乙烯精馏塔优化操作

[摘 要]针对影响乙烯精馏塔产品纯度和塔底乙烯损失的因素，提出采取匹配调整乙烯塔三股进料，调整主回流和辅助回流，以及辅助再沸器EH-3403等措施，稳定乙烯塔各项操作指标，保证乙烯产品纯度，减少塔釜乙烯损失，确保连续平稳生产乙烯，提高乙烯收率。

[关键词]乙烯塔系统；三股进料；回流；再沸

中图分类号：TQ501 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0191-01

前言：

中国石油大庆石化公司化工一厂乙烯车间是大庆石化120万吨/年乙烯改扩建工程的龙头装置，生产能力为60万吨/年。分离系统采用寰球公司的五段压缩、双塔前脱丙烷前加氢、低压乙烯塔与乙烯压缩机构成开式热泵等先进工艺技术。乙烯分离采用低压开式热泵系统，不仅可以节约大量冷量，降低能耗，而且可省去低温操作的换热器、回流泵及回流罐等设备，同时可提高乙烯和乙烷的相对挥发度。开式热泵系统流程简单，设备费用较闭式热泵少，但制冷剂与物料合并，在塔操作不稳定时，物料容易被污染，因此要更加注重乙烯塔的平稳操作。

1 乙烯塔系统工艺简介

乙烯塔ET-3431有三股进料（由上至下）：第一股来自脱甲烷塔底，分别经脱甲烷塔底料闪蒸EV-3406闪蒸及EH-3410气化后，进入乙烯塔；第二股为来自脱乙烷塔回流罐EV-3422的液相；第三股气相进料也来自脱乙烷塔回流罐EV-3422，分别经乙烯塔进料闪蒸罐EV-3407 闪蒸及乙烯塔回流过冷器EH-3432气化后，进入乙烯塔。

乙烯塔的再沸热源有两个，一部分通过在预切割塔2#进料冷却器EH-3403冷却脱甲烷塔的进料获得，其余的热量靠乙烯塔再沸器EH-3431冷凝气相乙烯来提供，再沸器的气相乙烯来自乙烯压缩机的二段排出，在EH-3431中冷凝后的乙烯液相又经过EH-3432用乙烯塔的进料过冷，然后作为乙烯塔的回流，用FC-350043控制，与TC-350048形成串级调节。这股回流占乙烯塔回流量的85%左右，另一回流来自乙烯缓冲罐EV-3344，并经乙烯冷剂过冷器EH-3427X过冷后，作为乙烯塔的辅助回流，由FC-350041控制来自EH-3427X的过冷乙烯。

乙烯塔的塔底物流用乙烯塔釜液泵EP-3433A/S一部分送往循环乙烷汽化器EH-3401，用LC-350041控制循环乙烷流量，使来自EV-3443的物料脱除过热而自身被汽化，汽化后的乙烷送到EH-3426X进一步加热汽化后送到乙烷、丙烷进料过热器EH-3455B后返回裂解炉作原料；另一部分循环乙烷则通过LIC-340041控制经过EH-3403，返回到ET-3431。

2 乙烯精馏塔存在的问题

新建乙烯装置2012年9月开工后存在以下几个问题：

①由于乙烯机二段负荷偏小，乙烯塔塔顶压力低于设计值0.31MPa，乙烯产品中乙烷含量一旦上涨很快就会超过指标，为使产品合格乙烯塔回流量偏大，致使塔压差上涨、灵敏板温度偏低，塔釜损失增大。

②由于乙烯塔多股进料，尤其是在炉子切换过程中气液相进料匹配不均，致使乙烯塔灵敏板大幅波动，塔釜损失增大。

③原设计EH-3431液位低时超驰控制乙烯塔主回流，由于EH-3431长期无法建立液位，乙烯塔主再沸器出口温度偏离指标，而乙烯塔主回流作为乙烯机二段排出气相大幅度波动会造成乙烯机机组运行不稳定。

④乙烯塔釜液位波动大，循环乙烷外送量不稳定。

3 优化调整措施

3.1 乙烯塔塔压及回流调整

控制稳定的塔压对整个乙烯塔的操作有利，由于ET-3431塔顶气相与乙烯压缩机EC-3341二段吸入罐相连，可以通过开大乙烯机三返二返回线3-8%，将乙烯机二段吸入压力控制在0.29-0.31MPa从而稳定乙烯塔压力；乙烯塔的回流量对控制塔顶乙烷含量至关重要，如果回流匹配不好会直接导致乙烯塔塔顶乙烷含量超标，使乙烯产品不合格。通过目前运行状况看为了保证产品合格而又不过多的损失乙烯，控制乙烯塔主回流在100-105T/H之间，辅助回流在15-18T/H之间，乙烯塔整体压差由80KPa降低至60KPa，灵敏板温度稳定在-65℃，塔釜损失低于0.05mol%。

3.2 乙烯塔三股进料调整

多股进料等于在进精馏塔前将原料分成几种不同的物料，已经有一定程度的分离，相比没有经过一定程度分离的物料节省能量，并降低精馏塔的回流比。但由于多股进料分布在精馏塔的不同位置，匹配不合理将出现产品不合格以及塔釜产品损失增大的情况。新建乙烯装置乙烯精馏塔自上而下分三股进料，来自脱甲烷塔的第一股气相进料进入第83块塔板与乙烯塔回流进行气液交换，通过调整辅助回流，控制第83块塔板温度在-70～-72℃之间，第二股和第三股进料来自脱乙烷塔回流罐EV-3422，分别进入ET-3431第93块和第101块塔板，合理匹配两股进料，保证第93块塔板温度在-68～-70℃之间，第100块塔板温度在-63～-65℃之间，灵敏板温度在-63～-67℃之间，通过运行情况看建立合理稳定的温度梯度，既能使产品中乙烷含量减少，又能降低塔釜损失。

3.3 乙烯塔釜温控制

乙烯塔釜温对精细调整乙烯塔系统至关重要，釜温过高会使塔顶乙烷超标，釜温过低又会使塔釜乙烯损失增大。由于乙烯塔主要再沸器EH-3431超驰控制无法投用，主回流FIC350043长期采用手动控制，而乙烯机二段排出气相经过换热后偏离设计值，换热效果不佳，为了保证乙烯塔釜温在-53～-55℃之间，提高辅助再沸器EH-3403液位至46%-50%，增加辅助再沸器负荷，实际运行中能够保证乙烯塔塔釜温度在指标范围内。

3.4 乙烯塔液位控制

由于乙烯塔塔釜液位表LIC-350041设计量程过小，一旦出现塔釜液位下降的情况很快塔釜就会没有液相，循环乙烷外送量也随之大幅度波动，为了稳定生产乙烯塔塔釜液位长期控制在90%。为了不使空塔满塔的情况出现，控制乙烯塔底部压差在7-10KPa，既稳定了乙烯塔塔釜液位，又稳定了循环乙烷外送量，减少了装置波动，降低了乙烯塔塔釜损失。

3.5 乙烯塔不同状态下参数对比（装置现运行负荷110%）（见表1）

4 结束语

稳定乙烯精馏塔的操作是乙烯装置提高效益非常重要的一个环节，它运行的是否平稳关系着整个装置的乙烯产量和能物耗水平。经过优化调整之后，乙烯精馏塔回流、再沸稳定，进料匹配合理，整塔温度分布正常，塔压比较稳定，灵敏板温度在-65℃左右，保证了乙烯产品中乙烷含量小于300PPm，塔釜损失低于1MOL %，每年可减少损失近百万元。乙烯塔的平稳运行也为乙烯机、丙烯机及前冷系统的稳定运行创造了条件，对乙烯精馏塔操作的优化调整取得了预期的效果。

参考文献：

[1] 倪进方，王炜，等.多股进料对乙烯精馏塔回流比的影响[J].乙烯工业，1994，6（4）：2-21.

[2] 赵学良.乙烯精馏塔系统探究[J].乙烯工业，2009，21（3）：1-5.

[3] 大庆石化公司化工一厂E3乙烯装置新版操作规程