影響氣分裝置丙烯收率的因素及優化方案

杜銳君(中國石油化工股份有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000)

影響氣分裝置丙烯收率的因素及優化方案

杜銳君(中國石油化工股份有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000)

丙烯是僅次于乙烯的一種重要有機石油化工基本原料，它主要用于生產聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、環氧丙烷、丙烯酸以及異丙醇等；在煉油工業上是制取疊合汽油的原料，還可以生成合成樹脂、合成纖維、合成橡膠及多種精細化學品等。近年來國內外對丙烯的需求量迅猛增長，全球約三分之一的丙烯來自煉油廠氣體分餾裝置對催化裂化液化氣的分離。武漢石化氣體加工車間氣體分餾裝置分餾煉廠二次加工重(渣)油的催化裂化法生產的液化石油氣（LPG）回收精丙烯用于性能優異的聚丙烯（PP）的生產，聚丙烯是一種高附加值產品，也是企業利潤的重要來源。本文闡述了氣體加工車間1#氣分裝置分餾回收丙烯的操作過程，分析了影響丙烯收率的三個因素，從控制工藝條件、優化裝置操作和改造換新設備等方面針對性地提出了一些提高丙烯收率切實可行的方法。

1 氣體分餾原理及裝置概況

1.1 氣體分餾的基本原理

煉廠液化氣中的主要成分是碳三碳四組分，即丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等烷烴和烯烴，這些烴的沸點很低，如丙烷的沸點是—42.07℃，丙烯的沸點為—47.7℃，丁烷為—0.5℃，異丁烯為—6.9℃，在常溫常壓下均為氣體，但在一定的壓力下(2.0MPa以上)可呈液態。由于它們的沸點不同，且各個氣體烴之間的沸點差別很小，所以采用塔板數很多(一般幾十、甚至上百)、分餾精確度較高的精餾塔將它們一一分出。

1.2 氣體分餾的工藝流程

氣體加工車間1#氣分裝置采用前脫丙烷四塔工藝，即液態烴先進脫丙烷塔，將其分割成碳三以上餾分和碳四以下餾分。碳三以上餾分進脫乙烷塔，脫去其中的碳二餾分后，進入丙烯塔，將丙烯純度提高到99.5%(v)以上，裝置采用分子篩干燥工藝用以脫去精丙烯中的水分；丙烯塔底產出丙烷餾分，其純度可達98．5%(V)以上，可作為化工原料。碳四以下餾分，一部分經冷卻后可直接作為MTBE裝置的原料或者進入混碳四。另一部分進脫異丁烷塔生產烷基化料、MTBE料、高純度異廠烷，裝置采用如下工藝流程（圖1）。

2 影響丙烯收率因素及措施

就氣分裝置目前生產情況來看,主要存在如下問題:

（1）上游催化裝置生產方案調整頻繁，氣分裝置液態烴組成（尤其原料中丙烯含量）變化大，影響丙烯收率。

（2）先進控制系統（APC）投用率不高，影響操作人員對丙烯質量卡邊控制，降低丙烯收率。

（3）裝置老化、靜密封點泄漏較多，影響丙烯收率。

（4）頂循熱油、循環水溫度、流量及冬夏環境溫度等因素對氣體裝置操作參數影響較大，影響丙烯收率。

2.1 主要影響因素分析

（1）原料烴組分對丙烯收率的影響

采樣時間2015年10月2015年11月2015年12月2016年1月2016年2月2016年3月2016年6月2016年7月2016年8月原料烴中丙烯,%（體積分數）39．84 37．42 40．55 38．91 41．76 43．26 44．73 43．21 44．85丙烯理論收率,%（質量分數）33．86 31．81 34．47 33．08 35．50 36．77 38．02 36．73 38．12丙烯實際收率,%（質量分數）25．54 25．19 27．82 26．91 27．52 28．23 30．82 28．99 32．31

圖1 1#氣分裝置分離丙烯的工藝簡圖

表1 脫乙烷塔餾分的組成

表1說明了當原料烴中丙烯含量增加時，丙烯的理論收率和實際收率都有相應的提高。即提高原料烴中丙烯的含量可以提高丙烯收率。

（2）先進控制對丙烯收率的影響

表2 APC投用前后1#氣分裝置T104回流器丙烯純度對比

先進控制技術是以工藝裝置多變量動態數學模型及優化控制計算為核心，以DCS和網絡為信息載體，對被控對象（如反應器、分餾塔等）進行多變量控制。被控變量在傳統的溫度、壓力、流量和液位四大參數的基礎上進行了拓展，增加了諸如產品質量指標和設備負荷等工藝生產所需要的變量。通過先進控制，在保證裝置平穩運行、產品質量合格的前提下，能夠實現卡邊控制、降低運行成本，為挖潛增效創造條件。本車間1#氣體分餾裝置于2008年全面投用先進控制技術（簡稱APC）。表2數據說明：APC投用后，丙烯產品純度波動幅度明顯降低。

（3）設備老化泄漏、分離效率下降對丙烯收率的影響

氣分裝置使用年限較長，而且近年來加工原料的硫含量偏高，設備腐蝕或老化現象嚴重，漏點較多，管線老化嚴重，增加了生產隱患和裝置泄漏的可能性。丙烯塔長周期運行，塔板分離效率降低，丙烯塔底丙烷產品夾帶丙烯。

武漢石化丙烯收率的計算方法：丙烯收率=（丙烯產量÷液化石油氣處理量）×100%，丙烯的理論收率等于液化石油氣的丙烯含量。下面是2016年大檢修前后各月份的丙烯收率對比表（其中2016年4、5月份停工檢修，數據未錄入）。

表3 2016年大檢修前各月丙烯收率理論值與實際值對比表

表3說明了丙烯收率實際值較理論值之間還存在一定的差距，丙烯收率還有提升空間，檢修后丙烯收率有所上升。

表4 檢修前后丙烯實際收率比較

通過表2、表3分析由于檢修前6個月裝置丙烯損失率為7.38，檢修后6個月為6.52，即丙烯損失率降低了0.86%，由此可知丙烯收率提升得益于裝置檢修。

對30萬噸/年氣分裝置來說，這是一個不小的提高，平均每年增產2580噸丙烯，將給企業帶來巨大的經濟效益。

（4）氣分裝置在2008年大檢修中，通過和兩套催化裂化裝置實施熱聯合改造，重沸器使用2#催化頂循熱油及低溫熱水作為熱源，取消1.0MPa蒸汽。上游催化裝置出現故障時，氣分裝置熱源緊急切換難度大，低溫熱水切換蒸汽存在水擊現象，而頂循切換蒸汽造成脫丙烷塔操作波動，導致收率降低。此外，循環水溫度和流量波動、塔底頂循熱油流量和溫度變化不穩定，以及冬夏兩季溫度改變也會造成操作參數波動，降低丙烯收率。

2.2 改進措施

從全廠范圍來看，氣分裝置丙烯收率的提高除了自身連續的技術改進途徑以外，也需要整個煉油廠優化調度，合理組織生產，使全廠的生產達到一個最佳的平衡狀態，各個裝置之間協調生產，加強聯系，尤其是催化裂化裝置要優化操作，盡量多產高質量的液態烴，為氣分裝置提供丙烯含量更多的優質原料。具體方法有：

（1）加強與上游催化裝置以及循環水場溝通，盡可能減少液化氣原料中碳二含量，穩定原料組份、頂循熱油與循環水的溫度和流量。

（2）督促操作人員堅持投用先進控制系統（APC），對脫丙烷塔靈敏度分割溫度、丙烯質量等實行卡邊操作，減少丙烯損失，提高丙烯收率。

（3）提高檢修期間塔盤清洗、安裝質量，保證裝置長周期運行中丙烯精餾塔塔板較高的分離效率，預防性更換腐蝕減薄管線及設備，降低生產運行期間設備泄漏率。日常提高現場巡檢質量，發現漏點及時處理。

（4）針對循環水、蒸汽熱源、頂循熱油流量和溫度對丙烯收率的影響，建議循環水系統將氣體裝置與煉油裝置分開，氣體裝置單獨供水，有利于水溫調控和節能。針對夏季高溫和冬季寒冷天氣，做好循環水用量、加工量優化調整，確保各塔壓力、溫度等參數相對平穩，減少生產波動，降低丙烯損失。

3 結語

氣分裝置加強與上游催化裝置加強溝通，確保原料烴組成相對穩定和較高丙烯含量，發揮APC對生產的優化作用，實現質量卡邊控制，減少丙烯質量波動，提高丙烯收率，2016年大檢修對機泵、換熱器等設備檢修和部分更新，減少生產過程中的泄漏和非計劃停工，在裝置運行過程中加強與上游裝置溝通，精心操作，減少生產波動，上述措施一定程度上提高了裝置丙烯收率，為企業帶來了更大的經濟效益，在采用二次加工重（渣）油的催化裂化法生產丙烯的煉廠也同樣適用。

［1］許養賢.丙烯生產工藝技術進展[J]石油化工應用,2006（4）.

［2］崔小明.國內外丙烯市場供需現狀及發展趨勢[J].精細化工原料及中間.體,2005(8):13-16.

［3］譚明鳳.250 kt／a氣體分餾裝置流程模擬及優化[J].齊魯石油化工.2015.43（3）.

［4］羅惠梅.影響氣分裝置平穩運行的主要因素分析[J].化工管理.2014（8）.

杜銳君，2014年畢業于河南大學軟件工程專業，助理工程師，本科學歷，工學、管理學學士學位。

Factors affecting the yield of propylene gas points device and optimization scheme

Du Ruijun

丙烯是氣分裝置主要產品，以它作為原料生產的聚丙烯產品對于提高煉油企業經濟效益作用突出。本文針對武漢石化氣體分餾裝置工藝流程，提出提高丙烯收率的最佳工藝條件及優化措施。在保證產品質量的前提下提高丙烯收率，降低成本，增加經濟效益。

氣體分餾；收率；措施

Propylene is the main products of gas equipments. As a raw material to produce polypropylene product,it affecting refinery enterprise economic benefits.Taking the gas fractionation process of Sinopec Wuhan Company for example,this paper puts forward the best process conditions to enhance propylene purity and optimization measures.On the premise of guarantee the quali?ty of products,it will reduce cost and improve the economic bene?fit.

Gas fractionation;Improvement;Measures