工業(yè)拉求乙烯工業(yè)200,20(2)39~44ETHYLENE INDUSTRY丙烯精餾系統(tǒng)存在的問題及改造方案優(yōu)化濤,宋虎林,邸書才(中國石化中原石油化工有限責(zé)任公司,河南濮陽,457000摘要:探討了中原乙烯裝置丙烯精餾系統(tǒng)的工藝流程、存在的問題及采取的技術(shù)措施。通過對8種改造方案進(jìn)行論證,認(rèn)為第8種改造方案適合中原乙烯裝置丙烯精餾系統(tǒng)的改造。關(guān)鍵詞:丙烯精餾系統(tǒng);問題;改造中國石化中原石油化工有限責(zé)任公司(以下公司的斜孔塔盤技術(shù)對丙烯精餾塔進(jìn)行了擴(kuò)能改簡稱中原乙烯)乙烯裝置于2000年首輪擴(kuò)能改造造。目前丙烯精餾塔的情況見表1,進(jìn)料組成見表后,乙烯裝置生產(chǎn)能力由140kta提到180ka,2,設(shè)計(jì)操作參數(shù)見表3。其中丙烯精餾塔體未動,僅通過改造塔內(nèi)件使丙1號丙烯精餾塔2號丙烯精餾塔回流罐D(zhuǎn)A-407DA-410烯精餾塔進(jìn)料量由8th提髙到10.339th。雖然HEA丙烯精餾系統(tǒng)的能力得到了提高,但也存在許多問題,尤其是隨著乙烯裝置的瓶頸消除,丙烯精餾TEA-a系統(tǒng)愈來愈不適應(yīng)乙烯裝置的生產(chǎn)要求,急需對丙烯精餾系統(tǒng)進(jìn)行改造和優(yōu)化。1丙烯精餾系統(tǒng)簡介CA-402GA-411.1流程簡介FA-409尾氣去壓循環(huán)丙烷丙烯產(chǎn)品縮系統(tǒng)來自碳三加氫反應(yīng)器出料分離罐(FA-409)QW:急冷水CW:冷卻水的物料進(jìn)入2號丙烯精餾塔(DA-410)的第116塊塔盤,DA-410塔再沸器(EA-427)采用二次急圖1丙烯精餾系統(tǒng)流程表1丙烯精餾塔(DA-407DA-410)塔體情況冷水做熱源塔頂冷凝器(EA-424)采用冷卻水做冷劑,EA-424冷凝的物料進(jìn)入丙烯精餾塔的項(xiàng)目直徑/高度/塔盤數(shù)/設(shè)計(jì)壓設(shè)計(jì)溫塊力/MPa度/℃回流罐(FA-46)。FA-46上設(shè)置的尾氣冷凝器DA40260070606160122.081采用15℃的丙烯做冷劑冷凝尾氣中的丙烯,未冷表2丙烯精餾塔(DA-407/DA-410)進(jìn)料組成凝的尾氣送入裂解氣壓縮系統(tǒng)。DA-410塔釜的進(jìn)料組成實(shí)際1實(shí)際2液體作為回流,用泵(GA-402)送入1號丙烯精餾氫氣(v),%塔(DA-407)。DA-407的塔頂氣相進(jìn)入DA甲烷(v),%2乙烷/×10-6l1218410的第127塊塔盤下方,DA-407塔底循環(huán)丙烷丙烯(),%80.37丙烷(v),%作為裂解原料送回裂解爐,從DA-410塔的第11碳四/×10-64707塊塔盤采出聚合級丙烯(見圖1)。中國煤化工12丙烯精餾塔的結(jié)構(gòu)和進(jìn)料組成CNMHG期:20-0-24丙烯精餾塔在2000年乙烯裝置擴(kuò)能改造前為作者簡介:姜濤(1963-),男,教授級高級工程師副總工程師,1983年畢業(yè)于鄭州大學(xué)化學(xué)系,現(xiàn)主要從事乙烯生產(chǎn)方面浮閥塔,2000年乙烯裝置擴(kuò)能改造時(shí),采用上海某的工作40乙烯工業(yè)第20卷表3丙烯精餾塔搡作參數(shù)DA-407DA-410塔壓/kPa1955t874塔頂溫度/℃塔底溫度/℃進(jìn)料量/(kg"h-1)10339進(jìn)料溫度/℃塔壓降/kPaEN NIAL回流量/(kgh1)丙烯采出量/(kgh-1)8830丙烷采出量/(kgh-1)時(shí)間ld圖3循環(huán)丙烷中丙烯含量示意2丙烯精餾系統(tǒng)存在的問題及采取的措施207-05月-04~07-17)2.1丙烯精餾系統(tǒng)存在的問題(3)丙烯中甲醇含量高。000年丙烯精餾塔更換為斜孔塔盤后,處理自2000年丙烯精餾塔更換塔盤后,若碰到裂能力增大,但出現(xiàn)許多問題無法解決解原料中有甲醇、MIBE或深冷系統(tǒng)注甲醇,丙烯(1)丙烯產(chǎn)品純度低。產(chǎn)品中甲醇含量就會超標(biāo)。2007年5~6月丙烯丙烯產(chǎn)品純度一直無法提高(設(shè)計(jì)99.6%中甲醇超標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表4(υ))。2007年5月4日~7月17日丙烯產(chǎn)品純度表4丙烯中甲醇超標(biāo)統(tǒng)計(jì)w,x10-6統(tǒng)計(jì)情況見圖2時(shí)間(2007年)甲醇含量5月7日5月8日e9965月24日5月25日114.005月26日57.205月27日5月30245月31日54.50月1日50,256月2日64.00時(shí)間l6月3日圖2丙烯產(chǎn)品純度示意(2007-05-04~07-17)6月4日6月6日從圖2可看出,丙烯產(chǎn)品的純度一直偏低6月7日12.00丙烯產(chǎn)品的純度直接影響聚丙烯裝置的單耗以及6月8日生產(chǎn)能力。2007年5月7日~8日是由于冷箱凍堵注甲(2)循環(huán)丙烷中的丙烯含量高。醇造成的,5月24~28日是由于石腦油中含MTBE循環(huán)丙烷中的丙烯含量一直偏高(設(shè)計(jì)為4%(運(yùn)輸車污染)造成的,5月30日~6月8日是由于(mo),大量丙烯從循環(huán)丙烷中損失。2007年5輕烴運(yùn)輸車?yán)状己笪辞逑锤蓛粼斐傻?。?日~7月17日循環(huán)丙烷中的丙烯含量統(tǒng)計(jì)情2.2原因分析及臨時(shí)措施況見圖3。2.2.1原因分析從圖3可看出,循環(huán)丙烷中丙烯含量比設(shè)計(jì)000年丙烯精餾塔換塔盤后,丙烯產(chǎn)品高很多。由于循環(huán)丙烷返回裂解爐做裂解原料,中國煤化工士高以及丙烯產(chǎn)品中過高的烯烴含量會造成裂解爐管快速結(jié)焦。所甲直CNMHG決。出現(xiàn)這些問題以,循環(huán)丙烷中丙烯含量高對乙烯裝置的生產(chǎn)操的主要原因是作和經(jīng)濟(jì)效益不利。(1)丙烯精餾塔更換的斜孔塔盤效率低,僅第20卷姜濤等丙烯精餾系統(tǒng)存在的問題及改造方案優(yōu)化41·60%左右。雖然處理能力大,但分離效果差,不能3.2丙烯精餾系統(tǒng)改造方案把丙烯和丙烷很好的分開。在丙烯精餾塔未更換3.2.1方案1(雙塔之間加塔方案)塔盤前,丙烯精餾塔進(jìn)料中所含的微量甲醇主要(1)設(shè)計(jì)思想和改造方案。進(jìn)入循環(huán)丙烷中,不會影響丙烯產(chǎn)品質(zhì)量。但更目前DA-410塔在回流量為155~160th時(shí)換塔盤后,由于該斜孔塔盤效率低,在丙烯精餾塔塔盤的處理能力較好,說明主要問題是塔盤效率進(jìn)料中含有過量的甲醇時(shí),丙烯產(chǎn)品的甲醇含量低,理論板數(shù)不足。針對該問題,直接的解決方法就會超標(biāo),影響下游裝置的生產(chǎn)。就是增加塔盤數(shù)、提高理論板數(shù),在原有的DA-2)中原乙烯的原料來源變化大,由此引起丙407塔和DA-410塔之間新增1座DA-03塔,部烯精餾塔進(jìn)料組成發(fā)生變化,若未及時(shí)調(diào)整,會造分用于精餾,部分用于提餾,與目前的兩座塔串聯(lián)成丙烯產(chǎn)品質(zhì)量更差,丙烷中丙烯含量更高。操作,無需新增加冷凝器和再沸器。2.2.2臨時(shí)措施(2)設(shè)備核算情況。由于中原乙烯采用的是高壓丙烯精餾流程,為穩(wěn)妥起見,目前2座塔的板效率按65%計(jì)以急冷水做熱源,且有中間再沸器,影響丙烯精餾算,新增的塔需要45塊理論板數(shù),知層實(shí)際板,進(jìn)料塔操作的因素,2有:進(jìn)料組成、進(jìn)料溫度、進(jìn)料位和中間再沸器的位置需要調(diào)整。再沸器位置調(diào)整至置、塔壓、輕組分含量、靈敏板溫度、回流比、再沸DA-0B塔底,進(jìn)料至DA-塔的第2或36層(頂部器加熱、塔頂冷凝器、塔頂采出量及塔底采出量為1層)。新增的塔徑可取2.65m,建議為2.8m。等。根據(jù)以上影響因素,采取以下措施進(jìn)行調(diào)整:(3)結(jié)論意見。(1)將進(jìn)料溫度由44.6℃提高到49.0℃,以此方案可保證丙烯純度在99.5%,塔底丙烷降低循環(huán)丙烷中丙烯的含量中丙烯含量在4%以下。關(guān)鍵問題是新增塔DA-(2)提高塔釜溫度,增加再沸器和中間再沸器03大于或等于DA-407塔,投資大,而丙烯精餾的的負(fù)荷,以降低循環(huán)丙烷中丙烯的含量;處理能力沒有增大,該方案不妥。(3)改變進(jìn)料位置,以提高丙烯產(chǎn)品純度或降3.22方案2(雙塔更換內(nèi)件方案)低循環(huán)丙烷中丙烯的含量(1)設(shè)計(jì)思路及改造方案。(4)增大回流比或增加塔頂冷凝器的負(fù)荷,以根據(jù)經(jīng)驗(yàn),在丙烯丙烷分離塔中,常規(guī)的塔提高丙烯產(chǎn)品純度;盤效率一般可達(dá)到80%-85%,ADV塔盤在丙烯/(5)減少丙烯采出量,以提高丙烯產(chǎn)品純度;丙烷分離塔中已多次使用,其板效率在90%~(6)減少丙烯采出量,以降低循環(huán)丙烷中丙烯95%以上(根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)標(biāo)定數(shù)據(jù)計(jì)算所得)。建的含量。議使用ADV塔盤對丙烯精餾塔進(jìn)行改造。通過以上措施,雖提高了塔頂丙烯純度、減少現(xiàn)塔盤的降液管均為中間降液,且相鄰兩層了塔底丙烯損失,但還遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。的降液管互相垂直,與常規(guī)塔盤的降液管不同,改造時(shí)不能重新利用。所以改造時(shí)降液管、受液盤3丙烯精餾系統(tǒng)的改造方案優(yōu)化等均需更新。改造后塔盤總數(shù)仍為190塊,塔盤3.1現(xiàn)狀分析的位置不變,所有進(jìn)料、返塔、抽出管口均不變。對目前丙烯精餾塔(DA-407,DA-410)進(jìn)行(2)設(shè)備核算情況。計(jì)算所得總的理論板數(shù)為128塊,而實(shí)際塔盤數(shù)為穩(wěn)妥起見,塔盤效率按照85%計(jì)算,用ADV為190塊,故目前塔盤的效率約為65%。根據(jù)經(jīng)塔中國煤化工亥算。水力學(xué)核算驗(yàn),在丙烯/丙烷分離塔中,常規(guī)塔盤的塔盤效率結(jié)果CNMHG處理能力12th,般可以達(dá)到80%~85%,說明目前塔盤的結(jié)構(gòu)能力上限為105%,丙烯純度995%,塔底丙烷中或設(shè)計(jì)存在一定的缺陷。丙烯含量低于4%~5%(計(jì)算結(jié)果為2.86%)。乙烯工業(yè)第20卷(3)結(jié)論意見將現(xiàn)有的190塊塔盤全部更換為ADV塔盤可同時(shí)滿足處理能力和分離效率的要求,操作條件與現(xiàn)在的基本一致。冷凝器、再沸器、回流等負(fù)荷基本不變,可以滿足處理量和產(chǎn)品質(zhì)量的要求。該方案的不足是改造工作量大,若按此方案改造乙烯裝置的檢修時(shí)間過長,且丙烯精餾塔的處理407DA-407N能力沒有增大。如僅更換塔內(nèi)件,即能解決塔底丙烯含量問題,該方案也值得考慮3.2.3方案3(新增提餾塔方案A)(1)設(shè)計(jì)思想和工藝流程。圖4增加提餾塔DA-407N的工藝流程示意新增1座提餾塔(DA-407N),與現(xiàn)有的2座(3)結(jié)論意見。塔串聯(lián)操作,塔頂氣、液相與DA-407塔底部相該方案增加的提餾塔投資約450萬元。把進(jìn)連塔底采出丙烷。把DA-407塔的一部分理論料口放到DA-407塔頂部,DA-407塔直徑比板作為DA-410塔的補(bǔ)充,即將進(jìn)料板位置由DA-410塔小,有可能在進(jìn)料處形成瓶頸。雖提DA-410塔的上部移至DA-407塔的頂部,以實(shí)出了塔頂丙烯純度保持現(xiàn)狀不變,塔底丙烷中的現(xiàn)丙烯產(chǎn)品純度由98.5%提高到99.5%。如此,丙烯含量降到4%以下的想法。但新增DA-407NDA-407塔用于丙烯提餾的理論板數(shù)就明顯不夠需增儀表控制系統(tǒng),不利于簡化操作,沒有增加丙了,大量丙烯從DA-407塔底部進(jìn)入新增的提餾烯精餾的能力,投資也較大。塔DA-40N。經(jīng)核算,新增的提餾塔DA-40N3.2.4方案4新增提餾塔方案B)塔盤負(fù)荷30~50th,塔底設(shè)再沸器,采出丙烷中(1)設(shè)計(jì)思想和工藝流程丙烯含量不大于4%。流程見圖4。在原有的DA-407塔后邊加1座小提餾塔(2)設(shè)備核算情況(DA-407R),以回收DA-407塔底部物料中的丙新增的提餾塔直徑1.5~1.8m,有60塊理論烯。新增的小提餾塔可以當(dāng)作是DA-407塔的延板板效率按85%計(jì),實(shí)際板數(shù)約為丌1塊板間距伸同時(shí)DA-407塔和DA-410塔的操作條件保取045m,塔高約42m,塔底需加1臺負(fù)荷為2.5持不變。該改造方法能以最小投資和變動達(dá)到節(jié)MW的再沸器。能增效的目的。流程見圖5。新增丙烯提餾塔1號丙烯精餾塔2號丙烯精餾塔DA-407RDA-407DA-410FA-406EA-423EA425REA425NEA427R中國煤化工CNMHG進(jìn)料丙烯產(chǎn)品尾氣圖5增加丙烯提餾塔DA-407R的工藝流程示意第20卷姜濤等.丙烯精餾系統(tǒng)存在的問題及改造方案優(yōu)化43(2)設(shè)備核算情況3.2.7方案7(新增丙烯精餾塔DA-410N與DA-407R有20塊理論板,板效率按85%計(jì),DA-407塔、DA-410塔串聯(lián)改造方案)應(yīng)有24塊實(shí)際塔盤,取盤間距取0.45m,塔直徑(1)設(shè)計(jì)思路及改造方案為1.2m,釆用單溢流塔盤,塔高約20m,塔底再沸把解決目前的操作問題與新上的碳四烯烴催器負(fù)荷0.7MW?；呀庵票╉?xiàng)目結(jié)合起來考慮,新建1座丙烯(3)結(jié)論意見。精餾塔DA-410N,將DA-410塔與DA-407塔串該方案工作量及投資較低,方案可行,但沒有聯(lián)起來作提餾段。進(jìn)料為16t/h時(shí),丙烯產(chǎn)品純增加丙烯精餾的能力,并且塔頂丙烯純度低的問度為99.6%,循環(huán)丙烷中丙烯含量為4%。題仍然得不到解決。(2)設(shè)備核算情況。3.25方案5(加高DA-407塔方案)新增DA-410N塔直徑3.6m,塔高65.15m,(1)設(shè)計(jì)思想和工藝流程塔盤127塊,對塔頂冷凝器和回餾罐進(jìn)行更換,增不新增設(shè)塔,加高原有的DA-407塔,原流程加部分設(shè)備和儀表?；颈３植蛔?。(3)結(jié)論意見(2)設(shè)備核算情況。該方案可以在正常生產(chǎn)時(shí)施工,大檢修期間將DA-407塔增高17m左右,約35塊塔盤、碰頭,操作系統(tǒng)比原先復(fù)雜,可以保證丙烯產(chǎn)品和25塊理論板就能將DA-40塔底丙烷中丙烯含量循環(huán)丙烷的質(zhì)量,增加丙烯精餾的能力,能耗會增降低到4%,同時(shí)DA-410塔的冷凝器和再沸器、大,做為一種改造方案還是比較好的。DA-407塔的再沸器負(fù)荷均在設(shè)計(jì)值內(nèi)。32.8方案8(新增丙烯精餾塔DA-410N與(3)結(jié)論意見。DA-410串聯(lián)改造方案該方案將DA-407塔加高17m,再沸器和冷(1)設(shè)計(jì)思路及改造方案。卻器能夠滿足改造后的需要,并且方便了操作把解決目前的操作問題與新上的碳四烯烴催塔體加高工程在齊魯乙烯改造中已有先例,基礎(chǔ)化裂解制丙烯項(xiàng)目結(jié)合起來考慮。新建1座丙烯加固和高空組焊均可實(shí)現(xiàn),但未增加丙烯精餾的精餾塔DA-410N,將DA-410塔作為提餾段能力,并且施工有一定難度。DA-407塔擱置不用。進(jìn)料為16th,丙烯產(chǎn)品純326方案6(更換DA-40塔方案)度為99.6%,循環(huán)丙烷中丙烯含量為4%(1)設(shè)計(jì)思路及改造方案。(2)設(shè)備核算情況。將DA-407擱置,新上一提餾塔DA-407N,新增DA-410N塔直徑3.6m,塔高65.15m,進(jìn)料口從DA-410塔移到DA-40N塔上部,這樣塔盤127塊,對塔頂冷凝器和回餾罐進(jìn)行更換,對可以增加提餾段的塔盤數(shù),提高丙烯產(chǎn)品的質(zhì)量,回流泵進(jìn)行更換或改造。同時(shí)又能保證循環(huán)丙烷中的丙烯合格。(3)結(jié)論意見。(2)設(shè)備核算情況該方案可以在正常生產(chǎn)時(shí)施工,大檢修期間新增的提餾塔DA-407N直徑2.8m,塔高67碰頭,操作控制系統(tǒng)與原先相同,可以保證丙烯產(chǎn)m,14塊塔盤。冷卻器和再沸器、回餾罐及控制系品和循環(huán)丙烷的質(zhì)量,增加丙烯精餾塔的能力,設(shè)統(tǒng)利舊。計(jì)能耗低,是一種比較理想的改造方案。(3)結(jié)論意見該方案可以在正常生產(chǎn)時(shí)施工,大檢修期4結(jié)V凵中國煤化工間碰頭,操作系統(tǒng)和原先相同,可以保證丙烯產(chǎn)品CNMH〔造方案的論證和循環(huán)丙烷的質(zhì)量,但沒有增加丙烯精餾的可以看出方案8比較合理。該方案新增丙烯精餾能力。塔DA-410N,舊DA-410用作提餾段,原有設(shè)備乙烯工業(yè)第20卷得到了合理利用,操作控制系統(tǒng)保持不變,既減少了投資,又利于操作,不僅丙烯產(chǎn)量達(dá)到了提高的參考文獻(xiàn)要求,丙烯產(chǎn)品和循環(huán)丙烷的質(zhì)量也均可得到滿1]王松漢,何細(xì)藕.乙烯工藝與技術(shù)[M].北京:中國石足。新增DA-410N塔可以在檢修前施工,大檢修化出版社,2000.549-572期間碰頭,可以滿足乙烯裝置對丙烯精餾系統(tǒng)改[2]李作政,冷寅正.乙烯生產(chǎn)與管理M]北京:中國石造的要求,是一種可以實(shí)施方案?；霭嫔?1992.270-294投稿須知乙烯工業(yè)》是由中國石化工程建設(shè)公司主辦、全國乙烯工業(yè)協(xié)會協(xié)辦的面向石油化工行業(yè)和關(guān)心石油化工行業(yè)的群體和個(gè)體的公開發(fā)行期刊,是全國惟一專門反映乙烯工業(yè)全系統(tǒng)管理和發(fā)展的科學(xué)技術(shù)期刊。作者均是乙烯行業(yè)的行家里手,既有專家學(xué)者縱論乙烯工業(yè)的發(fā)展前景,又有設(shè)計(jì)和生產(chǎn)第一線工程技術(shù)人員的創(chuàng)新改造和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本刊于1989年創(chuàng)刊,全年4期?！兑蚁┕I(yè)》期刊是作者盡展才華的大舞臺,有綜述、科學(xué)管理技術(shù)開發(fā)、工業(yè)技術(shù)、國內(nèi)外信息等眾多欄目供您選擇,熱忱地歡迎您有真知灼見的賜稿。其實(shí)很簡單,您只要留心下面幾點(diǎn)就足夠了。(1)所投稿件應(yīng)符合本刊報(bào)道方向,專業(yè)范圍(2)文責(zé)自負(fù),署名人數(shù)和順序由作者自定,如用筆名請告知真名和通訊地址以便聯(lián)系。(3)文稿論點(diǎn)要明確,論據(jù)可靠,數(shù)字準(zhǔn)確,文字精練,引用資料請給出參考文獻(xiàn)并在文中標(biāo)注。(4)稿件內(nèi)容應(yīng)注意保守國家機(jī)密,不侵犯他人知識產(chǎn)權(quán),并提供由本單位保密委員會或技術(shù)主管部門出具的符合保密規(guī)定的證明。(5)文稿一般不超過4000~4500字。文稿請附英文題名,3~8個(gè)中英文關(guān)鍵詞,中、英文摘要,第作者簡介(包括出生年、性別、籍貫、職稱、畢業(yè)院校、現(xiàn)從事工作)、單位、電話、傳真和E-ml地址。(6)文稿按照現(xiàn)行的國家有關(guān)規(guī)定或《中國石油化工集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)期刊編排規(guī)范》的要求撰寫。(7)請勿一稿多投,并請自留底稿,無論刊登與否恕不退稿。(8)文稿采用與否,均由本刊編輯部最后審定。依照《著作權(quán)法》規(guī)定,本刊可對文稿作文字性修改刪節(jié),或建議作者進(jìn)行修改、刪節(jié)。(9)稿件采用日期一般滯后6~8個(gè)月。(10)文稿刊登后,按國家有關(guān)規(guī)定,以字?jǐn)?shù)為主并考慮質(zhì)量支付稿酬,同時(shí)贈送當(dāng)期期刊1冊。(11)文稿請通過htp://magazine,sei.com.cn投稿。編輯部聯(lián)系電話:(010)84876209;傳真:(010)84878856;E-mal:Yxgy@sei,com,cn聯(lián)系人:朱若昕加加加算加中國石化裂解技術(shù)網(wǎng)站簡介中國石化裂解技術(shù)網(wǎng)站是基于數(shù)據(jù)庫的多功能實(shí)用型網(wǎng)站,具備乙烯裂解數(shù)據(jù)庫查詢、裂解產(chǎn)物收率在線計(jì)算、技術(shù)交流論壇等多項(xiàng)功能,為乙烯廠家、科研中國煤化工絡(luò)平臺。中國石化裂解技術(shù)網(wǎng)站愿為廣大用戶提供幫助和技術(shù)支持。YHiCNMHG中國石化裂解技術(shù)網(wǎng)站地址:htp://ww.leie,com或者h(yuǎn)p:/ww,ie.com.cn