乙烯裝置干燥器延長(zhǎng)再生周期的技術(shù)

王雁鵬

（中國(guó)石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶163714）

某石化公司乙烯裝置投用以來(lái)，設(shè)有裂解氣干燥器、液烴干燥器、第2干燥器以及氫氣干燥器共7臺(tái)干燥器，除第2干燥器外，其余干燥器均為1投1備運(yùn)行狀態(tài)，干燥劑需頻繁再生切換，利用高壓蒸汽加熱尾氣產(chǎn)生熱再生氣對(duì)其進(jìn)行再生操作，此過(guò)程中高壓蒸汽用量較大，同時(shí)隨再生次數(shù)增加，分子篩吸附能力下降［1］。

1 總體思路

根據(jù)3A分子篩氣相吸附相關(guān)公式，分階段延長(zhǎng)各干燥器運(yùn)行時(shí)間，減少再生次數(shù)。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)干燥器冷吹前，裂解氣干燥器中剩余的裂解氣會(huì)對(duì)燃料氣產(chǎn)生影響，解耦控制功能不夠完善等情況，增加“裂解氣殘氣回收”步驟，對(duì)解耦控制功能進(jìn)行優(yōu)化，投用自動(dòng)控制［2,3］。

2 技術(shù)方案

2.1 分階段延長(zhǎng)干燥器運(yùn)行時(shí)間

（1）穿透吸附容量計(jì)算

3A分子篩的平衡吸附量q0見(jiàn)圖1。

圖1 平衡吸附量

由圖1可以看出3A分子篩的平衡吸附量q0約為0.2 kg/kg，根據(jù)公式可計(jì)算床層穿透吸附容量：式中f（c）—穿透吸附容量，q0—平衡吸附量，L a—吸附帶長(zhǎng)度，H—床層高度，u—實(shí)際氣速，K a=4 s-1

裂解氣干燥器：

穿透時(shí)間tB=1 708 h

經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，裂解氣干燥器理論穿透時(shí)間為40 h，氫氣干燥器理論穿透時(shí)間為156 h，第2干燥器理論穿透時(shí)間為1 708 h，說(shuō)明干燥器運(yùn)行周期延長(zhǎng)理論上有較大的操作空間，但還需根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)［4］。

2.2 再生過(guò)程優(yōu)化

2.2.1 在裂解氣干燥器再生冷吹步驟前，增加殘留裂解氣回收步驟即采用再生氣充泄壓方式，充分回收裂解氣，同時(shí)減少再生過(guò)程對(duì)燃料氣等前后工序的影響，避免因燃料氣波動(dòng)造成裂解爐COT波動(dòng)，影響后分離系統(tǒng)進(jìn)料流量，造成干燥器瞬時(shí)空速發(fā)生較大變化，影響干燥劑使用壽命，同時(shí)通過(guò)漲減壓方式，在泄壓時(shí)，分子篩發(fā)生脫附，可有效減少干燥器分子篩殘留裂解氣吸附量，進(jìn)一步降低干燥劑水分吸附量，過(guò)程如下：

（1）分2階段將冷再生氣流量控制閥開(kāi)度開(kāi)至11%，對(duì)干燥器床層進(jìn)行充壓操作；

（2）監(jiān)控床層壓力變化，確認(rèn)床層壓力高于0.33 MPa，后緩慢將冷再生氣流量控制閥關(guān)到0%；

（3）打開(kāi)出口泄壓閥，進(jìn)行泄壓操作當(dāng)床層壓力與急冷水塔頂壓力≤0.06 MPa時(shí)，關(guān)閉泄壓閥。

增加“裂解氣殘氣回收”步驟，實(shí)現(xiàn)裂解氣充分回收，降低再生過(guò)程對(duì)燃料氣系統(tǒng)影響。

2.2.2 優(yōu)化裂解氣再生過(guò)程實(shí)現(xiàn)再生過(guò)程溫度、流量解耦控制投用，同時(shí)在干燥器升溫步驟改為2階段進(jìn)行，細(xì)化升溫過(guò)程。

（1）升溫第1段。將冷再生氣流量控制閥從初始設(shè)定閥位60%逐步關(guān)至49.33%，同時(shí)，將熱再生氣溫度控制閥逐漸從0%開(kāi)至20%。以給定的速率，將冷再生氣流量控制閥流量設(shè)定值的設(shè)定值提至17.5 t/h；然后以給定的速率，將熱再生氣溫度控制閥的設(shè)定值提至232℃；

（2）升溫第2段，將冷再生氣流量控制閥從49.33%逐步關(guān)至20%，同時(shí)將熱再生氣溫度控制閥從20%開(kāi)至75%，以給定速率將冷再生氣流量控制閥的流量設(shè)定值提至17.5 t/h；然后以給定速率，將熱再生氣溫控閥溫度設(shè)定值提至232℃；

（3）升溫第2段結(jié)束后，如果冷再生氣流量控制閥手動(dòng)，其閥位在19.5%～20.5%之間，將其設(shè)定為20%。如果熱再生氣溫度控制閥手動(dòng)，其閥位在74.5%～75.5%之間，將其設(shè)定為75%。

結(jié)合實(shí)際再生系統(tǒng)閥門特性及工藝要求，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行相關(guān)曲線，應(yīng)用解耦技術(shù)等，對(duì)再生過(guò)程進(jìn)行改造優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)再生順控程序全自動(dòng)運(yùn)行。

裂解氣干燥器再生智能順控系統(tǒng)經(jīng)改造后，再生智能順控系統(tǒng)可投入自動(dòng)運(yùn)行，減少了操作人員工作量，避免誤操作，同時(shí)，裂解爐COT溫度均方差減少至0.7℃內(nèi)［5］。

2.3 分階段延長(zhǎng)干燥器運(yùn)行周期

結(jié)合化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，分階段逐步延長(zhǎng)干燥器運(yùn)行周期，實(shí)時(shí)監(jiān)控各干燥器出口水含量變化，干燥器運(yùn)行周期延長(zhǎng)后，保證各干燥器出口氣體露點(diǎn)分析在-70℃以下，避免后系統(tǒng)出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象。

干燥器的運(yùn)行周期見(jiàn)表1，各干燥器的出口露點(diǎn)見(jiàn)表2～4。

表1 干燥器運(yùn)行周期/h

表2 裂解氣干燥器出口露點(diǎn)

表3 氫氣干燥器出口露點(diǎn)

表4 第2干燥器出口露點(diǎn)

干燥器運(yùn)行周期延長(zhǎng)后，出口露點(diǎn)均在-70℃以下，運(yùn)行狀態(tài)良好。

3 實(shí)施效果

裂解氣干燥器運(yùn)行時(shí)間由24 h延長(zhǎng)至30 h，第2干燥器運(yùn)行時(shí)間由1個(gè)月延長(zhǎng)至2個(gè)月，氫氣干燥器運(yùn)行時(shí)間由24 h延長(zhǎng)至72 h。延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間后各干燥器再生次數(shù)變化如下：

（1）氫氣干燥器再生次數(shù)由182次/a下降至122次/a，每次熱再生時(shí)高壓蒸汽消耗2 t/h，熱再生時(shí)間為9 h，高壓蒸汽價(jià)格148.08元/t，節(jié)省費(fèi)用16×104元；

（2）第2干燥器再生次數(shù)由12次/a下降到了6次/a。每次熱再生時(shí)，高壓蒸汽消耗6.5 t/h，熱再生時(shí)間26 h，高壓蒸汽價(jià)格148.08元/t，節(jié)省費(fèi)用15.02×104元；

（3）裂解氣干燥器再生次數(shù)由原來(lái)的366次/a降低至293次/a，每次再生高壓蒸汽消耗8 t/h，熱再生時(shí)間9 h，高壓蒸汽價(jià)格148.08元/t，節(jié)省費(fèi)用77.83×104元。

節(jié)省高壓蒸汽外引費(fèi)用108.85×104元/a。

查詢乙烯及氫氣產(chǎn)品中水含量變化情況，均在控制指標(biāo)范圍之內(nèi)，干燥器再生周期延長(zhǎng)后未對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。乙烯水含量見(jiàn)圖2。

圖2 乙烯產(chǎn)品中水含量

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)研究干燥劑運(yùn)行規(guī)律并結(jié)合干燥劑技術(shù)協(xié)議，將裂解氣干燥器、第2干燥器以及氫氣干燥器的運(yùn)行周期分階段延長(zhǎng)，從而減少干燥劑再生次數(shù)節(jié)省蒸汽用量，同時(shí)減緩干燥劑劣化程度。

繼續(xù)關(guān)注干燥器入、出口物料中的水含量，計(jì)劃根據(jù)各干燥器運(yùn)行情況繼續(xù)延長(zhǎng)其運(yùn)行時(shí)間；同時(shí)此方案和經(jīng)驗(yàn)可以在同類裝置中推行，創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)存在較強(qiáng)的借鑒意義。