脱乙烷塔异常现象分析及对策

侯明刚

（中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江宁波 315000）

脱乙烷塔异常现象分析及对策

侯明刚

（中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江宁波 315000）

气体分馏是精馏原理在炼油厂里应用最广泛的装置之一，在生产过程会遇到很多异常现象。本文从气体分馏装置技术特点出发，针对某石化100×104t/a气体分馏装置脱乙烷塔生产过程中出现的问题，运用LIMS数据和道尔顿分压定律从工艺状态变化的角度进行分析，并提出有效的解决办法，提高分离效率。

精馏原理；现象；脱乙烷塔；工艺状态

气体分馏装置是炼油向化工过渡的关键装置，上游的液化气经过气分装置，将液化气分离成重要的化工原料，如丙烯，丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、丁/辛醇、环氧丙烷、丙烯酸、苯酚/丙酮等。因此保证气分装置的平稳运行，产出合格的产品对下游化工产链生产有重要的意义。据了解，国内较多新建气体分馏装置在生产中都遇到了碳二组分多影响丙烯质量的问题，本文根据大榭石化气体分馏装置生产工况的实际情况出发，对脱乙烷塔出现的问题展开分析，总结经验，希望为国内同类装置能更好的做到安、稳、长、满、优运行提供点滴参考。

1 装置简介

某石化有限公司100万吨/年气体分馏装置是重蜡油裂解制烯烃项目新建15套工艺装置中的一套，本装置按三塔流程设计，其由脱丙烷塔、脱乙烷塔、两台精丙烯塔及相应其他设备组成，与催化裂解（DCC）深度热联合。该装置的原料为220×104t/a重油催化裂解所产液化气经脱硫、脱硫醇后的精制液化气，所生产的丙烯纯度≥99.6%（mol）的精丙烯作为下游将建的聚丙烯装置的原料，混合碳四馏分作为下游15万吨/年MTBE装置的原料，部分碳四馏分回到DCC回炼，丙烷送入罐区，不凝气排至DCC回收，或排到燃料气管网[1]。

脱乙烷塔采用了57层高效浮阀塔板，该塔是全回流的精馏塔，塔顶不出产产品，塔顶气相冷凝后全部作为回流返回塔内。塔底的主要产品是丙烯、丙烷的混合物，对于C2组分含量有严格要求，其操作的稳定性直接影响丙烯质量和装置的稳定性。

2 主要问题

2016年6月，某石化气体分馏装置实现一次开车成功。7月下旬，连续几天时间丙烯纯度不合格，低于产品质量要求的99.6%，无法达到公司对丙烯产品要求，而丙烯不合格的原因有丙烯中丙烷组分超标，丙烯中碳二组分超标，经化验LIMS结果和脱乙烷塔工况分析，这次是因为碳二大量积聚在脱乙烷塔携带至丙烯塔所致（见图1）。脱乙烷塔C2在大量积聚不及时排出造成压力波动，不仅使脱乙烷塔工况紊乱，影响丙烯纯度，而且对设备安全来说也是一个巨大的隐患。

3 现象分析

气体分馏装置带大量C2组分，最明显变化的是脱乙烷塔的塔顶温度降低，冷后温度低，回流罐液位大幅度下降，顶压上升，整个塔工况紊乱，精丙烯塔不稳定，丙烯纯度下降，下面从温度差和压差角度分析。

3.1 脱乙烷塔顶底温度差变化分析

按相平衡原理，塔顶与塔底温度的改变将引起操作压力和塔顶、塔底产品组成的变化，从而影响物料平衡及汽液平衡。如果压力和组成不变，温度就不会改变。如果塔压稳定在规定指标上，温度和组成就是相互制约的，温度变化就反映了组成的变化。当脱乙烷塔内轻组分增多，其各塔盘温度会相应降低，顶底温差增大（见图 2）[2]。

图1 丙烯纯度与丙烯中C2对比

图2 脱乙烷塔顶底温度趋势

对于T-102的工况，如果仅根据顶温或者压力来判断，无法得出一个全面的结果。精馏塔的操作需要结合多个参数来综合判断。当压力变化不大时，温度的变化反应的是产品的组成。可以根据T-102塔底温度（TI-00503）、塔顶温度（TI-00511）差 ΔT来粗略判断塔底C2脱除的效果。ΔT=塔底温度-塔顶温度。

由图3数据可见：（1）当22日08：00以后，脱乙烷塔T-102的塔顶塔底温度差ΔT超过8℃并逐步上升；（2）于24日04：00达到最大24.2℃以后温度差ΔT开始下降；（3）于24日20：00以后下降至8℃以下。同时，由丙烯中的 C2含量趋势图可见：（1）22日08：00以后丙烯产品中C2含量快速上升；（2）24日20：00以后丙烯产品中C2达到最大后快速下降。

通过以上可知：（1）当T-102塔顶塔底温差ΔT超过8℃以上并继续上升时，脱乙烷塔底C3中携带C2，丙烯产品中的C2含量会随之大幅度攀升；（2）当T-102塔顶塔底温差ΔT下降至8℃及以下时，脱乙烷塔底C3中基本不携带C2，丙烯产品中的C2开始下降。

图3 脱乙烷塔顶底温度差变化

图4 脱乙烷塔顶底温度差和压力差趋势对比

3.2 脱乙烷塔顶底压差变化分析

脱乙烷塔顶的大部分都是C3组分，C2只是占一小部分，由道尔顿分压定律，混合气体中任一组分的分压等于该组分的物质的量分数与总压的乘积，由于C2和C3在相同温度下饱和蒸汽压相差很大，查阅相关资料可知，50℃下乙烷的饱和蒸汽压为7.0MPa，而丙烯的饱和蒸汽压为1.8MPa[3]，可知当脱乙烷塔C2含量增多，对脱乙烷塔顶压力影响很大，塔压会迅速上涨。

塔的压差直观反应塔盘的平衡相态，或塔盘上液面的厚度，通过压差来分析，脱乙烷塔带C2后塔顶底温度差和压差对比（见图4）。

由图4可知当塔内C2组分增多，压差和温差同时增大，C2组分减少，压差和温差同时减小，可知正常操作下脱乙烷塔各层塔盘C2含量的组分变化是影响压力和温度变化的根本原因，而温度变化比压力变化更显著。

4 对策

4.1 安装在线分析仪

丙烯产品的化验LIMS结果显示C2含量大幅上升时，丙烯塔内已经富集大量C2，此时再调整很有可能已经影响了丙烯产品质量，利用脱乙烷塔温度差显著的变化来判断丙烯塔是否带C2并提前调整工艺，建议在中控DCS气分脱乙烷塔界面添加温差参数，或检修期间加丙烯在线分析仪，为提前优化工艺操作提供指导。

4.2 优化操作思路

当气分原料液化气中C2含量较高时，联系上游装置稳定其操作，减少碳二携带量，应该提高脱乙烷塔的底温，以此来降低脱乙烷塔顶中C2的分压，并加大塔顶不凝气的外排量，这样才能控制好脱乙烷塔顶的压力，并降低塔底组分中C2的含量。若排不及，可以在气分进料罐，脱丙烷回流罐以及丙烯塔回流罐顶大量排碳二组分。

以下是脱乙烷塔具体应对方法：（1）塔顶压力高，冷后温度低，通常带C2，则开阀排放不凝气，同时加大塔底加热量以排出塔底C2；（2）塔顶压力高，冷后温度高，则开大循环水降温：如果冷后温度可以降低，待压力稳定后再根据工况判断；如果冷后温度不能降低，为热量过剩需要减小塔底加热量；塔顶压力低，冷后温度高，为塔顶不凝气排放过量，关闭排不凝气阀；塔顶压力低，冷后温度低，加大塔底热源，待工况稳定后再判断。

5 结语

（1）经过一系有针对性的措施，某石化气体分馏装置很好的解决了生产过程丙烯产品纯度低的问题，并能保持产品质量长期合格，实现稳定生产，满足了公司对的丙烯质量的要求，增加了装置效益。

（2）实际生产中，控制进料中的碳二组分含量是关键，需根据气分脱乙烷塔顶底温度差以及丙烯产品的化验分析数据，及时调整气分装置工艺操作。

（3）气体分馏装置的运行初期是各项操作参数不断调整优化的过程，需要以设计数据作为生产的指导，但不能盲目依赖设计数据，应根据实际生产的情况，采取相应对策，以达到装置平稳高效运行的目标。

［1]王葆华，杨果，李树清，等.宁波100万吨/年气体分馏装置技术规程［G］.2015.

［2]LIMS数据采集［G］.宁波：公司中心化验室，2016.

［3]丁玉兴.化工原理［M］.北京：化学工业出版社，2007.

Analysis of deethanizer's abnormity and countermeasures

HOUminggang
（CNOOC Ningbo Daxie Petrochemical Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315000，China）

Gas fractionation is distillation principle in one of the most widely used device in refinery,in the production process will encounter a lot of abnormal phenomenon.This article embarks from the gas fractionation equipment technical characteristics.Aiming at the petrochemical 1 million tons/year appeared in the process of gas fractionation unit deethanizer production problems,using the LIMS data and partial pressure of Dalton's law is analyzed from the angle of process state changes,and effective solutions were put forward to improve the separation efficiency.

distillation principle；phenomenon；deethanizer；process state

TE962

A

1673-5285（2017）09-0142-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.09.035

2017－08-11

侯明刚，男（1989-），助理工程师，毕业于中国石油大学（华东）化学工程与工艺专业，主要从事石油化工生产工作，邮箱：1049329749@qq.com。