乙烯装置深冷分离系统的优化和改进

2017-03-05王盛加中国石油辽阳石化分公司烯烃厂辽宁辽阳111000

化工管理 2017年22期

关键词：脱乙烷工艺流程乙烯

王盛加(中国石油辽阳石化分公司烯烃厂,辽宁辽阳 111000)

乙烯装置深冷分离系统的优化和改进

王盛加(中国石油辽阳石化分公司烯烃厂,辽宁辽阳 111000)

本文结合实际情况，提出了乙烯装置的新深冷分离工艺流程，在深冷分离系统中增加了碳三和碳二洗涤塔，从而有效降低了能耗、减少了乙烯损失。同时，还据此开发出了低能耗乙烯技术。

乙烯装置；深冷分离系统；能耗；乙烯损失；优化；改进

乙烯装置是一种石油化工装置，其对于含氢气、甲烷以及碳二、碳三、碳四等的轻烃混合物的分离，均是通过压缩及深度冷却的方法实现的。不同的乙烯流程，相应的其深冷分离方法也各有一定的不同。目前在石油化工生产中，常用的轻烃分离方法存在一些缺陷和不足，有待进一步优化和改进。笔者结合实际，分析了其中的缺陷和不足，并提出了优化和改进方案，形成了一种新的深冷分离工艺流程，仅供参考。

1 传统的深冷分离系统工艺流程

乙烯装置的工艺流程较多，不同的乙烯流程，相应的其深冷分离方法也各有一定的不同。如有的是顺序分离流程，有的是前脱乙烷流程，还有的是前脱丙烷流程。首先来说顺序分离流程，其一般是先压缩原料气至3.4至3.9MPa，然后逐级冷却、闪蒸，直至冷却到-163至-169℃，将氢气和富甲烷气于氢气罐中分离开来，闪蒸罐液相各自进入到脱甲烷塔之中，逐步进行分离。而其他几种工艺流程也基本与顺序分离流程类似，只不过前脱乙烷流程是将裂解气中的碳二与碳三分离，前脱丙烷流程则是将裂解气中的碳三与碳四分离，之后再以上述方法来深冷分离出的轻烃。

2 传统的深冷分离系统存在的缺陷和不足

在传统的深冷分离系统中，如果采用的是顺序分离流程，则其主要存在的缺陷和不足是能耗较高、乙烯回收率较低，这主要是因为顺序分离流程常于脱甲烷塔的回流罐中引出液相甲烷节流以使物料冷却至需要温度，从而给系统提供足够的冷量，但这却在一定程度上造成了低温乙烯冷剂负荷的增加，并且还造成了一定量乙烯的损失；其次，由于脱甲烷塔中被进入了闪蒸罐液相，所以造成了脱甲烷塔的负荷增大；再者在氢气罐和脱甲烷塔中的乙烯，也会发生一定量的损失。如果采用的是前脱乙烷流程，虽然脱甲烷塔下部的负荷有所一定的降低，但同时却使得进入冷箱的碳二量增多，进而造成冷量后移，最终增加了更低温的冷剂消耗量，节能性也较差。而如果采用的是前脱丙烷流程，虽然能耗比顺序分离流程和前脱乙烷流程都更低，但在流程上也存在一定的缺陷。

3 优化和改进后的新深冷分离工艺流程

笔者针对传统深冷分离系统的能耗较高、乙烯损失较大的缺点，提出了乙烯装置的新深冷分离工艺流程。以下就以顺序分离流程为例，对其优化和改进后的工艺流程进行简要介绍，该流程同样适用于前脱丙烷流程。

4 优化和改进后的顺序分离流程与传统深冷分离系统的区别

(1)增设了碳三洗涤塔优化和改进后的顺序分离流程，首先在传统工艺流程的基础上增设了碳三洗涤塔，它不同于传统流程的是，增设的碳三洗涤塔中的气相，在经回流罐洗涤后，塔顶气相并不含碳三及更重组分，而只含碳二和更轻组分。

(2)增设了碳二洗涤塔优化和改进后的顺序分离流程增设了碳二洗涤塔。首先，其不同于传统流程，裂解气需要被冷却到-130℃左右才可进入氢气分离系统，并将部分乙烯带走，而是通过碳二洗涤塔回流罐液相的回流洗涤，使温度只需降到-110℃左右即可，减少了冷凝的轻组分及进入脱甲烷塔的液量；其次，虽然增加了进入氢气系统的流量，但却大大降低了乙烯的含量，所以降低了乙烯损失；第三，碳二洗涤塔的结构比较简单，塔高不大，回流罐可置于塔顶，从而减少了一台泵设备。

(3)对预脱甲烷塔及下游系统进行了改进优化和改进后的顺序分离流程还对预脱甲烷塔及下游系统进行了改进。一般情况下，只需要控制预脱甲烷塔的釜液中不含甲烷即可，而无须对塔顶组分做出要求；但优化和改进后的顺序分离流程，脱甲烷塔上部进料不含碳三，为降低能耗，除了需要控制预脱甲烷塔的釜液中不含甲烷以外，还要保证塔顶气相中不含碳三。这样一来，脱乙烷塔的进料就只是由预脱甲烷塔釜提供，而不用处理全部碳二。再者，乙烯塔的进料也变为两股，一股来源于脱甲烷塔，一股来源于脱乙烷塔，这也可以降低乙烯塔的能耗。

5 优化和改进后的顺序分离流程的优点

(1)能耗较低优化和改进后的顺序分离流程，大大降低了能耗。首先，由于碳三洗涤塔会使大量碳二及少量碳一随釜液一起进入到预脱甲烷塔，所以可以降低冷箱负荷及低温冷剂消耗。其次，分离罐的轻烃冷凝液中所含的甲烷和碳二等不用进入冷箱，所以可以减少冷箱负荷。第三，甲烷膨胀机可以为冷箱提供冷量，不再需要使用脱甲烷塔中的液相甲烷，所以可以减少脱甲烷塔冷凝器负荷。

(2)乙烯回收率较高优化和改进后的顺序分离流程，无须从脱甲烷塔回流罐抽出液相来给冷箱提供冷量，所以可以减少乙烯损失。其次，增设碳二洗涤塔后，可使进入氢气分离系统的物料中的乙烯含量降低，因此可以减少乙烯损失。