高、低壓脫丙烷塔長周期運行優(yōu)化

張力軍

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714）

高、低壓脫丙烷塔系統(tǒng)是乙烯裝置前脫丙烷塔前加氫流程重要組成部分，脫丙烷塔結(jié)垢是制約高、低壓脫丙烷塔的主要因素。文中通過分析導(dǎo)致脫丙烷塔內(nèi)結(jié)垢的主要原因，總結(jié)相應(yīng)優(yōu)化措施，通過高、低壓脫丙烷塔各運行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證高、低壓脫丙烷塔長周期運行［1］。

1 裝置簡介

某石化公司27×104t/a乙烯裂解2套裝置采用由布郎·路特（B＆L）公司應(yīng)用前乙炔加氫反應(yīng)器和前脫丙烷的工藝，采用雙壓脫丙烷塔系統(tǒng)，該系統(tǒng)中裂解氣分為C3以下的更輕組分和C4以上更重的組分，其中C3及比C3輕的組分在壓縮機第4段中進(jìn)一步壓縮，C4以上更重的組分送到后系統(tǒng)分離。采用雙塔可有效減輕再沸器的聚合現(xiàn)象，高壓塔操作壓力高，但塔釜操作溫度低，低壓塔塔釜溫度高但操作壓力低。

2 設(shè)計工藝參數(shù)

高壓脫丙烷塔的目的是使高壓脫丙烷塔塔頂餾出物中的C4含量符合最終C3產(chǎn)品規(guī)格的允許值，同時避免C4成分過高影響C2加氫反應(yīng)器中催化劑的活性，影響乙炔加氫反應(yīng)。塔壓取決于裂解氣壓縮機4段吸入壓力的大?。?］。2個塔運行的塔釜溫度設(shè)計值都低于80℃，低溫可減輕塔板和再沸器的聚合傾向。高低壓脫丙烷塔設(shè)計參數(shù)見表1。工藝流程見圖1、2。

圖1 高壓脫丙烷塔流程

表1 高、低壓脫丙烷塔設(shè)計參數(shù)

圖2 低壓脫丙烷塔流程

3 長周期運行影響因素及優(yōu)化措施

3.1 主要影響因素

通過對高低壓脫丙烷塔運行狀態(tài)進(jìn)行分析，總結(jié)出影響高壓脫丙烷塔長周期運行的主要因素是塔釜容易出現(xiàn)聚合結(jié)垢現(xiàn)象，由于高低壓脫丙烷塔釜主要組成為C4及C4以上重組分，在運行過程中，在塔釜及再沸器中發(fā)生聚合反應(yīng)，產(chǎn)生聚合物，導(dǎo)致再沸器加熱系數(shù)降低，加熱效果下降，影響高壓脫丙烷塔分離效果［3］。

3.2 優(yōu)化措施

3.2.1 阻聚劑加注優(yōu)化高低壓脫丙烷塔在運行中由于具備丁二烯自聚條件而極易結(jié)垢。由于溫度高，C4和C5濃度大且有很大的熱交換面，會促進(jìn)由C4和C5二烯烴聚合，從而引起再沸器和塔板結(jié)焦，加大再沸量也無法提高靈敏板溫度的現(xiàn)象［4］。

為了抑制聚合物形成和結(jié)垢，高壓脫丙烷塔的進(jìn)料和再沸器、低壓脫丙烷塔再沸器中注入了脫丙烷塔阻聚劑。阻聚劑的具體注入點包括高壓脫丙烷塔進(jìn)料線；低壓脫丙烷塔進(jìn)料線；高壓脫丙烷塔再沸器進(jìn)料線；低壓脫丙烷塔再沸器進(jìn)料線。按照技術(shù)協(xié)議濃度進(jìn)行藥劑注入，每8 h對阻聚劑注入量進(jìn)行標(biāo)定并記錄，每月評估脫丙烷塔再沸器運行狀態(tài)，根據(jù)動態(tài)調(diào)整阻聚劑注入量，防止塔釜內(nèi)聚合反應(yīng)過快。通過優(yōu)化阻聚劑注入，脫丙烷塔再沸器運行狀態(tài)良好，加熱效果穩(wěn)定。

3.2.2 檢修質(zhì)量優(yōu)化如果高、低壓脫丙烷塔系統(tǒng)中存在氧氣，丁二烯會與系統(tǒng)中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，生成過氧化自聚物。丁二烯過氧化自聚物呈淡黃色油狀，密度大，極不穩(wěn)定，在加熱情況下可斷裂成活性自由基，易沉積于設(shè)備、管線死角上。

由于此過程為放熱反應(yīng)，反應(yīng)速度快；自由基不斷轉(zhuǎn)移，使鏈不斷增長，聚合物分子快速增大，體積急劇膨脹，容易造成局部溫度急劇上升，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致脫丙烷塔釜及再沸器堵塞嚴(yán)重。

裂解2套裝置在2018年裝置檢修后，對高、低壓脫丙烷塔氮氣置換時，確保系統(tǒng)置換后氧含量小于0.2%，加強對各類儀表接管及倒淋的置換，確保小接管內(nèi)置換合格，防止開工后由于系統(tǒng)中含有氧氣，造成脫丙烷塔結(jié)垢，縮短裝置運行周期，目前裂解2套裝置高低壓脫丙烷塔運行穩(wěn)定。

3.2.3 控制回路優(yōu)化由于在高、低壓脫丙烷塔系統(tǒng)中，為控制高壓脫丙烷塔頂物料中C4組分含量，塔釜需保證溫度穩(wěn)定，防止C4和C4以上不飽和烴的聚合，同時為控制低壓脫丙烷塔塔釜物料中C3含量，降低C3組分損失，需控制低壓脫丙烷塔壓力穩(wěn)定。裂解2套裝置2019年引進(jìn)Robust-IC智能控制系統(tǒng)，對DCS系統(tǒng)PID運算方式進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)運算匹配結(jié)果對高壓脫丙烷塔釜溫與再沸器急冷水流量投用串級控制回路，對低壓脫丙烷塔壓力與冷凝器丙烯液位投用串級控制回路，控制高壓脫丙烷塔釜溫及低壓脫丙烷塔壓力穩(wěn)定［5］。

3.2.4 低壓塔工藝優(yōu)化E2裝置自2018年檢修以后，C4產(chǎn)品中甲基乙炔含量（1%～4%）偏高，為避免甲基乙炔含量增高對下游丁二烯裝置造成影響，通過提高低壓脫丙烷塔靈敏板溫度進(jìn)行優(yōu)化，C4產(chǎn)品中甲基乙炔含量降至1%以下。

3.3 具體優(yōu)化過程

3.3.1 第1次提溫低壓脫丙烷塔主要分離C3和C4組分，低壓塔溫度過低，在C4產(chǎn)品中甲基乙炔含量增加。11月20日至11月23日，低壓塔靈敏板溫度由46.5℃緩慢升至49.5℃，為避免低壓塔回流罐C4含量增加進(jìn)入高壓塔影響C2加氫反應(yīng)器長周期運行，低壓塔回流FC11080由11.5 t/h提至14 t/h（設(shè)計值13.94 t/h），經(jīng)化驗對C4產(chǎn)品做樣分析，甲基乙炔含量仍較高（1.51%～4.25%）。

3.3.2 第2次 提溫11月23日12:00至11月24日7：00，低壓塔靈敏板溫度由49.5℃緩慢升至55℃，為保證加熱效果，回流由14 t/h緩慢降至12.5 t/h，由于低壓塔回流罐C4分析儀表指示不準(zhǔn)，為避免低壓塔返高壓塔回流中C4增加，對低壓塔回流罐C4含量做樣分析0.01%，第2次提溫后C4產(chǎn)品中甲基乙炔含量降至1.5%且相對穩(wěn)定。

3.3.3 第3次提溫11月24日18:00開始，低壓塔靈敏板溫度開始由55℃緩慢升至57℃，低壓塔回流開始由12.5 t/h緩慢降至11 t/h，C4產(chǎn)品中甲基乙炔含量降至0.5%～0.8%且相對穩(wěn)定。

低壓塔提溫期間靈敏板溫度由46.5℃提至57℃，進(jìn)料板溫度由32℃上漲至38℃，低壓塔塔釜溫度由61℃上漲至62℃（設(shè)計值70℃），第1層塔板溫度由64℃上漲至66℃，再沸器回塔溫度由69℃上漲至71℃，低壓塔中部塔板上漲8～10℃左右，低壓塔塔釜及底部塔板上漲1～2℃左右。

原因分析：從11月24日21:00低壓塔進(jìn)料樣品與設(shè)計值進(jìn)行對比分析，低壓塔進(jìn)料中C4總量占比46.29%比設(shè)計值（53.38%）低7.09%，低壓塔進(jìn)料中C3總量占比50.31%比設(shè)計值（36.8%）高13.51%，低壓塔主要對C3和C4組分進(jìn)行分離，進(jìn)料中C3組分較設(shè)計值增加較多，在中部塔板和提餾段塔板C3含量也相應(yīng)增加，如果靈敏板溫度相對較低，中部塔板和提餾段塔板整體熱量不足，塔釜甲基乙炔含量增加，由于甲基乙炔含量超標(biāo)較少，因此塔釜溫度沒有明顯變化。提高低壓塔靈敏板溫度，增加提餾段C4總量，促使提餾段和中部塔板整體熱量增加，因而靈敏板和進(jìn)料板溫度上升幅度較大，塔釜采出甲基乙炔含量降低。

4 結(jié)束語

通過對影響高低壓脫丙烷塔長周期運行的主要因素進(jìn)行分析，總結(jié)相應(yīng)調(diào)整措施，根據(jù)實際運行狀況分析，采用阻聚劑注入、優(yōu)化控制回路保證溫度壓力穩(wěn)定等方式，預(yù)防了再沸器及高、低壓脫丙烷塔塔盤聚合結(jié)焦的問題，同時降低裝置C3組分損失情況，保證了裝置安全平穩(wěn)長周期運行。