順序分離的案例
典型乙烯裝置（順序分離流程）冷分離單元擴能改造方案優(yōu)化總結
來 源 | 乙烯工業(yè) SEI
作 者 | 劉永莉
關鍵詞 | 乙烯裝置 順序分離 擴能改造
共 6842 字 | 建議閱讀時間 20 分鐘
導 讀
對于乙烯分離工藝技術，典型的分離流程主要包括順序分離流程、前脫乙烷流程、前脫丙烷流程。順序分離流程以魯姆斯(Lummus)公司技術為代表，其主要特點為：五段裂解氣壓縮，三段出口堿洗，順序分離，低壓脫甲烷，碳二碳三后加氫。國內多套乙烯裝置采用順序分離流程，因節(jié)能降耗和增產增效等方面的需要，采用該技術的3套乙烯裝置先后在投產運行1~2個操作周期后進行了擴能改造，其中的2套乙烯裝置均采用中國石化工程建設有限公司(SEI)技術進行了擴能改造。本文以這3套乙烯裝置改造為例，對順序流程乙烯裝置冷區(qū)工藝改造方案進行論述和探討。
順序分離冷區(qū)工藝技術特點
順序分離流程主要包括裂解爐單元、急冷單元、壓縮單元、冷分離單元、熱分離單元和制冷單元。冷分離單元簡稱冷區(qū)，主要包括裂解氣深冷及脫甲烷系統(tǒng)、氫氣純化系統(tǒng)、碳二分離系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)。乙烯裝置無論是新建還是改造，分離冷區(qū)的工藝技術方案都是全裝置設計過程中的關鍵，該區(qū)的技術特點：
1）工藝和冷劑流股多、工藝流程復雜，尤其體現在裂解氣前冷及脫甲烷系統(tǒng)。為實現氫甲烷分離，裂解氣在冷箱內外十幾臺板翅換熱器和管殼式換熱器以及多臺氣液分離罐中逐級漸冷，多股冷劑和回收冷量的多股工藝物流為裂解氣提供冷量。
2）冷區(qū)的設備多是操作溫度低、冷量消耗大。裂解氣深冷的最低操作溫度接近-170℃。裂解氣深冷和脫甲烷塔消耗的冷負荷在總冷負荷中占比最大，約占總負荷的52%，低溫塔頂冷凝器也是冷量的主要用戶，順序流程的冷負荷分配見表1。
3）制冷系統(tǒng)需與工藝流程緊密結合，冷量分配技術難度大。
展開 SEI專家│順序流程乙烯裝置冷區(qū)擴能改造方案探討
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業(yè) SEI
作 者 | 劉永莉
關鍵詞 | 乙烯裝置 順序分離 擴能改造
共 6842 字 | 建議閱讀時間 20 分鐘
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對于乙烯分離工藝技術，典型的分離流程主要包括順序分離流程、前脫乙烷流程、前脫丙烷流程。順序分離流程以魯姆斯(Lummus)公司技術為代表，其主要特點為：五段裂解氣壓縮，三段出口堿洗，順序分離，低壓脫甲烷，碳二碳三后加氫。國內多套乙烯裝置采用順序分離流程，因節(jié)能降耗和增產增效等方面的需要，采用該技術的3套乙烯裝置先后在投產運行1~2個操作周期后進行了擴能改造，其中的2套乙烯裝置均采用中國石化工程建設有限公司(SEI)技術進行了擴能改造。本文以這3套乙烯裝置改造為例，對順序流程乙烯裝置冷區(qū)工藝改造方案進行論述和探討。
順序分離冷區(qū)工藝技術特點
順序分離流程主要包括裂解爐單元、急冷單元、壓縮單元、冷分離單元、熱分離單元和制冷單元。冷分離單元簡稱冷區(qū)，主要包括裂解氣深冷及脫甲烷系統(tǒng)、氫氣純化系統(tǒng)、碳二分離系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)。乙烯裝置無論是新建還是改造，分離冷區(qū)的工藝技術方案都是全裝置設計過程中的關鍵，該區(qū)的技術特點：
1）工藝和冷劑流股多、工藝流程復雜，尤其體現在裂解氣前冷及脫甲烷系統(tǒng)。為實現氫甲烷分離，裂解氣在冷箱內外十幾臺板翅換熱器和管殼式換熱器以及多臺氣液分離罐中逐級漸冷，多股冷劑和回收冷量的多股工藝物流為裂解氣提供冷量。
2）冷區(qū)的設備多是操作溫度低、冷量消耗大。裂解氣深冷的最低操作溫度接近-170℃。
展開 乙烯裝置裂解氣壓縮機級間為何結焦？有什么解決對策？
乙烯裝置工藝流程簡介
目前全球通用的乙烯工藝分離流程有以下幾種：順序分離流程、前脫乙烷流程、前脫丙烷流程。順序分離流程顧名思義按碳一、碳二、碳三……順序分離；前脫乙烷流程是先將碳二及更輕組分與碳三、碳四等更重組分分開，再進行逐項分離；前脫丙烷流程是先將碳三及更輕組分與碳四等更重組分分開，再進行分離。不論哪一種流程，從流程和布置上來分，乙烯裝置大體可分為以下幾個工區(qū)：裂解區(qū)、急冷區(qū)、壓縮區(qū)、冷區(qū)和熱區(qū)。典型乙烯工藝流程如圖1所示。
裂解是指烴類原料在高溫條件下，發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反應，生成烯烴及其他產物的過程。生成的裂解氣要經過急冷區(qū)進行迅速冷卻，以防止二次反應的發(fā)生，同時回收熱量，之后進入裂解氣壓縮機。裂解氣的壓縮和脫除酸性氣體，目的是為達到分離所需的壓力，同時除去有害雜質。裂解氣中酸性氣體、水分、炔烴等雜質的存在對深冷分離和烯烴的進一步加工利用妨礙極大，因此裂解氣在深冷分離前必須進行預處理。對裂解氣進行壓縮，一方面可提高深冷分離的操作溫度，從而節(jié)約低溫能量和低溫材料，節(jié)省建設投資；另一方面加壓會促使裂解氣中的水與重質烴冷凝，可除去相當量的水分和重質烴，從而減少了干燥脫水和精餾分離的負擔。
從裂解爐來的裂解氣經裂解氣壓縮機增壓后按不同的分離順序進入熱分離和冷分離區(qū)進行分離，得到理想的乙烯、丙烯等石化原料。
由于裂解原料的多樣化，經裂解爐高溫裂解后的產物，成分非常復雜。表1給出了典型乙烯裝置裂解氣的氣體組分。
展開 中韓石化│乙烯裝置前脫丙烷前加氫流程運行狀況分析及優(yōu)化措施
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業(yè) 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
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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(yōu)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(fā)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(tǒng)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(fā)，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(tǒng)。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。
展開 
催化裂解技術在烯烴產業(yè)中的應用
2011年前的乙烯產量及乙烯當量需求
石油和煤為原料制烯烴流程方框圖
石腦油蒸汽裂解制烯烴工藝流程：石腦油在管式裂解爐中反應得到800～900 ℃的裂解氣，裂解氣經過急冷換熱鍋爐冷卻到350～400℃并產生蒸氣（320～326 ℃），用急冷油冷卻到180～250 ℃后進入汽油分離塔，汽油分離塔塔頂溫度一般約為105～110 ℃，塔釜溫度為190 ℃以下。裂解氣再經過水洗塔冷卻到40 ℃左右，將裂解氣中所含的稀釋蒸氣冷凝下來，將油洗時沒有冷凝下來一部分輕質油也冷凝下來，并分離出裂解汽油。由裂解工段來的40 、 0.1MPa 裂解氣經五段離心式壓縮機壓縮到3.69 MPa。3.69 MPa、15 ℃的裂解氣經順序分離得到聚合級乙烯和丙烯。
煤經甲醇制烯烴工藝：固體原料煤經過粉碎篩分后，與一定量的水混合制備水煤漿（水/煤質量比為35∶65）。水煤漿和來自空分單元的氧氣進入氣化爐反應得到高溫粗煤氣，經過汽化爐下部的輻射冷卻器和對流冷卻器冷卻至160 ℃產生高壓蒸氣回收熱量。經水煤氣變換制氫得到氫碳比為2 的合成氣，再經凈化得到潔凈的合成氣，潔凈的合成氣在溫度240 ℃下合成甲醇，純度為88%的甲醇在490 ℃下經DMTO 反應得到產品氣，產品氣經前脫丙烷分離得到聚合級乙烯和丙烯。
水資源是煤制烯烴關鍵的制約因素，煤制烯烴生產過程需要消耗大量新鮮水（轉化煤1 t約需水10～15 t）。煤炭氫碳比在0.2 ～ 1.0（石油的氫碳比在1.6～2.0），以煤為原料生產石化產品的過程一般都伴隨著氫碳比的調整，煤制烯烴過程中需粗煤氣中的CO 轉化為H2，從而導致大量有效碳資源轉化為二氧化碳。
展開 苯乙烯精餾塔聚堵原因分析及解決方案，看看是否適用你的裝置！
該裝置苯乙烯精餾系統(tǒng)采用順序分離工藝。粗苯乙烯塔將脫氫液中所含的苯、甲苯、乙苯與苯乙烯等初步分離，為有效防止苯乙烯在精餾過程中聚合，采用了真阻聚劑與緩聚劑配合使用的方式，兩種阻聚劑的注入點均在粗苯乙烯塔進料線上。乙苯回收塔將粗苯乙烯塔頂物料中的苯、甲苯與乙苯分離，塔底回收的乙苯返回乙苯蒸發(fā)器繼續(xù)參與脫氫反應生成苯乙烯。苯/甲苯塔將苯與甲苯分離，甲苯產品去甲苯罐，回收的苯返回苯罐作為制乙苯的原料。苯乙烯精餾塔是將苯乙烯產品提純的關鍵設備，塔頂苯乙烯產品經過深冷達到15℃以下，送至產品罐區(qū)儲存。精餾塔底物料去薄膜蒸發(fā)器進一步將苯乙烯回收，薄膜蒸發(fā)器產生的焦油去焦油罐。
苯乙烯精餾塔大檢修后的運行狀況
01
塔底再沸器反復泄漏
2018年7月13日，精苯乙烯塔塔釜再沸器出現第一次泄漏，再沸器管束上端及上管箱沖刷腐蝕嚴重。主要原因是再沸器制造商將上管箱型式由橢圓封頭型式改為錐體連接，造成再沸器出料的流向發(fā)生急劇改變，形成渦流，產生沖刷腐蝕。
2018年8月1日，再沸器再次泄漏。原因仍是沖刷腐蝕造成管束泄漏，更換新再沸器，材質為碳鋼，管箱型式改為與原設計相同。
2019年3月28日，再沸器再次泄漏。泄漏的主要原因是由于上次再沸器沖刷腐蝕存在的鐵粉使得苯乙烯聚合加快，不得不開強制循環(huán)線，造成再沸器管程出口成為三相流，氣液固三相存在使沖刷腐蝕加劇。管程出口管線彎頭處減薄嚴重，由12mm減薄至6mm。
2019年6月10日，再沸器再次泄漏，更換新換熱器，材質升級為316不銹鋼，管箱型式與原設計相同。此次檢修，更換了再沸器管程出口管線。
展開 獨山子石化│乙烯裝置脫乙烷塔系統(tǒng)存在的問題及優(yōu)化
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業(yè)
作 者 | 黃登勝等
關鍵詞 | 脫乙烷塔 存在問題 系統(tǒng)優(yōu)化
共 2616 字 | 建議閱讀時間 13 分鐘
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中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司2號乙烯裝置采用Lummus順序分離流程，裂解氣干燥預冷后，經脫甲烷系統(tǒng)脫除氫氣、甲烷等輕組分，由脫甲烷塔塔釜得到碳二及碳二以上餾分，送入脫乙烷塔。脫乙烷塔頂分離出碳二餾分送入碳二加氫反應器脫除乙炔，脫乙烷塔釜液則為C3+餾分，送至脫丙烷塔進一步分離。
2002年乙烯裝置擴建后，裂解氣干燥預冷后首先進入增設的1號預切割塔，塔頂分離出不含C3+餾分，送至深冷及脫甲烷系統(tǒng)；塔釜分離出不含C1-餾分，經過裂解氣干燥器出口冷卻器(E-220A/B)和低壓脫丙烷1號冷卻器(E-472)回收冷量后送入2號預切割塔進行汽提切割。2號預切割塔塔釜分離出不含碳二的C3+餾分進入高壓脫丙烷塔，塔頂餾分分兩股進入脫乙烷塔進行分離。脫乙烷塔頂所得碳二餾分和脫甲烷塔碳二餾分匯合后送入碳二加氫反應器脫除乙炔，塔釜餾分送至高壓脫丙烷塔進一步加工。圖1為乙烯裝置脫乙烷塔前向預切割流程示意。
脫乙烷操作壓力為1970~2110kPa，塔頂溫度控制小于-17℃，靈敏板溫度控制在29~35℃，塔釜溫度控制在60℃。塔釜采用急冷水加熱，塔頂冷凝器采用-27℃丙烯冷劑進行部分冷凝，冷凝下來的液體作為回流，通過送至碳二反應器的流量來控制塔壓。裝置正常運行時，脫乙烷塔頂溫度要求控制在-20℃以下，才能滿足塔頂丙烯含量(摩爾分數)小于0.3%的要求。
展開 流出曲線 vs. 分子量分布曲線：如何高效解讀GPC測試結果？
不僅可用于小分子物質的分離和鑒定，而且可以用來分析化學性質相同分子體積不同的高分子同系物（聚合物在分離柱上按分子流體力學體積大小被分離開）。
02
凝膠色譜儀的基本結構
凝膠滲透色譜儀由以下四部分構成：1.輸液系統(tǒng)（包括溶液儲存器、輸液泵。進樣器等），2.色譜柱系統(tǒng)（包括柱溫控制箱），3。檢測器（RI、UV等），4.數據收集及數據處理系統(tǒng)（包括模數轉換器、計算機、打印機/繪圖儀等）。其流程圖如下圖所示：
03
凝膠色譜法的基本原理
凝膠具有化學惰性，它不具有吸附、分配和離子交換作用。凝膠滲透色譜的分析是利用體積排除機理，色譜柱裝填的是多孔性凝膠或微粒，孔徑大小與待分離的聚合物分子相似。利用GPC分析高分子化合物分子量流程如下：
在檢測時，樣品進入進樣器后被淋洗溶劑帶入凝膠色譜柱，讓被測量的高分子化合物溶液通過一根內裝不同孔徑的色譜柱，柱中可供分子通行的路徑有粒子間的間隙（較大）和粒子內的通孔（較小）。當聚合物溶液流經色譜柱（凝膠顆粒）時，較大的分子（體積大于凝膠孔隙）被排除在粒子的小孔之外，只能從粒子間的間隙通過，速率較快；而較小的分子可以進入粒子中的小孔，通過的速率要慢得多；中等體積的分子可以滲入較大的孔隙中，但受到較小孔隙的排阻，介乎上述兩種情況之間。
經過一定長度的色譜柱后，高分子化合物根據相對分子質量不同而被分開，相對分子質量大的在前面（即淋洗時間短），相對分子質量小的在后面（即淋洗時間長）。這樣，分離后的高分子化合物按照分子量從大到小的順序被連續(xù)淋洗出色譜柱，進入檢測器。通過做已知分子量的高分子聚合物的標準曲線，就能分析未知待測高分子化合物的分子量了。
展開 對癥下藥 讓COMSOL小白高效解決復雜模型
求解方法：
兩種方法來迭代求解非線性方程組：全耦合或分離法。前一種方法一次求解問題中的所有未知量，并在單次迭代中考慮所有未知量之間的所有耦合項。這種方法的計算成本相對較高，但收斂效果最佳。默認情況下，大多數一維、二維和二維軸對稱模型都使用此方法。
另一種是分離法，可分別求解多組未知量。我們通常根據未知量所表示的物理場將其分成多個組，然后依次對這些組進行求解。也就是說，在每個外部牛頓型迭代中，分離法按順序求解每個分離的組。因此，軟件使用任何先前計算步驟中的解作為初始值和線性化點，將每個物理場作為單獨的問題進行求解，其中忽略不同組之間的耦合項。與全耦合方法相比，這種方法的內存需求始終更低，并且總的求解時間也往往更短。默認情況下，大多數三維多物理場模型都使用分離法，并且軟件會自動將問題分成適當的組。
“全耦合”求解方法，其中已啟用“求解時繪圖”
如何提高瞬態(tài)模型收斂性？
時間步進法
COMSOL 提供三種方法用于求解微分代數方程：向后差分公式法、廣義 α 法和龍格-庫塔法。向后差分公式法和廣義 α 法是隱式方法，龍格-庫塔法是顯式方法。顯式方法根據當前狀態(tài)下的解直接計算未來狀態(tài)下的解。隱式方法根據未來狀態(tài)和當前狀態(tài)下的解形成一個方程組并進行求解。隱式方法通常比顯式方法更穩(wěn)定、快速，但顯式方法使用的內存更少。軟件將根據所用的物理場接口自動確定最合適的方法，一般不建議替代默認的求解器方法。
要查看所使用的求解器，可以在求解器配置的瞬態(tài)求解器節(jié)點中查看時間步進設置，如下面的屏幕截圖所示。
查看所用求解器方法的位置
龍格-庫塔法主要用于求解常微分方程組以及涉及時域顯式壓力聲學 和時域顯式電磁波 物理場接口的模型。因此，這種方法的使用范圍非常狹窄。
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