前脫丙烷前加氫的案例
中韓石化│乙烯裝置前脫丙烷前加氫流程運(yùn)行狀況分析及優(yōu)化措施
編 輯 | 化工活動(dòng)家
來(lái) 源 | 乙烯工業(yè) 中韓石化
作 者 | 戴傳武
關(guān)鍵詞 | 乙烯裝置 前脫丙烷前加氫
共 2256 字 | 建議閱讀時(shí)間 10 分鐘
導(dǎo) 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(jiǎn)便和開(kāi)車方便等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)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(kāi)發(fā)的前脫丙烷前加氫技術(shù)(LECT)，其中脫丙烷塔采用高低壓雙塔脫丙烷技術(shù)，雙壓力脫丙烷塔系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以最大程度的減緩結(jié)垢降低能耗；碳二加氫催化劑由中國(guó)石化北京化工研究院開(kāi)發(fā)，催化劑燕山分公司生產(chǎn)，其乙烯選擇性較高，抗波動(dòng)能力強(qiáng)。
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(shè)在裂解氣壓縮機(jī)四段和五段之間，位于裂解氣堿洗及干燥之后。經(jīng)過(guò)干燥后的物料進(jìn)入高壓脫丙烷塔，塔頂氣相進(jìn)入壓縮機(jī)五段，后進(jìn)入碳二加氫反應(yīng)器，脫除乙炔和絕大部分丙炔和丙二烯(MAPD)后依次由預(yù)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(jìn)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(jìn)入冷分餾系統(tǒng)。高壓脫丙烷塔塔釜物料進(jìn)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(bǔ)充回流，塔釜物料進(jìn)入脫丁烷塔。
展開(kāi) 2023年前減碳100萬(wàn)噸 建37座加氫站，北京市現(xiàn)就氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展征求意見(jiàn)
2021-2025 年，替換約 4400輛（其中牽引車 3200 輛、載貨車 1200 輛），此外，根據(jù)車輛線路規(guī)劃和氫能供應(yīng)需求，規(guī)劃加氫站等配套氫能供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
在燃料電池汽車示范城市工程上，以京津冀地區(qū)聯(lián)合開(kāi)展燃料電池汽車關(guān)鍵核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)和示范應(yīng)用城市群建設(shè)為引領(lǐng)，在示范期結(jié)束前實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)從基礎(chǔ)材料到關(guān)鍵部件 100%國(guó)產(chǎn)化替代，完成 4000 輛自主化燃料電池汽車的示范應(yīng)用。打造公交示范車隊(duì)，建設(shè)連接大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)等機(jī)場(chǎng)示范快線。
此外，在多領(lǐng)域綜合示范工程上，北京市將以生鮮市場(chǎng)和醫(yī)藥市場(chǎng)等冷鏈物流為重點(diǎn)，推動(dòng)電動(dòng)叉車和內(nèi)燃機(jī)叉車的分階段替換，共計(jì)替換 5000 輛以上；加快燃料電池專用車、環(huán)衛(wèi)車等商業(yè)化應(yīng)用示范。
據(jù)了解，北京市并不是剛開(kāi)始啟動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的探索與布局，其對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)已有二十年持續(xù)研發(fā)和企業(yè)孵化培育的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已基本掌握氫能產(chǎn)業(yè)體系各技術(shù)路線主要環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，以北京為核心的京津冀全產(chǎn)業(yè)鏈基本貫通，在科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、支撐要素和市場(chǎng)應(yīng)用方面在全國(guó)具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
《征求意見(jiàn)稿》顯示，截至 2020 年底，北京市氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)、機(jī)構(gòu)數(shù)量約 150 家，其中，氫能供應(yīng)領(lǐng)域 73 家，燃料電池領(lǐng)域 89 家（兩個(gè)領(lǐng)域重疊 13 家）。據(jù)估算，2020 年北京氫能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值約 30 億元。
-END-
喜歡本篇內(nèi)容請(qǐng)給我們點(diǎn)個(gè)在看
展開(kāi) 乙烯裝置出現(xiàn)偏離正常運(yùn)行參數(shù)時(shí)，該如何操作進(jìn)行調(diào)整？
編 輯 | 化工活動(dòng)家
作 者 | 白宇辰
來(lái) 源 | 安全、健康與環(huán)境
關(guān)鍵詞 | 乙烯裝置 平穩(wěn)操作
共 5736 字 | 建議閱讀時(shí)間 15 分鐘
導(dǎo) 讀
乙烯裝置的原料通常為石腦油、輕柴油、凝析油、加氫尾油、飽和液化氣、芳烴抽余油等，中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品有氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、混合碳四、粗裂解汽油、燃料氣等，均為易燃易爆介質(zhì)。乙烯裝置流程長(zhǎng)、設(shè)備多、工藝較為復(fù)雜，因此危險(xiǎn)性較高。隨著加工原油的重質(zhì)化、劣質(zhì)化，乙烯原料也呈現(xiàn)劣質(zhì)化趨勢(shì)，腐蝕、結(jié)垢、泄漏及老化等諸多問(wèn)題，是影響乙烯裂解裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的主要因素。
乙烯裝置基本流程
某乙烯裝置采用前脫丙烷前加氫技術(shù)，由急冷單元、壓縮單元、冷分離單元、熱分離單元、制冷單元等組成。裝置年操作時(shí)間為8000h，年生產(chǎn)能力為100×104t聚合級(jí)乙烯和50×104t聚合級(jí)丙烯，同時(shí)副產(chǎn)氫氣、混合碳四、粗裂解汽油、裂解燃料油等。該分離技術(shù)充分考慮了能量的合理利用，降低了裝置投資。
乙烯裝置的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與操作
前脫丙烷前加氫的乙烯裝置中急冷單元、壓縮單元和其他流程的乙烯裝置差別不大，重點(diǎn)對(duì)該裝置的高壓脫丙烷塔、碳二前加氫系統(tǒng)、前冷系統(tǒng)、脫乙烷塔、甲烷化系統(tǒng)、乙烯精餾塔、丙烯精餾系統(tǒng)和脫丁烷塔系統(tǒng)的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)與操作進(jìn)行具體說(shuō)明。
展開(kāi) 乙烯人必讀│乙烯裝置深冷系統(tǒng)開(kāi)車重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
某石化乙烯裝置采用前脫丙烷前加氫流程，分離采用中國(guó)石化工程建設(shè)公司自主研發(fā)的LECT技術(shù)。
在深冷和脫甲烷塔系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)局部“漸進(jìn)”分離，由碳三洗滌塔和碳二洗滌塔來(lái)達(dá)到以上目的。碳三洗滌塔要控制頂部物料不含C3，而碳二在塔頂和塔釜的分配控制一適當(dāng)?shù)谋壤Ｌ级礈焖刂祈敳课锪喜缓珻2，而甲烷在塔頂和塔釜的分配控制一適當(dāng)?shù)谋壤Ｃ摷淄橄到y(tǒng)采用高壓雙塔脫甲烷。預(yù)脫甲烷塔要求塔頂物料不含C3，而碳二在塔頂和塔釜的分配控制一適當(dāng)?shù)谋壤摴晌锪线M(jìn)入到脫甲烷塔。脫甲烷塔釜液為一股純C2餾分，該股物流不再進(jìn)脫乙烷塔，而直接進(jìn)入到乙烯精餾塔系統(tǒng)。
深冷系統(tǒng)堵、漏事故
深冷系統(tǒng)出現(xiàn)堵漏事故對(duì)乙烯裝置的開(kāi)工是致命性的。物料泄漏會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。深冷系統(tǒng)的冷箱、塔器以及管線發(fā)生凍堵，幾乎在所有乙烯裝置都曾經(jīng)歷過(guò)。特別是在原始開(kāi)車和檢修后開(kāi)車過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)凍堵事故。深冷發(fā)生凍堵時(shí)，一般處理方法是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升溫處理，這都會(huì)造成系統(tǒng)大面積波動(dòng)和大量物料放火炬。嚴(yán)重的凍堵或關(guān)鍵部位的凍堵甚至需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行退料處理，造成開(kāi)車的停滯或系統(tǒng)的全面停車。
深冷系統(tǒng)防漏措施
深冷流程在乙烯裝置中流程最為復(fù)雜，由于處于裝置流程的尾部，內(nèi)部物料為碳四以上的輕組分，出現(xiàn)泄露便會(huì)引起著火爆炸。開(kāi)工前對(duì)深冷流程的認(rèn)真檢查和確認(rèn)是非常必要的。針對(duì)以往出現(xiàn)的各類深冷系統(tǒng)泄露引發(fā)的事故，武漢乙烯在開(kāi)工前的準(zhǔn)備階段做了一系列的防范工作。
展開(kāi) 
乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)運(yùn)行存在問(wèn)題及解決措施
原因分析
1
各段吸入負(fù)荷分配不均
排查壓縮機(jī)各段負(fù)荷分配情況，后分離系統(tǒng)有物料返回裂解氣壓縮機(jī)前四段，但各返回量穩(wěn)定，前四段吸入負(fù)荷無(wú)明顯變化。
本裝置設(shè)有高、低壓脫丙烷塔系統(tǒng)，高壓脫丙烷塔處理67%碳三組分，剩余33%碳三組分由塔釜進(jìn)入低壓脫丙烷塔系統(tǒng)處理，碳三組分切割比為2：1。2019年10月后，受裂解原料組成變化影響，高壓脫丙烷塔塔頂、塔釜碳三組分切割比長(zhǎng)期維持在3：1以上，最高4：1，過(guò)高比例碳三組分進(jìn)入壓縮機(jī)五段吸入可能是造成壓縮機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速無(wú)法達(dá)到設(shè)定值的原因。
2
壓縮機(jī)段間結(jié)焦加劇
1. 裂解氣中不飽和烴含量增多
不同于其他同類型乙烯裝置原料輕質(zhì)化趨勢(shì)，本裝置原料整體愈發(fā)重質(zhì)化，爐前采樣分析石腦油中芳烴含量在10.43%，輕烴爐前采樣分析正構(gòu)烷烴含量已降至49.18%，原料品質(zhì)不佳(見(jiàn)表1)。
2019年乙烯裝置汽油全年收率18.42%，碳四收率12.01%，乙烯收率僅為31.1%，含不飽和烴類產(chǎn)品收率過(guò)高。
展開(kāi) 百萬(wàn)噸乙烯裝置不同產(chǎn)品外送方案對(duì)乙烯裝置能耗和經(jīng)濟(jì)性的影響
丙烯制冷系統(tǒng)為裂解氣分離系統(tǒng)提供-40℃以上的各溫度級(jí)位的冷量，主要冷量用戶為裂解氣的預(yù)冷、乙烯冷劑冷凝、乙烯精餾塔、脫乙烷塔、脫丙烷塔頂冷凝等。乙烯制冷壓縮機(jī)出口的乙烯冷劑用不同溫位的丙烯進(jìn)行冷卻和冷凝。
某100萬(wàn)噸/年的乙烯裝置采用前脫丙烷前加氫流程進(jìn)行低壓乙烯精餾，塔頂操作壓力約0.6MPa。乙烯制冷系統(tǒng)與乙烯精餾塔組成開(kāi)式熱泵系統(tǒng)。乙烯精餾塔頂乙烯氣相送入乙烯制冷壓縮機(jī)三段吸入罐，壓縮機(jī)的三段抽出氣相作為乙烯精餾塔中沸器的熱源，四段出口氣相作為乙烯精餾塔再沸器的熱源，兩股熱媒完成換熱并冷凝后，合并作為乙烯精餾塔的回流。此時(shí)乙烯精餾塔成為乙烯制冷壓縮機(jī)的一個(gè)吸入罐，提高乙烯精餾過(guò)程的熱效率，但會(huì)相應(yīng)增加乙烯制冷壓縮機(jī)的的功耗。相對(duì)閉式熱泵系統(tǒng)，總體大幅降低了低壓乙烯精餾的能耗。
乙烯產(chǎn)品外送流程是乙烯裝置的重要組成部分，是連接乙烯裝置和下游生產(chǎn)裝置的紐帶，外送流程的穩(wěn)定性決定著下游裝置的整體穩(wěn)定。該乙烯裝置的乙烯產(chǎn)品由乙烯制冷系統(tǒng)提供，與乙烯裝置配套的2套下游生產(chǎn)裝置，分別需要70萬(wàn)噸/年氣相乙烯產(chǎn)品（3.5MPa，30℃）和30萬(wàn)噸/年氣相乙烯產(chǎn)品（2.1MPa，30℃）。
文章采用PROII計(jì)算軟件，對(duì)乙烯制冷系統(tǒng)和丙烯制冷系統(tǒng)進(jìn)行流程模擬，研究3個(gè)不同乙烯產(chǎn)品的外送方案對(duì)2個(gè)制冷機(jī)功率、裝置能耗、投資以及操作運(yùn)行成本的影響，根據(jù)具體的對(duì)比情況確定了最優(yōu)化的乙烯產(chǎn)品外送方案。乙烯制冷系統(tǒng)的低溫乙烯冷劑有3個(gè)溫度等級(jí)，壓縮機(jī)有五段，乙烯產(chǎn)品可由五段氣相直接采出或在四段出口冷凝，經(jīng)乙烯產(chǎn)品泵增壓后加熱、汽化并圖2丙烯制冷系統(tǒng)一段吸入罐二段吸入罐三段吸入罐四段吸入罐用戶PCTCFCFC用戶一段二段三段四段用戶用戶最小回流最小回流冷劑收集罐循環(huán)冷卻水丙烯機(jī)出口冷凝器丙烯制冷壓縮機(jī)超高壓蒸汽過(guò)熱后送出界區(qū)，流程見(jiàn)圖1。
展開(kāi) 四川石化│乙烯裝置能耗指標(biāo)分析與優(yōu)化措施
分離采用前脫丙烷、前加氫、雙塔脫丙烷、乙烯精餾塔和乙烯制冷壓縮機(jī)形成開(kāi)式熱泵的乙烯分離工藝。生產(chǎn)過(guò)程中由于裝置原料從乙烷到加氫裂化尾油等種類較多且工況復(fù)雜，造成裂解氣組成和流量變化較大，使設(shè)備效率下降、運(yùn)行數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，導(dǎo)致裝置能耗、物耗指標(biāo)不理想。通過(guò)對(duì)裝置能耗指標(biāo)的分析，進(jìn)而提出優(yōu)化措施。裝置于2018年4月進(jìn)行停工大檢修，2018年7月完成檢修后恢復(fù)開(kāi)車。
裝置能耗指標(biāo)分析
乙烯裝置能耗組成中占比較大的是燃料氣、蒸汽、循環(huán)水。下面針對(duì)這幾個(gè)方面加以分析。乙烯裝置主要單耗和綜合能耗對(duì)比情況如下。
01
蒸汽單耗
對(duì)比相同工藝流程的同類裝置，四川石化乙烯裝置蒸汽單耗相對(duì)較高。蒸汽單耗過(guò)高的原因是：裂解爐急冷鍋爐產(chǎn)汽量過(guò)低，超高壓蒸汽產(chǎn)量低于設(shè)計(jì)指標(biāo)約40t/h，導(dǎo)致裂解氣壓縮機(jī)透平抽汽量低于設(shè)計(jì)流量50t/h。裂解爐1~4號(hào)為重質(zhì)爐裂解氣容易結(jié)焦，其運(yùn)行初期和末期產(chǎn)汽量相差較大，且急冷鍋爐采用二合一結(jié)構(gòu)，換熱面積為57.5m2，比輕質(zhì)爐急冷鍋爐換熱面積少19%。總體來(lái)看，重質(zhì)爐產(chǎn)汽量低于設(shè)計(jì)流量，需要從自備電站接入大量蒸汽保持裝置蒸汽管網(wǎng)平衡。自備電站由于機(jī)組抽汽發(fā)電能力不足，高、中壓蒸汽直接減溫、減壓量較大，造成蒸汽生產(chǎn)能耗較高。乙烯裝置接入的蒸汽量越多對(duì)裝置綜合能耗影響越大。乙烯裝置蒸汽平衡參數(shù)如下。
展開(kāi) 