高、低壓脫丙烷塔長周期運行優化

張力軍

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714）

高、低壓脫丙烷塔系統是乙烯裝置前脫丙烷塔前加氫流程重要組成部分，脫丙烷塔結垢是制約高、低壓脫丙烷塔的主要因素。文中通過分析導致脫丙烷塔內結垢的主要原因，總結相應優化措施，通過高、低壓脫丙烷塔各運行參數進行優化，保證高、低壓脫丙烷塔長周期運行［1］。

1 裝置簡介

某石化公司27×104t/a乙烯裂解2套裝置采用由布郎·路特（B＆L）公司應用前乙炔加氫反應器和前脫丙烷的工藝，采用雙壓脫丙烷塔系統，該系統中裂解氣分為C3以下的更輕組分和C4以上更重的組分，其中C3及比C3輕的組分在壓縮機第4段中進一步壓縮，C4以上更重的組分送到后系統分離。采用雙塔可有效減輕再沸器的聚合現象，高壓塔操作壓力高，但塔釜操作溫度低，低壓塔塔釜溫度高但操作壓力低。

2 設計工藝參數

高壓脫丙烷塔的目的是使高壓脫丙烷塔塔頂餾出物中的C4含量符合最終C3產品規格的允許值，同時避免C4成分過高影響C2加氫反應器中催化劑的活性，影響乙炔加氫反應。塔壓取決于裂解氣壓縮機4段吸入壓力的大?。?］。2個塔運行的塔釜溫度設計值都低于80℃，低溫可減輕塔板和再沸器的聚合傾向。高低壓脫丙烷塔設計參數見表1。工藝流程見圖1、2。

圖1 高壓脫丙烷塔流程

表1 高、低壓脫丙烷塔設計參數

圖2 低壓脫丙烷塔流程

3 長周期運行影響因素及優化措施

3.1 主要影響因素

通過對高低壓脫丙烷塔運行狀態進行分析，總結出影響高壓脫丙烷塔長周期運行的主要因素是塔釜容易出現聚合結垢現象，由于高低壓脫丙烷塔釜主要組成為C4及C4以上重組分，在運行過程中，在塔釜及再沸器中發生聚合反應，產生聚合物，導致再沸器加熱系數降低，加熱效果下降，影響高壓脫丙烷塔分離效果［3］。

3.2 優化措施

3.2.1 阻聚劑加注優化高低壓脫丙烷塔在運行中由于具備丁二烯自聚條件而極易結垢。由于溫度高，C4和C5濃度大且有很大的熱交換面，會促進由C4和C5二烯烴聚合，從而引起再沸器和塔板結焦，加大再沸量也無法提高靈敏板溫度的現象［4］。

為了抑制聚合物形成和結垢，高壓脫丙烷塔的進料和再沸器、低壓脫丙烷塔再沸器中注入了脫丙烷塔阻聚劑。阻聚劑的具體注入點包括高壓脫丙烷塔進料線；低壓脫丙烷塔進料線；高壓脫丙烷塔再沸器進料線；低壓脫丙烷塔再沸器進料線。按照技術協議濃度進行藥劑注入，每8 h對阻聚劑注入量進行標定并記錄，每月評估脫丙烷塔再沸器運行狀態，根據動態調整阻聚劑注入量，防止塔釜內聚合反應過快。通過優化阻聚劑注入，脫丙烷塔再沸器運行狀態良好，加熱效果穩定。

3.2.2 檢修質量優化如果高、低壓脫丙烷塔系統中存在氧氣，丁二烯會與系統中的氧發生氧化反應，生成過氧化自聚物。丁二烯過氧化自聚物呈淡黃色油狀，密度大，極不穩定，在加熱情況下可斷裂成活性自由基，易沉積于設備、管線死角上。

由于此過程為放熱反應，反應速度快；自由基不斷轉移，使鏈不斷增長，聚合物分子快速增大，體積急劇膨脹，容易造成局部溫度急劇上升，形成惡性循環，導致脫丙烷塔釜及再沸器堵塞嚴重。

裂解2套裝置在2018年裝置檢修后，對高、低壓脫丙烷塔氮氣置換時，確保系統置換后氧含量小于0.2%，加強對各類儀表接管及倒淋的置換，確保小接管內置換合格，防止開工后由于系統中含有氧氣，造成脫丙烷塔結垢，縮短裝置運行周期，目前裂解2套裝置高低壓脫丙烷塔運行穩定。

3.2.3 控制回路優化由于在高、低壓脫丙烷塔系統中，為控制高壓脫丙烷塔頂物料中C4組分含量，塔釜需保證溫度穩定，防止C4和C4以上不飽和烴的聚合，同時為控制低壓脫丙烷塔塔釜物料中C3含量，降低C3組分損失，需控制低壓脫丙烷塔壓力穩定。裂解2套裝置2019年引進Robust-IC智能控制系統，對DCS系統PID運算方式進行調整，根據運算匹配結果對高壓脫丙烷塔釜溫與再沸器急冷水流量投用串級控制回路，對低壓脫丙烷塔壓力與冷凝器丙烯液位投用串級控制回路，控制高壓脫丙烷塔釜溫及低壓脫丙烷塔壓力穩定［5］。

3.2.4 低壓塔工藝優化E2裝置自2018年檢修以后，C4產品中甲基乙炔含量（1%～4%）偏高，為避免甲基乙炔含量增高對下游丁二烯裝置造成影響，通過提高低壓脫丙烷塔靈敏板溫度進行優化，C4產品中甲基乙炔含量降至1%以下。

3.3 具體優化過程

3.3.1 第1次提溫低壓脫丙烷塔主要分離C3和C4組分，低壓塔溫度過低，在C4產品中甲基乙炔含量增加。11月20日至11月23日，低壓塔靈敏板溫度由46.5℃緩慢升至49.5℃，為避免低壓塔回流罐C4含量增加進入高壓塔影響C2加氫反應器長周期運行，低壓塔回流FC11080由11.5 t/h提至14 t/h（設計值13.94 t/h），經化驗對C4產品做樣分析，甲基乙炔含量仍較高（1.51%～4.25%）。

3.3.2 第2次 提溫11月23日12:00至11月24日7：00，低壓塔靈敏板溫度由49.5℃緩慢升至55℃，為保證加熱效果，回流由14 t/h緩慢降至12.5 t/h，由于低壓塔回流罐C4分析儀表指示不準，為避免低壓塔返高壓塔回流中C4增加，對低壓塔回流罐C4含量做樣分析0.01%，第2次提溫后C4產品中甲基乙炔含量降至1.5%且相對穩定。

3.3.3 第3次提溫11月24日18:00開始，低壓塔靈敏板溫度開始由55℃緩慢升至57℃，低壓塔回流開始由12.5 t/h緩慢降至11 t/h，C4產品中甲基乙炔含量降至0.5%～0.8%且相對穩定。

低壓塔提溫期間靈敏板溫度由46.5℃提至57℃，進料板溫度由32℃上漲至38℃，低壓塔塔釜溫度由61℃上漲至62℃（設計值70℃），第1層塔板溫度由64℃上漲至66℃，再沸器回塔溫度由69℃上漲至71℃，低壓塔中部塔板上漲8～10℃左右，低壓塔塔釜及底部塔板上漲1～2℃左右。

原因分析：從11月24日21:00低壓塔進料樣品與設計值進行對比分析，低壓塔進料中C4總量占比46.29%比設計值（53.38%）低7.09%，低壓塔進料中C3總量占比50.31%比設計值（36.8%）高13.51%，低壓塔主要對C3和C4組分進行分離，進料中C3組分較設計值增加較多，在中部塔板和提餾段塔板C3含量也相應增加，如果靈敏板溫度相對較低，中部塔板和提餾段塔板整體熱量不足，塔釜甲基乙炔含量增加，由于甲基乙炔含量超標較少，因此塔釜溫度沒有明顯變化。提高低壓塔靈敏板溫度，增加提餾段C4總量，促使提餾段和中部塔板整體熱量增加，因而靈敏板和進料板溫度上升幅度較大，塔釜采出甲基乙炔含量降低。

4 結束語

通過對影響高低壓脫丙烷塔長周期運行的主要因素進行分析，總結相應調整措施，根據實際運行狀況分析，采用阻聚劑注入、優化控制回路保證溫度壓力穩定等方式，預防了再沸器及高、低壓脫丙烷塔塔盤聚合結焦的問題，同時降低裝置C3組分損失情況，保證了裝置安全平穩長周期運行。