丙烯塔塔压过高的工艺优化调整探究

丙烯塔塔压过高的工艺优化调整探究

姜维

(大庆石化公司化工一厂   黑龙江省大庆市163711)

摘要：丙烯精馏塔的工艺优化一直是烯烃分离中备受关注的问题，高塔压是影响丙烯精馏塔性能的主要因素。通过引入热泵技术，通过合理计算和优化操作，对丙烯塔冷却系统进行了工艺调整，有效地将丙烯塔压力降至1.856MPa，丙烯中丙烷的质量分数浓度稳定在0.40%以下。实现了装置满负荷生产、节能降耗的目标。

关键词：丙烯精馏塔；塔压力；热泵；优化操作；冷凝

我公司采用中国石化工程建设有限公司开发的低碳烯烃回收工艺技术，通过蒸馏分离得到聚合物级丙烯和丙烷。丙烯精馏系统由两个精馏塔组成：丙烯精馏塔分为两个塔：1#丙烯精馏塔和2 35）丙烯精馏塔。1、丙烯精馏塔顶操作压力1.871 MPa，塔顶温度47.7℃，釜温57.2℃。2、丙烯精馏塔顶操作压力1.81 MPa，塔顶温度46℃，釜温47.7℃。工艺流程如下：脱丙烷塔回流罐的液体混合物C3通过丙烯塔进料泵（p-5006a/b）输送至1#丙烯塔的第25个塔盘，其再沸器（e-5005a/b）用急冷水加热，从1Ş丙烯塔顶出来的气体送入2ţ丙烯塔底。2#丙烯塔釜液由回流泵（p-5002a/b）加压后送入1ţ丙烯塔内回流。丙烷从1#丙烯塔中提取，经循环水换热器（e-5006）冷却后送出界区。2#丙烯塔顶部的丙烯气由两个并联冷凝器（e-5004a/b）冷凝，然后进入回流罐（d-5002）。储罐中的一部分丙烯作为2#丙烯塔回流，另一部分作为丙烯产品经循环水换热器（e-5011）冷却至39℃后送入丙烯产品的二甲醚吸附器。

1  背景

甲醇制烯烃是工业制备丙烯的重要方法之一，但却伴随着丙烷和丙烯的分离难题。[6-7]。丙烯和丙烷具有相似的分子尺寸、分子量、极性和熔、沸点，成为很难分离的两种物质。由于丙烯和丙烷相对挥发度甚低[8-10]，分离难度大，能耗高，操作因素需要精准控制，丙烯精馏过程操作稳定性成为关键控制因素，但是本装置在实际工业生产运行过程中，由于精馏塔冷凝器的循环水量不足且换热器堵塞导致冷凝器冷凝效果变差，导致丙烯精馏塔塔压超出控制范围（1.95 MPa），造成丙烯产品质量不合格，装置被迫降低负荷运行。为此，通过对冷凝系统进行工艺技术改造，提出丙烯精馏塔与丙烯制冷压缩机的联合方案，以降低塔压，实现稳定操作。

2 调整措施及效果

2.1  热泵精馏技术的应用

热泵精馏利用工作介质吸收精馏塔顶蒸汽的相变热，通过热泵对工作介质进行压缩 ，升压升温，使其能质得到提高，然后作为再沸器的加热热源，既降低了精馏塔塔顶冷凝器的冷凝换热负荷，又节省了精馏塔再沸器 的加热热源 ，达到节能增效目。根据热泵所消耗的外界能量不同 ，热泵精馏可分为蒸汽加压方式和吸收式 2种 类型。其中蒸汽加压方式应用较多，蒸汽压缩机方式又可分为间接式 、塔顶气体直接压缩式 、分割式和塔釜液体闪蒸再沸式流程。热泵构成循环的主要部件为蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀等。

经热泵精馏理论应用到丙烯精馏冷凝系统技术改进中，改进后的丙烯精馏冷凝系统系统具有丙烯制冷压缩机（K-6001）、冷凝器等单元设备，丙烯制冷压缩机、丙烯四段吸入罐（D-6004）与丙烯精馏塔共用1根气相丙烯开车线，当丙烯制冷压缩机各段吸入罐液位高时，其额外液相丙烯通过P-6001泵送至丙烯精餾塔回流罐（D-5002）。丙烯精馏塔与丙烯制冷压缩机具备构成开式热泵的条件。

对技术改进后的工艺进行调试，其由丙烯精馏塔塔顶通过开车线相向7 ℃丙烯四段吸入罐（D-6004）泄压而来的丙烯通过液位调整以液相形式最终来到-40 ℃丙烯一段吸入罐（D-6001），由P-6001泵送往丙烯精馏塔回流罐（D-5002）对其降温。由于丙烯精馏塔的泄压加重了丙烯压缩机（K-6001）的负荷，因此丙烯压缩机的汽轮机主汽门全开来保证丙烯压缩机向其它他系统提供的冷量稳定。为了防止压缩机喘振，分别调整各段防喘振阀来保证足够流量。在丙烯精馏塔未向压缩机泄压时，当丙烯压缩机的汽轮机主汽门全开后，防喘振线向7 ℃丙烯四段吸入罐（D-6004）提供了15 t·/h-1的丙烯以保持四段吸入罐（D-6004）的流量。通过现场调试表明只要丙烯塔向压缩机泄压的流量小于15 t·h-1/h，通过调整防喘振线阀位开度，保持四段吸入罐流量稳定，即对丙烯压缩机不会产生影响，达到改造的目的。

2.2 改进后的效果

在实际试车过程中，开启P-6001泵后，塔压由1.95 MPa迅速下降至1.86 MPa，且在适当关闭压缩机防喘振线后，压缩机并未受到影响。通过工艺调整，丙烯塔的塔压逐渐降低至1.86 MPa，在稳定进料47 t·/h-1，塔压与工艺参数关系见，从中可以看出随着塔压的逐步降低，丙烯产量和纯度逐步提高。

回流量进一步分析回流比可以看出，回流比也逐渐由13.7降至12.8，更低的回流比也表明需要更少的塔釜再沸器的热量供给，减少了能量的消耗。与此同时，塔釜丙烷中丙烯的含量也随着塔压的降低而减小，说明塔釜中轻组分丙烯的分离效果较好。

3  结 论

丙烯精馏塔的優化操作作为甲醇制烯烃（S-MTO）工艺中轻烯烃回收部分的核心操作被广泛关注 ，塔釜丙烯损失率更是衡量丙烯装置的重要参数之一。本文通过分析塔顶冷凝器循环水流量对丙烯精馏塔塔压的影响，证实塔顶冷凝水流量是影响塔压稳定的重要因素，增大顶冷凝水流量可以有效降低塔压;针对生产中遇到的问题，通过尝试引入热泵技术，有效解决原有冷凝系统效果不佳的瓶颈问题。通过研究精馏塔塔压与塔顶和塔底组分的关系，证实在一定范围内通过降低塔压可以提高丙烯的收率，有效解决丙烯损失率大的问题。

参考文献：

[1]孙卫国， 伏妍， 丁冠政， 等. 丙烯精馏塔的操作优化[J]. 石化技术与应用， 2008 （1）： 5.

[2]高琦， 赵育榕. 先进控制技术在乙烯装置分离单元的应用[J]. 能源化工， 2010， 31 （002）： 50-53.

[3]高琦， 赵育榕. 先进控制技术在乙烯装置分离单元的应用[J]. 化学工业与工程技术， 2010，31（02）：50-53.

作者简介：姓名：姜维，性别男，出生日期1964年9月10日，民族汉族，黑龙江省大庆市在大庆石化公司化工一厂裂解车间从事值班长工作，联系地址：大庆石化公司化工一厂裂解车间，邮编：163714。