凝液汽提塔低負(fù)荷運(yùn)行的操作分析

劉 蘋 郭 航 謝曉龍

(中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

中國石油化工股份有限公司天津分公司(以下稱為天津石化)烯烴部乙烯裝置采用美國Lummus公司順序深冷分離專利技術(shù)，于1995年投產(chǎn)，經(jīng)2001年擴(kuò)能改造后乙烯產(chǎn)能達(dá)200 kt/a。天津石化乙烯裝置分為裂解、壓縮、分離3個(gè)工段，在裂解氣壓縮機(jī)段間設(shè)置凝液汽提塔(DA202)。文章介紹了低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下DA202正常操作及異常操作的控制方式。

1 工藝流程簡介

1.1 系統(tǒng)總流程概述

裂解氣壓縮機(jī)設(shè)置五段壓縮，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省壓縮功耗；壓縮比減低，減小壓縮過程的升溫速度、延長壓縮機(jī)相關(guān)部件的使用壽命；出口溫度降低，避免重質(zhì)烴類、雙烯烴結(jié)焦，防止?jié)櫥偷酿ざ冉档停辉诙伍g設(shè)置冷卻器，可排出重?zé)N和水，減少后續(xù)工段負(fù)荷。由裂解工段來的裂解氣進(jìn)入壓縮機(jī)一段吸入罐，由段間冷卻器降溫至40 ℃左右，然后進(jìn)入壓縮機(jī)二段吸入罐，裂解氣在各吸入罐內(nèi)進(jìn)行氣液分離，液相回到二段吸入罐，氣相繼續(xù)進(jìn)入三段壓縮。裂解氣在三段吸入罐內(nèi)進(jìn)行氣液分離，氣相去三段排出罐，液相回到三段吸入罐，三段排出罐氣相經(jīng)過換熱器到堿洗塔。經(jīng)過堿洗的裂解氣到四段吸入罐，四段壓縮后，裂解氣進(jìn)入五段吸入罐，同理進(jìn)行氣液分離，氣相到五段壓縮，水相返回四段吸入罐，油相在罐體中部采出進(jìn)入凝液汽提塔。

1.2 凝液汽提塔流程概述

從裂解氣壓縮機(jī)五段吸入罐FA206分離出的液相烴類在LC218液位控制下，進(jìn)入凝液汽提塔。DA202塔的低壓蒸汽經(jīng)過EA212再沸器加熱后，塔釜物料進(jìn)入DA404，塔頂氣相在壓力控制下，返回到裂解氣壓縮機(jī)四段吸入罐FA205，在帶有升氣管的第8塊塔板處除去水。DA202采出的水間斷返回到裂解氣壓縮機(jī)三段吸入罐FA203。凝液汽提塔的作用是使塔釜不含碳二及以下的輕組分，以便直接去低壓脫丙烷塔，塔頂氣相由壓力控制返回到裂解氣壓縮機(jī)四段吸入罐。

凝液汽提塔的工藝流程如圖1所示。

圖1 凝液汽提塔工藝流程

凝液汽提塔為立式浮閥塔，塔高15.1 m，直徑1.00 m，容積12.1 m3。塔進(jìn)料為氣相混態(tài)，塔頂出料為氣相，塔釜出料為液相，相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 凝液汽提塔設(shè)計(jì)參數(shù)

2 DA202低負(fù)荷運(yùn)行狀況分析

裂解爐裂解氣負(fù)荷低于55 t/h,為低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，由于工作需要，天津石化烯烴部乙烯裝置4套裂解爐進(jìn)行低負(fù)荷運(yùn)行。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，凝液汽提塔的負(fù)荷為設(shè)計(jì)值的64.3%。

2.1 DA202低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)控制方式簡介

DA202是通過低壓蒸汽加熱從塔底物料中汽提出碳二及以下的輕組分。低壓蒸汽在FC213流量控制下與靈敏板溫度TC239進(jìn)行溫度控制器串級調(diào)節(jié)。塔釜物料在FC216流量控制下去脫丙烷塔，與LC241液位控制器串級調(diào)節(jié)。塔頂循環(huán)量影響壓縮機(jī)負(fù)荷，對凝液汽提塔壓力造成影響。在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)裂解氣壓縮機(jī)四段入口溫度高時(shí)，可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)適當(dāng)提高凝液汽提塔的靈敏板溫度，增加塔頂循環(huán)量，即增加返回到裂解氣壓縮機(jī)四段吸入罐的量，以降低四段吸入溫度。

2.2 DA202控制指標(biāo)分析

DA202的工藝控制指標(biāo)見表2。

表2 凝液汽提塔工藝卡片控制指標(biāo)

塔頂壓力PC205需要控制在920～980 kPa，當(dāng)塔頂壓力達(dá)到1 150 kPa時(shí)，聯(lián)鎖動作為塔釜加熱FC213自動全關(guān)，因此，在對DA202進(jìn)行操作時(shí)，要尤其注意塔頂壓力。DA202的壓力通過調(diào)節(jié)塔頂循環(huán)量FC213控制，降低頂部壓力會增加循環(huán)量；過多提高壓力會增加釜溫，增加再沸器結(jié)焦。靈敏板溫度TC239正常操作范圍為54～63 ℃，靈敏板溫度2021年全年平均值為57.3 ℃。正常生產(chǎn)時(shí)，通過控制閥FV213的開度來調(diào)節(jié)塔釜蒸汽加熱量的調(diào)節(jié)。在開、停工等不穩(wěn)定階段將FC213與TC239串級斷開，自動或手動控制其流量。TC239溫度過高或過低都會對DA202以及裂解氣壓縮機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，溫度過高，塔頂汽提物料帶有過多的碳三及以上組分，會加大壓縮機(jī)四段和五段負(fù)荷，消耗能源；溫度過低，塔釜物料中含有過多的碳二及以下輕組分，會造成低壓脫丙烷塔操作超壓，丙烯精餾塔丙烯產(chǎn)品碳二超標(biāo)，同時(shí)消耗較多丙烯冷劑，造成丙烯制冷壓縮機(jī)冷量分配不均。DA202的操作參數(shù)見表3，從表3中可以看出實(shí)際操作值在設(shè)計(jì)值允許范圍內(nèi)波動。

表3 凝液汽提塔操作參數(shù)

2.3 DA202低負(fù)荷正常運(yùn)行的調(diào)整

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，裂解氣變化導(dǎo)致DA202進(jìn)料組分和負(fù)荷發(fā)生變化，造成DA202波動。當(dāng)DA202進(jìn)料組成中重組分增加，塔釜液位升高，DA202負(fù)荷增加，TC239溫度出現(xiàn)下降趨勢。將塔釜蒸汽加熱量FC213打手動，增加FV213的開度，提高靈敏板溫度，系統(tǒng)穩(wěn)定后，串級控制，使碳二及以下輕組分由塔頂排出；當(dāng)DA202進(jìn)料組成中輕組分增加，塔頂氣相量增加，返回裂解氣壓縮機(jī)四段吸入罐的量增加，會增加裂解氣壓縮機(jī)的負(fù)荷，造成系統(tǒng)輕組分的累積，此時(shí)TC239溫度出現(xiàn)上升趨勢，將塔釜蒸汽加熱量FC213打手動，減小FV213的開度，降低靈敏板溫度，系統(tǒng)穩(wěn)定后，串級控制，使碳三及更重組分排出。當(dāng)裝置負(fù)荷升高，TC239溫度出現(xiàn)下降趨勢，同理，將塔釜蒸汽加熱量FC213打手動，增加FV213的開度，提高靈敏板溫度。負(fù)荷越高，蒸汽量越大；反之，蒸汽量減少。

3 DA202低負(fù)荷運(yùn)行的異常分析及措施

3.1 DA202低負(fù)荷運(yùn)行的異常分析

DA202的運(yùn)行狀態(tài)會對裂解氣壓縮機(jī)產(chǎn)生影響。當(dāng)DA202出現(xiàn)異常情況時(shí)，操作人員需要及時(shí)對異常情況進(jìn)行判斷、處理。DA202進(jìn)料量驟降、DA202塔壓高聯(lián)鎖、蒸汽流量快速下降將會導(dǎo)致DA202波動。

3.2 DA202低負(fù)荷運(yùn)行的異常情況調(diào)整措施

裂解爐聯(lián)鎖、COT波動或FA207排水會導(dǎo)致DA202進(jìn)料量驟降，此時(shí)應(yīng)將FC213改為手動操作，適當(dāng)降低蒸汽加熱量，穩(wěn)定流量，通過塔釜采出量穩(wěn)定塔釜液位。原料變化、儀表故障、調(diào)整不當(dāng)?shù)瓤赡軐?dǎo)致DA202塔壓高聯(lián)鎖，塔壓高聯(lián)鎖動作為FC213停止加熱。聯(lián)鎖原因排除后，室內(nèi)將FC213切至手動，全關(guān)；室內(nèi)進(jìn)行復(fù)位，緩慢打開FC213，直至系統(tǒng)穩(wěn)定，靈敏板溫度正常穩(wěn)定后投串級；控制塔釜液位穩(wěn)定，直至系統(tǒng)穩(wěn)定。

FC213儀表假顯示以及FV213閥卡可能導(dǎo)致蒸汽流量快速下降。當(dāng)FC213儀表假顯示或FV213閥卡，現(xiàn)場關(guān)閉FV213前后截止閥，打開FV213旁路閥，手動控制FC213合適的流量以保證DA202靈敏板溫度、液位壓力穩(wěn)定；迅速與儀表人員聯(lián)系校表或修復(fù)FV213，正常后投串級；短時(shí)間無法修復(fù)需裝置停工處理。

4 結(jié)論

凝液汽提塔塔頂氣相由壓力控制返回到裂解氣壓縮機(jī)四段吸入罐，碳三及以上組分去低壓脫丙烷塔。在裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，操作人員需要對凝液汽提塔的塔頂壓力、靈敏板溫度、塔頂循環(huán)量、進(jìn)料量、塔釜出料等重要參數(shù)重點(diǎn)關(guān)注。無論正常狀態(tài)或者異常狀態(tài)，塔頂壓力以及靈敏板溫度都是凝液汽提塔操作的重點(diǎn)。