优化操作减少脱甲烷塔塔顶乙烯损失

丁丽丽



优化操作减少脱甲烷塔塔顶乙烯损失

丁丽丽

（大庆石化公司化工一厂，黑龙江 大庆 163714）

根据前冷进料量高低，优化调整脱甲烷塔第四股进料温度及塔釜再沸器再沸量，将第四股进料温度TI-1415由-98.7℃调整至-110℃左右，脱甲烷塔塔顶乙烯损失由2% （mol）降至0.7%（mol）左右，从而增加乙烯产量，创造更大经济效益。

再沸量；进料温度；乙烯产量；损失率

大庆300 kt/a乙烯装置采用美国斯通-韦伯斯特公司专利技术，由日本国日挥株式会社承担工程设计、设备及材料供应，部分公用工程和行政配套设施由大庆石油化工设计院承担。该装置1982年3月动工，由吉化、化工部十一化建和省火电三公司负责建设，占地面积62 748 m2，投资6.142亿元人民币，1986年6月竣工投产。设计以油田轻烃(LTHC)、石脑油(NAP)和尾油(HCTO)作为裂解原料,年生产乙烯300 kt、丙烯120 kt，还有混合碳四、裂解汽油、混合碳五、裂解燃料油、甲烷、氢气和作为燃料用的混合甲烷燃料气。为提高生产能力，在1989年和1995年进行了两次扩能改造，增加两台USC-16W型裂解炉。2004年，将EF-111H（USC-16W型裂解炉）炉改造成GK-VI型炉，并投入使用。

在目前的市场环境下，乙烯收率高低直接影响到石油化工企业的经济效益和市场竞争力，为提高乙烯产量，以装置平稳生产为前提，对脱甲烷塔系统进行全面优化。

1 工艺流程简介

脱甲烷塔（ET-405）由三段组成，高度为52 m，有填料塔盘77层。底部直径3 m，塔盘35层，中部直径1.9 m，塔盘14层，顶部直径1.6 m，塔盘28层。再沸器EH-405通过气态丙烯的冷凝供热进行塔的再沸。用FC-14081控制通入再沸器的再沸量。脱甲烷塔塔釜的液面控制器LC-1405与塔釜采出控制器FC-1407组成串级调节。灵敏板温度控制器TC-1419与再沸器控制器FC-14081组成串级调节。塔釜液靠本身的压力经FC-1407控制流量送往脱乙烷塔（ET-421）。

图1 脱甲烷塔流程图

塔顶物料在冷凝器（EH-406）里用乙烯冷剂冷凝进入回流罐EV-406。回流罐（EV-406）顶部出来的气态甲烷在3.00±0.15 MPa（g）和-93±3 ℃条件下进入膨胀机EC-401。在排往再生气集管的之前，通过换热器EH-409、EH-408A、EH-407A和C、EH-403并提供冷量。用PC-1407与膨胀机并联。当开车或者处于失调时，膨胀机用旁路控制，PV-1407用作J-T阀(焦耳—汤姆逊阀)。EP-405A/B作为回流泵，用FC-1409控制流量。为了向4#分离罐（EV-404）的进料提供冷量，通过TC-1414控制从回流罐向脱甲烷塔5#板翅式换热器（EH-410）加足够的液体，液体本身受热汽化。用LC-1406控制回流罐的液面，根据脱甲烷塔冷凝器EH-406所需的冷量控制乙烯冷剂进入冷剂罐EV-341的流量，在PC-1407控制下调节膨胀机EC-401入口喷嘴的角度来控制回流罐的压力。用分程调节来控制膨胀机的旁路阀。应该注意：脱甲烷塔回流罐的压力及4#分离罐EV-404与回流罐EV-406的压差决定了脱甲烷塔系统的压力。给定的压力越低，裂解气压缩机的能量节省的就越多。当膨胀机损坏时，可通过旁路使生产继续进行。当用这种方法操作时，高纯度H2罐EV-415的压力保持不变，但闪蒸将在较高压力下进行，其压力与再生气分离罐EV-332所维持的尾气集管压力相当。故为了保持H2的纯度，必须保持高纯度H2罐EV-415的温度，采用向尾气中多闪蒸H2而减少H2产量。

2 存在的问题

（1）原始设计中脱甲烷塔采取四股进料方式，即可节省低温冷剂，又可再未进入它之前进行初步分离减轻塔的负荷，但由于原料组成及裂解深度相比过去几年已有较大变化，进料中C2组分含量明显增加，由于该塔回流泵原始设计最大回流量为10.5 t/h，如果泵长期超负荷运行，将严重影响泵的运行状态或是损毁设备，因此在高负荷生产时，回流量偏低成为降低该塔塔顶损失的主要瓶颈。

（2）由于设计原因，为保证丙烯制冷压缩机稳定运行，无法将灵敏板温度TC-1419与塔釜再沸量FC-14081投用先进自动控制回路，只能根据灵敏板温度变化情况手动调节塔釜再沸量，导致调整过程比较滞后，造成塔顶损失过大。

图2、图3为脱甲烷塔塔顶损失优化前后的变化情况。

3 优化措施

（1）由于设备设计缺陷，脱甲烷塔回流量不能大幅调整，根据核算与观察，决定调整前冷第四股进料温度跨线开度。由于第四股进料位置在65层塔盘以上，降低此股进料温度，相当于增加一股回流量，由此降低塔顶乙烯损失，但在调整过程一定要缓慢，避免调整幅度过大，导致裂解炉燃料气波动，此外还需密切关注脱甲烷回流罐液位，如果第四股进料温度偏低，液相甲烷过少，回流罐液位持续降低，将导致回流泵EP-405抽空。

及时调整塔釜再沸量，避免灵敏板温度长时间低于-20 ℃以上，如长时间温度过低，甲烷进入乙烯精馏塔，影响乙烯产品质量，为保证产品合格将提高回流量，塔釜乙烯损失变大，为避免此种情况，主操作应密切关注脱甲烷塔灵敏板温度。

图2 脱甲烷塔塔顶乙烯损失优化前后变化情况

图3 脱甲烷塔灵敏板温度优化前后变化情况

（2）由于为保证丙烯制冷压缩机稳定运行，塔釜再沸量只能手动调节，根据灵敏板温度变化情况及时调整塔釜再沸器量，同时控制丙烯制冷压缩机四段排除压力稳定在1.6～1.7 MPa之间，保证灵敏板温度稳定。

4 结束语

通过对脱甲烷系统的优化措施，避免了乙烯损失过大，增加了乙烯产品的产量。按照目乙烯6 500元/吨估算，塔顶乙烯损失为0.7 % （mol），乙烯量为0.21 t/h，当塔顶损失为2% （mol），乙烯量为0.6 t/h，由此可以计算出一年创造经济效益估算为：（0.6-0.21）×24×365×6 500 =2 220.6万元。

现代化工企业追求精细化管理，大庆石化E1装置为1986投产，截止至今日已运行31年，虽然自动化控制及流程均不能与新装置相提并论，但经过细心研究、优化调整仍能创造较大经济效益。

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

丁丽丽（1982-），女，工程师，黑龙江省大庆市人，2006年毕业于大庆石油学院化学工程与工艺专业，研究方向：石油化工生产与管理。