苯乙烯裝置聚合物的產生與預防研究

鄭磊 佟樂 李宏冰 王廣海

摘 ?????要： 乙烯裝置急冷系統主要是通過回收急冷油的熱量發生稀釋蒸汽，后續分離系統的熱量主要由盤油和急冷水提供，因此急冷系統的能量回收是影響能耗的一個重要因素。主要對急冷油系統進行流程模擬，對汽油分餾塔操作的相關變量進行了調整優化，并取得了良好的優化效果。

關 ?鍵 ?詞：乙烯裝置;汽油分餾塔;盤油;優化運行

中圖分類號：TQ 062 ??????文獻標識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）06-1347-04

Abstract： The quench system of ethylene plant generates diluted steam mainly by recovering the heat of quench oil， and the heat recovery of pan oil and quench water supplies heat to the subsequent system. Therefore， the energy recovery of quench system is an important factor affecting energy consumption. In this paper， the process simulation of quench oil system was carried out. According to the simulation results of quench oil system， the relevant operating variables of gasoline fractionator were adjusted and optimized， and good results were obtained.

Key words： Ethylene plant; Gasoline fractionator; Pan oil; Optimizing operation

乙烯裝置汽油分餾塔主要作用是將裂解爐出口的高溫裂解氣利用循環急冷油進行降溫，塔釜采出為燃料油餾分，塔頂氣相為裂解汽油及輕組分進入水冷塔，同時通過盤油所攜帶的高品位熱能為相應溫度級的用戶提供熱源。汽油分餾塔塔頂溫度控制原則為保證水蒸氣不在塔內冷凝，同時保證汽油的干點。塔釜溫度控制的原則是既要保證急冷油的黏度也要保證其閃點在指標范圍內[1，2]。

通過流程模擬出的結果，對汽油分餾塔的影響因素進行單一變量控制進行優化調整，確保該系統的指標在考核范圍內的基礎上，使該系統的高品位熱能能夠得到充分的利用。

1 ?汽油分餾塔系統介紹

裂解氣經裂解氣總管，進入汽油分餾塔，該塔分為急冷油循環段、盤油循環段和精餾段。裂解氣首先進入汽油分餾塔，與向下分布的油相直接接觸換熱，換熱后，大部分裂解氣中的燃料油組分被冷凝至塔底。裂解氣繼續上移到盤油段，和盤油組分繼續換熱，盤油被冷凝至盤油槽內保證盤油循環。在盤油循環過程中，盤油的熱量將與用戶換熱回收余熱。被冷卻的裂解氣繼續上升至精餾段，在精餾段與水冷塔系統來的汽油接觸換熱。裂解汽油回流的作用是提供冷物流冷凝裂解氣中的重組分，同時保證裂解汽油的干點。

汽油分餾塔塔釜的急冷油通過急冷油泵抽出，分別通過與工藝水換熱發生稀釋蒸汽、進入重燃料油汽提塔與輕烴爐的裂解氣或高壓蒸汽進行汽提和作為急冷器降溫介質。盤油利用盤油循環泵P-1211從盤油槽抽出后分為四股，第一股盤油通過返回閥到循環急冷油回流中，主要控制盤油槽的液位;第二股盤油作為沖洗油，經沖洗油增壓泵P-1212A/S增壓后送至各用戶，第三股盤油與汽油分餾塔頂部采出輕燃料油匯合后送至輕質燃料油汽提塔C-1240，利用DS進行直接汽提，汽提出輕組分返回至汽油分餾塔的頂部，其余盤油作為盤油循環，通過與用戶換熱器進行熱量回收后返回汽油分餾塔第11塊塔盤。輕燃料油汽提塔釜組分與重燃料油汽提塔釜的組分混合后至儲罐。

2 ?汽油分餾塔的影響因素分析

2.1 ?汽油分餾塔側線采出的影響

汽油分餾塔C-1240輕燃料油側線采出量主要影響裂解汽油、盤油及塔釜急冷油等各股物料的組成，進而通過組成的改變影響熱量的分布，側線采出量的影響見圖1。

由圖1可知，汽油分餾塔的塔頂及塔底溫度均與側線采出有密切關系，但相對較輕的組分被采出后會影響到急冷油的黏度，此模擬采用急冷油中沸點高于350 ℃的重組分含量來反應急冷油的黏度，見圖2，側線采出量的增加勢必會導致塔釜急冷油組分中輕組分的相對增加，一般急冷油的黏度隨塔釜溫的升高而上升。當急冷油的黏度過大時，會使急冷油的流動性變差，影響稀釋蒸汽的發生量，同時也會使急冷油泵的功率增大，影響系統設備和管道的操作[3]。

2.2 ?汽油回流量的影響

汽油回流的主要作用控制汽油分餾塔頂溫，同時控制汽油產品的干點，保持汽油分餾塔塔頂溫在合理范圍之內，保證裂解氣中的水蒸氣不在塔內冷凝。

圖4表現出了汽油分餾塔的頂溫與汽油回流量由直接關系，增加汽油回流量會使低溫的汽油下降至汽油分餾塔釜，從而降低塔釜溫度，汽油回流量對汽油分餾塔頂溫度的影響有一個極小值，當汽油回流量高于此極小值時，增加汽油循環量則頂溫也會隨之升高。如果提高汽油分餾塔釜溫度，雖然提高了熱源的溫度，相應發生稀釋蒸汽的量會增加，但在實際生產中要嚴格監測急冷油的黏度，急冷油的過低或過高都會給急冷油系統帶來較大的影響，黏度過低容易造成急冷油泵不上量，黏度過高會使急冷油在管道中的流動性變差，阻力變大，急冷油泵的功率增大，同時也會影響稀釋蒸汽系統的取熱效果變差，發生稀釋蒸汽量也會隨之減少。

如圖5所示，汽油回流量的增加，會導致輕組分下降至塔釜，塔釜重油中輕組分相對增多，從而急冷油黏度降低。急冷油的比熱與其組分中的重組分有著直接的關系，重組分多則比熱大，相反則小。

在該塔中，汽油回流量增大首先會影響盤油段的熱量，然后再由盤油段向下傳遞，直至急冷油塔釜，所以汽油回流對該塔內油品的組成有較大影響。

2.3 ?盤油循環量的影響

盤油的循環量對整個分餾塔的溫度分布有著較大的影響。在實際操作過程中應在保證盤油用戶需求的同時盡量增大急冷油的取熱量來保證稀釋蒸汽的發生量，其具體影響見圖6。

如圖6所示，盤油循環量對塔頂和塔釜的溫度有較大的影響，對急冷水塔溫度影響不明顯。

如圖7所示，增大盤油循環量，使盤油的取熱量增大，導致熱量從急冷油中的柴油組分增加，溫度隨之降低。

2.4 ?急冷油循環量的影響

急冷油循環可分為兩路，分別為返塔急冷油循環和去急冷器急冷油循環。而急冷器的出口溫度主要由被降溫的循環急冷油來保證，塔釜溫度主要由返塔急冷油來控制，因此只考慮返塔急冷油的影響。

如圖8所示，去急冷器的急冷油循環量對急冷器出口溫度影響較大，當急冷油循環量加倍時，急冷器出口溫度約降了14 ℃。

如圖9所示，塔釜的溫度與至急冷器急冷油的循環量有直接關系，但對急冷油塔頂溫度的降低作用不顯著，同時去急冷器急冷油循環量對急冷水塔溫度影響不大。

3 ?工藝優化

汽油分餾塔的操作不僅影響裝置的能耗，同時也會給工藝操作帶來較大的影響[5]。汽油分餾塔的影響因素包括急冷油塔側線輕燃料油采出量、汽油回流量、盤油循環量、急冷油循環量。該塔在優化前主要存在汽油干點高、分餾塔塔釜溫度低、裝置外補DS量偏大等問題。通過分析該裝置急冷油塔側線采出量不夠，導致汽油干點超標，進而增大汽油回流量來降低汽油產品干點，過高的汽油回流量會使整個塔的輕組分下移，降低了急冷油的溫度，進而影響取熱量，使稀釋蒸汽發生量降低。

基于模擬結果對該塔的操作進一步分析，找出了影響因素并做出了方向性的調整。主要通過階段性的減小汽油回流量、加大側線輕燃料油的采出量、調整盤油循環量等手段來解決原來汽油干點高、塔釜溫低、DS外補量大等問題，在此期間，裝置加大離線組分分析力度，根據分析結果及時作出相應調整。主要調整及相關參數變化見表1。

通過表1可以看出，通過增大汽油分餾塔側線輕燃料油的采出量、減少汽油回流量的調整，塔內的溫度分布發生了較大的變化。塔頂溫度由于汽油組分中的柴油組分相對減少后有了下降趨勢，同時汽油干點也呈下降趨勢。塔釜溫度由于重組分的相對減少呈上升趨勢，但在調整過程中及時的進行離線色譜分析，急冷油的粘度雖然有上升趨勢，但均控制在指標要求范圍內。塔釜溫度的升高，使急冷油與工藝水的溫差增大，稀釋蒸汽發生量相應提高，同時外補中壓蒸汽量相應的減少。

4 ?結 論

乙烯裝置急冷系統對裝置的穩定運行和能耗方面有著較大的影響。該文通過優化汽油分餾塔汽油回流量、輕燃料油采出量、盤油循環量等相關變量，汽油分餾塔的運行狀態得到良好的改善，汽油分餾塔的汽油干點降低的同時，外補中壓蒸汽量也有所降低，為日后乙烯裝置高負荷生產出現汽油干點高、急冷油黏度高、急冷外補蒸汽量大等問題提供調整方向。

參考文獻：

[1]王松漢. 乙烯裝置技術與運行[M]. 北京： 中國石化出版社， 2009.

[2]陳濱. 乙烯工學[M]. 北京： 化學工業出版社， 1997.

[3] 侯青山，于慶恩，何國棟. 乙烯裝置急冷油粘度增長機理的研究[J]. 乙烯工業，2003（2）：32-34.

[4]朱懋斌， 馮霄. 乙烯裝置汽油分餾塔系統中循環急冷油流量對產品的影響[J]. 計算機與應用化學， 2008（4）：399-404.

[5]羅淑娟， 李東風. 乙烯裝置汽油分餾塔模擬與探討[J]. 化工進展， 2009，28（增刊）：489-492.