丙烯精馏塔中塔釜丙烯损失高的原因及优化

丙烯精馏塔中塔釜丙烯损失高的原因及优化

梁婷

中天合创能源有限责任公司化工分公司   内蒙古鄂尔多斯  017300

摘要：针对烯烃分离装置丙烯精馏塔塔釜丙烯损失量高的问题，从进料组成、再沸、塔压及回流几方面分析丙烯损失的原因，并根据实际情况提出了相应优化措施。通过优化丙烯塔操作，达到降低丙烯塔塔釜丙烯损失的目的。

关键词：丙烯精馏塔；丙烯损失；优化 

1.简介

1.1烯烃分离装置简介

烯烃分离接收甲醇转化来的工艺气，经过压缩、精馏岗位的处理，最终得到聚合级乙烯和聚合级丙烯产品，副产混合C4、混合C5和重烯烃。

1.2丙烯精馏塔流程简述

丙烯精馏塔分为两座塔：1＃丙烯精馏塔（C-5002）和2＃丙烯精馏塔（C-5003），来自脱丙烷塔（C-5001）的C3进料进入C-5003，C-5003塔顶物流在丙烯塔空冷器（A－5001）中冷凝，空冷器后设置一台使用循环水的冷凝器（E－5004）作为保护性补充，冷凝液进入C-5003回流罐（D－5002），回流罐中的液体经由回流泵（P－5003A／B）一部分送入C-5003作为回流，另一部分作为丙烯塔产品冷却后送往丙烯产品二甲醚吸附器（DR－5001A／B），最后送去丙烯储罐。C-5003塔釜液由泵（P－5002A／B）送入C-5002，丙烷从C-5002塔釜经循环水冷却器（E-5006）冷却后后送入界区。C-5002和C-5003再沸器均采用由MTO反再单元送来的急冷水作加热介质。

1.3丙烯精馏塔流程简图

图1  丙烯精馏塔流程简图

2.丙烯损失的原因及分析

丙烯和丙烷的相对挥发度接近1，丙烯精馏塔设计中具有回流量大，塔盘数多的特点。装置的理论设计进料量为225t/h（以精甲醇计）,根据生产要求日常装置负荷多为260t/h，所以本次讨论均为在负荷260t/h。该负荷下理论丙烯采出量45.2t/h，实际丙烯采出量42.2t/h。

实际操作中，本装置工艺气进料负荷大、回流比、回流罐液位波动及塔顶压力受天气的影响，以及急冷水的水质和换热器结垢对塔釜加热的影响等实际因素造成了不同程度的丙烯损失，截取从2019年2月丙烯精馏塔塔釜丙烯分析数据可知，丙烯精馏塔损失一直处于较高的百分点，取平均值为1.52%，影响了丙烯收率.

3.塔釜丙烯损失优化调整对策

3.1脱丙烷塔底中C3组分控制

丙烯精馏系统中组分来源于脱丙烷塔(C-5001)，脱丙烷塔灵敏板温度(TIC5001)低造成塔底C4中C3的组分(AI5002)增大，增加丙烯损失。采用的调整方法是:将脱丙烷塔塔釜急冷水流量(FIC5001)或温度适当升高，适当减小塔底采出(FIC5002)。调整后可以看出将脱丙烷塔的灵敏板温度控制40℃时塔底C3含量（AI5002）相对最少，这就降低了C3组分的损失。

3.2合理控制回流比

提高操作平稳率，减少丙烯塔操作的波动，使进料、回流比、采出量保持平稳，主要采取以下措施：

（1）通过稳定丙烯塔进料量，建立气液平衡，有利于丙烯塔的稳定运行。调整丙烷外送量，降低1＃丙烯塔塔釜液位，减少塔釜丙烯含量。

（2）在保证丙烯精馏塔采出合格的情况下，将丙烯精馏塔的回流比控制在14左右，不仅能满足丙烯产品的纯度，而且可有效降低塔釜再沸量。

3.3控制塔顶压力

通过减少丙烯精馏塔塔顶压力的波动，由塔顶空冷器A-5001和塔顶冷凝器E-5004进行调节，A-5001共有48台风机，2＃丙烯塔塔顶压力控制指标为：1.58MPaG～2.1MPaG。丙烯和丙烷的相对挥发度接近1，所以在操作过程中需要将塔压控制低一些，实际操作中将压力控制在1.7MPaG左右。但是受季节、昼夜温差较大原因，到了夏季中午，常常是将风机全部开启，循环水冷却开到最大，塔顶压力依旧高到1.88MPaG左右。

取4月17日塔顶压力为例，当日环境气温高，且塔顶冷凝器E-5004循环水温度最高为31.6℃，48台风机全启，但压力依旧高到1.867MPaG，风机全启，操作上没调节余地，工艺上不利于丙烯和丙烷两组分分离。4月18 日对全部风机进行清洗作业后，塔压力明显下降，优化后压力范围保持在1.7MPaG左右。

所以对此提出两点优化对策，一是定期将风机切出进行清洗，防止风机结垢影响压力控制；二是建议公用工程控制循环水温度，避免造成大幅度波动。

3.4改善再沸器的加热效果

通常再沸器的工艺侧有两种循环方式：强制循环和热虹吸循环。本装置丙烯精馏塔再沸器E-5005和E-5007采用的是热虹吸循环。

从而我们想到几种解决的办法：一是改善急冷水的水质，减少换热器内部堵塞；二是定期切出并清理再沸器；

在本装置中使用急冷水来自反再单元分离塔（C-2102），通过反再单元将分离塔控制至合适的温度及流量，保障急冷水加热稳定，用在线PH监控及时调整急冷水PH值，并减少重油进入急冷水造成的油水乳化，这些都是从源头上改善急冷水水质的关键因素。

保障换热器的换热效果良好，建立换热器台账，对换热效果变差的换热器，及时切出清焦，以保障急冷水热量能得到有效的回收。2019年4月下旬对E-5005B台切出清洗，切换为E-5005A换热器，塔釜丙烷中丙烯的含量由原来没切换热器之前的0.643%到切完换热器后减少为0.319%，有了明显的减少。

4.丙烯损失优化实施效果

图2  2月份与5月份丙烯损失对比

由图2可知，2019年2月丙烯塔塔釜丙烯损失平均是1.52%，优化调整后5月份丙烯损失平均为0.31%，前后对照丙烯损失减少1.21%。

5.丙烯损失优化建议

1.脱丙烷塔的灵敏板温度控制40℃时塔底C3含量相对最少，这就降低了C3组分的损失。

2.稳定丙烯塔进料量，将丙烯精馏塔的回流比控制在14左右，不仅能满足丙烯产品的纯度，而且可降低塔釜再沸量。

3.定期将风机切出进行清洗，防止风机结垢影响压力控制。

4.改善急冷水的水质，通过反再单元将分离塔控制至合适的温度及流量，用在线PH监控及时调整急冷水PH值.

5.定期切出并清理再沸器，建立换热器台账。

6.结语

通过对丙烯精馏塔塔釜损失量高的问题进行分析，并根据生产实际对降低塔釜丙烯损失进行了可行的优化。通过改善再沸器的加热效果，合理调节回流比，控制塔顶压力等措施，达到降低丙烯精馏塔塔釜丙烯损失的目的。

7.参考文献

【1】王松汉 何细藕.乙烯工艺与技术【M】北京：中国石化出版社

【2】黄强、冀晓举、武京群.烯烃分离装置工艺技术