優(yōu)化操作減少脫甲烷塔塔頂乙烯損失

丁麗麗

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優(yōu)化操作減少脫甲烷塔塔頂乙烯損失

丁麗麗

（大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714）

根據(jù)前冷進(jìn)料量高低，優(yōu)化調(diào)整脫甲烷塔第四股進(jìn)料溫度及塔釜再沸器再沸量，將第四股進(jìn)料溫度TI-1415由-98.7℃調(diào)整至-110℃左右，脫甲烷塔塔頂乙烯損失由2% （mol）降至0.7%（mol）左右，從而增加乙烯產(chǎn)量，創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)效益。

再沸量；進(jìn)料溫度；乙烯產(chǎn)量；損失率

大慶300 kt/a乙烯裝置采用美國(guó)斯通-韋伯斯特公司專利技術(shù)，由日本國(guó)日揮株式會(huì)社承擔(dān)工程設(shè)計(jì)、設(shè)備及材料供應(yīng)，部分公用工程和行政配套設(shè)施由大慶石油化工設(shè)計(jì)院承擔(dān)。該裝置1982年3月動(dòng)工，由吉化、化工部十一化建和省火電三公司負(fù)責(zé)建設(shè)，占地面積62 748 m2，投資6.142億元人民幣，1986年6月竣工投產(chǎn)。設(shè)計(jì)以油田輕烴(LTHC)、石腦油(NAP)和尾油(HCTO)作為裂解原料,年生產(chǎn)乙烯300 kt、丙烯120 kt，還有混合碳四、裂解汽油、混合碳五、裂解燃料油、甲烷、氫氣和作為燃料用的混合甲烷燃料氣。為提高生產(chǎn)能力，在1989年和1995年進(jìn)行了兩次擴(kuò)能改造，增加兩臺(tái)USC-16W型裂解爐。2004年，將EF-111H（USC-16W型裂解爐）爐改造成GK-VI型爐，并投入使用。

在目前的市場(chǎng)環(huán)境下，乙烯收率高低直接影響到石油化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為提高乙烯產(chǎn)量，以裝置平穩(wěn)生產(chǎn)為前提，對(duì)脫甲烷塔系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

脫甲烷塔（ET-405）由三段組成，高度為52 m，有填料塔盤77層。底部直徑3 m，塔盤35層，中部直徑1.9 m，塔盤14層，頂部直徑1.6 m，塔盤28層。再沸器EH-405通過(guò)氣態(tài)丙烯的冷凝供熱進(jìn)行塔的再沸。用FC-14081控制通入再沸器的再沸量。脫甲烷塔塔釜的液面控制器LC-1405與塔釜采出控制器FC-1407組成串級(jí)調(diào)節(jié)。靈敏板溫度控制器TC-1419與再沸器控制器FC-14081組成串級(jí)調(diào)節(jié)。塔釜液靠本身的壓力經(jīng)FC-1407控制流量送往脫乙烷塔（ET-421）。

圖1 脫甲烷塔流程圖

塔頂物料在冷凝器（EH-406）里用乙烯冷劑冷凝進(jìn)入回流罐EV-406。回流罐（EV-406）頂部出來(lái)的氣態(tài)甲烷在3.00±0.15 MPa（g）和-93±3 ℃條件下進(jìn)入膨脹機(jī)EC-401。在排往再生氣集管的之前，通過(guò)換熱器EH-409、EH-408A、EH-407A和C、EH-403并提供冷量。用PC-1407與膨脹機(jī)并聯(lián)。當(dāng)開(kāi)車或者處于失調(diào)時(shí)，膨脹機(jī)用旁路控制，PV-1407用作J-T閥(焦耳—湯姆遜閥)。EP-405A/B作為回流泵，用FC-1409控制流量。為了向4#分離罐（EV-404）的進(jìn)料提供冷量，通過(guò)TC-1414控制從回流罐向脫甲烷塔5#板翅式換熱器（EH-410）加足夠的液體，液體本身受熱汽化。用LC-1406控制回流罐的液面，根據(jù)脫甲烷塔冷凝器EH-406所需的冷量控制乙烯冷劑進(jìn)入冷劑罐EV-341的流量，在PC-1407控制下調(diào)節(jié)膨脹機(jī)EC-401入口噴嘴的角度來(lái)控制回流罐的壓力。用分程調(diào)節(jié)來(lái)控制膨脹機(jī)的旁路閥。應(yīng)該注意：脫甲烷塔回流罐的壓力及4#分離罐EV-404與回流罐EV-406的壓差決定了脫甲烷塔系統(tǒng)的壓力。給定的壓力越低，裂解氣壓縮機(jī)的能量節(jié)省的就越多。當(dāng)膨脹機(jī)損壞時(shí)，可通過(guò)旁路使生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)用這種方法操作時(shí)，高純度H2罐EV-415的壓力保持不變，但閃蒸將在較高壓力下進(jìn)行，其壓力與再生氣分離罐EV-332所維持的尾氣集管壓力相當(dāng)。故為了保持H2的純度，必須保持高純度H2罐EV-415的溫度，采用向尾氣中多閃蒸H2而減少H2產(chǎn)量。

2 存在的問(wèn)題

（1）原始設(shè)計(jì)中脫甲烷塔采取四股進(jìn)料方式，即可節(jié)省低溫冷劑，又可再未進(jìn)入它之前進(jìn)行初步分離減輕塔的負(fù)荷，但由于原料組成及裂解深度相比過(guò)去幾年已有較大變化，進(jìn)料中C2組分含量明顯增加，由于該塔回流泵原始設(shè)計(jì)最大回流量為10.5 t/h，如果泵長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，將嚴(yán)重影響泵的運(yùn)行狀態(tài)或是損毀設(shè)備，因此在高負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，回流量偏低成為降低該塔塔頂損失的主要瓶頸。

（2）由于設(shè)計(jì)原因，為保證丙烯制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)法將靈敏板溫度TC-1419與塔釜再沸量FC-14081投用先進(jìn)自動(dòng)控制回路，只能根據(jù)靈敏板溫度變化情況手動(dòng)調(diào)節(jié)塔釜再沸量，導(dǎo)致調(diào)整過(guò)程比較滯后，造成塔頂損失過(guò)大。

圖2、圖3為脫甲烷塔塔頂損失優(yōu)化前后的變化情況。

3 優(yōu)化措施

（1）由于設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷，脫甲烷塔回流量不能大幅調(diào)整，根據(jù)核算與觀察，決定調(diào)整前冷第四股進(jìn)料溫度跨線開(kāi)度。由于第四股進(jìn)料位置在65層塔盤以上，降低此股進(jìn)料溫度，相當(dāng)于增加一股回流量，由此降低塔頂乙烯損失，但在調(diào)整過(guò)程一定要緩慢，避免調(diào)整幅度過(guò)大，導(dǎo)致裂解爐燃料氣波動(dòng)，此外還需密切關(guān)注脫甲烷回流罐液位，如果第四股進(jìn)料溫度偏低，液相甲烷過(guò)少，回流罐液位持續(xù)降低，將導(dǎo)致回流泵EP-405抽空。

及時(shí)調(diào)整塔釜再沸量，避免靈敏板溫度長(zhǎng)時(shí)間低于-20 ℃以上，如長(zhǎng)時(shí)間溫度過(guò)低，甲烷進(jìn)入乙烯精餾塔，影響乙烯產(chǎn)品質(zhì)量，為保證產(chǎn)品合格將提高回流量，塔釜乙烯損失變大，為避免此種情況，主操作應(yīng)密切關(guān)注脫甲烷塔靈敏板溫度。

圖2 脫甲烷塔塔頂乙烯損失優(yōu)化前后變化情況

圖3 脫甲烷塔靈敏板溫度優(yōu)化前后變化情況

（2）由于為保證丙烯制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，塔釜再沸量只能手動(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)靈敏板溫度變化情況及時(shí)調(diào)整塔釜再沸器量，同時(shí)控制丙烯制冷壓縮機(jī)四段排除壓力穩(wěn)定在1.6～1.7 MPa之間，保證靈敏板溫度穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)脫甲烷系統(tǒng)的優(yōu)化措施，避免了乙烯損失過(guò)大，增加了乙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量。按照目乙烯6 500元/噸估算，塔頂乙烯損失為0.7 % （mol），乙烯量為0.21 t/h，當(dāng)塔頂損失為2% （mol），乙烯量為0.6 t/h，由此可以計(jì)算出一年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益估算為：（0.6-0.21）×24×365×6 500 =2 220.6萬(wàn)元。

現(xiàn)代化工企業(yè)追求精細(xì)化管理，大慶石化E1裝置為1986投產(chǎn)，截止至今日已運(yùn)行31年，雖然自動(dòng)化控制及流程均不能與新裝置相提并論，但經(jīng)過(guò)細(xì)心研究、優(yōu)化調(diào)整仍能創(chuàng)造較大經(jīng)濟(jì)效益。

Decreasing Tower Top Ethylene Loss of Demethanizer by Optimization of the Operation

（Daqing Petrochemical Company No.1 Chemical Plant, Heilongjiang Daqing 163714, China）

According to the feeding rate of the former cold feed, the temperature of the fourth unit feed was adjusted as well asreboiling capacity of the reboiler. After the feed temperature TI - 1415 was adjusted from - 98.7 to - 110 ℃, the tower top ethylene loss of demethanizer was reduced from 2 % (mol) to 0.7%(mol),which increased ethylene production and created great economic benefits.

reboiler; feed temperature; ethylene production; loss rate

TQ 221.21+1

A

1004-0935（2017）10-1005-03

2017-09-11

丁麗麗（1982-），女，工程師，黑龍江省大慶市人，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：石油化工生產(chǎn)與管理。