減少烯烴分離裝置開(kāi)工損失的措施

何國(guó)軍

【摘 要】論文介紹了目前國(guó)內(nèi)煤制烯烴項(xiàng)目投產(chǎn)情況，闡述了烯烴分離裝置典型工藝流程和技術(shù)特點(diǎn)，以及烯烴分離裝置在開(kāi)工過(guò)程中的物料損失原因，提出了減少烯烴分離裝置開(kāi)工損失的措施，并分析了壓縮機(jī)組在開(kāi)工過(guò)程中非計(jì)劃停車(chē)的常見(jiàn)原因及相應(yīng)對(duì)策。

【Abstract】 This paper introduces the current production situation of coal-to-olefin project in China， expounds the typical process flow and technical characteristics of olefin separation unit， and the causes of material loss of olefin separation unit in start-up process. Measures for reducing the start-up loss of olefin separation unit are put forward. Common causes of unplanned shutdown of compressor unit during start-up and corresponding countermeasures are analyzed.

【關(guān)鍵詞】煤化工；烯烴分離；開(kāi)工；措施

【Keywords】 coal chemical industry； olefin separation； start-up； measures

【中圖分類(lèi)號(hào)】TQ221.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）04-0007-03

1 引言

目前，在許多煤化工生產(chǎn)中依然存在著原材料的損失，尤其是在烯烴分離裝置的運(yùn)行中對(duì)原材料的浪費(fèi)依舊是引人注目的。伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)煤化工企業(yè)產(chǎn)品的需求量依舊在不斷上漲，尤其是烯烴產(chǎn)品的需求量不斷增加。烯烴的生產(chǎn)過(guò)程也越來(lái)越引人關(guān)注。國(guó)內(nèi)外許多實(shí)驗(yàn)室及企業(yè)的研發(fā)部門(mén)都在集中全力研究烯烴分離裝置的高效利用。對(duì)烯烴分離裝置檢測(cè)與防漏的重視程度越來(lái)越高。烯烴產(chǎn)品的高效利用與否，對(duì)于企業(yè)的效益來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。烯烴分離裝置對(duì)于整個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)起著關(guān)鍵作用。

2 烯烴分離技術(shù)簡(jiǎn)要介紹

隨著化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)于烯烴的需求量日益增加，為了節(jié)約原材料，世界各國(guó)對(duì)于傳統(tǒng)的烯烴分離技術(shù)都加大了研究力度，力求能開(kāi)發(fā)出一種耗能低，分離效率高的新型烯烴分離技術(shù)，以替代傳統(tǒng)的耗能高、效率低的分離技術(shù)[1]。目前我國(guó)的大多數(shù)主流煤化工企業(yè)烯烴分離裝置都采用了美國(guó)KBR或者魯瑪斯的專(zhuān)利技術(shù)，其主要產(chǎn)品包含聚合級(jí)乙烯，聚合級(jí)丙烯，同時(shí)包含副產(chǎn)品混合C4和混合C5，燃料氣和少量丙烷。神華榆林能源化工有限公司烯烴分離裝置采用美國(guó)KBR專(zhuān)利技術(shù)，來(lái)自MTO（甲醇制烯烴）裝置的產(chǎn)品進(jìn)去烯烴分離裝置后，首先經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的多段壓縮，然后進(jìn)入水洗塔和堿洗塔脫除酸性氣體和大量含氧有機(jī)物，脫去酸性氣體后的產(chǎn)品繼續(xù)進(jìn)入干燥裝置去除水分，之后進(jìn)入脫丙烷塔，在脫丙烷塔進(jìn)行碳四以下輕組分和以上重組分進(jìn)行分離，在脫甲烷塔中將甲烷氫分離出去，后續(xù)在乙烯丙烯精餾塔中分別進(jìn)行乙烯丙烯的提純。

3 開(kāi)工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制

從產(chǎn)品壓縮機(jī)投料到產(chǎn)出合格丙烯的時(shí)間見(jiàn)表1。從表1可以看出，從產(chǎn)品壓縮機(jī)投料到產(chǎn)出合格丙烯原計(jì)劃是四天，但是通過(guò)精心調(diào)整碳四、碳五、乙烯、丙烯等，實(shí)際進(jìn)行時(shí)間比原計(jì)劃時(shí)間縮短幾個(gè)小時(shí)。

4 烯烴分離裝置開(kāi)工物料損失原因及解決措施

4.1 產(chǎn)品氣壓縮機(jī)段間罐液位易發(fā)生高液位連鎖及解決措施

因MTO反應(yīng)器從投料到合格需要三個(gè)小時(shí)的時(shí)間，且產(chǎn)品氣從水洗塔塔頂?shù)綁嚎s機(jī)一段吸入管線(xiàn)是無(wú)保溫狀態(tài)，因此產(chǎn)品氣中的水極易在管線(xiàn)中冷凝聚集，且MTO開(kāi)工期間，塔頂溫度控制不穩(wěn)，也極易帶水到烯烴分離裝置。因此，產(chǎn)品氣壓縮機(jī)段間罐液位是導(dǎo)致產(chǎn)品氣壓縮機(jī)跳車(chē)的一個(gè)誘因。產(chǎn)品氣引入壓縮機(jī)之前，在電動(dòng)閥前及時(shí)排凝。同時(shí)，在壓縮機(jī)升速期間，段間罐設(shè)有專(zhuān)人，若有起液跡象，立刻將段間罐液位排入火炬系統(tǒng)。同時(shí)，各個(gè)段間液位調(diào)節(jié)閥保證全開(kāi)，將段間罐的凝液全部返至一段吸入罐。緊急情況下，中控可以自啟一段吸入罐底泵，采取雙泵運(yùn)行將段間凝液送至MTO，以保證產(chǎn)品氣壓縮機(jī)不觸發(fā)連鎖動(dòng)作而停車(chē)。

4.2 烯烴分離裝置中丙烯制冷壓縮機(jī)氮?dú)夂窟^(guò)高及解決措施

烯烴分離裝置中的丙烯制冷壓縮機(jī)密封氣主要?dú)怏w為氮?dú)?，這些氮?dú)獾拇蟛糠质峭ㄟ^(guò)一級(jí)密封進(jìn)入壓縮機(jī)機(jī)體的。這些氮?dú)馀c丙烯混合，長(zhǎng)期大量的混合氣體進(jìn)入整個(gè)分離裝置后，在壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)后會(huì)造成壓縮機(jī)出口溫度迅速升高。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成丙烯制冷壓縮機(jī)的連鎖停機(jī)。這些情況就導(dǎo)致裝置運(yùn)行后需要將內(nèi)部的大量氮?dú)馀懦鱿到y(tǒng)外，向火炬排放，在排出的同時(shí)難以避免地會(huì)將丙烯混入，從而造成丙烯的浪費(fèi)，當(dāng)?shù)獨(dú)庠蕉鄷r(shí)丙烯的損失也就越多，所以操作人員應(yīng)該精細(xì)化操作，縮短開(kāi)車(chē)時(shí)間，調(diào)節(jié)平穩(wěn)后，及時(shí)切換成出口丙烯氣相作為密封氣[2]。

4.3 脫甲烷塔塔頂乙烯損失大及解決措施

脫甲烷塔在開(kāi)工初期，為保證塔釜產(chǎn)品合格，再沸量大，級(jí)間泵循環(huán)量小，碳三洗和丙烷洗均未投用，因此脫甲烷塔塔頂乙烯損失量較大。在各個(gè)塔調(diào)整穩(wěn)定時(shí)，碳三洗和丙烷洗慢慢投入，塔頂溫度從0℃降到-32℃，脫甲烷塔塔頂乙烯損失量也大大降低。但是，投碳三洗、丙烷洗的時(shí)候，要緩慢投用多觀(guān)察，且及時(shí)增加塔釜再沸量，防止脫甲烷塔塔釜甲烷不合格。級(jí)間循環(huán)量不易過(guò)大，否則造成甲烷帶入氣提段，再沸調(diào)整不及時(shí)易造成塔釜甲烷含量超標(biāo)，造成乙烯產(chǎn)品不合格，回?zé)捲黾幽芎摹?/p>

4.4 脫乙烷塔靈敏板溫度不易控制及解決措施

當(dāng)脫甲烷塔塔釜溫度波動(dòng)時(shí)，對(duì)脫乙烷塔靈敏板溫度影響較大。因?yàn)槊撘彝樗蟛糠质且合噙M(jìn)料，因此進(jìn)料溫度波動(dòng)對(duì)靈敏板影響較為明顯，且脫乙烷塔設(shè)計(jì)偏小，操作起來(lái)更加不易，所以要嚴(yán)格控制脫甲烷塔塔釜進(jìn)料溫度，進(jìn)料溫度高易導(dǎo)致碳三帶到塔頂，進(jìn)料溫度低易造成碳二帶到塔釜。且靈敏板反應(yīng)較為滯后，塔上部溫度顯示較為靈敏，可參考塔上部溫度值調(diào)整塔釜再沸量。

4.5 水洗塔水循環(huán)量無(wú)法建立，氧化物含量高及解決措施

由于水洗塔氣體流速過(guò)快，工藝氣將凈化水帶入到堿洗塔弱堿段，造成弱堿段液位較高，廢堿量大大增加，超過(guò)了廢堿焚燒爐的設(shè)計(jì)能力。通過(guò)降低水洗塔的循環(huán)量來(lái)防止廢堿量增大。降低凈化水循環(huán)量卻犧牲了除去氧化物的效果，造成丙烷產(chǎn)品中二甲醚含量高[3]。因此，只能在檢修中在塔頂設(shè)計(jì)除沫網(wǎng)，防止液體隨工藝氣夾帶到弱堿段。同時(shí)可以提高凈化水的質(zhì)量，可以向凈化水中補(bǔ)充透平凝液，防止凈化水夾帶氧化物，造成水洗效果不好。

4.6 脫丙烷塔回流罐液位無(wú)法建立及解決措施

開(kāi)工期間，當(dāng)脫丙烷塔向脫甲烷塔進(jìn)料時(shí)，容易造成脫丙烷塔回流罐液位空。因此，在下次開(kāi)工時(shí)，可以提前向脫乙烷塔引液相丙烯，當(dāng)向脫甲烷塔進(jìn)料時(shí)，緩慢開(kāi)手閥的同時(shí)，可以適當(dāng)?shù)叵蛎摫樗亓鞴扪a(bǔ)充丙烯液體，防止回流量不夠，造成塔頂碳四含量超標(biāo)。

4.7分離裝置機(jī)組停機(jī)頻繁及解決措施

烯烴分離裝置工藝流程復(fù)雜，在開(kāi)工期間工作量大，系統(tǒng)的每個(gè)細(xì)節(jié)都需要精心調(diào)整，稍有差池就會(huì)出現(xiàn)超溫超壓現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)裝置的停車(chē)[4]。裝置的塔器設(shè)備較多，常常導(dǎo)致裝置連鎖停車(chē)，影響生產(chǎn)。還有防喘振系統(tǒng)控制不當(dāng)?shù)臅r(shí)候會(huì)使機(jī)組發(fā)生喘振現(xiàn)象而導(dǎo)致機(jī)組震動(dòng)加劇，在位移較大的時(shí)候機(jī)組停車(chē)的情況也常常發(fā)生。烯烴分離裝置與上游裝置在布置上雖然相鄰，但是產(chǎn)品從上游裝置出來(lái)后到達(dá)烯烴分離裝置后所需要經(jīng)過(guò)的管道還是非常長(zhǎng)，在產(chǎn)物進(jìn)入分離裝置前，氣體內(nèi)的水分會(huì)在管道里凝結(jié)，容易造成烯烴分離裝置壓縮機(jī)連鎖停機(jī)[5]。

5 其他減少開(kāi)工損失的措施

5.1 丙烯機(jī)及丙烯精餾塔提前開(kāi)車(chē)

丙烯制冷壓縮機(jī)是以丙烯氣作為壓縮介質(zhì)，采用閉式循環(huán)，在運(yùn)行中丙烯損失極少，可以提前運(yùn)轉(zhuǎn)，而不會(huì)浪費(fèi)物料。通過(guò)罐區(qū)來(lái)的氣相丙烯置換掉機(jī)體內(nèi)的氮?dú)?，避免開(kāi)車(chē)中因殘存氮?dú)庠斐沙隹诟邷剡B鎖停車(chē)，在壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)后，向各個(gè)用戶(hù)注入丙烯，待接收新鮮物料以后，逐步緩慢提高丙烯冷劑液位，這比按照順序流程開(kāi)車(chē)消除了諸多干擾因素，從客觀(guān)上減少了丙烯機(jī)停車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了物料損失。丙烯與丙烷因其相對(duì)揮發(fā)度較為接近，所以丙烯精餾塔需要245塊塔盤(pán)，采用雙塔操作，這就需要大量的丙烯液體注入系統(tǒng)內(nèi)，在開(kāi)工過(guò)程中，可以從丙烯球罐引入氣相丙烯置換，然后引入液體丙烯至回流罐，逐步建立全回流運(yùn)轉(zhuǎn)，等待新鮮物料進(jìn)入，這將大大縮短開(kāi)工時(shí)丙烯產(chǎn)品合格時(shí)間。

5.2 增加透平凝液至水洗塔洗滌，提高氧化物脫除效果

因?yàn)镸TO凈化水中含有微量的氧化物，對(duì)烯烴分離水洗塔的水洗效果不利，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致水洗塔塔盤(pán)堵塞，造成不必要的停工。因此準(zhǔn)備通過(guò)檢修技改向汽提水緩沖罐配一根來(lái)自壓縮機(jī)透平凝液的水，通過(guò)機(jī)泵直接送至水洗塔進(jìn)行洗滌，這樣可以提高水洗塔的水洗效果，除去工藝氣中的氧化物成分，提高了丙烷產(chǎn)品純度，保證了丙烷產(chǎn)品合格。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，烯烴分離裝置開(kāi)工過(guò)程中的損失控制對(duì)于企業(yè)整體來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。本文對(duì)烯烴分離裝置開(kāi)工損失進(jìn)行闡述，明確了損失的計(jì)算測(cè)量方法。并以烯烴分離裝置為例，對(duì)烯烴生產(chǎn)過(guò)程中可能造成的損失做了詳細(xì)預(yù)測(cè)與處理，以幫助企業(yè)合理利用現(xiàn)有資源，充分發(fā)揮主動(dòng)性，落實(shí)切實(shí)可行的發(fā)展戰(zhàn)略，把企業(yè)做大做強(qiáng)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉洪亮.減少烯烴分離裝置開(kāi)工損失的措施 [J]. 內(nèi)蒙古石油化工， 2014， 15（6）：79-82.

【2】賈金秋，王志軍.煤制烯烴項(xiàng)目烯烴分離裝置開(kāi)工工藝介紹及優(yōu)化研究[J]. 神華科技， 2017， 13（6）：75-78.

【3】陳予東. 烯烴分離裝置的維護(hù)保養(yǎng)措施[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2017（15）：137.

【4】佚名. 降低催化裂化汽油烯烴含量的方法及裝置[P].CN1458227，

2016.

【5】賈金秋.節(jié)能減排新技術(shù)在煤制烯烴項(xiàng)目烯烴分離裝置中的應(yīng)用[J].神華科技，2017，15（3）：87-90.