乙烯装置丙烯塔塔釜损失分析及总结

高加东

(大庆石化公司化工一厂，黑龙江 大庆 163714)

中国石油大庆石化公司乙烯装置改扩建是在原有的60 万吨/年乙烯装置的基础上另辟新地，新增60 万吨/年聚合级乙烯装置。丙烯塔作为乙烯装置的重要单元，主要产出合格丙烯，为保证乙烯装置副产品丙烯产量最大化，控制丙烯塔塔釜丙烯损失，是最直接也是最有效的调整手段，直接影响到乙烯装置的双烯收率以及乙烯装置综合能耗。

1 丙烯塔工艺介绍

1.1 丙烯塔工艺流程

丙烯塔采用双塔精馏，分别为1#丙烯塔EH-3451和2#丙烯塔EH-3452。1#丙烯塔和2#丙烯塔实际上相当于一座丙烯精馏塔。ET-3451进料板及其以下的98块或86块塔盘是塔的提馏段；ET-3451进料板以上直至ET-3452塔1#盘的121块或133块塔盘是塔的精馏段。

图1 乙烯装置丙烯塔流程图

急冷水先通过再沸器EH-3451后再通过中沸器EH-3456，为丙烯塔提供再沸热量。循环水换热器EH-3453A-D为塔顶提供回流冷量。经过加氢后的C3组分进入1#丙烯塔ET-3451，在塔釜分离出循环丙烷返回裂解单元，塔顶气相则进入ET-3452的底部进行进一步的分离。ET-3452塔顶气体可以在丙烯塔冷凝器EH-3453中全部冷凝，收集至EV-3452回流罐内，并通过回流泵EP-3452输送至ET-3452塔顶作为回流，ET-3452塔釜物料则通过EP-3453送入ET-3451顶部作为回流。

丙烯产品由ET-3452的第十一层塔盘侧线采出，由FIC-360072控制返回丙烯塔顶，采出量通过LIC-360071和FIC-360081构成串级回路进行控制，经过EH-3457用冷却水冷却后送到产品罐。具体如附图1

1.2 丙烯塔控制

为保证丙烯塔丙烯塔正常而且安全的运行，必须使用某些操作在一定约束条件下控制，在保证塔顶及塔釜产品合格的前提下，使丙烯塔的能耗最低(利润最大)[1]。目前岗位人员操作系统能够控制的几项内容如下：

1.2.1 物料平衡控制

1、丙烯塔进料为冷进料，丙烯塔进料量主要受装置负荷影响，丙烯塔设计主要在丙烯塔内最大气相流量和液相流量。精馏塔设计丙烯最大产品量(45.0 t/h)的105%，约47.0t/h，系统处理量持续大于47.0t/h时，丙烯塔产品纯度就会降低；

2、丙烯塔塔顶、塔釜产品采出：丙烯塔顶部通过塔顶侧线采出控制调节阀FIC-360081采出丙烯产品，上部设置巴氏精馏段，把加氢带入的甲烷和剩余的氢气，通过“巴氏精馏段”得到脱除；塔釜液位串级控制调节阀(LIC-360052→FIC-360053)控制产品采出。

1.2.2 丙烯塔温度梯度控制(正常满负荷下)

为保证丙烯塔内输入及输出的能量相同，建立各层塔盘正常温度梯度，通过塔顶冷的回流和塔釜热的再沸控制塔内的能量平衡。

1、回流温度控制：调整塔顶冷凝器EH-3453跨线阀门PIC-360071开度，控制回流罐内温度在38.5℃，通过塔顶冷凝器EH-3453带走丙烯塔系统内的热量。

2、再沸温度控制：丙烯塔再沸器分为底部再沸器EH-3451和中间再沸器EH-3456。(1)底部再沸器EH-3451，通过调整QW量，控制底沸器能量供给31000KJ/S。(2)中间再沸器[2]提供的热量24.32Gcal/h基本等于底部再沸器提供的热量24.48Gcal/h(从设计文件中查的)。设置中间再沸器主要目的降低丙烯塔塔釜热负荷、充分回收利用QW提供的热量。通过调整QW跨线，控制中沸器QW入口温度在62.5℃左右。通过底部再沸器EH-3451和中间再沸器EH-3456为丙烯塔系统内提供热量。

1.2.3 丙烯塔压力控制

丙烯塔的输入及输出的能量关系，影响丙烯塔的操作压力，丙烯塔输入能量偏大，势必造成丙烯塔的操作压力偏高，反之则偏低。

丙烯塔塔压控制主要通过塔顶冷凝器跨线阀PIC-360071控制，受塔顶冷凝器循环水温度影响较明显。塔顶不凝气排放量也影响丙烯塔塔压。1#丙烯塔塔压控制1.85MpaG，2#丙烯塔塔顶压力控制1.75MpaG。双塔之间必须有0.05以上压差，从而保证2#丙烯塔正常稳定的气相负荷。

2 丙烯塔塔釜损失原因分析

2.1 丙烯塔负荷

乙烯装置设计丙烯3A工况下(注：特定的原料组成)处理能力为45.0t/h，若正常情况下丙烯塔进料中丙烯含量超过丙烯塔的处理能力，会造成丙烯塔负荷过大，相应的丙烯塔设计塔板数也无法达到设计处理精度，造成丙烯塔塔顶丙烷含量增大，塔釜丙烯含量增大。

2.2 丙烯塔温度

1、塔釜温度是控制丙烯塔塔釜丙烯损失的关键因素，直接影响塔釜丙烯含量，塔釜温度控制59±1℃。控制温度过低丙烯塔气相负荷过小，势必造成上部丙烯组分下移，塔釜丙烯含量升高，造成丙烯塔塔釜损失增大。丙烯塔釜温度受急冷水温度影响明显，尤其在裂解炉切换期间，急冷水温度变化大，及时调整急冷水总量，保证丙烯塔塔釜再沸的恒定热量，是保证丙烯塔塔釜温度的重要控制手段。

2、丙烯塔塔釜温度过高或塔釜采出量过大时，塔釜内存液量降低。丙烯塔再沸器工艺侧入出口温差变大，若高于临界值(5℃)，给热系数会急剧下降，传热量也会随之下降，将不能保证丙烯塔的正常热量需要，从而破坏丙烯塔内汽液平衡，造成塔釜损失增大。此时调整需关闭塔釜外送，降低塔釜再沸量，待塔釜见液或再沸器工艺侧入出口温差降低至正常值2℃左右后，从而恢复丙烯塔正常运行。

3、丙烯塔回流温度影响，长时间温度低于37℃，会造成丙烯塔内回流过冷，丙烯塔液相负荷增大，丙烯组分分布下移，造成丙烯塔塔釜损失增大。

2.3 丙烯塔塔压

1、丙烯塔塔压控制过高，造成丙烯与丙烷相对挥发度降低，丙烯塔整塔温度梯度上移，分离难度增大，直接影响丙烯塔的汽液相平衡。丙烯塔处理能力下降，相同负荷下，塔釜与塔顶纯度会下降，造成丙烯塔塔釜损失增大。

2、影响丙烯塔塔压的因素主要是丙烯塔回流温度及再沸量，回流温度偏高，系统进入1层塔盘后被气化量增大；丙烯塔再沸量增加造成丙烯塔的气相负荷增大，丙烯塔塔压也升高。1#丙烯塔再沸量过大，表现在2#丙烯塔回流至1#丙烯塔流量增大至550t/h以上，即1#丙烯塔气液相负荷增大，易造成塔盘积液量增大，造成雾沫夹带，使分离效果降低，从而增大丙烯塔塔釜损失。

2.4 丙烯塔产品采出

1、丙烯塔塔釜产品采出：1#丙烯塔ET3451长时间处于塔釜低液位操作，当系统降负荷，丙烯塔进料量随之降低至40t/h，而进料中丙烯纯度达到95.5%，丙烯塔进料中丙烷含量仅有2t/h，但塔釜丙烷外送量仍保持在4.8t/h采出，即循环丙烷量未进行及时调整，导致循环丙烷量采出过多，ET3451塔釜循环丙烷采空，丙烯塔再沸器工艺侧出入口温差达到7℃，丙烯塔再沸器传热系数降低，打乱丙烯塔的汽液相平衡，导致外送循环丙烷中丙烯含量过高。塔釜采出不能仅靠塔釜液位确定塔釜采出量。需根据丙烯塔进料量及纯度核算丙烯塔内丙烷量，在塔釜进行恒定的采出，防止采出量过大，影响丙烯塔塔釜损失。塔釜采出过低则会导致塔釜液位偏高或丙烷组分上移，甚至会造成丙烯塔塔顶丙烯中丙烷含量超标。

2、丙烯塔塔顶丙烯产品采出，根据进料量及进料组成换算成的丙烯作为恒定采出，防止因丙烯产品采出量过小，造成丙烯塔内丙烯含量增大，丙烯塔汽液相负荷过大，致使丙烯组分下移，造成丙烯塔塔釜损失增大。

3 总结

1、丙烯塔稳定的进料及采出是保证丙烯塔正常运行的前提，在负荷变化情况下，及时根据丙烯塔的进料量，调整丙烯塔的丙烯与丙烷采出，塔釜及塔顶进行稳定采出，防止塔釜采出过多或塔顶丙烯采出过小，造成丙烯塔釜丙烯损失；

2、稳定丙烯塔塔釜温度，保证丙烯塔各层塔盘的正常温度梯度，及时调整丙烯塔回流温度，才能对丙烯塔塔釜损失做到提前干预，防止出现塔釜损失大的情况；

3、关注丙烯塔塔釜再沸器工艺侧入出口温差，在温差升高时，及时降低丙烷采出量，保证丙烯塔塔釜正常传热系数，保证丙烯塔的正常热量需求

[1]史继森.精馏塔的控制[J].自动化博览.2008，(8)：86-89.

[2]朱亚东.中间再沸器在催化裂化装置解吸塔上的应用[J].石化技术与应用.2005，(4)：306-309.

[3]颜景方，吴启龙.丙烯精馏系统过程模拟分析[J].石化技术.2003，(4)：38-42.