浅析提高产品纯度的方法及应用

高燕　孙亮

摘 要：随着中原油田伴生气量的日趋降低，装置原始的设计参数已经不适合现有的装置运行情况，各分馏塔长时间在高负荷下连续运行，影响产量的同时也影响到部分产品的纯度。优化调整分馏塔冷热负荷量及回收处理工艺流程，逐渐提高目前轻烃装置对原料量、质变化的适应性，从而实现产品质量100%合格达标。

关键词：产品纯度；经济效益

一、工厂现状描述

天然气处理厂作为中原油田唯一一家石油伴生气净化处理单位，担负着油田每年2个多亿立方米的伴生气净化处理任务，年产轻烃产品5万余吨。其下辖的第三气体处理厂（以下简称三气厂）有两套油田伴生气中压深冷处理装置，一期装置1990年建成，设计日处理伴生气80-120万标准立方米，二期装置2001年正式投产，设计日处理伴生气100万标准立方米，由于油气储存量越来越少，伴生气不能满足装置设计要求，现在平均只有50-60万方伴生气，其中掺入部分干气以保证装置在设计负荷下运行，组分也发生巨大变化；经过长时间的实际操作，发现当初设计参数部分已经不适合现有气质气量情况，各分馏塔长时间在高负荷下连续运行，影响产量的同时也影响到部分产品的纯度，另外在每次装置开机投产期间也会产会部分不达标的中间产品，不仅增加了销售难度，也给处理厂造成了一定的经济损失。

二、项目研究必要性

针对三气厂产品质量下滑及中间产品的问题，三气厂领导组织各专业人员进行现场调研、理论计算并编制方案，优化调整分馏塔冷热负荷量，整合三气厂原有的轻烃回收处理工艺流程，逐渐提高目前轻烃回收装置对原料量、质变化的适应性，从而实现产品质量100%合格达标，我们开展了装置参数的优化及中间产品回炼技术在气体处理装置上的研究与应用。

三、优化分馏塔冷热负荷量

经过数据的统计与长期观察，发现各塔回流以及塔底温度调节阀开度比较大。乙烷塔回流量7.8T/h左右，裝置正常情况下塔底温度调节阀开度在30%～42%之间，丙烷塔的回流量在7.5T/h左右，底温调节阀的开度维持在30%～50%左右；丁烷塔的回流量在8T/h左右，底温调节阀的开度维持在40%～65%左右，可见波动之大。尤其干燥塔加热冷吹切换期间，如热油出口温度TICA0705在278.7～286.2℃之间，流量在99.7～109.7m3/h之间时，4-C1中部温度在76℃～80.9℃之间波动，4-C2中部温度在90℃～95.2℃之间波动，4-C3中部温度在85～97℃之间波动。如果调节不及时将造成分馏塔底部温度降低，影响分馏产品纯度，严重时分馏塔出现超压放空现象。

另外，分馏系统的热油波动使干燥塔在加热过程中不能获得必需的热量而出现延时现象，露点温度升高，最大幅度由-91.8℃升至-50.3℃，不仅工艺上易造成冷箱冻堵，更会严重损坏设备。

1、分析原因

1.1伴生气气量少、气质波动大

目前的原料气气质气量波动很大，引起工艺参数的整体波动，从而导致分馏塔参数工艺条件波动，产品质量受到影响。

表2为24小时内随着原料气量气质的波动，脱甲烷塔塔顶温度波动情况。

1.2分馏塔设定回流量大，各精馏塔回流量及回流比见表3

1.3塔底温度调节阀开度过大

因回流量设定较大，各个分馏塔只能加大热负荷才能满足工艺条件，因此，乙烷塔塔底温度调节阀开度42%，丙烷塔塔底温度调节阀开度50%，丁烷塔塔底温度调节阀开度65%，巨大的热负荷造成了热油供给产生波动。

2、优化分馏参数调整

2.1降低分馏塔回流比，减少冷负荷

回流比越小，则净功耗越小，设计时有一定的回流余量，余量越大，能耗越高，回流比过大，将会造成塔内物料的循环量过大，甚至能导致液泛，破坏塔的正常操作。

因此应在可能条件下减小回流比。找到合适的回流比，就可在保证产品纯度的同时，降低塔底重沸器能耗。

2.2降低塔底热负荷

降低回流比的同时，调整灵敏板温度，相应降低塔底热负荷。实际参数观察可见，塔顶冷负荷和塔底热负荷的降低，合理范围内不会影响产品纯度。

把丙烷塔回流设定值从7.5t/h降至5.5t/h，调节灵敏板温度设定值从103.5℃降至98℃，观察丙烷组分在线分析QE0411中C2H6、C3H8、IC4H10、nC4H10含量，参数如下：

把丁烷塔回流设定值从8.0t/h降至6t/h，因TICA0415自动调节波动大，手动调节开度60%至34%，观察丙烷组分在线分析QE0411中C2H6、C3H8、IC4H10、nC4H10含量，参数如下：

3效果评价

3.1丙烷塔回流量降至5.5t/h，灵敏板温度降至98℃；丁烷塔回流量降至6t/h，灵敏板调节阀开度降至34%，不影响产品纯度。与此同时，导热油调节阀开度也由原来的60%降至了54%左右。降低了导热油系统的波动概率。

3.2通过降低分馏塔冷热负荷，避免了干燥塔延时现象。

四、优化中间产品流程

每次装置开机投产期间会产生约30吨的轻烃不达标中间产品，这批中间产品只能外输并储存在罐区备用罐中，最后通过降级降价销售的办法进行解决。

丙、丁烷和轻油中间产品回炼的应用，实现了中间产品不进储罐直接外输后，将丙、丁烷和轻油现有的产品储罐作为中间产品储罐，储存装置开机期间生产的中间产品，在中间产品纯度不达标时将其导入装置区产品外输储罐。待各精馏塔操作稳定后，启动外输泵将产品回输至上一个塔的塔底出料管线上，将不达标中间产品回输至本塔重新提纯，达到中间产品纯度合格率100%后外输的目的。

五、结论

分馏塔参数调整是个整体、系统的过程，不能单方面的依赖某个参数、某种方法，因此，我们需要在理论上拓宽思路，在实践中不断摸索，灵活运用。采用优化产品工艺参数及流程以来，针对设计参数的不匹配及装置开机投产期间产生的中间产品，所带来的工艺和质量缺陷、经济损失，三气厂组织人员进行技术攻关，研究出更符合目前装置工况的操作方法及参数控制范围、回炼技术流程，不仅优化拓深了分馏塔的控制和操作精度，提高了员工的技术素质，增强了行业间技术工艺水平；而且最大程度地满足了客户的需求，提升了产品的品牌竞争力，从根本上解决了产品不合格的问题，降低了产品质量波动的处理难度。

参考文献

[1]相博 张建峰；浅析如何提高轻烃回收装置的运行效率[J]；中国石油和化工标准与质量；2012年11期

[2]管廷江；对改进轻烃回收装置的探索[J]；科技资讯；2010年12期