影响气分装置丙烯收率的因素及优化方案

杜锐君(中国石油化工股份有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430000)

影响气分装置丙烯收率的因素及优化方案

杜锐君(中国石油化工股份有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430000)

丙烯是仅次于乙烯的一种重要有机石油化工基本原料，它主要用于生产聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸以及异丙醇等；在炼油工业上是制取叠合汽油的原料，还可以生成合成树脂、合成纤维、合成橡胶及多种精细化学品等。近年来国内外对丙烯的需求量迅猛增长，全球约三分之一的丙烯来自炼油厂气体分馏装置对催化裂化液化气的分离。武汉石化气体加工车间气体分馏装置分馏炼厂二次加工重(渣)油的催化裂化法生产的液化石油气（LPG）回收精丙烯用于性能优异的聚丙烯（PP）的生产，聚丙烯是一种高附加值产品，也是企业利润的重要来源。本文阐述了气体加工车间1#气分装置分馏回收丙烯的操作过程，分析了影响丙烯收率的三个因素，从控制工艺条件、优化装置操作和改造换新设备等方面针对性地提出了一些提高丙烯收率切实可行的方法。

1 气体分馏原理及装置概况

1.1 气体分馏的基本原理

炼厂液化气中的主要成分是碳三碳四组分，即丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等烷烃和烯烃，这些烃的沸点很低，如丙烷的沸点是—42.07℃，丙烯的沸点为—47.7℃，丁烷为—0.5℃，异丁烯为—6.9℃，在常温常压下均为气体，但在一定的压力下(2.0MPa以上)可呈液态。由于它们的沸点不同，且各个气体烃之间的沸点差别很小，所以采用塔板数很多(一般几十、甚至上百)、分馏精确度较高的精馏塔将它们一一分出。

1.2 气体分馏的工艺流程

气体加工车间1#气分装置采用前脱丙烷四塔工艺，即液态烃先进脱丙烷塔，将其分割成碳三以上馏分和碳四以下馏分。碳三以上馏分进脱乙烷塔，脱去其中的碳二馏分后，进入丙烯塔，将丙烯纯度提高到99.5%(v)以上，装置采用分子筛干燥工艺用以脱去精丙烯中的水分；丙烯塔底产出丙烷馏分，其纯度可达98．5%(V)以上，可作为化工原料。碳四以下馏分，一部分经冷却后可直接作为MTBE装置的原料或者进入混碳四。另一部分进脱异丁烷塔生产烷基化料、MTBE料、高纯度异厂烷，装置采用如下工艺流程（图1）。

2 影响丙烯收率因素及措施

就气分装置目前生产情况来看,主要存在如下问题:

（1）上游催化装置生产方案调整频繁，气分装置液态烃组成（尤其原料中丙烯含量）变化大，影响丙烯收率。

（2）先进控制系统（APC）投用率不高，影响操作人员对丙烯质量卡边控制，降低丙烯收率。

（3）装置老化、静密封点泄漏较多，影响丙烯收率。

（4）顶循热油、循环水温度、流量及冬夏环境温度等因素对气体装置操作参数影响较大，影响丙烯收率。

2.1 主要影响因素分析

（1）原料烃组分对丙烯收率的影响

采样时间2015年10月2015年11月2015年12月2016年1月2016年2月2016年3月2016年6月2016年7月2016年8月原料烃中丙烯,%（体积分数）39．84 37．42 40．55 38．91 41．76 43．26 44．73 43．21 44．85丙烯理论收率,%（质量分数）33．86 31．81 34．47 33．08 35．50 36．77 38．02 36．73 38．12丙烯实际收率,%（质量分数）25．54 25．19 27．82 26．91 27．52 28．23 30．82 28．99 32．31

图1 1#气分装置分离丙烯的工艺简图

表1 脱乙烷塔馏分的组成

表1说明了当原料烃中丙烯含量增加时，丙烯的理论收率和实际收率都有相应的提高。即提高原料烃中丙烯的含量可以提高丙烯收率。

（2）先进控制对丙烯收率的影响

表2 APC投用前后1#气分装置T104回流器丙烯纯度对比

先进控制技术是以工艺装置多变量动态数学模型及优化控制计算为核心，以DCS和网络为信息载体，对被控对象（如反应器、分馏塔等）进行多变量控制。被控变量在传统的温度、压力、流量和液位四大参数的基础上进行了拓展，增加了诸如产品质量指标和设备负荷等工艺生产所需要的变量。通过先进控制，在保证装置平稳运行、产品质量合格的前提下，能够实现卡边控制、降低运行成本，为挖潜增效创造条件。本车间1#气体分馏装置于2008年全面投用先进控制技术（简称APC）。表2数据说明：APC投用后，丙烯产品纯度波动幅度明显降低。

（3）设备老化泄漏、分离效率下降对丙烯收率的影响

气分装置使用年限较长，而且近年来加工原料的硫含量偏高，设备腐蚀或老化现象严重，漏点较多，管线老化严重，增加了生产隐患和装置泄漏的可能性。丙烯塔长周期运行，塔板分离效率降低，丙烯塔底丙烷产品夹带丙烯。

武汉石化丙烯收率的计算方法：丙烯收率=（丙烯产量÷液化石油气处理量）×100%，丙烯的理论收率等于液化石油气的丙烯含量。下面是2016年大检修前后各月份的丙烯收率对比表（其中2016年4、5月份停工检修，数据未录入）。

表3 2016年大检修前各月丙烯收率理论值与实际值对比表

表3说明了丙烯收率实际值较理论值之间还存在一定的差距，丙烯收率还有提升空间，检修后丙烯收率有所上升。

表4 检修前后丙烯实际收率比较

通过表2、表3分析由于检修前6个月装置丙烯损失率为7.38，检修后6个月为6.52，即丙烯损失率降低了0.86%，由此可知丙烯收率提升得益于装置检修。

对30万吨/年气分装置来说，这是一个不小的提高，平均每年增产2580吨丙烯，将给企业带来巨大的经济效益。

（4）气分装置在2008年大检修中，通过和两套催化裂化装置实施热联合改造，重沸器使用2#催化顶循热油及低温热水作为热源，取消1.0MPa蒸汽。上游催化装置出现故障时，气分装置热源紧急切换难度大，低温热水切换蒸汽存在水击现象，而顶循切换蒸汽造成脱丙烷塔操作波动，导致收率降低。此外，循环水温度和流量波动、塔底顶循热油流量和温度变化不稳定，以及冬夏两季温度改变也会造成操作参数波动，降低丙烯收率。

2.2 改进措施

从全厂范围来看，气分装置丙烯收率的提高除了自身连续的技术改进途径以外，也需要整个炼油厂优化调度，合理组织生产，使全厂的生产达到一个最佳的平衡状态，各个装置之间协调生产，加强联系，尤其是催化裂化装置要优化操作，尽量多产高质量的液态烃，为气分装置提供丙烯含量更多的优质原料。具体方法有：

（1）加强与上游催化装置以及循环水场沟通，尽可能减少液化气原料中碳二含量，稳定原料组份、顶循热油与循环水的温度和流量。

（2）督促操作人员坚持投用先进控制系统（APC），对脱丙烷塔灵敏度分割温度、丙烯质量等实行卡边操作，减少丙烯损失，提高丙烯收率。

（3）提高检修期间塔盘清洗、安装质量，保证装置长周期运行中丙烯精馏塔塔板较高的分离效率，预防性更换腐蚀减薄管线及设备，降低生产运行期间设备泄漏率。日常提高现场巡检质量，发现漏点及时处理。

（4）针对循环水、蒸汽热源、顶循热油流量和温度对丙烯收率的影响，建议循环水系统将气体装置与炼油装置分开，气体装置单独供水，有利于水温调控和节能。针对夏季高温和冬季寒冷天气，做好循环水用量、加工量优化调整，确保各塔压力、温度等参数相对平稳，减少生产波动，降低丙烯损失。

3 结语

气分装置加强与上游催化装置加强沟通，确保原料烃组成相对稳定和较高丙烯含量，发挥APC对生产的优化作用，实现质量卡边控制，减少丙烯质量波动，提高丙烯收率，2016年大检修对机泵、换热器等设备检修和部分更新，减少生产过程中的泄漏和非计划停工，在装置运行过程中加强与上游装置沟通，精心操作，减少生产波动，上述措施一定程度上提高了装置丙烯收率，为企业带来了更大的经济效益，在采用二次加工重（渣）油的催化裂化法生产丙烯的炼厂也同样适用。

［1］许养贤.丙烯生产工艺技术进展[J]石油化工应用,2006（4）.

［2］崔小明.国内外丙烯市场供需现状及发展趋势[J].精细化工原料及中间.体,2005(8):13-16.

［3］谭明凤.250 kt／a气体分馏装置流程模拟及优化[J].齐鲁石油化工.2015.43（3）.

［4］罗惠梅.影响气分装置平稳运行的主要因素分析[J].化工管理.2014（8）.

杜锐君，2014年毕业于河南大学软件工程专业，助理工程师，本科学历，工学、管理学学士学位。

Factors affecting the yield of propylene gas points device and optimization scheme

Du Ruijun

丙烯是气分装置主要产品，以它作为原料生产的聚丙烯产品对于提高炼油企业经济效益作用突出。本文针对武汉石化气体分馏装置工艺流程，提出提高丙烯收率的最佳工艺条件及优化措施。在保证产品质量的前提下提高丙烯收率，降低成本，增加经济效益。

气体分馏；收率；措施

Propylene is the main products of gas equipments. As a raw material to produce polypropylene product,it affecting refinery enterprise economic benefits.Taking the gas fractionation process of Sinopec Wuhan Company for example,this paper puts forward the best process conditions to enhance propylene purity and optimization measures.On the premise of guarantee the quali⁃ty of products,it will reduce cost and improve the economic bene⁃fit.

Gas fractionation;Improvement;Measures