丙烯精馏系统存在的问题及改造方案优化

工业拉求乙烯工业200,20(2)39~44ETHYLENE INDUSTRY丙烯精馏系统存在的问题及改造方案优化涛,宋虎林,邸书才(中国石化中原石油化工有限责任公司,河南濮阳,457000摘要:探讨了中原乙烯装置丙烯精馏系统的工艺流程、存在的问题及采取的技术措施。通过对8种改造方案进行论证,认为第8种改造方案适合中原乙烯装置丙烯精馏系统的改造。关键词:丙烯精馏系统;问题;改造中国石化中原石油化工有限责任公司(以下公司的斜孔塔盘技术对丙烯精馏塔进行了扩能改简称中原乙烯)乙烯装置于2000年首轮扩能改造造。目前丙烯精馏塔的情况见表1,进料组成见表后,乙烯装置生产能力由140kta提到180ka,2,设计操作参数见表3。其中丙烯精馏塔体未动,仅通过改造塔内件使丙1号丙烯精馏塔2号丙烯精馏塔回流罐DA-407DA-410烯精馏塔进料量由8th提髙到10.339th。虽然HEA丙烯精馏系统的能力得到了提高,但也存在许多问题,尤其是随着乙烯装置的瓶颈消除,丙烯精馏TEA-a系统愈来愈不适应乙烯装置的生产要求,急需对丙烯精馏系统进行改造和优化。1丙烯精馏系统简介CA-402GA-411.1流程简介FA-409尾气去压循环丙烷丙烯产品缩系统来自碳三加氢反应器出料分离罐(FA-409)QW:急冷水CW:冷却水的物料进入2号丙烯精馏塔(DA-410)的第116块塔盘,DA-410塔再沸器(EA-427)采用二次急图1丙烯精馏系统流程表1丙烯精馏塔(DA-407DA-410)塔体情况冷水做热源塔顶冷凝器(EA-424)采用冷却水做冷剂,EA-424冷凝的物料进入丙烯精馏塔的项目直径/高度/塔盘数/设计压设计温块力/MPa度/℃回流罐(FA-46)。FA-46上设置的尾气冷凝器DA40260070606160122.081采用15℃的丙烯做冷剂冷凝尾气中的丙烯,未冷表2丙烯精馏塔(DA-407/DA-410)进料组成凝的尾气送入裂解气压缩系统。DA-410塔釜的进料组成实际1实际2液体作为回流,用泵(GA-402)送入1号丙烯精馏氢气(v),%塔(DA-407)。DA-407的塔顶气相进入DA甲烷(v),%2乙烷/×10-6l1218410的第127块塔盘下方,DA-407塔底循环丙烷丙烯(),%80.37丙烷(v),%作为裂解原料送回裂解炉,从DA-410塔的第11碳四/×10-64707块塔盘采出聚合级丙烯(见图1)。中国煤化工12丙烯精馏塔的结构和进料组成CNMHG期:20-0-24丙烯精馏塔在2000年乙烯装置扩能改造前为作者简介:姜涛(1963-),男,教授级高级工程师副总工程师,1983年毕业于郑州大学化学系,现主要从事乙烯生产方面浮阀塔,2000年乙烯装置扩能改造时,采用上海某的工作40乙烯工业第20卷表3丙烯精馏塔搡作参数DA-407DA-410塔压/kPa1955t874塔顶温度/℃塔底温度/℃进料量/(kg"h-1)10339进料温度/℃塔压降/kPaEN NIAL回流量/(kgh1)丙烯采出量/(kgh-1)8830丙烷采出量/(kgh-1)时间ld图3循环丙烷中丙烯含量示意2丙烯精馏系统存在的问题及采取的措施207-05月-04~07-17)2.1丙烯精馏系统存在的问题(3)丙烯中甲醇含量高。000年丙烯精馏塔更换为斜孔塔盘后,处理自2000年丙烯精馏塔更换塔盘后,若碰到裂能力增大,但出现许多问题无法解决解原料中有甲醇、MIBE或深冷系统注甲醇,丙烯(1)丙烯产品纯度低。产品中甲醇含量就会超标。2007年5~6月丙烯丙烯产品纯度一直无法提高(设计99.6%中甲醇超标统计见表4(υ))。2007年5月4日~7月17日丙烯产品纯度表4丙烯中甲醇超标统计w,x10-6统计情况见图2时间(2007年)甲醇含量5月7日5月8日e9965月24日5月25日114.005月26日57.205月27日5月30245月31日54.50月1日50,256月2日64.00时间l6月3日图2丙烯产品纯度示意(2007-05-04~07-17)6月4日6月6日从图2可看出,丙烯产品的纯度一直偏低6月7日12.00丙烯产品的纯度直接影响聚丙烯装置的单耗以及6月8日生产能力。2007年5月7日~8日是由于冷箱冻堵注甲(2)循环丙烷中的丙烯含量高。醇造成的,5月24~28日是由于石脑油中含MTBE循环丙烷中的丙烯含量一直偏高(设计为4%(运输车污染)造成的,5月30日~6月8日是由于(mo),大量丙烯从循环丙烷中损失。2007年5轻烃运输车拉甲醇后未清洗干净造成的。月4日~7月17日循环丙烷中的丙烯含量统计情2.2原因分析及临时措施况见图3。2.2.1原因分析从图3可看出,循环丙烷中丙烯含量比设计000年丙烯精馏塔换塔盘后,丙烯产品高很多。由于循环丙烷返回裂解炉做裂解原料,中国煤化工士高以及丙烯产品中过高的烯烃含量会造成裂解炉管快速结焦。所甲直CNMHG决。出现这些问题以,循环丙烷中丙烯含量高对乙烯装置的生产操的主要原因是作和经济效益不利。(1)丙烯精馏塔更换的斜孔塔盘效率低,仅第20卷姜涛等丙烯精馏系统存在的问题及改造方案优化41·60%左右。虽然处理能力大,但分离效果差,不能3.2丙烯精馏系统改造方案把丙烯和丙烷很好的分开。在丙烯精馏塔未更换3.2.1方案1(双塔之间加塔方案)塔盘前,丙烯精馏塔进料中所含的微量甲醇主要(1)设计思想和改造方案。进入循环丙烷中,不会影响丙烯产品质量。但更目前DA-410塔在回流量为155~160th时换塔盘后,由于该斜孔塔盘效率低,在丙烯精馏塔塔盘的处理能力较好,说明主要问题是塔盘效率进料中含有过量的甲醇时,丙烯产品的甲醇含量低,理论板数不足。针对该问题,直接的解决方法就会超标,影响下游装置的生产。就是增加塔盘数、提高理论板数,在原有的DA-2)中原乙烯的原料来源变化大,由此引起丙407塔和DA-410塔之间新增1座DA-03塔,部烯精馏塔进料组成发生变化,若未及时调整,会造分用于精馏,部分用于提馏,与目前的两座塔串联成丙烯产品质量更差,丙烷中丙烯含量更高。操作,无需新增加冷凝器和再沸器。2.2.2临时措施(2)设备核算情况。由于中原乙烯采用的是高压丙烯精馏流程,为稳妥起见,目前2座塔的板效率按65%计以急冷水做热源,且有中间再沸器,影响丙烯精馏算,新增的塔需要45块理论板数,知层实际板,进料塔操作的因素,2有:进料组成、进料温度、进料位和中间再沸器的位置需要调整。再沸器位置调整至置、塔压、轻组分含量、灵敏板温度、回流比、再沸DA-0B塔底,进料至DA-塔的第2或36层(顶部器加热、塔顶冷凝器、塔顶采出量及塔底采出量为1层)。新增的塔径可取2.65m,建议为2.8m。等。根据以上影响因素,采取以下措施进行调整:(3)结论意见。(1)将进料温度由44.6℃提高到49.0℃,以此方案可保证丙烯纯度在99.5%,塔底丙烷降低循环丙烷中丙烯的含量中丙烯含量在4%以下。关键问题是新增塔DA-(2)提高塔釜温度,增加再沸器和中间再沸器03大于或等于DA-407塔,投资大,而丙烯精馏的的负荷,以降低循环丙烷中丙烯的含量;处理能力没有增大,该方案不妥。(3)改变进料位置,以提高丙烯产品纯度或降3.22方案2(双塔更换内件方案)低循环丙烷中丙烯的含量(1)设计思路及改造方案。(4)增大回流比或增加塔顶冷凝器的负荷,以根据经验,在丙烯丙烷分离塔中,常规的塔提高丙烯产品纯度;盘效率一般可达到80%-85%,ADV塔盘在丙烯/(5)减少丙烯采出量,以提高丙烯产品纯度;丙烷分离塔中已多次使用,其板效率在90%~(6)减少丙烯采出量,以降低循环丙烷中丙烯95%以上(根据实际生产标定数据计算所得)。建的含量。议使用ADV塔盘对丙烯精馏塔进行改造。通过以上措施,虽提高了塔顶丙烯纯度、减少现塔盘的降液管均为中间降液,且相邻两层了塔底丙烯损失,但还远未达到设计要求。的降液管互相垂直,与常规塔盘的降液管不同,改造时不能重新利用。所以改造时降液管、受液盘3丙烯精馏系统的改造方案优化等均需更新。改造后塔盘总数仍为190块,塔盘3.1现状分析的位置不变,所有进料、返塔、抽出管口均不变。对目前丙烯精馏塔(DA-407,DA-410)进行(2)设备核算情况。计算所得总的理论板数为128块,而实际塔盘数为稳妥起见,塔盘效率按照85%计算,用ADV为190块,故目前塔盘的效率约为65%。根据经塔中国煤化工亥算。水力学核算验,在丙烯/丙烷分离塔中,常规塔盘的塔盘效率结果CNMHG处理能力12th,般可以达到80%~85%,说明目前塔盘的结构能力上限为105%,丙烯纯度995%,塔底丙烷中或设计存在一定的缺陷。丙烯含量低于4%~5%(计算结果为2.86%)。乙烯工业第20卷(3)结论意见将现有的190块塔盘全部更换为ADV塔盘可同时满足处理能力和分离效率的要求,操作条件与现在的基本一致。冷凝器、再沸器、回流等负荷基本不变,可以满足处理量和产品质量的要求。该方案的不足是改造工作量大,若按此方案改造乙烯装置的检修时间过长,且丙烯精馏塔的处理407DA-407N能力没有增大。如仅更换塔内件,即能解决塔底丙烯含量问题,该方案也值得考虑3.2.3方案3(新增提馏塔方案A)(1)设计思想和工艺流程。图4增加提馏塔DA-407N的工艺流程示意新增1座提馏塔(DA-407N),与现有的2座(3)结论意见。塔串联操作,塔顶气、液相与DA-407塔底部相该方案增加的提馏塔投资约450万元。把进连塔底采出丙烷。把DA-407塔的一部分理论料口放到DA-407塔顶部,DA-407塔直径比板作为DA-410塔的补充,即将进料板位置由DA-410塔小,有可能在进料处形成瓶颈。虽提DA-410塔的上部移至DA-407塔的顶部,以实出了塔顶丙烯纯度保持现状不变,塔底丙烷中的现丙烯产品纯度由98.5%提高到99.5%。如此,丙烯含量降到4%以下的想法。但新增DA-407NDA-407塔用于丙烯提馏的理论板数就明显不够需增仪表控制系统,不利于简化操作,没有增加丙了,大量丙烯从DA-407塔底部进入新增的提馏烯精馏的能力,投资也较大。塔DA-40N。经核算,新增的提馏塔DA-40N3.2.4方案4新增提馏塔方案B)塔盘负荷30~50th,塔底设再沸器,采出丙烷中(1)设计思想和工艺流程丙烯含量不大于4%。流程见图4。在原有的DA-407塔后边加1座小提馏塔(2)设备核算情况(DA-407R),以回收DA-407塔底部物料中的丙新增的提馏塔直径1.5~1.8m,有60块理论烯。新增的小提馏塔可以当作是DA-407塔的延板板效率按85%计,实际板数约为丌1块板间距伸同时DA-407塔和DA-410塔的操作条件保取045m,塔高约42m,塔底需加1台负荷为2.5持不变。该改造方法能以最小投资和变动达到节MW的再沸器。能增效的目的。流程见图5。新增丙烯提馏塔1号丙烯精馏塔2号丙烯精馏塔DA-407RDA-407DA-410FA-406EA-423EA425REA425NEA427R中国煤化工CNMHG进料丙烯产品尾气图5增加丙烯提馏塔DA-407R的工艺流程示意第20卷姜涛等.丙烯精馏系统存在的问题及改造方案优化43(2)设备核算情况3.2.7方案7(新增丙烯精馏塔DA-410N与DA-407R有20块理论板,板效率按85%计,DA-407塔、DA-410塔串联改造方案)应有24块实际塔盘,取盘间距取0.45m,塔直径(1)设计思路及改造方案为1.2m,釆用单溢流塔盘,塔高约20m,塔底再沸把解决目前的操作问题与新上的碳四烯烃催器负荷0.7MW。化裂解制丙烯项目结合起来考虑,新建1座丙烯(3)结论意见。精馏塔DA-410N,将DA-410塔与DA-407塔串该方案工作量及投资较低,方案可行,但没有联起来作提馏段。进料为16t/h时,丙烯产品纯增加丙烯精馏的能力,并且塔顶丙烯纯度低的问度为99.6%,循环丙烷中丙烯含量为4%。题仍然得不到解决。(2)设备核算情况。3.25方案5(加高DA-407塔方案)新增DA-410N塔直径3.6m,塔高65.15m,(1)设计思想和工艺流程塔盘127块,对塔顶冷凝器和回馏罐进行更换,增不新增设塔,加高原有的DA-407塔,原流程加部分设备和仪表。基本保持不变。(3)结论意见(2)设备核算情况。该方案可以在正常生产时施工,大检修期间将DA-407塔增高17m左右,约35块塔盘、碰头,操作系统比原先复杂,可以保证丙烯产品和25块理论板就能将DA-40塔底丙烷中丙烯含量循环丙烷的质量,增加丙烯精馏的能力,能耗会增降低到4%,同时DA-410塔的冷凝器和再沸器、大,做为一种改造方案还是比较好的。DA-407塔的再沸器负荷均在设计值内。32.8方案8(新增丙烯精馏塔DA-410N与(3)结论意见。DA-410串联改造方案该方案将DA-407塔加高17m,再沸器和冷(1)设计思路及改造方案。却器能够满足改造后的需要,并且方便了操作把解决目前的操作问题与新上的碳四烯烃催塔体加高工程在齐鲁乙烯改造中已有先例,基础化裂解制丙烯项目结合起来考虑。新建1座丙烯加固和高空组焊均可实现,但未增加丙烯精馏的精馏塔DA-410N,将DA-410塔作为提馏段能力,并且施工有一定难度。DA-407塔搁置不用。进料为16th,丙烯产品纯326方案6(更换DA-40塔方案)度为99.6%,循环丙烷中丙烯含量为4%(1)设计思路及改造方案。(2)设备核算情况。将DA-407搁置,新上一提馏塔DA-407N,新增DA-410N塔直径3.6m,塔高65.15m,进料口从DA-410塔移到DA-40N塔上部,这样塔盘127块,对塔顶冷凝器和回馏罐进行更换,对可以增加提馏段的塔盘数,提高丙烯产品的质量,回流泵进行更换或改造。同时又能保证循环丙烷中的丙烯合格。(3)结论意见。(2)设备核算情况该方案可以在正常生产时施工,大检修期间新增的提馏塔DA-407N直径2.8m,塔高67碰头,操作控制系统与原先相同,可以保证丙烯产m,14块塔盘。冷却器和再沸器、回馏罐及控制系品和循环丙烷的质量,增加丙烯精馏塔的能力,设统利旧。计能耗低,是一种比较理想的改造方案。(3)结论意见该方案可以在正常生产时施工,大检修期4结V凵中国煤化工间碰头,操作系统和原先相同,可以保证丙烯产品CNMH〔造方案的论证和循环丙烷的质量,但没有增加丙烯精馏的可以看出方案8比较合理。该方案新增丙烯精馏能力。塔DA-410N,旧DA-410用作提馏段,原有设备乙烯工业第20卷得到了合理利用,操作控制系统保持不变,既减少了投资,又利于操作,不仅丙烯产量达到了提高的参考文献要求,丙烯产品和循环丙烷的质量也均可得到满1]王松汉,何细藕.乙烯工艺与技术[M].北京:中国石足。新增DA-410N塔可以在检修前施工,大检修化出版社,2000.549-572期间碰头,可以满足乙烯装置对丙烯精馏系统改[2]李作政,冷寅正.乙烯生产与管理M]北京:中国石造的要求,是一种可以实施方案。化出版社,1992.270-294投稿须知乙烯工业》是由中国石化工程建设公司主办、全国乙烯工业协会协办的面向石油化工行业和关心石油化工行业的群体和个体的公开发行期刊,是全国惟一专门反映乙烯工业全系统管理和发展的科学技术期刊。作者均是乙烯行业的行家里手,既有专家学者纵论乙烯工业的发展前景,又有设计和生产第一线工程技术人员的创新改造和丰富的实践经验。本刊于1989年创刊,全年4期。《乙烯工业》期刊是作者尽展才华的大舞台,有综述、科学管理技术开发、工业技术、国内外信息等众多栏目供您选择,热忱地欢迎您有真知灼见的赐稿。其实很简单,您只要留心下面几点就足够了。(1)所投稿件应符合本刊报道方向,专业范围(2)文责自负,署名人数和顺序由作者自定,如用笔名请告知真名和通讯地址以便联系。(3)文稿论点要明确,论据可靠,数字准确,文字精练,引用资料请给出参考文献并在文中标注。(4)稿件内容应注意保守国家机密,不侵犯他人知识产权,并提供由本单位保密委员会或技术主管部门出具的符合保密规定的证明。(5)文稿一般不超过4000~4500字。文稿请附英文题名,3~8个中英文关键词,中、英文摘要,第作者简介(包括出生年、性别、籍贯、职称、毕业院校、现从事工作)、单位、电话、传真和E-ml地址。(6)文稿按照现行的国家有关规定或《中国石油化工集团公司科学技术期刊编排规范》的要求撰写。(7)请勿一稿多投,并请自留底稿,无论刊登与否恕不退稿。(8)文稿采用与否,均由本刊编辑部最后审定。依照《著作权法》规定,本刊可对文稿作文字性修改删节,或建议作者进行修改、删节。(9)稿件采用日期一般滞后6~8个月。(10)文稿刊登后,按国家有关规定,以字数为主并考虑质量支付稿酬,同时赠送当期期刊1册。(11)文稿请通过htp://magazine,sei.com.cn投稿。编辑部联系电话:(010)84876209;传真:(010)84878856;E-mal:Yxgy@sei,com,cn联系人:朱若昕加加加算加中国石化裂解技术网站简介中国石化裂解技术网站是基于数据库的多功能实用型网站,具备乙烯裂解数据库查询、裂解产物收率在线计算、技术交流论坛等多项功能,为乙烯厂家、科研中国煤化工络平台。中国石化裂解技术网站愿为广大用户提供帮助和技术支持。YHiCNMHG中国石化裂解技术网站地址:htp://ww.leie,com或者hp:/ww,ie.com.cn