煤制烯烃项目烯烃分离装置开工工艺介绍及优化研究

第13卷第6期神華科技2015年11月VOL.13 NO.6Nov.2015煤制烯烃项目烯烃分离装置开工工艺介绍及优化研究贾金秋王志军(神华包头煤化工有限责任公司,内蒙古包头,014010)摘要:本文介绍了某煤制烯烃项目烯烃分离装置开工流程和操作经验,对开工过程中的重点、难.点问题进行了详细分析。结合某煤制烯烃项目的历次开工经验,对烯烃分离装置开工中的关键步骤如丙烯制冷压缩机开工、产品气压缩机开工、开工过程中机组干气密封的保护、丙烯精馏塔开工等问题进行了优化研究。通过烯烃分离装置开工过程中关键步骤的优化研究,缩短了开工时间,保证了开工工作的顺利进行,节省了装置开工时期的能耗、物耗。关键词:煤制烯烃 烯烃分离开工优化压缩 机中图分类号:TQ53文献标识码:A文章编号:1674- -8492(2015)06- -075-04近年来,煤制烯烃项目在我国发展迅速。截至到是精馏系统运行的基本保证。工业常用的制冷方式有2015年5月,已经有神华包头、宁波禾元、陕西延长、4种:液体气化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热陕西中煤等多个煤制烯烃项目工业化运行。在煤制烯电制冷。丙烯制冷压缩机属于液体气化制冷,它抽吸烃项目中,烯烃分离装置起着承上启下的核心作用，吸人罐的丙烯气相,通过压缩做功提高其温度和压是煤制烯烃项目成功运行的关键装置。烯烃分离装置力。高压的丙烯气相经过冷凝器后变为液相,进人各.流程长、设备多。其中包含压缩、吸附精馏、蒸发等多精馏塔冷剂用户。在各用户中液相丙烯被高温介质加项单元操作,而且包括两台大型机组,是煤制烯烃项热为气相后进人吸人罐,完成丙烯制冷循环。目中开工较为复杂的单元。随着甲醇制烯烃技术工业丙烯制冷系统由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸化的日益成熟,煤制烯烃项目开工的难点,逐渐向烯发器等几部分组成。其中压缩机是关键部位,起到提烃分离技术转移。优化烯烃分离装置的开工流程,缩升冷剂压力和输送冷剂的作用。压缩制冷循环有两个短开工时间,降低开工中的物耗、能耗,对煤制烯烃项显著的优点:①饱和气相吸热和放热过程都是等温目的发展具有重要意义。的,接近于逆向卡诺循环，制冷系数高.②气化潜热值烯烃分离装置开工是-一个长期而复杂的过程,其高,单位工质的制冷量大"。中包括公用工程物料引入、机泵单试、透平单试、仪表该煤制烯烃项目的丙烯制冷压缩机使用10.0MPa联调、吹扫、气密、氮气置换、实气置换、丙烯制冷系统蒸汽作为透平驱动蒸汽,其透平为全凝式。冷凝液进开工产品气系统开工等步骤。本文着重介绍设备、仪入机组表面冷凝器,通过输送泵送至界外凝液管网。表调试完毕、公用工程物料引人之后,工艺系统开工丙烯 制冷压缩机有单独的润滑油系统、干气密封系过程中的几个重要步骤。统、防喘振系统,用以维持机组的正常运行。1.2 开工操作要点1丙烯制冷系统实气置换合格后,保证系统内丙烯压力在0.7MPa1.1 丙烯 制冷概述以上的情况下,向丙烯制冷压缩机3段排出罐引人丙精馏塔需要高压、低温的操作环境,其低温冷量烯液相。将各冷剂用户阀门切断,防止冷剂进人换热.从丙烯制冷压缩机获取。丙烯制冷压缩机为产品气精器。这样做是多次开工经验的总结,其目的有以下几馏系统提供-409C .-24C、79三个级别的丙烯冷剂，点:①减少在开工初期丙烯物料的用量。②带冷剂用作者简介:贾金秋( 1982-),男,工程师,2005年毕业于大庆石油学院，现任职于神华包头煤化工有限责任公司,负责烯烃分离装置的生产和技术研究工作oTel: 1847202005E-mail:jajnqiu@csclc.com●76.贾金秋等:煤制烯烃项目烯烃分离装置开工工艺介绍及优化研究第6期户开工,丙烯制冷压缩机运行不稳定,用户中的冷剂去水和重烃,在水洗塔除去甲醇、乙醇、乙醛、丙酮、丙会进入一二段吸人罐,增加停车风险.③用户过早引醇、二甲醚等氧化物,在碱洗塔除去二氧化碳,在气、人冷剂,会造成精馏系统回流和再沸不匹配,推迟产液相干燥器除去痕量水。前脱丙烷流程在压缩机三段品合格时间。将碳四及以上重组分分离,减少进人压缩机四段的物丙烯制冷压缩机组启动,转速达到最小可调转速料量,降低了负荷。同时,也导致了开工时,脱丙烷系之后,主操作调整系统的各项参数,建立起压力和温度统和压缩机系统互相影响,增加了开工难度,见图2。梯度。丙烯制冷系统的主要参数是温度液位和压力,5碳四产品几个参数的调控由压缩机转速和返回线、激冷线、气化产品气线阀门开度来控制。总的原则是由压缩机转速控制负国」荷;返回线控制吸人排出压力;激冷线控制温度;气化线控制液位。但是控制和影响不是单独的,几项操作必丙墙产品燃料气[ 碳五产品须协调统- - ,才能保证机组向稳定工况靠近,见图1。丙烷洗-0圈烯产品屯包脱甲命所_ Jt图2前脱丙烷 后加氢和丙烷洗工艺流程( 排出罐2.2 开工操作要点2.2.1压缩机氮气运 行丙烯制冷压缩机在上游甲醇制烯烃装置开工过程中,产品气组分图1丙烯制冷压缩 机流程不正常,其中的水和重烃较多。此时不能将产品气引(注:- -段吸入压力0.03MPa;二段吸入压力0.15MPa;三段吸入压人压缩机，以防止造成段间罐液位高,从而导致联锁力0.6MPa;三段排出压力1.65MPao)停车。但是,如果当上游装置产品气合格后再启动机1.3能耗和物耗组,会造成物料的大量损失。因为甲醇制烯烃装置和开工期间丙烯制冷系统最大的损失就是丙烯补烯烃分离装置之间没有储罐,在机组调整中,产品气液损失。丙烯制冷系统是密闭循环系统,但是由于泄只能从甲醇制烯烃装置水洗塔顶放火炬。为了解决漏.压缩机停车、排放不凝气、液位超高放火炬等原这个问题,在甲醇制烯烃装置调整期间,产品气压缩因,每次开工时都有大量的丙烯损失。机可以氮气运行。当产品气组分合格后,再进行氮气采取的措施有:开工前仔细检查去火炬阀门,发和产品气的切换,①可以检验压缩机组的运行状况。现内漏及时处理;实气置换彻底;关闭冷剂用户调节②在氮气工况下,实现机组低速和高速暖机,减少物阀和手阀;系统调整中避免超压和高液位现象出现;料损失。压缩机氮气运行过程中,要注意防止机组喘吸人罐输送泵及时预冷,当液位高时启泵输送,避免振和排出温度过高。慎重关小各段防喘振线和适当打放火炬操作。开四段放火炬阀门,以及加大机组各段补水降温，可以聚合级丙烯的价格按照8000元/t计算,根据该煤解决以上两个问题,但是机组氮气运行时间还是不宜制烯烃项目开工的历次统计,以上措施做好至少可以过长。压缩机氮气运行时,压缩机四段和后精馏系统隔减少丙烯损失50t,减少直接损失40万元。离，由四段排出放火炬阀门门控制四段排出压力。2.2.2压缩机操作2产品气压缩系统产品气压缩机达到最小可调转速后,要立即调整2.1产品气压缩概述各段返回线,遵循从前向后的顺序,防止物料在一二该煤制烯烃项目烯烃分离装置,采用前脱丙烷、段间循环,造成一二段排出温度高和四段喘振的现后加氢和丙烷洗工艺流程。来自甲醇制烯烃装置的产象。操作人员经常犯的错误是为了防止喘振,在机组品气经产品气四段压缩后进人精馏系统,在段间罐除提负荷过程中,各段返回线没有及时关小，这样会造神莱科技第6期●77●成高压脱丙烷塔压力迅速升高。在高压脱丙烷塔压力可以将此部分氮气引人烯烃分离装置,用于产品气压迅速升高,与氮气压力接近时,要将机组主密封气,切缩系统的置换。氮气单价按0.5元/m2计算,产品气压.至自身密封,如果延误时机,会造成机组密封损坏。缩系统置换按5000Nm/h计算,每小时可产生效益开车之前,机组的润滑油系统、密封气系统和调2500元。速油系统,均投入运行,确认机组联锁投用、驱动蒸汽3机组干气密封暖管合格。确认工艺系统氮气置换完毕,流程设定完毕。上游装置产品合格后,向压缩机系统引人物料,并3.1 流程概述且从四段向火炬系统排放。在继续升速之前,必须检产品气压缩机使用干气密封技术,以防止工艺介查机组所有的操作参数,并确定所有的状态稳定。随质泄漏。干气密封是--种气膜润滑的流体动、静压结着压缩机转数的提高,压缩机排出压力将会升高,压合型非接触式机械密封。当密封运转时,在密封端面缩机多余的物料,将会通过放空阀排入火炬系统。执形成气膜,使动静环之间脱离接触,从而避免磨损。行这项操作时要缓慢,防止压缩机喘振。段间罐会有干气密封在结构上有三级密封。- -级 密封气(即很少量的冷凝液,压缩机运转稳定后,建立段间罐内主密封气)来自压缩机出口，经过过滤后,通过压差调液位,投用液位控制器。节阀，控制注人压缩机两端的密封气腔,用动、静环之2.2.3高压 脱丙烷塔操作间形成的气膜,将工艺介质封住。二级密封(缓冲气)投用三段排出冷却器的丙烯冷剂,控制进入三段为氮气,与一级密封后泄露的少量- -级密封气,混合排出罐的温度,使三段排出罐建立液位。尽快实现液后排至火炬管网。三级密封气(隔离气)压力略高于大相干燥器的进料,这对尽早稳定高压脱丙烷塔的操作气压,在轴封与轴承箱之间充氮气隔离,起到隔离润很有必要。因为高压脱丙烷塔处于压缩机组三段排出滑油的作用。隔离气另一端与二级密封后的少量泄漏的位置,其回流罐相当于压缩机的四段吸入罐。所以气混合后排至大气。干气密封控制系统,使用并联过高压脱丙烷塔的压力、回流罐的液位,对机组操作关滤器对密封气过滤, -开- - 备。联很大。高压脱丙烷塔的操作需要注意以下几点:干气密封原件加工精度高,因此要求密封气体是①高压脱丙烷塔有两股进料,其中液相进料尽早投清洁的,防止密封面上带油或者其他液体。机组运行用,是高压脱丙烷塔调整速度的关键.②高压脱丙烷过程中,要保证密封气的持续供给,否则会导致密封塔回流罐液位控制要平稳,回流量与塔顶冷剂用量相面干磨,短时间内密封面就可能烧坏。杜绝机组倒转,匹配。在开工过程中,多数的机组停车,都是由于高压根据螺旋槽的设计方向,气体只有沿设计方向进人螺脱丙烷塔回流罐液位高引起的.③控制高压脱丙烷塔旋槽 ,密封面之间才能形成气膜;如果机组倒转,则会压力。因为高压脱丙烷塔处理机组四段吸人,压力高导致动、静环直接接触发生干摩擦,密封可能烧毁。为时,如果放火炬容易造成机组四段喘振。所以要通过了防止系统压力不平衡发生倒转现象,在机组各段排关小四段防喘振线,来控制塔顶压力。高压脱丙烷塔出管线上,设置单向阀,见图3。状态调整正常,标志产品气压缩机组已经运行平稳。弹簧座.密封周2.3能耗和物耗轴套产品气压缩系统设备多、流程长,是烯烃分离装置开工的重点和难点。同时,节能降耗的空间也较大。压缩机氮气运行,可以减少甲醇制烯烃装置进料后压缩机系统的调整时间。机组从启动、低速暖机、高速暖机,到调整到稳定状态,需要至少2h的时间。甲醇价格按3000元/t计算,开工期间,甲醇制烯烃装置的负荷按照160t/h计算,缩短开工时间2h,可产生经图3轴封结构济效益96万元。.2 开工操作介绍及存在问题甲醇制烯烃装置在开工初期反应器烘衬、置换机组干气密封开工时,使用低压氮气作为主密封时,需要使用大量氮气，正常设计是在水洗塔顶排放。气介质。 机组开工过程中,当系统压力等于氮气压力●78●贾金秋等:煤制烯烃项目烯烃分离装置开工工艺介绍及优化研究第6期的时候,需要将主密封气,由氮气改为自身密封。由于气相至丙烯精馏系统管线较长,输送过程中有冷凝现此时机组处于快速升速过程中,系统压力升高很快,象(特别是在冬季)。液相丙烯进人压力较低的丙烯精而切换主密封气,不是- - 个瞬间可以完成的工作。当馏系统，会发生气化吸热,从而导致系统低温。可以采系统压力高于主密封气压力时,机组主密封气流量，取的措施有:增加丙烯汽化器的热负荷,提高丙烯气会降低甚至为零,存在损坏干气密封的风险。相的温度。丙烯精馏系统实气置换时,关闭机泵出人为了防止密封气流量中断,开工时,可以使用氮口手阀。机泵投用时单独进行置换,可以有效控制机气增压工艺。泵充压泄压的速度。3.3氮气增压 系统4.2 全回流操作要点及优化氮气增压系统为- -套独立设备,使用驱动气将压.烯烃分离装置开工,一般均采用倒开车的方法，缩机缸体内部的气体增压，,将增压后的气体用于干气即丙烯精馏塔首先实现自身循环。煤制烯烃项目首次密封的气源,以保证干气密封气体和缸内气体的压开工时,很难实现丙烯精馏塔的自身循环。因为实现差,从而保证密封气的供给,见图4。这个目的需要800~1000t丙烯,开工之前原料的运输、储存等均是很大的问题。除了首次开车之外,均可,去火炬以采用倒开车的方法。倒开车的方法,可以提前调试驱动气名机泵和仪表,最大的好处是节省开工物料,提前丙烯产品合格的时间。当实气置换合格,丙烯精馏系统充压至0.7MPa气体出口后,将烯烃罐区的丙烯液相通过输送泵引入系统。按照设计,烯烃罐区的液相丙烯,需要通过不合格丙烯回炼泵,返回丙烯精馏系统。但是不合格丙烯回炼泵的输送能力较小，最大流量在15~ 20t/h左图4氨气增压系统流程右。经过计算，丙烯精馏系统仅充液就需要约50h,这3.4高压氮气线对系统的开工进度有很大影响。根据包头的开工经开工中,要保证主密封气不中断,也可以采用另验,经常是丙烯精馏系统还没有实现循环，就已经被迫外一种方法。即将机组干气密封开工时使用的主密封接收上游系统来的物料了。经过多次开工的实际操作，气,改为高压氮气(3.2 ~ 4.0MPa),使得主密封气压力发明了- -条新流程。以丙烯产品输送泵为补液泵,经由始终高于缸体压力。这样开工过程中,就可以不必进丙烯产品去聚丙烯装置管线,反串至烯烃分离装置,直行主密封气的切换操作,避免开工过程中主密封气流送聚丙烯管线上,经过丙烯产品保护床,将丙烯液相引量的波动,杜绝主密封气流量为零现象,消除干气密人精馏系统。丙烯产品输送泵能力为60~100t/h,丙烯封损坏的隐患。精馏系统补液时间,可以缩短到14h,见图5。4丙烯精馏塔开工优化操作 .回流罐I回流菜.4.1 置换与预冷丙垛丙烯精馏系统容量大,在开工期间,要安排氮气-Q的使用统筹时,丙烯系统的置换是主线,其他系统的不合格丙烯输送泵置换,要做相应的调整和让步,这样才能保证丙烯精6↑聚丙烯裴丙烯产品输送泵置界区馏系统有足够的时间,实现全回流运行。图5丙烯精馏塔逆向补液流程罐区输送至烯烃分离装置的液相丙烯,经气化器加热后变成气相,由丙烯精馏塔回流罐进人丙烯精馏5结束语系统。第一次实气置换是系统预冷的过程,适当的低温是允许的,也是必要的。但是在此过程中,要注意防煤制烯烃项目烯烃分离装置开工工艺与传统乙止机泵发生过冷现象,损坏机封。过冷的原因是丙烯烯装置分离工艺有着较为明显的区别。(下转第83页)神莱科技第6期planed preventive maintenance system and technical condition- -based maintenance system. Shenhua adopt dai-ly inspection and regular repairment. With continuous purchasing of new type of wagons and the transforma-tion of existing railway trucks， the problems in the maintenance mode are increasingly prominent.Therefore ,this paper discusses the use of big data technology , the acquisition of Shenhua railway information and moni-toring system , the construction of the Shenhua wagon big data platform, the excavation wagon repairing relateddata, to realize condition-based maintenance system gradually.Key Words: Large Data; Wagon; Condition-based Maintenanceance(收稿日期:2015-11-09责任编辑: 马小军)(上接第78页)随着煤制烯烃工艺的不断成熟,烯烃分离装置开工技深远的意义。术也在不断优化。优化烯烃分离装置开工工艺,对开参考文献:工关键问题进行深入研究,可以达到缩短开工时间、降低物耗和能耗的目的,有较为显著的经济效益。优[1]吴秀章煤制低碳烯烃I艺与工程[M]北京:化学工业出版社，化烯烃分离装置开工工艺,对煤化工产业的发展具有2014:457-458.Introduction and Optimization Study of Light Olefins Recovery UnitStarting Technology of Coal to OlefinsJIA Jinqiu， WANG Zhijun(Shenhua Baotou Mine Chemical Co，Ld, Baotou, Inner Mongolia, 014010)Abstract: The paper introduces the start- up process and operational experience of Light Olefins RecoveryUnit Coal Chemicals Co.， Ltd， gives detail analysis of key point and difficulty in start-up period. Combina-ion of experience of start -up before， deeply optimize the key procedures such as propylene refrigeration com-pressor’s starting， the charge gas compressor’ s start-up， the protection of dry gas seal during starting， pro-pylene fractionators ’start- up. Based on optimization research of Light Olefins Recovery Unit' s start- up,shorten the time of starting and ensure start -up smoothly， thereby save the cost of energy and material con-sumption.Based on optimazation research of Light Olefins Recovery Unit's start- up，shorten the time of start-up and ensure start-up smoothly , thereby save the cost of energy and material comsumption.Key Words: Coal to Olefins， Light Olefins Recovery Unit; Starting Technology ，Optimization, Compressor(收稿日期:2015-06-23责 任编辑:杨静)