燃料氣”改至“返裂解氣壓縮機(jī)段間吸入罐”，增加再生氣量；裂解氣干燥器再生結(jié)束氮?dú)庵脫Q時(shí)，及時(shí)將K-1430出口甲烷/氫切至燃料氣系統(tǒng)。既縮短再生臺(tái)干燥器再生周期，又最大可能降低在線運(yùn)行臺(tái)干燥器的負(fù)荷，延長(zhǎng)了運(yùn)行周期。急冷系統(tǒng)提前準(zhǔn)備“倒加熱”流程，確保盤油溫度不低于145℃，確保丙烯產(chǎn)品合格。裂解崗位和壓縮崗位密切配合，減小碳二加氫反應(yīng)器入口CO和乙炔波動(dòng)幅度，確保低負(fù)荷狀態(tài)下，乙烯產(chǎn)品合格。

(4)密切監(jiān)控系統(tǒng)漏點(diǎn)。冷區(qū)系統(tǒng)科學(xué)合理選擇露點(diǎn)監(jiān)控點(diǎn)，裂解氣干燥器在線運(yùn)行24小時(shí)后，每?jī)尚r(shí)測(cè)一次露點(diǎn)，一旦出現(xiàn)異常，及時(shí)啟動(dòng)相關(guān)應(yīng)急預(yù)案。

(5)做好充分準(zhǔn)備。提前一周對(duì)裂解氣干燥器進(jìn)出口螺栓噴涂松動(dòng)劑、準(zhǔn)備火焊、液壓扳手等拆卸工具，確保在拆卸困難時(shí)及時(shí)進(jìn)行破壞性拆除，同時(shí)提前完成螺栓、墊片材料落實(shí)，檢修用腳手架、保溫、照明等檢修輔助工作。專業(yè)卸劑廠家設(shè)備提前完成安裝調(diào)試，確保正常好用。

(6)創(chuàng)新作業(yè)方式。同時(shí)安排兩臺(tái)抽吸設(shè)備、兩臺(tái)叉車、吊車，確保作業(yè)過(guò)程連續(xù)不間斷進(jìn)行。裝劑過(guò)程中在充分考慮安全的前提下，兩臺(tái)吊車同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)吊車同時(shí)提吊兩噸袋分子篩，節(jié)省一半裝劑時(shí)間。

(7)做好危害辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)防控。針對(duì)此次換劑無(wú)氧作業(yè)高風(fēng)險(xiǎn)，在入廠教育基礎(chǔ)上，組織工藝、設(shè)備及安全進(jìn)行作業(yè)前充分交底，對(duì)工藝條件、設(shè)備特點(diǎn)、安全注意事項(xiàng)逐一進(jìn)行說(shuō)明，檢修前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底，使換劑人員做到心中有數(shù)。作業(yè)過(guò)程雙方監(jiān)護(hù)充分履行職責(zé)，嚴(yán)格執(zhí)行定期采樣分析、人員輪換要求等，使得整個(gè)檢修過(guò)程在高效開(kāi)展的同時(shí)，安全得到了充分保障。

5 結(jié)語(yǔ)

該次檢修為在線撇頭換劑，任務(wù)緊、難度大，在裝卸劑工作量比原計(jì)劃增加77%的情況下，提前10小時(shí)完成整個(gè)換劑工作，且乙烯裝置提前20小時(shí)提至滿負(fù)荷。較好地完成了裂解氣干燥器在線撇頭換劑工作，裂解氣干燥器D-1370A/S運(yùn)行恢復(fù)正常，36小時(shí)運(yùn)行周期內(nèi)出口水含量小于1μg/g，床層壓降恢復(fù)至36kPa，乙烯精餾塔壓差恢復(fù)正常。為后續(xù)乙烯裝置的高負(fù)荷、長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。