气体分馏装置丙烯损失影响因素分析及工艺优化

气体分馏装置丙烯损失影响因素分析及工艺优化

张静,高凤波

（大庆炼化公司炼油生产一部气体分馏装置 黑龙江省大庆市163000）

摘要：丙烯是气体装置主要的产品之一，以其为主要原材料，以其为主要原材料，制备聚丙烯产品，对于增加炼厂的经济效益具有重要意义。本文通过对石化公司分馏技术过程的分析，提出改善丙烯收率的最优操作参数及优化方案，以便在确保产品质量的前提下，增加丙烯的收率，降低生产费用，并能有效地提升总体的经济效益。

关键词：气体分馏；丙烯；工艺

前言

气体分馏装置主要是为了制备高纯的丙烯，从而为后续聚丙烯单元供应原材料。如何在确保丙烯产品纯度不小于99.5%的情况下，有效地降低产品的损耗，并进一步降低设备的能源消耗，是目前最重要的研究方向之一。其中，气体分馏装置是石油化工公司投入生产的，其建设初期为六十万吨/年，后经过几次技术改进，其产能已达三十万吨/年。随着对上游催化吸收稳定系统过程的持续改进，原料液化中的碳五含量也在持续降低，现在，脱戊烷塔和精丙烷塔都被淘汰，现在使用的是四塔精馏过程，利用催化裂化装置的液体烃作原材料，生产丙烷、丙烯、民用液化气体和甲基叔丁基醚。针对目前我国气体分馏装置的丙烯产率仅为32%的现状，提出在操作过程中如何提高丙烯产率的建议。本文通过对某厂气体分馏装置中丙烯损失现象的研究，探讨不同运行条件下，对丙烯流失现象的影响，可供类似企业参考。

一、气体分馏原理及装置概况

（一）气体分馏的基本原理

炼厂的液化气中含有丙烷、丁烷、丁烯等气体，由于它的沸点与每种气体中的碳氢化合物的沸点相差不大，所以采用大量的塔板（通常是几十个，甚至几百个）并具有高的分馏精确度的精馏柱来进行[1]。

（二）气体分馏的工艺流程

在气体分馏装置中，四塔前脱丙烷工艺较常用，即将液态烃脱丙烷的蒸馏分为碳三以上和碳三以下的馏分。将三号及以上的馏分进脱乙烯塔中，然后将二号及以上的碳级分移至丙烯塔，得到99.5%及以上的丙烯塔。在丙烯色谱塔下段分离出的丙烷馏出物，其纯度可达98.5%，为一种重要的化学工业原料。

二、丙烯损失原因分析

在气体分馏装置中，既有丙烷塔塔底碳四，也有脱乙烷塔塔顶部不凝气。从中可见，在该脱乙烷塔顶未凝聚的气体中，该丙烯塔底具有最大的丙烯塔底部，并且该精丙烯塔底部的丙烷的含量显著高于该脱乙烷塔底部的丙烷的含量。同时，可以看到，在脱乙烯塔顶部和精丙烯塔底部具有较高的丙烯率。但由于在常规操作条件下，通过对精丙烯塔塔顶和塔底的两个塔顶和塔底进行实时监测，并对塔底的丙烷含量进行动态调整，使塔底的丙烷含量保持在98.5%以上，并对塔底的丙烷含量进行有效的控制。所以，在工业实践中，应着重考虑脱乙烷塔过程中对丙烯损失的影响[2]。

三、脱乙烷塔操作条件对丙烯损失的影响

（一）回流温度

在1.83 MPa的顶压条件下，考察不凝结气体组成与回收率之间的关系。研究发现，随着回程温度的降低，上位不凝气体中的丙烯收率降低，上位不凝气中的丙烯收率降低，上位冷凝器负荷增加。这是由于对碳二、三组分的有效分离有利的回流温度降低所致。

（二）塔顶压力

在36C时，考察不凝结气组分与顶压之间的关系。同时，通过计算结果显示，随着塔顶压的增大，不凝气中的丙烯损耗减小，但在塔底处的热负载增大。这是由于脱乙烷塔中的工作压力降低，各组分之间的相对挥发度提高，系统平衡温度降低，上升气相中的三个碳组分增多，不凝气中的丙酮浓度提高，以及从塔顶排放多余的碳二时丙酮的损失增大。在原料过程中，如果原料物中的碳二容积率较高，或是塔顶的循环水降温不足，导致塔压偏高。此时，塔顶的压力调节阀仍处于常开状态，将部分不凝气排出至燃气管道或催化裂化装置，使不凝气中含有较多的丙烯，导致丙烯损失增大。

（三）优化操作条件

在实际操作中，较常用的方法为“经济平衡”，但在此过程中，还需对塔内的顶压、返料温度进行测定。从丙烯损耗、塔底热和塔顶冷负载等方面考虑，一般情况下，在装置允许的条件下，提高或降低回流温度是可行的。在优化操作条件下，使脱乙烷塔中的丙烯损失（12 h）小于0.35 t。

四、措施

从工厂整体来看，要想进一步提升丙烯的产量，必须通过对流程的持续改善，使整个精炼车间的产量维持在最佳水准，并且要确保各个装置的产量及彼此之间的协调性，尤其是在催化裂化装置，要尽量获得更多优质的液体烃。其中，具体做法是：需要加强与上游触媒设备和循环水之间的连接，以减少原料中的含碳量，保持原料、循环油和循环水之间的温度和流速一个较低的水平；建议操作人员采用先进的APC，在精馏塔温度和丙烯品质等方面采取"卡口"操作，减少丙烯损耗，增加丙烯收率；提高检修期间的塔盘清洁与组装质量，保证长期操作条件下的塔盘有效分开，及时更换腐蚀变薄的管道与器件，减少生产期间的设备渗漏。同时，加大每日巡视力度，发现渗漏，立即处理；利用循环水、蒸气、顶部热油的流速、温度等对丙烯收率的作用，使煤气设备和精炼设备由循环水分开，实现调节水温和节能的目的。同时，在夏热冬冷的情况下，为了确保塔内温度、压力等参数的稳定，要减少生产波动，从而降低丙烷的损失，提高循环水量和处理容量

[3]。

五、结语

总之，强化气体分馏装置与下游触媒系统的联结，保证生油碳氢化合物成分及丙烷的质量。在这一工艺环节中，应充分利用 APC的功能，对成品进行"卡边"控制，降低成品质量的波动性，以达到提高收率的目的。同时，在检修中，部分地对机泵、换热器等设备进行更换，降低生产过程中的泄露率，减少事故发生率，同时也使该装置的丙烷产量得到某种程度的提升，进而增加经济效益。

参考文献

[1]张继东,孟硕,张海滨,卢迪.气体分馏装置双塔流程可行性探讨[J].化学工程,2018,46(01):27-30.

[2]蔡磊德. FCC气体分馏装置提高丙烯收率的研究[D].华东理工大学,2014.

[3]刘洪敖,胡瑞,王忠.吸收稳定与气体分馏系统模型分析与操作优化[J].科技创新与品牌,2013(07):53-55.

作者简介：张静，女，197509，在大庆炼化公司炼油生产一部气体分馏装置，自2005年以来，一直从事分馏岗主操工作。