煤制烯烃厂丙烷回收利用工艺

摘 要：煤制烯烃工艺的主要产品为聚乙烯、聚丙烯，副产品为C4、C5、甲醇油等。随着近几年煤制烯烃工艺发展日趋成熟，不断有新的副产品产出，提高了能源利用率。本文主要介绍了煤制烯烃工艺中丙烷回收的工艺技术改造。丙烷为煤制烯烃工艺中烯烃分离装置的副产品。脱乙烷塔塔釜C3物料经丙烯精馏塔分离成聚合级丙烯产品和丙烷物料，丙烷为丙烯精馏塔塔釜采出物料，一部分作为丙烷冲洗液进入脱甲烷塔，剩余部分进入全厂燃料气系统。全厂燃料气系统主要包括甲烷、乙烷、丙烷、氢气等，通过调整工况，降低丙烷在燃料气系统中含量，从而实现丙烷作为副产品输出，实现增收。

关键词：丙烷 工艺改造 回收利用 输出工艺

中图分类号：TQ53

一、引言

煤制烯烃项目是以煤炭为原料，通过水煤浆气化制备合成气，通过合成气CO变换和低温甲醇洗来净化合成气，合成气催化转化合成甲醇，甲醇催化转化制低碳烯烃，烯烃分离等工艺路线来生产聚合级的乙烯、丙烯等物料。

由甲醇制乙烯、丙烯等低碳烯烃是替代石脑油为原料制烯烃的工艺路线，甲醇制烯烃技术的工业化有利于改变传统煤化工的产品格局，实现煤化工向石油化工延伸发展的有效途径。除乙烯、丙烯主要产品外，还产出混合C4、C5、甲醇油等副产品。

目前丙烷产品的主要来源是原油催化裂化制乙烯、丙烯的副产品，主要用于制备基础石化产品的原料、充当燃料或加压气体、生产丙醇等用途。随着煤制低碳烯烃技术项目的成功运行，开辟了一条全新的生产乙烯、丙烯等低碳烯烃的生产路线。

二、燃料气系统概况

丙烷由丙烯精馏系统产出。丙烯精馏系统接收脱乙烷塔釜物料，在丙烯精馏塔顶分离出合格的液相聚合级丙烯产品，塔釜获得丙烷组分。丙烯精馏塔塔釜抽出的丙烷被分成两股物流，一部分16.5t/h，在系统内循环利用，剩余的大约3.5 t/h丙烷在尾气换热器中换热后送到界区外的燃料气系统。

混合烯烃中分离出的燃料气含有氢气、甲烷、乙烷、丙烷等组分，具有高热值，进入全厂燃料气管网，为全厂的生活、生产提供燃料。

由表1、表2[1]数据可计算出燃料气用量约8t/h，烯烃分离装置产出量约8.164t/h，其中开工将16.5t的丙烷作为丙烷冲洗液送入脱甲烷塔。

若将燃料气中丙烷全部外卖，丙烷产出量约为3.5t/h。通过综合分析，丙烷作为副产品外卖年产出量约27万吨，不仅不会对生产产生影响，还可以增加公司经济效益。

三、丙烷的生产工艺

丙烷由烯烃分离装置产出，丙烯精馏塔将脱乙烷塔釜C3物料分离成聚合级丙烯产品和液相丙烷物料。丙烯精馏塔塔釜物的丙烷料分为两股。第一股丙烷物料通过冷却器冷却，再通过换热器进一步冷却后经丙烷洗输送泵，作为丙烷洗物料产品采出。第二股丙烷物料通过尾气换热器进行加热，并与其它的尾气混合后并入燃料气管网，作为全厂燃料气使用。如图1。

图1 丙烯精馏塔系统工艺流程

烯烃分离装置采用丙烷洗工艺回收乙烯的技术，大部分丙烷在系统内循环，丙烷冲洗液量约为17100kg/h。烯烃分离装置燃料气产量约6125 kg/h。由表1燃料气中丙烷的组分可计算出丙烷产量，详见表3。

表3 丙烷产量（单位：kg/h）

物料 Case1 Case2 Case3

丙烷 4188 2303 2010

四、丙烷回收工艺

丙烷物料主要用于制备基础石化产品的原料、充当燃料或加压气体、生产丙醇等用途，经济价值较高，市场广阔。煤制烯烃工艺中丙烷主要作为丙烷冲洗原料和燃料气系统气源。综合分析通过工艺技术改造后，可回收部分丙烷外卖，增加经济效益。

针对当前煤制烯烃项目的工艺流程，综合分析烯烃分离装置丙烷产量、烯烃分离系统内丙烷消耗量、燃料气系统丙烷的消耗量，可进行系统工艺改造。将燃料气系统中的部分丙烷物料采出，储存于球罐中，经汽车栈台装车外运出厂。

需进行的工艺技术改造项目主要有：新增工艺管线、阀门；增加丙烷储罐；增加一套丙烷装车系统。

1.丙烷回收、储存系统工艺

丙烷回收系统中，在保证系统内循环利用丙烷物料量的前提下，剩余丙烷物料在丙烯精馏塔塔釜分为两股采出。第一股丙烷物料在流量控制下，经尾气换热器进行加热，并与其他的尾气合并后并入燃料气管网。第二股丙烷物料在流量控制下，先通过丙烷冷却器用冷水进行冷却，然后通过丙烯精馏塔与球罐间的压差自压进入丙烷球罐。球罐中的丙烷物料经输送泵送至装卸栈台装车外运出厂。丙烷回收工艺流程图如图2。

图2 煤制烯烃厂丙烷回收工艺流程图

在生产过程中部分丙烯精馏塔塔釜丙烷物料通过输送泵送至脱甲烷塔，作为丙烷洗物料在系统内循环利用，剩余丙烷物料一部分作为副产品送入丙烷储罐，另一部分在尾气换热器中换热后送到界区外的燃料气系统。

为了保证生产工艺的正常运行，根据生产工艺控制的要求和安全性，丙烯精馏塔塔釜副产品丙烷与燃料气丙烷采出量受塔釜液位LIC的分程控制。丙烯精馏塔采出丙烷的过程中，根据工艺要求，当测量液位LIC低于设定值时，调节阀A开，调节阀B关，丙烷进入储罐；当测量液位LIC高于设定值时，调节阀A开，调节阀B开，丙烷同时进入储罐和燃料气系统[2]。其分程控制如图2所示。

2.丙烷装车系统工艺

汽车装卸栈台是煤制烯烃厂的配套设施，主要装卸物料有甲醇、C4、C5、丁烯-1、甲醇油、MTBE等。生产任务较重，人工装车已远不能满足大处理量、多品种出厂的要求。所以新增丙烷装车系统采用自动定量装车系统，定量装车系统是一个以现场PLC控制器为核心构成的智能化装车控制系统，由定量装车仪、流量计、数控阀、防静电开关等设施组成，当装车量达设定值时，定量装车仪自动联锁数控阀动作，关闭阀门停止装车。

丙烷汽车装车设施工艺过程为间断式工作，流体介质易燃易爆，故对自控设备选型、防爆要求严格。丙烷汽车装车设施是实现销售的关口，需要的自动化水平也较高，汽车装车管理采用DCS控制系统，位于装卸栈台的控制机柜对丙烷汽车装车进行检测、监控，同时与联合控制室的DCS系统进行通讯。在每个装车臂均设置一台防爆的装车定量控制仪，它安装在装车栈台的装车臂边上单机运行，由操作人员就地操作、监视发料过程；还可以通过通信电缆线与计算机相连，集中管理，执行该装车臂的定量装车控制任务。在控制室内设置一套控制管理系统，执行整个装车的监督和管理任务。控制管理系统与各定量控制仪之间铺设一条双绞线，通过RS-485实现管理机与定量控制仪之间的通信，安全、高效保障了系统有序进行[3]。

图3 丙烷汽车装车系统连锁控制图

丙烷汽车装卸车设施要求的顺控和安全联锁系统原理如图3，装车部分，将流量检测信号、防静电接地开关信号送入定量控制仪，并通过定量控制仪对数字式二段阀进行控制。各控制仪与现场控制室内专用的控制管理系统之间采用RS-485通信，实现自动控制，完成丙烷装车系统。

五、结束语

煤制烯烃是煤化工产业的发展趋势，而低碳节能、优化工艺将是成功运行工厂的首要任务。企业经营追求的核心目标是经济效益，工艺技术改造是促进提高企业经济效益的有效途径之一。以全国首套商业化运行的煤制烯烃公司包头煤制烯烃厂为例，通过丙烷回收工艺技术改造后，年可外卖丙烷量约14万吨，大大减少了能源浪费，既降低了运营成本，又增加了公司的营业收入。以目前全国煤化工产业的发展状况，这项丙烷回收利用技术也为其他煤制烯烃工厂提供了工艺技术支持，如果此项改造技术能够在各大煤化工厂推广，可以产生可观的经济效益。

参考文献：

[1]吴秀章，闫国春，胡先军等.《煤制低碳烯烃工艺与工程》[M]，北京：化学工业出版社，2014.2.

[2]俞金寿.《过程控制系统和应用》[M]，北京：机械工业出版社，2003.

[3]陆德民，张振基，黄步余.《石油化工自动控制设计手册》[M]，北京：化学工业出版社，2000.