激冷系統的操作對乙烯產品的影響

羅 鶴

(中韓(武漢)石油化工有限公司,湖北 武漢 430076)

1 裝置介紹

武漢乙烯是在2013年投產，年生產能力是80萬噸聚合級乙烯、40萬噸的聚合級丙烯，副產品有氫氣、混合碳四、裂解汽油、輕質燃料油、重質燃料油。裝置的裂解原料是來自煉油廠的石腦油、加氫尾油、丙烷、LPG和干氣，還有乙烯自產的循環丙烷和循環乙烷。

裂解技術采用的是前脫丙烷前加氫。冷區是由冷箱、碳三洗滌塔、碳二洗滌塔、預脫甲烷塔、脫甲烷塔及膨脹再壓縮機組成的。這種流程即節省了系統的冷量也減少了乙烯的損失。而且碳二洗滌塔采用的是分凝分餾塔，這種塔不僅可以傳質也可以傳熱，是國際先進技術，即回收了冷量，又能使物料進行分離。

2 流程介紹

從高壓脫丙烷塔回流罐上進來的氣相經過2#冷箱(E-312X)、E-307和E-308冷卻到-37℃后進入碳三洗滌塔(C-310)。該塔是采用自回流式的回流方式，回流量是由塔頂的冷卻器(E-323)冷卻情況控制。碳三洗滌塔塔底的物料就進入預脫甲烷塔(C-302)。預脫甲烷塔另一股進料時高壓脫丙烷塔回流罐底過來的物料。預脫甲烷塔也是采用自回流式回流，塔頂是用丙烷塔釜液做冷劑。塔頂的氣相作為脫甲烷塔第一股進料直接進入脫甲烷塔，塔底是進入脫乙烷塔。

碳三洗滌塔塔頂的氣相經過脫甲烷塔第一進料激冷器(E-309)冷凝到-77℃進入脫甲烷塔第一進料分離罐(D-306)。分離后的液相作為脫甲烷塔的第二股進料，氣相則進過冷箱E-314X和脫甲烷塔第二進料激冷器冷凝到-98℃進入脫甲烷塔第二進料分離罐(D-307)。分離罐液相作為脫甲烷塔的第三股進料，氣相經過冷箱E-315X冷凝進入碳二洗滌塔。碳二洗滌塔通過分離液相作為脫甲烷塔的第四股進料進入脫甲烷塔，氣相經過冷箱(E-316X)冷凝后進入1#氫氣/甲烷分離罐(D-308X)。分離罐的液相一部分作為冷劑回到碳二洗滌塔頂冷凝器E-319，一部分到冷箱作為高壓甲烷出激冷區。氣相進過冷箱(E-317X)冷凝到-162℃進入2#氫氣/甲烷分離罐。分離罐氣相為氫氣進過冷箱到甲烷化，液相進過冷箱后作為尾氣出激冷區。

脫甲烷塔塔底液相進過冷卻后進入乙烯塔，為脫乙烷塔節省能耗。脫甲烷塔氣相抽出經過膨脹再壓縮機為冷箱提供冷量后出激冷區。

3 影響乙烯產品的質量因素

3.1 乙烯混入碳三組分

乙烯產品中混入碳三，主要是碳三洗滌塔、預脫甲烷塔或是脫乙烷塔的操作不當導致碳三組分進入乙烯塔。碳三洗滌塔塔頂溫度是-47℃，由乙烯作為冷劑，塔底溫度是-37℃。塔頂碳三含量小于0.013%。預脫甲烷塔的塔頂溫度是-36.7℃,由脫甲烷塔釜液作為冷劑，塔底的溫度是-15.6℃。塔頂碳三含量小于0.04%。脫乙烷塔塔頂溫度-45℃，塔釜由急冷水作為再沸，塔頂碳三含量小于0.08 %。

3.2 乙烯產品混入甲烷

乙烯產品中混入甲烷，主要是預脫甲烷塔和脫甲烷塔把甲烷帶入乙烯。預脫甲烷塔甲烷超標：a、塔底再沸E-322加熱不夠，要聯系丙烯機崗位調節，適當減少塔底抽出；b、塔頂的回流多，要調節E-321冷劑量，或是脫甲烷塔操作問題使得塔釜液的溫度高。c、進料的變化，首先是溫度的變化，進料的溫度如果偏低就會使塔的溫度整體下降有可能使甲烷帶到塔釜。進料的組分也可能影響到預脫甲烷塔的操作，進料組分過輕或是甲烷含量過高，都會導致預脫甲烷塔塔底的甲烷超標。進料組分變化可以適當的調節回流和再沸重新調節塔的參數。

4 激冷系統操作措施

4.1 碳三洗滌塔調節方法

圖1 碳三洗滌塔流程

碳三洗滌塔的主要作用是把裂解氣中的碳三組分分離到預脫甲烷塔中，使進入脫甲烷塔進入乙烯塔的塔釜液中不含有碳三組分，減少脫乙烷塔的能耗，流程見圖1。碳三洗滌塔和預脫甲烷塔都是采用自回流式的回流方式。塔頂回流主要依靠塔頂冷凝的液位調節。碳三洗滌塔的冷劑是-62℃的乙烯。E-323冷劑流量通常由塔頂出料溫度控制，E-323液位過高，高液位超池，則由液位控制冷劑的流量。在碳三洗滌塔沒有再沸器，分離動力主要是靠進料的溫度。

碳三洗滌塔塔頂碳三組分過高時注意降低塔頂溫度，適度增加冷劑流量，也有可能是E-323液位過高沒有足夠的汽化空間導致塔頂溫度異常，要先降低冷劑流量，降低冷劑液位，留有足夠的汽化空間。觀察進料溫度是否過高，聯系丙烯機崗位進行調節。

4.2 預脫甲烷塔調節方法

預脫甲烷塔塔頂回流操作與碳三洗滌塔基本相同，E-321冷劑是脫甲烷塔釜液調節過程要注意脫甲烷塔情況，防止脫甲烷塔底液位及乙烯塔液相進料大幅度波動，影響乙烯機操作，預脫甲烷塔的再沸E-322是由40℃丙烯作為再沸介質，流量由靈敏板溫度串級控制。

預脫甲烷塔出現塔頂碳三組分過高時主要考慮靈敏板溫度過高，塔頂冷凝回流不足，隨時注意E-322再沸丙烯溫度，出現異常波動及時與丙烯機崗位聯系。預脫甲烷塔的甲烷含量過高時主要是靈敏板溫度過低，注意塔頂氣相出料溫度低于-45℃，則增加再沸量，調節再沸溫度。塔底的甲烷高也可能是高壓塔液相進料突然增加，超過塔的操作負荷，這種情況通常是因為丙烯回煉導致，首先增加塔底再沸和回流冷劑，如果不能緩解只能調整回煉量。

4.3 脫甲烷塔調節方法

脫甲烷塔有四股進料，這樣的進料方式可以節省塔的能耗，同時也減少了每一股進料波動時對塔的影響。如果幾股進料的溫度過低或是進料量增加就會使脫甲烷塔底甲烷的換量偏高。這時脫甲烷的主要調節手段增加碳三洗滌塔頂冷劑，減少塔頂進入激冷區量，可以減少脫甲烷塔進料。

圖2 脫甲烷塔再沸流程

脫甲烷塔的再沸器E-318由高壓塔回流裂解氣作為再沸，通過旁路控制再沸量，再沸溫度由裂解氣溫度及E-318前冷卻器E-215控制。如果是裝置整體符合增加或是再沸溫度不夠導致靈敏板溫度過低，通過進料調節作用不明顯，也可以適當的調節E-318的旁路增加再沸量或是聯系丙烯機崗位調節E-215冷劑量，增加再沸，提高塔底的溫度。脫甲烷塔的回流溫度是-94℃，隨時注意回流泵P-301冷泵的運行狀況，流程加圖2。

脫甲烷塔壓力是由膨脹機轉速控制。壓力過高會影響冷區壓力分布，影響進料量，并使甲烷輕組分溶入塔釜液，適當的提高膨脹機轉速控制脫甲烷塔壓力。

4.4 脫乙烷塔調節方法

脫乙烷塔的主要任務是分離碳二碳和三組分，塔頂由丙烯作為冷劑，冷劑量通常由塔頂壓力串級控制，冷凝器有高液位超池，在控制過程中要注意冷劑液位不宜過高影響汽化空間。塔釜由急冷水作為再沸，塔頂出料作為乙烯塔的液相進料。塔釜再沸器E-401由急冷水最為再沸介質，靈敏板溫度串級控制。

乙烯塔進料碳三組分高很可能是脫乙烷塔操作不當造成，首先可能是靈敏板溫度偏高，檢查急冷水溫度是否變化，如果急冷水溫度過高，及時與急冷崗位聯系。其次查看塔頂壓力是否異常，冷凝器液位及冷劑流量是否正常，塔頂壓力過低或是變化幅度較大可能引起塔頂碳三組分異常，手動調節冷劑流量穩定冷凝器液位。注意回流溫度及回流量，觀察塔上部塔盤溫變化，如果長時間溫度較高，可能是回流比不夠，檢查回流泵運行狀況，增加回流量比。

4.5 冷區的綜合操作

激冷系統的冷量來源主要是膨脹機、丙烯機和乙烯機，主要的換熱設備就是冷箱。激冷的主要點為碳二洗滌塔頂壓力及脫甲烷塔頂壓力和冷劑量，通過壓力梯度和溫度來調節各個塔罐的進出料流量主要組分切割，穩定激冷區壓力更有助于精餾塔的分離。碳二洗滌塔的壓力由氫氣去界區控制，注意調節過程有一定滯后，不可大幅度調節閥門開度。在第二干燥器及氫氣干燥器切換充壓過程容易引起氫氣壓力波動，充壓可分次開閥充壓減少壓力波動范圍。

脫甲烷塔壓力由膨脹再壓縮機控制。在脫甲烷塔回流罐頂到膨脹機入口有一個壓力控制儀表，分程控制膨脹再壓縮機的轉速和膨脹機的旁路閥。日常調節由膨脹機轉速控制，在膨脹機停車時由膨脹機旁路控制壓力。

5 結語

聚合級乙烯產品指標中甲烷含量小于500ppm，碳三組分含量是小于10%。主要分離區域就在激冷區，激冷區的穩定操作對乙烯產品質量有著重要意義。激冷區主要是穩定控制壓力，通過冷劑調節冷凝組分，使冷區有一定的壓力梯度。冷區的操作要與丙烯機和乙烯機配合，防止引起冰機波動。乙烯產品甲烷和碳三的污染主要是在冷區，在冷區操作不穩定的情況下要停止對乙烯塔進料，冷區各塔、換熱器保溫保壓保液位狀態，等待重新開車。