乙烯装置创新裂解气干燥器在线换剂

彭志翔

中国石油四川石化有限责任公司 成都 611930

某80万吨/年乙烯装置采用美国S&W公司前脱丙烷前加氢工艺专利技术。裂解单元由7台USC-176U型液体原料裂解炉(6开1备)和1台USC-12M型循环气裂解炉组成，乙烯精馏塔和乙烯制冷压缩机组成开式热泵。尽管裂解气在压缩过程中大部分水分被脱除，但剩余的水含量仍在900～1000μg/g，经过四段压缩后裂解气中含有的水由裂解气干燥器彻底脱除。

该装置2018年大检修后开工，乙烯装置始终处于高负荷运行状态，裂解气干燥器床层吸水性能逐渐下降，裂解气干燥器床层干燥剂部分粉化失效，微量水进入深冷系统，深冷系统出现“冻堵”，乙烯精馏压差连续波动，严重影响乙烯装置长周期安全平稳运行。为此，部门结合裂解气干燥器运行状态制定工艺调整和针对裂解气干燥器性能下降的处置方案，确保乙烯装置“安稳长满优”运行。

1 流程描述

该乙烯装置流程示意图见图1。

图1 裂解气干燥器流程示意

裂解气经四段压缩后进入碱洗塔，压力1.55MPa(A)、温度45℃的裂解气在碱洗塔出口过冷器中由7℃的丙烯冷剂冷却至12.6℃，进入裂解气四段分离罐气液分离，顶部气相进入裂解气干燥器进行干燥脱水，干燥后含水量小于1μg/g的裂解气进入高压脱丙烷塔。裂解气干燥器D-1370A/S在100%负荷下在线台运行36小时后，进行切换，并将切出的干燥器进行再生，裂解气干燥器床层和出口设有裂解气水含量在线分析表。

2 裂解气干燥器运行分析

2020年10月，裂解气干燥器D-1370A/S在运行了30小时后，其出口水含量逐渐升高，运行32小时后，出口水含量超过1μg/g，乙烯精馏塔出现“冻堵”。2020年11月，通过缩短裂解气干燥器运行周期(由36小时改为24小时)、降低其入口温度(由12.6℃降至11.5℃)，延长其再生恒温时间等措施，裂解气干燥器运行状态好转，乙烯精馏塔“冻堵”问题得到解决。2021年2月，裂解气干燥器在运行了22小时后,出口水含量超过1μg/g，其床层压降持续升高(见表1)，乙烯精馏塔出现“冻堵”。判定为裂解气干燥器内部分子筛进一步粉化失效所致。

表1 裂解气干燥器D-1370A/S床层压降数据表

2018年7月大检修时，裂解气干燥器重新换剂，换剂之后，其床层压降分别在30kPa和33kPa。从表1可以看出，至2021年2月，其床层压降持续上升，最高分别涨至74kPa和78kPa。

3 风险评估

裂解气干燥器水穿透，深冷系统和乙烯精馏塔出现“冻堵”，导致乙烯装置间断性降负荷生产，严重影响装置长周期安全平稳运行，甚至随时可能造成乙烯装置停车。

4 存在困难和解决措施

为彻底解决深冷系统和乙烯精馏塔“冻堵”问题，决定于2020年4月对裂解气干燥器D-1370A/S在线撇头更换分子筛。此次在线换剂工作具有“时间紧、任务重、风险高”等特点。主要风险为：在线运行台裂解气干燥器水穿透进入冷箱引起冻堵，造成乙烯装置紧急停工，大量物料放火炬。

4.1 存在困难

(1)裂解气干燥器出入口大阀及再生气出入口阀门存在“内漏”情况，工艺处理难度极大。

(2)人员长时间在氮气无氧、高温(40-48℃)受限空间内作业，安全风险极大。

(3)在线运行台裂解气干燥器在线周期短，在48小时内，在线抽出153m3的分子筛和瓷球，回装194m3的分子筛和瓷球，对检修过程各个环节要求极高，必须衔接紧密，高效组织各环节工作。

(4)裂解气干燥器升降温频繁(运行周期24小时)，法兰连接处螺栓存在“抱死”可能，盲板隔离难度大，时间不确定。

(5)乙烯装置运行负荷最低降至50%，且必须确保乙烯产品合格，该运行负荷下相关系统处于临界状态，操作难度极大、风险极高。一是碳二加氢反应器抗波动能力差，随时有“飞温”和“漏炔”风险；二是裂解气干燥器再生气产量低，再生台裂解气干燥器再生周期与运行台裂解气干燥器在线时间存在“死循环”(再生气量小，再生台干燥器再生时间延长，工艺处理时间增加，会缩短换剂时间；再生气量大，会增加在线运行台裂解气干燥器负荷，影响其在线周期)；三是低负荷下急冷油塔C-1210热量减少，燃料油易“带水”(造成化工中间罐区燃料油罐爆沸损坏风险极高)，且盘油温度低，使高压脱丙烷塔和低压脱丙烷塔加热困难，系统超压，丙烯产品不合格(碳二超标)。

4.2 解决措施

针对此次在线撇头换剂存在的诸多困难，部门组织反复讨论，优化完善乙烯装置低负荷运行方案和裂解气干燥器在线换剂方案，并提出诸多创造性的工作措施，确保换剂工作顺利进行。

(1)充分计算论证干燥器运行时间。提前同设计院和分子筛厂家沟通，充分论证，计算出在线运行台裂解气干燥器最长运行周期。

(2)提前组织模拟实战置换。提前一周组织对裂解气干燥器进行两次氮气模拟置换，掌握工艺处理的时间节点、测试出入口大阀工艺隔离有效性。并新配一条2”高压氮气管线，有效缩短了裂解气干燥器氮气置换时间。

(3)优化低负荷运行流程。裂解气干燥器再生时，将K-1430出口甲烷/氢由“送燃料气”改至“返裂解气压缩机段间吸入罐”，增加再生气量；裂解气干燥器再生结束氮气置换时，及时将K-1430出口甲烷/氢切至燃料气系统。既缩短再生台干燥器再生周期，又最大可能降低在线运行台干燥器的负荷，延长了运行周期。急冷系统提前准备“倒加热”流程，确保盘油温度不低于145℃，确保丙烯产品合格。裂解岗位和压缩岗位密切配合，减小碳二加氢反应器入口CO和乙炔波动幅度，确保低负荷状态下，乙烯产品合格。

(4)密切监控系统漏点。冷区系统科学合理选择露点监控点，裂解气干燥器在线运行24小时后，每两小时测一次露点，一旦出现异常，及时启动相关应急预案。

(5)做好充分准备。提前一周对裂解气干燥器进出口螺栓喷涂松动剂、准备火焊、液压扳手等拆卸工具，确保在拆卸困难时及时进行破坏性拆除，同时提前完成螺栓、垫片材料落实，检修用脚手架、保温、照明等检修辅助工作。专业卸剂厂家设备提前完成安装调试，确保正常好用。

(6)创新作业方式。同时安排两台抽吸设备、两台叉车、吊车，确保作业过程连续不间断进行。装剂过程中在充分考虑安全的前提下，两台吊车同时运行，每台吊车同时提吊两吨袋分子筛，节省一半装剂时间。

(7)做好危害辨识和风险防控。针对此次换剂无氧作业高风险，在入厂教育基础上，组织工艺、设备及安全进行作业前充分交底，对工艺条件、设备特点、安全注意事项逐一进行说明，检修前进行现场交底，使换剂人员做到心中有数。作业过程双方监护充分履行职责，严格执行定期采样分析、人员轮换要求等，使得整个检修过程在高效开展的同时，安全得到了充分保障。

5 结语

该次检修为在线撇头换剂，任务紧、难度大，在装卸剂工作量比原计划增加77%的情况下，提前10小时完成整个换剂工作，且乙烯装置提前20小时提至满负荷。较好地完成了裂解气干燥器在线撇头换剂工作，裂解气干燥器D-1370A/S运行恢复正常，36小时运行周期内出口水含量小于1μg/g，床层压降恢复至36kPa，乙烯精馏塔压差恢复正常。为后续乙烯装置的高负荷、长周期运转打下坚实基础。