乙烯裝置創新裂解氣干燥器在線換劑

彭志翔

中國石油四川石化有限責任公司 成都 611930

某80萬噸/年乙烯裝置采用美國S&W公司前脫丙烷前加氫工藝專利技術。裂解單元由7臺USC-176U型液體原料裂解爐(6開1備)和1臺USC-12M型循環氣裂解爐組成，乙烯精餾塔和乙烯制冷壓縮機組成開式熱泵。盡管裂解氣在壓縮過程中大部分水分被脫除，但剩余的水含量仍在900～1000μg/g，經過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年大檢修后開工，乙烯裝置始終處于高負荷運行狀態，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，微量水進入深冷系統，深冷系統出現“凍堵”，乙烯精餾壓差連續波動，嚴重影響乙烯裝置長周期安全平穩運行。為此，部門結合裂解氣干燥器運行狀態制定工藝調整和針對裂解氣干燥器性能下降的處置方案，確保乙烯裝置“安穩長滿優”運行。

1 流程描述

該乙烯裝置流程示意圖見圖1。

圖1 裂解氣干燥器流程示意

裂解氣經四段壓縮后進入堿洗塔，壓力1.55MPa(A)、溫度45℃的裂解氣在堿洗塔出口過冷器中由7℃的丙烯冷劑冷卻至12.6℃，進入裂解氣四段分離罐氣液分離，頂部氣相進入裂解氣干燥器進行干燥脫水，干燥后含水量小于1μg/g的裂解氣進入高壓脫丙烷塔。裂解氣干燥器D-1370A/S在100%負荷下在線臺運行36小時后，進行切換，并將切出的干燥器進行再生，裂解氣干燥器床層和出口設有裂解氣水含量在線分析表。

2 裂解氣干燥器運行分析

2020年10月，裂解氣干燥器D-1370A/S在運行了30小時后，其出口水含量逐漸升高，運行32小時后，出口水含量超過1μg/g，乙烯精餾塔出現“凍堵”。2020年11月，通過縮短裂解氣干燥器運行周期(由36小時改為24小時)、降低其入口溫度(由12.6℃降至11.5℃)，延長其再生恒溫時間等措施，裂解氣干燥器運行狀態好轉，乙烯精餾塔“凍堵”問題得到解決。2021年2月，裂解氣干燥器在運行了22小時后,出口水含量超過1μg/g，其床層壓降持續升高(見表1)，乙烯精餾塔出現“凍堵”。判定為裂解氣干燥器內部分子篩進一步粉化失效所致。

表1 裂解氣干燥器D-1370A/S床層壓降數據表

2018年7月大檢修時，裂解氣干燥器重新換劑，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，其床層壓降持續上升，最高分別漲至74kPa和78kPa。

3 風險評估

裂解氣干燥器水穿透，深冷系統和乙烯精餾塔出現“凍堵”，導致乙烯裝置間斷性降負荷生產，嚴重影響裝置長周期安全平穩運行，甚至隨時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和乙烯精餾塔“凍堵”問題，決定于2020年4月對裂解氣干燥器D-1370A/S在線撇頭更換分子篩。此次在線換劑工作具有“時間緊、任務重、風險高”等特點。主要風險為：在線運行臺裂解氣干燥器水穿透進入冷箱引起凍堵，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“內漏”情況，工藝處理難度極大。

(2)人員長時間在氮氣無氧、高溫(40-48℃)受限空間內作業，安全風險極大。

(3)在線運行臺裂解氣干燥器在線周期短，在48小時內，在線抽出153m3的分子篩和瓷球，回裝194m3的分子篩和瓷球，對檢修過程各個環節要求極高，必須銜接緊密，高效組織各環節工作。

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

(5)乙烯裝置運行負荷最低降至50%，且必須確保乙烯產品合格，該運行負荷下相關系統處于臨界狀態，操作難度極大、風險極高。一是碳二加氫反應器抗波動能力差，隨時有“飛溫”和“漏炔”風險；二是裂解氣干燥器再生氣產量低，再生臺裂解氣干燥器再生周期與運行臺裂解氣干燥器在線時間存在“死循環”(再生氣量小，再生臺干燥器再生時間延長，工藝處理時間增加，會縮短換劑時間；再生氣量大，會增加在線運行臺裂解氣干燥器負荷，影響其在線周期)；三是低負荷下急冷油塔C-1210熱量減少，燃料油易“帶水”(造成化工中間罐區燃料油罐爆沸損壞風險極高)，且盤油溫度低，使高壓脫丙烷塔和低壓脫丙烷塔加熱困難，系統超壓，丙烯產品不合格(碳二超標)。

4.2 解決措施

針對此次在線撇頭換劑存在的諸多困難，部門組織反復討論，優化完善乙烯裝置低負荷運行方案和裂解氣干燥器在線換劑方案，并提出諸多創造性的工作措施，確保換劑工作順利進行。

(1)充分計算論證干燥器運行時間。提前同設計院和分子篩廠家溝通，充分論證，計算出在線運行臺裂解氣干燥器最長運行周期。

(2)提前組織模擬實戰置換。提前一周組織對裂解氣干燥器進行兩次氮氣模擬置換，掌握工藝處理的時間節點、測試出入口大閥工藝隔離有效性。并新配一條2”高壓氮氣管線，有效縮短了裂解氣干燥器氮氣置換時間。

(3)優化低負荷運行流程。裂解氣干燥器再生時，將K-1430出口甲烷/氫由“送燃料氣”改至“返裂解氣壓縮機段間吸入罐”，增加再生氣量；裂解氣干燥器再生結束氮氣置換時，及時將K-1430出口甲烷/氫切至燃料氣系統。既縮短再生臺干燥器再生周期，又最大可能降低在線運行臺干燥器的負荷，延長了運行周期。急冷系統提前準備“倒加熱”流程，確保盤油溫度不低于145℃，確保丙烯產品合格。裂解崗位和壓縮崗位密切配合，減小碳二加氫反應器入口CO和乙炔波動幅度，確保低負荷狀態下，乙烯產品合格。

(4)密切監控系統漏點。冷區系統科學合理選擇露點監控點，裂解氣干燥器在線運行24小時后，每兩小時測一次露點，一旦出現異常，及時啟動相關應急預案。

(5)做好充分準備。提前一周對裂解氣干燥器進出口螺栓噴涂松動劑、準備火焊、液壓扳手等拆卸工具，確保在拆卸困難時及時進行破壞性拆除，同時提前完成螺栓、墊片材料落實，檢修用腳手架、保溫、照明等檢修輔助工作。專業卸劑廠家設備提前完成安裝調試，確保正常好用。

(6)創新作業方式。同時安排兩臺抽吸設備、兩臺叉車、吊車，確保作業過程連續不間斷進行。裝劑過程中在充分考慮安全的前提下，兩臺吊車同時運行，每臺吊車同時提吊兩噸袋分子篩，節省一半裝劑時間。

(7)做好危害辨識和風險防控。針對此次換劑無氧作業高風險，在入廠教育基礎上，組織工藝、設備及安全進行作業前充分交底，對工藝條件、設備特點、安全注意事項逐一進行說明，檢修前進行現場交底，使換劑人員做到心中有數。作業過程雙方監護充分履行職責，嚴格執行定期采樣分析、人員輪換要求等，使得整個檢修過程在高效開展的同時，安全得到了充分保障。

5 結語

該次檢修為在線撇頭換劑，任務緊、難度大，在裝卸劑工作量比原計劃增加77%的情況下，提前10小時完成整個換劑工作，且乙烯裝置提前20小時提至滿負荷。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運行恢復正常，36小時運行周期內出口水含量小于1μg/g，床層壓降恢復至36kPa，乙烯精餾塔壓差恢復正常。為后續乙烯裝置的高負荷、長周期運轉打下堅實基礎。