導 讀

中國石油獨山子石化分公司1000kt/a乙烯裝置裂解氣分離工藝采用林德公司的前脫乙烷前加氫專利技術，裂解氣首先通過壓縮脫出汽油、水等重組分，經裂解氣干燥、預冷后進入脫乙烷塔，分離出的C3+組分送入熱分離單元進行分離，分離出的C2-組分在列管式反應器中進行加氫脫炔，加氫后的碳二及輕組分進入深冷系統進一步分離出氫氣及甲烷并得到碳二組分，碳二組分在乙烯精餾塔中分離，最后得到乙烯產品。因此乙烯精餾塔的平穩良好運行對乙烯裝置至關重要。

乙烯精餾塔壓差高原因分析

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乙烯精餾塔簡介

乙烯精餾塔有94層篩板塔盤，進料在第23層塔盤，進料為脫甲烷塔塔釜的碳二餾分，塔頂采出為聚合級乙烯，塔釜采出為乙烷組分，塔操作壓力(表壓)0.73MPa。

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乙烯精餾塔壓差高現象

自2018年9月末以來，乙烯精餾塔壓差逐漸由正常的37kPa升高至49kPa，塔進料線以下塔盤溫度偏低，塔釜循環乙烷量偏小，塔再沸流量偏低，塔頂乙烷含量和塔釜乙烯含量均偏高，乙烯和乙烷的精餾分離效果變差。通過降低進料負荷，塔壓差好轉，負荷加大后，壓差上漲。乙烯精餾塔操作成為裝置負荷提高的制約點。

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乙烯精餾塔壓差高原因分析

首先，通過調整乙烯精餾塔的進料、回流、再沸等排除因操作原因造成塔壓差上漲，而后分析進料露點合格，排除水凍堵的可能。通過乙烯精餾塔取樣點分段測量塔的壓差，確定乙烯精餾塔提餾段壓差偏大，壓降最大區域為第8~17層塔盤(見上圖)。

其次，通過取樣分析，乙烯精餾塔塔釜中綠油(丁二烯及其他碳四及以上組分)含量較高。經分析判斷，乙烯精餾塔壓差上漲的原因為：塔盤局部聚集的綠油等重烴堵塞塔盤，造成該塔在高負荷運行時，塔盤氣流上升不暢、壓差上漲。

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乙烯精餾塔進料中綠油來源確認

對冷分離各點取樣分析綠油含量，通過多組取樣結果的平均值作為計算分析的基礎數據。流程各位置綠油含量如下。

由分析數據可得出如下結果：

1) 碳二加氫反應器入口不存在綠油，出口存在綠油，說明選定的綠油分析方法具有很強的參考性。反應器出口綠油含量在150mL/m3左右。行業中一般碳二加氫反應器出口綠油濃度在100~1000mL/m3，符合行業規律。

2) 綠油分離罐頂物料中綠油含量和反應器出口綠油含量相比，減少不明顯，說明綠油分離罐分離效果很差，幾乎不能分離綠油，而在實際運行中綠油罐液位也未見明顯上漲。

3) 碳二吸收塔塔釜不存在綠油，說明綠油全部進入脫甲烷塔，以綠油分離罐頂的綠油含量181mL/m3為基準，進行換算各工藝位置綠油含量理論值和實際分析值相比較，數據如下。

從上表可得出：

1) 脫甲烷塔進料及塔釜綠油理論計算值遠低于實際分析值，但理論和實際變化趨勢一致，即塔釜含量均為進料的1.17倍，說明綠油會在低溫1、2號分離罐及脫甲烷塔等流速相對較低的位置集聚，但集聚達到平衡后不再集聚，保持進出平衡。而在實際操作中冷箱通道及脫甲烷塔也不存在綠油堵塞的現象。

2) 乙烯精餾塔塔釜綠油理論計算值遠大于實際分析值，而塔頂乙烯產品中丙烷及以上組分分析小于2mL/m3，即綠油組分未從塔頂帶出。綠油進出不平衡會使其在乙烯精餾塔中聚集，堵塞提餾段塔盤，這是造成乙烯精餾塔塔壓差升高的根本原因。

乙烯精餾塔壓差高的解決措施

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解決方法及依據

根據乙烯裝置操作手冊中對乙烯精餾塔的操作描述，如果乙烯精餾塔因塔盤堵塞，壓差值太高，可以通過在合適的位置處注入甲醇來清除堵塞。在短時間內注入大量的甲醇比在長時間內注入少量的甲醇更有效。因此裝置選擇在短時間內注入大量甲醇的解決方法。通過查甲醇物性參數：0℃下蒸汽壓7.0kPa，甲醇的冰點為-97℃，乙烯精餾塔頂溫度-57℃，壓力730kPa，因此甲醇注入乙烯精餾塔后仍為全液相，且不會產生凍堵，最后隨循環乙烷從塔釜排出系統。根據現場流程及堵塞塔盤位置，選擇從第18層塔盤位置的取樣器處和乙烯精餾塔進料線兩點作為甲醇注入點。甲醇注入、排放流程如下。

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注入甲醇操作步驟

①注甲醇前的工藝調整

降低乙烯精餾塔進料負荷到95%，乙烯產品切不合格罐。將乙烯精餾塔塔釜乙烷切至火炬系統，乙烯精餾塔液位由循環乙烷排火炬手閥調整。這樣做的目的是為了避免甲醇進入裂解爐后裂解氣中一氧化碳快速上漲，最終造成碳二加氫反應器漏炔。因冷分離系統正常運行時要回收乙烯精餾塔塔釜乙烷中的冷量，當循環乙烷放火炬后，冷分離系統需要通過調整乙烯、丙烯冷劑用量來保持冷分離的正常運行。

②注甲醇工藝操作

本次注甲醇分6次間斷性注入，注入前塔壓差49kPa，過程如下：

第1次從第18層塔盤的取樣器處注甲醇，注入量500L/h，注入時間10min。由于塔釜氣相量大，塔盤液相不下降，提餾段壓差上漲，塔釜液位最低降至16.5%，塔底再沸器熱虹吸不連續，塔壓及塔壓差大幅波動。調整降低主副回流及再沸側沸量，乙烯精餾塔進料降負荷至88%。而后乙烯精餾塔塔釜液位上漲至50%，熱虹吸正常，塔壓及塔壓差恢復穩定，全塔壓差59.9kPa。

第2次繼續從第18層塔盤的取樣器處注甲醇，注入量1000L/h，注入時間11min，注甲醇完成全塔壓差55.8kPa。

第3次從乙烯精餾塔進料線注甲醇，注入量1000L/h，注入時間10min，塔釜液位開始快速上漲，最后至滿液位，隨后立即將塔釜循環乙烷排火炬閥全開。注甲醇完成全塔壓差56.9kPa。

 

第4次從乙烯精餾塔進料置換線注甲醇，注入量2000L/h，注入時間17min，塔釜仍然滿液位。注甲醇完成全塔壓差40.04kPa。

第5次從乙烯精餾塔進料線進行注甲醇，注入量2000L/h，注入時間10min，塔釜滿液位。注甲醇完成全塔壓差40.37kPa。隨后塔釜液位可見，開始下降。

第6次從乙烯精餾塔進料線注甲醇，注入量2000L/h，注入時間15min，塔釜液位94.7%。注甲醇完成全塔壓差39.90kPa，裝置提負荷至100%。

 

注甲醇期間，取樣分析乙烯精餾塔塔頂乙烯產品甲醇含量，分析結果均小于1mL/m3；塔釜循環乙烷中甲醇含量升高，停止注甲醇4h后分析塔釜甲醇含量為4199.6mL/m3，6h后分析甲醇含量合格。將乙烯精餾塔乙烷由排火炬切至裂解爐進料。12h后全塔壓差達到設計值37kPa。