淺析提高產品純度的方法及應用

高燕　孫亮

摘 要：隨著中原油田伴生氣量的日趨降低，裝置原始的設計參數已經不適合現有的裝置運行情況，各分餾塔長時間在高負荷下連續運行，影響產量的同時也影響到部分產品的純度。優化調整分餾塔冷熱負荷量及回收處理工藝流程，逐漸提高目前輕烴裝置對原料量、質變化的適應性，從而實現產品質量100%合格達標。

關鍵詞：產品純度；經濟效益

一、工廠現狀描述

天然氣處理廠作為中原油田唯一一家石油伴生氣凈化處理單位，擔負著油田每年2個多億立方米的伴生氣凈化處理任務，年產輕烴產品5萬余噸。其下轄的第三氣體處理廠（以下簡稱三氣廠）有兩套油田伴生氣中壓深冷處理裝置，一期裝置1990年建成，設計日處理伴生氣80-120萬標準立方米，二期裝置2001年正式投產，設計日處理伴生氣100萬標準立方米，由于油氣儲存量越來越少，伴生氣不能滿足裝置設計要求，現在平均只有50-60萬方伴生氣，其中摻入部分干氣以保證裝置在設計負荷下運行，組分也發生巨大變化；經過長時間的實際操作，發現當初設計參數部分已經不適合現有氣質氣量情況，各分餾塔長時間在高負荷下連續運行，影響產量的同時也影響到部分產品的純度，另外在每次裝置開機投產期間也會產會部分不達標的中間產品，不僅增加了銷售難度，也給處理廠造成了一定的經濟損失。

二、項目研究必要性

針對三氣廠產品質量下滑及中間產品的問題，三氣廠領導組織各專業人員進行現場調研、理論計算并編制方案，優化調整分餾塔冷熱負荷量，整合三氣廠原有的輕烴回收處理工藝流程，逐漸提高目前輕烴回收裝置對原料量、質變化的適應性，從而實現產品質量100%合格達標，我們開展了裝置參數的優化及中間產品回煉技術在氣體處理裝置上的研究與應用。

三、優化分餾塔冷熱負荷量

經過數據的統計與長期觀察，發現各塔回流以及塔底溫度調節閥開度比較大。乙烷塔回流量7.8T/h左右，裝置正常情況下塔底溫度調節閥開度在30%～42%之間，丙烷塔的回流量在7.5T/h左右，底溫調節閥的開度維持在30%～50%左右；丁烷塔的回流量在8T/h左右，底溫調節閥的開度維持在40%～65%左右，可見波動之大。尤其干燥塔加熱冷吹切換期間，如熱油出口溫度TICA0705在278.7～286.2℃之間，流量在99.7～109.7m3/h之間時，4-C1中部溫度在76℃～80.9℃之間波動，4-C2中部溫度在90℃～95.2℃之間波動，4-C3中部溫度在85～97℃之間波動。如果調節不及時將造成分餾塔底部溫度降低，影響分餾產品純度，嚴重時分餾塔出現超壓放空現象。

另外，分餾系統的熱油波動使干燥塔在加熱過程中不能獲得必需的熱量而出現延時現象，露點溫度升高，最大幅度由-91.8℃升至-50.3℃，不僅工藝上易造成冷箱凍堵，更會嚴重損壞設備。

1、分析原因

1.1伴生氣氣量少、氣質波動大

目前的原料氣氣質氣量波動很大，引起工藝參數的整體波動，從而導致分餾塔參數工藝條件波動，產品質量受到影響。

表2為24小時內隨著原料氣量氣質的波動，脫甲烷塔塔頂溫度波動情況。

1.2分餾塔設定回流量大，各精餾塔回流量及回流比見表3

1.3塔底溫度調節閥開度過大

因回流量設定較大，各個分餾塔只能加大熱負荷才能滿足工藝條件，因此，乙烷塔塔底溫度調節閥開度42%，丙烷塔塔底溫度調節閥開度50%，丁烷塔塔底溫度調節閥開度65%，巨大的熱負荷造成了熱油供給產生波動。

2、優化分餾參數調整

2.1降低分餾塔回流比，減少冷負荷

回流比越小，則凈功耗越小，設計時有一定的回流余量，余量越大，能耗越高，回流比過大，將會造成塔內物料的循環量過大，甚至能導致液泛，破壞塔的正常操作。

因此應在可能條件下減小回流比。找到合適的回流比，就可在保證產品純度的同時，降低塔底重沸器能耗。

2.2降低塔底熱負荷

降低回流比的同時，調整靈敏板溫度，相應降低塔底熱負荷。實際參數觀察可見，塔頂冷負荷和塔底熱負荷的降低，合理范圍內不會影響產品純度。

把丙烷塔回流設定值從7.5t/h降至5.5t/h，調節靈敏板溫度設定值從103.5℃降至98℃，觀察丙烷組分在線分析QE0411中C2H6、C3H8、IC4H10、nC4H10含量，參數如下：

把丁烷塔回流設定值從8.0t/h降至6t/h，因TICA0415自動調節波動大，手動調節開度60%至34%，觀察丙烷組分在線分析QE0411中C2H6、C3H8、IC4H10、nC4H10含量，參數如下：

3效果評價

3.1丙烷塔回流量降至5.5t/h，靈敏板溫度降至98℃；丁烷塔回流量降至6t/h，靈敏板調節閥開度降至34%，不影響產品純度。與此同時，導熱油調節閥開度也由原來的60%降至了54%左右。降低了導熱油系統的波動概率。

3.2通過降低分餾塔冷熱負荷，避免了干燥塔延時現象。

四、優化中間產品流程

每次裝置開機投產期間會產生約30噸的輕烴不達標中間產品，這批中間產品只能外輸并儲存在罐區備用罐中，最后通過降級降價銷售的辦法進行解決。

丙、丁烷和輕油中間產品回煉的應用，實現了中間產品不進儲罐直接外輸后，將丙、丁烷和輕油現有的產品儲罐作為中間產品儲罐，儲存裝置開機期間生產的中間產品，在中間產品純度不達標時將其導入裝置區產品外輸儲罐。待各精餾塔操作穩定后，啟動外輸泵將產品回輸至上一個塔的塔底出料管線上，將不達標中間產品回輸至本塔重新提純，達到中間產品純度合格率100%后外輸的目的。

五、結論

分餾塔參數調整是個整體、系統的過程，不能單方面的依賴某個參數、某種方法，因此，我們需要在理論上拓寬思路，在實踐中不斷摸索，靈活運用。采用優化產品工藝參數及流程以來，針對設計參數的不匹配及裝置開機投產期間產生的中間產品，所帶來的工藝和質量缺陷、經濟損失，三氣廠組織人員進行技術攻關，研究出更符合目前裝置工況的操作方法及參數控制范圍、回煉技術流程，不僅優化拓深了分餾塔的控制和操作精度，提高了員工的技術素質，增強了行業間技術工藝水平；而且最大程度地滿足了客戶的需求，提升了產品的品牌競爭力，從根本上解決了產品不合格的問題，降低了產品質量波動的處理難度。

參考文獻

[1]相博 張建峰；淺析如何提高輕烴回收裝置的運行效率[J]；中國石油和化工標準與質量；2012年11期

[2]管廷江；對改進輕烴回收裝置的探索[J]；科技資訊；2010年12期