影响气分装置丙烯收率的因素及优化方案

王国敬

关键词：气分装置;催化装置;丙烯收率;气体分馏

丙烯是石油工业常用的一种化工原料，通常来说，大部分丙烯是由乙烯的裂解装置提取而来的，同时还有少量的丙烯是石油化工企业提炼出来的，现阶段对于石油企业而言，丙烯的生产已经成为其获取经营效益的重要途径。因此，如何完善气分装置与催化装置，提升丙烯的质量，已经成为当前石油化工企业的主要研究内容。

1 气分装置的基本概况研究

1.1 气分装置的主要构成

目前提取丙烯的装置基本上是按照三塔流程设计的，主要由脱丙烷、脱乙烷、经丙烯以及公用工程等部分组成，同时该装置主要采用的是集散型的控制系统（DCS），一般而言，石油化工企业在项目开展前期需要建立一个能够控制整个工厂的控制室，将气体的分流装置设置在该中心控制室中，然后再安装分馏装置、制氢装置以及其他必须的设备等[1]。

1.2 气分装置的工艺原理

提取丙烯主要是根据精馏原理，由于原料中各个成分的挥发度存在不同，从而将原料中的硫化氢以及硫醇脱出，提取丙烯。通常来说，企业只需要加入冷却剂，同时对装置提供一定的能量，即可获得较高纯度的丙烯。操作简单便捷，企业无需过多的进行投资，只要工作人员改变装置的压力，就能够将混合液中的各个组分分离出来，而且利用气体分馏装置中的液化的功能，还可以将混合液中各个浓度组分提纯分离。这主要是由于精馏塔中，进入各个塔板的气体与液体之间的温度和浓度存在差异，因此可以利用塔板对其提供热量，令气相中容易挥发的组分被冷却，降低其浓度，与此同时，还可以增加容易挥发组分的浓度，释放出热量有助于液相进行汽化，致使液相中难挥发的组分冷凝，降低其浓度，同时释放出的热量还可以被汽相吸收，通过冷凝工序，最终塔板中的汽相与液相逐渐趋于统一温度，维持平衡的状态，重复多次上述过程，实现对不同浓度混合溶液各组分完全分离的目的。气体分馏装置被广泛应用在丙烯提纯中，但是由于丙烯的精馏装置对能源的消耗较大，因此现阶段改进精馏工艺以及设备，已经是国内外石油化工企业的工作重点。

1.3 气分装置主要工艺流程

气体分馏装置主要由精馏塔、设备冷却器以及再沸器等构成的，当前气体分离有常规的生产工艺以及热泵工艺两种。常规的生产工艺主要就是利用再沸器，通过与其他设备进行热联合，催化分离丙烯，该种方式使用的设备较少，因此可以节约企业的投资成本，但是对能源的消耗较大。热泵工艺是技术人员开发的一种可以有效降低能源浪费的一项技术，该技术可以将热能从温度较低的装置，转移到温度较高的装置，从而降低企业的能源消耗。该种工艺由于安装了压缩机及其配套的设备，致使工作流程较为复杂，设备工作周期延长，但是可以显著减少能源的浪费，实现提高企业经营效益的目的。

2 影响丙烯收率的主要原因以及改进措施

2.1 影响丙烯收率的主要原因

2.1.1 原料烃组分

结合当前气分装置的工艺状况，分析现阶段影响丙烯收率的基本因素以及相应的改机措施。通过调整原料烃组分的浓度发现，一旦原料烃中丙烯的浓度与含量增加，相应的丙烯的实际收率以及理论的收率，均在显著上升，也就是说，提高原料烃组分中的丙烯浓度，能够显著丙烯的收率，由此可见原料烃组分对丙烯的收率影响较大。

2.1.2 C2的含量

通过改变原料中的C2含量发现，随着原料中的C2含量的逐渐增加，脱丙烷塔的回流比相应的在减少，根据相关的研究数据发现，这主要是由于一旦原料中的C2浓度增加，就会致使脱丙烷塔内部的气相压力增加，相应的塔板内层的烃组分浓度就会上升，导致装置内部稳定温度降低，无法保持平衡，最终整个回流的温度降低，导致脱丙烷塔的回流比下降

2.1.3 先进控制技术

先进控制技术主要是利用工艺装置中多个变量的动态数学模型，以控制计算技术为核心，将DCS与网络作为相应的信息载体，对分离装置、反应设备以及分馏塔等装置，实施多变量的控制方式，主要从温度、加压、流量以及液位等主要参数上对其进行控制，并且还添加了产品的指标、设备的最大负荷等所需的变量。目的是利用先进的控制技术，在确保系统保持平衡的前提下，提高产品的质量，降低企业的生产成本，提高经营效益。以武汉石化企业为例，该企业在2008年增加对技术的投资，引进了先进的控制技术，并将其在全厂范围内投入使用，不仅保证了丙烯的产量，同时也提高了丙烯的纯度。

2.1.4 设备的老化

当前石油化工企业的设备老化现象较为严重，严重影响了丙烯的提取工作，而且近年来石油企业的加工原料硫元素的含量较高，导致对设备的腐蚀十分严重，设备的腐蚀与老化，造成系统内部的管线经常发生脱落，令气分装置存在泄漏的可能性，施工现场的安全问题不容乐观。除此之外，部分工厂的脱丙塔长时间、高负荷的工作，不仅影响着丙烯的收率，同时还降低了丙烯的浓度。

2.2 提高丙烯收率的措施

2.2.1 提高原料的质量

从企业的角度出发，为了进一步提升丙烯的收率，企业除了改进自身的工艺以及生产技术外，还需要做好工厂的资源调度工作，合理的分配资源，保障共产内部各个装置能够相互配合、协调发展，特别要强调催化裂化装置的改进工作，最大限度的生产出高纯度的原料烃，为气分装置丙烯的提取提供质量良好的原料。

2.2.2 降低C2的含量

為了进一步提升丙烯的收率，应促进塔板上层的催化装置以及循环装置与气分装置之间的连接，最大限度的降低液化气原料中的C2的含量，保持原料中各个组分之间的平衡，令顶循热油和循环水的湿度、温度以及流量保持稳定。另外，由于设备内部的循环水、顶层的热油流量以及温度对丙烯的提取存在较大的干扰，在此方面，可以利用循环水系统将气体装置和炼油装置分离，对气体装置采取单独供水工作，有助于调节系统的温度，降低能源的消耗。除此之外，在对气体装置单独供水时间，还应考虑到天气的变化，一旦天气温度较高或者是天气温度较低，则需相应的调整温度以及供水量，减少干扰生产的因素，避免造成丙烯的损失。

2.2.3 引进先进的技术

企业应增加相关生产技术的投资，不断引进先进的生产工艺，坚持利用先进的自动化控制系统，严格控制好重沸器的加热量，这是由于塔底重沸器的加热量直接影响着整个装置的热平衡与压力平衡，与丙烯的质量息息相关，因此，应采用DSC控制系统，严格控制好加热量，同时DSC控制系统还能做好脱丙烷塔及其回流罐的液位控制，不仅可以将干扰因素分摊到两个回路中，同时还能保持液位以及流量之间的相对平稳，提高脱丙烷塔的含量与质量，避免造成丙烯的浪费，从而提升丙烯的收率。

2.2.4 增强设备的管理工作

在提取的丙烯时，企业最好采用国内外先进的提取工艺以及装置设备，最大限度的减少能源的浪费，降低项目的成本，提高企业的经营效益，在这一过程中，可以选取一些知名的国产品牌设备，有助于促进生产的国产化。另外，企业还可以通过对联合装置的利用，减少工程的造价成本，不仅可以降低企业的投资总额，同时还能够避免“三废”的排放，有助于保护企业的周边环境。除此之外，管理人员还应做好设备的维修以及清理工作，组织工作人员定期对装置进行清洗，避免由于清洗不及时，致使设备被腐蚀，影响工作人员的生命安全，工作人员还应及时更换老化管线，避免设备运行期间原料发生泄漏。

总而言之，增强气分装置与催化装置之间的连接，不仅能够提高丙烯的含量，同时还有助于气分装置充分发挥作用，实现提升丙烯收率的目的。因此，企业应增加对丙烯装置以及设备的资金投入，不断引进先进的生产工艺，减少资源的浪费，为企业创造更多的经营效益。

参考文献：

[1]刘刚，于爱军，张树军，等.先进控制系统在气分装置上的应用[J].齐鲁石油化工，2018，46（01）：50-53.