乙烯裝置干燥器延長再生周期的技術

王雁鵬

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶163714）

某石化公司乙烯裝置投用以來，設有裂解氣干燥器、液烴干燥器、第2干燥器以及氫氣干燥器共7臺干燥器，除第2干燥器外，其余干燥器均為1投1備運行狀態，干燥劑需頻繁再生切換，利用高壓蒸汽加熱尾氣產生熱再生氣對其進行再生操作，此過程中高壓蒸汽用量較大，同時隨再生次數增加，分子篩吸附能力下降［1］。

1 總體思路

根據3A分子篩氣相吸附相關公式，分階段延長各干燥器運行時間，減少再生次數。結合生產實際，針對干燥器冷吹前，裂解氣干燥器中剩余的裂解氣會對燃料氣產生影響，解耦控制功能不夠完善等情況，增加“裂解氣殘氣回收”步驟，對解耦控制功能進行優化，投用自動控制［2,3］。

2 技術方案

2.1 分階段延長干燥器運行時間

（1）穿透吸附容量計算

3A分子篩的平衡吸附量q0見圖1。

圖1 平衡吸附量

由圖1可以看出3A分子篩的平衡吸附量q0約為0.2 kg/kg，根據公式可計算床層穿透吸附容量：式中f（c）—穿透吸附容量，q0—平衡吸附量，L a—吸附帶長度，H—床層高度，u—實際氣速，K a=4 s-1

裂解氣干燥器：

穿透時間tB=1 708 h

經過計算得出，裂解氣干燥器理論穿透時間為40 h，氫氣干燥器理論穿透時間為156 h，第2干燥器理論穿透時間為1 708 h，說明干燥器運行周期延長理論上有較大的操作空間，但還需根據實際運行狀態進行確認［4］。

2.2 再生過程優化

2.2.1 在裂解氣干燥器再生冷吹步驟前，增加殘留裂解氣回收步驟即采用再生氣充泄壓方式，充分回收裂解氣，同時減少再生過程對燃料氣等前后工序的影響，避免因燃料氣波動造成裂解爐COT波動，影響后分離系統進料流量，造成干燥器瞬時空速發生較大變化，影響干燥劑使用壽命，同時通過漲減壓方式，在泄壓時，分子篩發生脫附，可有效減少干燥器分子篩殘留裂解氣吸附量，進一步降低干燥劑水分吸附量，過程如下：

（1）分2階段將冷再生氣流量控制閥開度開至11%，對干燥器床層進行充壓操作；

（2）監控床層壓力變化，確認床層壓力高于0.33 MPa，后緩慢將冷再生氣流量控制閥關到0%；

（3）打開出口泄壓閥，進行泄壓操作當床層壓力與急冷水塔頂壓力≤0.06 MPa時，關閉泄壓閥。

增加“裂解氣殘氣回收”步驟，實現裂解氣充分回收，降低再生過程對燃料氣系統影響。

2.2.2 優化裂解氣再生過程實現再生過程溫度、流量解耦控制投用，同時在干燥器升溫步驟改為2階段進行，細化升溫過程。

（1）升溫第1段。將冷再生氣流量控制閥從初始設定閥位60%逐步關至49.33%，同時，將熱再生氣溫度控制閥逐漸從0%開至20%。以給定的速率，將冷再生氣流量控制閥流量設定值的設定值提至17.5 t/h；然后以給定的速率，將熱再生氣溫度控制閥的設定值提至232℃；

（2）升溫第2段，將冷再生氣流量控制閥從49.33%逐步關至20%，同時將熱再生氣溫度控制閥從20%開至75%，以給定速率將冷再生氣流量控制閥的流量設定值提至17.5 t/h；然后以給定速率，將熱再生氣溫控閥溫度設定值提至232℃；

（3）升溫第2段結束后，如果冷再生氣流量控制閥手動，其閥位在19.5%～20.5%之間，將其設定為20%。如果熱再生氣溫度控制閥手動，其閥位在74.5%～75.5%之間，將其設定為75%。

結合實際再生系統閥門特性及工藝要求，根據實際運行相關曲線，應用解耦技術等，對再生過程進行改造優化，實現再生順控程序全自動運行。

裂解氣干燥器再生智能順控系統經改造后，再生智能順控系統可投入自動運行，減少了操作人員工作量，避免誤操作，同時，裂解爐COT溫度均方差減少至0.7℃內［5］。

2.3 分階段延長干燥器運行周期

結合化驗分析數據，分階段逐步延長干燥器運行周期，實時監控各干燥器出口水含量變化，干燥器運行周期延長后，保證各干燥器出口氣體露點分析在-70℃以下，避免后系統出現凍堵現象。

干燥器的運行周期見表1，各干燥器的出口露點見表2～4。

表1 干燥器運行周期/h

表2 裂解氣干燥器出口露點

表3 氫氣干燥器出口露點

表4 第2干燥器出口露點

干燥器運行周期延長后，出口露點均在-70℃以下，運行狀態良好。

3 實施效果

裂解氣干燥器運行時間由24 h延長至30 h，第2干燥器運行時間由1個月延長至2個月，氫氣干燥器運行時間由24 h延長至72 h。延長運行時間后各干燥器再生次數變化如下：

（1）氫氣干燥器再生次數由182次/a下降至122次/a，每次熱再生時高壓蒸汽消耗2 t/h，熱再生時間為9 h，高壓蒸汽價格148.08元/t，節省費用16×104元；

（2）第2干燥器再生次數由12次/a下降到了6次/a。每次熱再生時，高壓蒸汽消耗6.5 t/h，熱再生時間26 h，高壓蒸汽價格148.08元/t，節省費用15.02×104元；

（3）裂解氣干燥器再生次數由原來的366次/a降低至293次/a，每次再生高壓蒸汽消耗8 t/h，熱再生時間9 h，高壓蒸汽價格148.08元/t，節省費用77.83×104元。

節省高壓蒸汽外引費用108.85×104元/a。

查詢乙烯及氫氣產品中水含量變化情況，均在控制指標范圍之內，干燥器再生周期延長后未對產品質量造成影響。乙烯水含量見圖2。

圖2 乙烯產品中水含量

4 結束語

通過研究干燥劑運行規律并結合干燥劑技術協議，將裂解氣干燥器、第2干燥器以及氫氣干燥器的運行周期分階段延長，從而減少干燥劑再生次數節省蒸汽用量，同時減緩干燥劑劣化程度。

繼續關注干燥器入、出口物料中的水含量，計劃根據各干燥器運行情況繼續延長其運行時間；同時此方案和經驗可以在同類裝置中推行，創新和經驗存在較強的借鑒意義。