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編 輯 | 化工活動家

來 源 | 乙烯工業 中韓石化

作 者 | 戴傳武

關鍵詞 | 乙烯裝置  前脫丙烷前加氫

共 2256 字 | 建議閱讀時間 10 分鐘

導 讀

目前乙烯裝置分離流程主要包括順序分離、前脫丙烷前加氫和前脫乙烷前加氫流程。前脫丙烷前加氫流程具有能耗低、操作簡便和開車方便等優勢，在我國乙烯裝置中廣泛采用。某800kt/a乙烯裝置分離工藝采用中石化自主開發的前脫丙烷前加氫技術(LECT)，其中脫丙烷塔采用高低壓雙塔脫丙烷技術，雙壓力脫丙烷塔系統設計可以最大程度的減緩結垢降低能耗；碳二加氫催化劑由中國石化北京化工研究院開發，催化劑燕山分公司生產，其乙烯選擇性較高，抗波動能力強。

前脫丙烷前加氫工藝流程

脫丙烷塔采用雙塔。高壓脫丙烷塔設在裂解氣壓縮機四段和五段之間，位于裂解氣堿洗及干燥之后。經過干燥后的物料進入高壓脫丙烷塔，塔頂氣相進入壓縮機五段，后進入碳二加氫反應器，脫除乙炔和絕大部分丙炔和丙二烯(MAPD)后依次由預脫甲烷塔塔釜液、-1℃丙烯、脫甲烷塔釜液、-22℃丙烯冷卻冷凝，再進入高壓脫丙烷塔回流罐。回流罐分液后的大部分液相作為高壓脫丙烷塔的回流，其余液相和氣相分別進入冷分餾系統。高壓脫丙烷塔塔釜物料進入低壓脫丙烷塔，低壓脫丙烷塔塔頂物流返回高壓脫丙烷塔補充回流，塔釜物料進入脫丁烷塔。

前脫丙烷前加氫系統生產運行情況分析

01

高低壓脫丙烷塔運行情況分析

2013年11月，乙烯裝置進行了考核標定，高低壓脫丙烷塔考核標定數據及日常運行數據如下。

可以看出：雙塔運行參數與設計值相差較小，且實際運行過程中高壓脫丙烷塔冷凝器滿足設計要求，可以保持回流溫度在設計值，保證了該塔分離效果，滿足乙烯裝置高負荷運行工況。在標定及生產運行期間，由于原料因素進料中重組分較設計值偏高，塔釜出料均比設計值高出7~10t/h，釜溫較設計值高2~4℃。

02

碳二加氫系統運行情況

采用由中國石化北京化工研究院開發的BC-H-21B碳二加氫催化劑，該催化劑從2013年8月至今已運行2個生產周期，共進行了10次催化劑性能評價。運行結果表明：在CO和MAPD濃度都較高的情況下，催化劑性能比較穩定，能滿足乙烯裝置正常生產要求。

①催化劑活性高，抗CO波動能力強

在2個運行周期內，裂解氣中CO含量變化較大，CO含量(體積分數)在380×10-6~920×10-6波動，但三段出口乙炔含量(體積分數)始終小于0.1×10-6，說明其加氫活性高，抗CO波動能力強。

②乙烯選擇性高

下圖為碳二加氫催化劑乙烯平均選擇性運行考核數據。

在2個運行周期內，乙烯選擇性始終保持在60%~85%。可以看出：從各次考核的數據來看，BC-H-21B的選擇性的穩定性好，根據裂解原料的不同，其選擇性有所差別，但未出現明顯的選擇性衰減現象，整個運行周期內的乙烯平均選擇性達到69.3%，這表明該碳二前加氫系統具有良好的乙烯增長。

③MAPD轉化率

從10次考核的平均數據來看，入口MAPD含量(體積分數)波動幅度較大，從0.45%~1.01%，平均含量在0.71%，高于其它國內前脫丙烷前加氫流程的裂解裝置，出口MAPD含量平均控制在0.3%以下。第1周期(前9次考核數據)MAPD平均轉化率達到60.0%，第2周期(第10次考核數據)MAPD轉化率為45%，由于數據考核在反應器初期運行階段，各段反應溫度都控制較低，隨著運行時間的延長，反應溫度逐步升高MAPD轉化率也會提升。

前脫丙烷前加氫系統存在問題及應對措施

01

裂解氣壓縮機五段吸入壓力波動

2016年大檢修后乙烯裝置開車初期，裂解氣壓縮機五段入口壓力在短時間內發生劇烈波動，由1.37MPa下降至0.95MPa，而高壓脫丙烷塔頂壓力急劇上漲至2.48MPa，五段吸入流量最低降至92t/h。由于裂解氣壓縮機及高壓脫丙烷塔系統波動，碳二加氫反應器入口流量由261t/h降至160t/h，碳二加氫反應器被迫手動停車，前冷停止進料。

裂解氣壓縮機五段吸入壓力波動的原因為五段入口過濾網發生堵塞。過濾網堵塞主要原因是開車初期鐵銹等機械雜質所致。后通過敲打、加熱、五返五返回閥的調整，讓裂解氣在該濾網處形成擾動，使濾網破損，消除堵塞，裂解氣壓縮機五段吸入壓力恢復正常。

為防止開車過程中機械雜質堵塞壓縮機入口過濾器，在試車以后正常運行前應該拆掉細的過濾網，保留骨架。

02

低壓脫丙烷塔再沸器結垢

2018年乙烯裝置低壓脫丙烷塔再沸器發生聚合堵塞，導致換熱器報廢更換。造成換熱器聚合結垢的主要原因分析如下：

1）再沸器管程為盤油加熱，殼程為含有大量不飽和碳四及碳五等物料，換熱器型式采用臥式換熱器，死角較多，工藝側聚合物容易在殼程內累積。

2）塔釜溫度較設計值偏高。

上表可看出：低壓塔進料實際組成較設計值偏重，導致塔釜溫度需保持在81℃以上才可保證塔釜碳三不超標。

3）阻聚劑注入管道為碳鋼材質，容易堵塞導致阻聚劑注入不暢。

 

針對上述具體原因，具體措施如下：

1）結合擴能改造項目，擬將換熱器型式由臥式改為立式熱虹吸，盤油走殼程，工藝物料走管程，沒有死區。停留時間短，對緩解物料結垢會有一定效果。另外將盤油出口溫度由125℃降低至90℃，降低了換熱管金屬壁溫有利于降低自聚結垢。

2）低壓脫丙烷塔壓力盡量采取設計下限卡邊操作，高壓脫丙烷塔受壓縮機最大能力的限制，降壓幅度有限，為減緩換熱器結垢，塔釜將不嚴格控制C2含量。

3）將阻聚劑注入管道改為不銹鋼材質，強化阻聚劑注入量管控，建立換熱器參數及阻聚劑注入量臺賬。

4）裝置根據工藝參數變化情況，確定合理的再沸器切換周期。

03

“五返五”防喘振閥門動作導致碳二加氫反應器跳車

自2013年8月裝置開工以來，共發生2次因“五返五”防喘振閥門動作導致碳二加氫SD-1聯鎖，乙烯產品不合格，以及碳二加氫SD-2聯鎖，冷區切斷進料的事故。

 

裂解氣五段設置了2個返回閥FZV-20028A/B。A閥位于高壓脫丙烷塔回流罐頂，簡稱冷回流;B閥位于脫砷保護床Ｒ-202入口，簡稱熱回流。原設計冷返閥采用簡單的五段排出流量控制碳二加氫空速，不參與機組的防喘振控制。熱返受CCS系統五段防喘振安全裕度控制。一旦機組工作點運行進入防喘振區域，“五返五”B閥易提前動作導致碳二加氫空速過低而跳車。

 

2016年大檢修優化防喘振系統，增加“五返五”A閥的防喘振控制系統，A閥與B閥的喘振曲線一致，A閥防喘振曲線是B閥防喘振曲線右移20%，并在A閥防喘振系統中設置流量的低限，低限用來調節和穩定碳二加氫的空速。通過防喘振優化后，碳二加氫系統運行至今未發生空速過低停車事故。