影響氣分裝置丙烯收率的因素及優化方案

王國敬

關鍵詞：氣分裝置;催化裝置;丙烯收率;氣體分餾

丙烯是石油工業常用的一種化工原料，通常來說，大部分丙烯是由乙烯的裂解裝置提取而來的，同時還有少量的丙烯是石油化工企業提煉出來的，現階段對于石油企業而言，丙烯的生產已經成為其獲取經營效益的重要途徑。因此，如何完善氣分裝置與催化裝置，提升丙烯的質量，已經成為當前石油化工企業的主要研究內容。

1 氣分裝置的基本概況研究

1.1 氣分裝置的主要構成

目前提取丙烯的裝置基本上是按照三塔流程設計的，主要由脫丙烷、脫乙烷、經丙烯以及公用工程等部分組成，同時該裝置主要采用的是集散型的控制系統（DCS），一般而言，石油化工企業在項目開展前期需要建立一個能夠控制整個工廠的控制室，將氣體的分流裝置設置在該中心控制室中，然后再安裝分餾裝置、制氫裝置以及其他必須的設備等[1]。

1.2 氣分裝置的工藝原理

提取丙烯主要是根據精餾原理，由于原料中各個成分的揮發度存在不同，從而將原料中的硫化氫以及硫醇脫出，提取丙烯。通常來說，企業只需要加入冷卻劑，同時對裝置提供一定的能量，即可獲得較高純度的丙烯。操作簡單便捷，企業無需過多的進行投資，只要工作人員改變裝置的壓力，就能夠將混合液中的各個組分分離出來，而且利用氣體分餾裝置中的液化的功能，還可以將混合液中各個濃度組分提純分離。這主要是由于精餾塔中，進入各個塔板的氣體與液體之間的溫度和濃度存在差異，因此可以利用塔板對其提供熱量，令氣相中容易揮發的組分被冷卻，降低其濃度，與此同時，還可以增加容易揮發組分的濃度，釋放出熱量有助于液相進行汽化，致使液相中難揮發的組分冷凝，降低其濃度，同時釋放出的熱量還可以被汽相吸收，通過冷凝工序，最終塔板中的汽相與液相逐漸趨于統一溫度，維持平衡的狀態，重復多次上述過程，實現對不同濃度混合溶液各組分完全分離的目的。氣體分餾裝置被廣泛應用在丙烯提純中，但是由于丙烯的精餾裝置對能源的消耗較大，因此現階段改進精餾工藝以及設備，已經是國內外石油化工企業的工作重點。

1.3 氣分裝置主要工藝流程

氣體分餾裝置主要由精餾塔、設備冷卻器以及再沸器等構成的，當前氣體分離有常規的生產工藝以及熱泵工藝兩種。常規的生產工藝主要就是利用再沸器，通過與其他設備進行熱聯合，催化分離丙烯，該種方式使用的設備較少，因此可以節約企業的投資成本，但是對能源的消耗較大。熱泵工藝是技術人員開發的一種可以有效降低能源浪費的一項技術，該技術可以將熱能從溫度較低的裝置，轉移到溫度較高的裝置，從而降低企業的能源消耗。該種工藝由于安裝了壓縮機及其配套的設備，致使工作流程較為復雜，設備工作周期延長，但是可以顯著減少能源的浪費，實現提高企業經營效益的目的。

2 影響丙烯收率的主要原因以及改進措施

2.1 影響丙烯收率的主要原因

2.1.1 原料烴組分

結合當前氣分裝置的工藝狀況，分析現階段影響丙烯收率的基本因素以及相應的改機措施。通過調整原料烴組分的濃度發現，一旦原料烴中丙烯的濃度與含量增加，相應的丙烯的實際收率以及理論的收率，均在顯著上升，也就是說，提高原料烴組分中的丙烯濃度，能夠顯著丙烯的收率，由此可見原料烴組分對丙烯的收率影響較大。

2.1.2 C2的含量

通過改變原料中的C2含量發現，隨著原料中的C2含量的逐漸增加，脫丙烷塔的回流比相應的在減少，根據相關的研究數據發現，這主要是由于一旦原料中的C2濃度增加，就會致使脫丙烷塔內部的氣相壓力增加，相應的塔板內層的烴組分濃度就會上升，導致裝置內部穩定溫度降低，無法保持平衡，最終整個回流的溫度降低，導致脫丙烷塔的回流比下降

2.1.3 先進控制技術

先進控制技術主要是利用工藝裝置中多個變量的動態數學模型，以控制計算技術為核心，將DCS與網絡作為相應的信息載體，對分離裝置、反應設備以及分餾塔等裝置，實施多變量的控制方式，主要從溫度、加壓、流量以及液位等主要參數上對其進行控制，并且還添加了產品的指標、設備的最大負荷等所需的變量。目的是利用先進的控制技術，在確保系統保持平衡的前提下，提高產品的質量，降低企業的生產成本，提高經營效益。以武漢石化企業為例，該企業在2008年增加對技術的投資，引進了先進的控制技術，并將其在全廠范圍內投入使用，不僅保證了丙烯的產量，同時也提高了丙烯的純度。

2.1.4 設備的老化

當前石油化工企業的設備老化現象較為嚴重，嚴重影響了丙烯的提取工作，而且近年來石油企業的加工原料硫元素的含量較高，導致對設備的腐蝕十分嚴重，設備的腐蝕與老化，造成系統內部的管線經常發生脫落，令氣分裝置存在泄漏的可能性，施工現場的安全問題不容樂觀。除此之外，部分工廠的脫丙塔長時間、高負荷的工作，不僅影響著丙烯的收率，同時還降低了丙烯的濃度。

2.2 提高丙烯收率的措施

2.2.1 提高原料的質量

從企業的角度出發，為了進一步提升丙烯的收率，企業除了改進自身的工藝以及生產技術外，還需要做好工廠的資源調度工作，合理的分配資源，保障共產內部各個裝置能夠相互配合、協調發展，特別要強調催化裂化裝置的改進工作，最大限度的生產出高純度的原料烴，為氣分裝置丙烯的提取提供質量良好的原料。

2.2.2 降低C2的含量

為了進一步提升丙烯的收率，應促進塔板上層的催化裝置以及循環裝置與氣分裝置之間的連接，最大限度的降低液化氣原料中的C2的含量，保持原料中各個組分之間的平衡，令頂循熱油和循環水的濕度、溫度以及流量保持穩定。另外，由于設備內部的循環水、頂層的熱油流量以及溫度對丙烯的提取存在較大的干擾，在此方面，可以利用循環水系統將氣體裝置和煉油裝置分離，對氣體裝置采取單獨供水工作，有助于調節系統的溫度，降低能源的消耗。除此之外，在對氣體裝置單獨供水時間，還應考慮到天氣的變化，一旦天氣溫度較高或者是天氣溫度較低，則需相應的調整溫度以及供水量，減少干擾生產的因素，避免造成丙烯的損失。

2.2.3 引進先進的技術

企業應增加相關生產技術的投資，不斷引進先進的生產工藝，堅持利用先進的自動化控制系統，嚴格控制好重沸器的加熱量，這是由于塔底重沸器的加熱量直接影響著整個裝置的熱平衡與壓力平衡，與丙烯的質量息息相關，因此，應采用DSC控制系統，嚴格控制好加熱量，同時DSC控制系統還能做好脫丙烷塔及其回流罐的液位控制，不僅可以將干擾因素分攤到兩個回路中，同時還能保持液位以及流量之間的相對平穩，提高脫丙烷塔的含量與質量，避免造成丙烯的浪費，從而提升丙烯的收率。

2.2.4 增強設備的管理工作

在提取的丙烯時，企業最好采用國內外先進的提取工藝以及裝置設備，最大限度的減少能源的浪費，降低項目的成本，提高企業的經營效益，在這一過程中，可以選取一些知名的國產品牌設備，有助于促進生產的國產化。另外，企業還可以通過對聯合裝置的利用，減少工程的造價成本，不僅可以降低企業的投資總額，同時還能夠避免“三廢”的排放，有助于保護企業的周邊環境。除此之外，管理人員還應做好設備的維修以及清理工作，組織工作人員定期對裝置進行清洗，避免由于清洗不及時，致使設備被腐蝕，影響工作人員的生命安全，工作人員還應及時更換老化管線，避免設備運行期間原料發生泄漏。

總而言之，增強氣分裝置與催化裝置之間的連接，不僅能夠提高丙烯的含量，同時還有助于氣分裝置充分發揮作用，實現提升丙烯收率的目的。因此，企業應增加對丙烯裝置以及設備的資金投入，不斷引進先進的生產工藝，減少資源的浪費，為企業創造更多的經營效益。

參考文獻：

[1]劉剛，于愛軍，張樹軍，等.先進控制系統在氣分裝置上的應用[J].齊魯石油化工，2018，46（01）：50-53.