脫乙烷塔產品質量的提高

程萬倉 初麗莉(中國石化中原油田天然氣處理廠 河南 濮陽 457001)

前言

中原油田天然氣處理廠第三氣體處理廠一期處理裝置引進了國外的先進技術和設備，其主要工藝流程為：低壓原料氣經燃氣輪機帶動的原料氣壓縮機加壓后分離出各種水分雜質等形成高壓氣體；高壓氣體再經節流閥節流制冷和膨脹機膨脹制冷后進入脫甲烷塔，經蒸餾塔頂采出甲烷氣，塔底采出重烴；脫甲烷塔的塔底采出相增壓后進入脫乙烷塔，脫乙烷塔頂采出乙烷，塔底采出物經增壓后進入脫丙烷塔；同樣脫丙烷塔塔底采出進入脫丁烷塔，至此可知我廠產品主要有氣體甲烷、液態乙烷、氣霧劑級丙烷、商品丁烷及作為精細加工原料的穩定輕烴。液態乙烷經長輸管道輸送至中原乙烯作為優質裂解原料。

由于現有原料氣進氣條件同最初裝置設計時的狀況相差較大，主要體現在來氣量及來氣組分的差異較大，造成了脫乙烷塔的操作參數波動范圍較大，調節存在較大滯后性，嚴重影響乙烷產品質量，進而影響了其它產品產量以及后續各蒸餾塔的平穩操作。因此提高乙烷產品質量尤為重要。

一、分析過程

經過長期的理論分析和數據對比，影響乙烷產品質量的諸多因素主要有以下幾點：脫甲烷塔頂溫度、脫乙烷塔回流量、脫乙烷塔靈敏板溫度、脫乙烷塔的調節閥調節滯后等。

因此計劃在脫乙烷塔裝置原有設計條件的基礎上,優化脫甲烷塔頂溫度、脫乙烷塔的回流量、脫乙烷塔的靈敏板溫度等主要工藝參數,同時儀表方面修復調節閥，注重系統安全穩定性，以此提高乙烷產品質量。

二、參數優化及確定

根據理論與實際相結合針對影響一期脫乙烷塔產品質量的諸多參數進行了以下優化處理。

1.脫甲烷塔頂溫度

近年來，由于原料氣中CO2含量的增加導致低溫發生凍堵，致使脫甲烷塔塔頂溫度無法降至設定范圍，致使大量C2及C3+進入甲烷中，造成了產品的損失，嚴重影響了乙烷產品質量和輕烴產品產量，進而降低了裝置運行的整體效益。因此降低脫甲烷塔塔頂溫度，最終減少干氣中C2H6的含量是提高乙烷產品質量的有效途徑。

根據原料氣中CO2含量與甲烷塔凍堵溫度的對應值進行甲烷塔頂溫度控制，在不出現凍堵的情況下最大限度的降低脫甲烷塔溫度，主要方法：

①降低原料氣進入冷箱時的溫度。

調整原料氣終端冷凝器的供液閥開度，降低原料氣進入冷箱時的溫度。

②提高NGL深冷裝置膨脹機制冷量。

提高膨脹機膨脹比增加膨脹機的負荷有助于脫甲烷塔頂溫度的下降，從而降低干氣中重組分的含量，減少了C2及以上組分的損失，為C2等組分的回收提供了有力的條件。

③增加丙烷制冷的深度。

控制壓縮機各段入口流量在滿足最小流量的情況下最大限度的降低防喘流量，同時降低高壓丙烷空冷后的溫度，提高丙烷系統的制冷效率。

通過長時間的數據監測與探索，逐漸摸索出了原料氣中所含CO2濃度與脫甲烷塔發生凍堵時甲烷塔頂溫度的對應值，此表為降低脫甲烷塔頂溫度的同時避免脫甲烷塔發生凍堵現象提供了有力的保障。

2.脫乙烷塔回流量

脫乙烷塔內若液相不足，就會不足以冷凝上升的氣體，弱化了各組分分離效果，造成塔頂餾出重組分過多，產品不合格。回流正是為精餾塔提供足夠的液相，最佳的回流量保證了乙烷塔頂的采出合格。

合理改變回流量，長時間的監測產品質量，對比回流量與產品質量的關系，確定脫乙烷塔最佳回流量。

在裝置運行期間(原料氣中CO2含量相差不大時)針對乙烷塔在不同回流量時對應乙烷產品的質量展開了一系列主要數據的監測，回流量的變化范圍確定在5.5t/h—6.7t/h之間。

由最終數據得出結論當脫乙烷塔回流量達到6.5t/h時，乙烷產品中的C2H6含量達到最大值94.7%。若回流量繼續增大將會增加塔的整體熱負荷，增加能耗，對塔造成損壞及不必要的能源浪費，因此通過此組數據將脫乙烷塔回流的最佳流量定為6.5t/h。

3.脫乙烷塔靈敏板溫度

脫乙烷塔靈敏板溫度的設定值控制著塔底重沸器熱量的大小，也就是說直接影響著塔的底溫，底溫過高則會造成塔頂重組分多，產品質量低，降低下游重烴回收率；底溫過低致使輕組分進入下游塔群，造成下游塔群的工況不穩定，超壓甚至放空造成浪費及環境污染。

合理改變靈敏板溫度設定值，監測產品質量，對比其與產品質量的關系，確定脫乙烷塔最佳靈敏板溫度是優化此參數的具體手段。

裝置運行期間針對脫乙烷塔在不同靈敏板溫度時對應乙烷產品的質量的一系列主要數據的監測顯示靈敏板溫度在76.5℃-80℃范圍內的規律如下：當脫乙烷塔靈敏板溫度設定值達到79.6℃時，乙烷產品中C2H6濃度最高可達94.9%。隨后靈敏板溫度再次提升時，乙烷產品中C3重組分的比例會增大。即試驗中優化的靈敏板溫度為79.6℃。

4.在優化各工藝參數的同時，儀表方面脫乙烷塔調節閥因調節滯后也嚴重的影響了乙烷產品的純度。

調節閥只有在自動的狀態下無滯后現象發生時才能更加連續靈活的調整至平穩的工藝參數范圍內。儀表人員整修后脫乙烷塔各調節閥已達到靈活自動調解狀態。

三、效果評價

處理廠的伴生氣量下降氣質越來越貧，裝置的設計是根據最初的進氣條件進行的，進氣條件的變化以及設備的老化會給裝置的平穩運行帶來一些挑戰，

在調整至優化后的設定工藝參數后，我們又采取了一系列的鞏固措施：加強精餾等相關知識培訓、學習和探討，進一步提高操作人員的技能水平，應對并解決出現的問題以及制定相關的運行方案，確保設備在最佳的參數內運行。

同時生產過程中注意觀察流量、組分、溫度、壓力和液位的變化情況，及時調的相關參數，配合儀表確保自動控制的準確性和靈敏性，使生產過程順利平穩進行。

經過長時間的不斷優化探索總結，優化后脫乙烷塔的乙烷產品中C2H6組分的摩爾百分比相對于優化前平均增加了近4個百分點，乙烷產品質量有了明顯提高，徹底杜絕了不合格產品。同時下游的丙、丁烷塔運行穩定，避免了之前因輕組分進入導致的超壓或防空。

[1]閆蓉.氣體分餾裝置脫乙烷塔的工藝優化研究[J].石油化工設計.2010,27(02)：34-36.

[2]荊舉祥，徐華.脫乙烷塔操作壓力對氣分裝置經濟效益的影響[J].石油化工設計.2007,20(01)：115-116.