激冷系统的操作对乙烯产品的影响

罗 鹤

(中韩(武汉)石油化工有限公司,湖北 武汉 430076)

1 装置介绍

武汉乙烯是在2013年投产，年生产能力是80万吨聚合级乙烯、40万吨的聚合级丙烯，副产品有氢气、混合碳四、裂解汽油、轻质燃料油、重质燃料油。装置的裂解原料是来自炼油厂的石脑油、加氢尾油、丙烷、LPG和干气，还有乙烯自产的循环丙烷和循环乙烷。

裂解技术采用的是前脱丙烷前加氢。冷区是由冷箱、碳三洗涤塔、碳二洗涤塔、预脱甲烷塔、脱甲烷塔及膨胀再压缩机组成的。这种流程即节省了系统的冷量也减少了乙烯的损失。而且碳二洗涤塔采用的是分凝分馏塔，这种塔不仅可以传质也可以传热，是国际先进技术，即回收了冷量，又能使物料进行分离。

2 流程介绍

从高压脱丙烷塔回流罐上进来的气相经过2#冷箱(E-312X)、E-307和E-308冷却到-37℃后进入碳三洗涤塔(C-310)。该塔是采用自回流式的回流方式，回流量是由塔顶的冷却器(E-323)冷却情况控制。碳三洗涤塔塔底的物料就进入预脱甲烷塔(C-302)。预脱甲烷塔另一股进料时高压脱丙烷塔回流罐底过来的物料。预脱甲烷塔也是采用自回流式回流，塔顶是用丙烷塔釜液做冷剂。塔顶的气相作为脱甲烷塔第一股进料直接进入脱甲烷塔，塔底是进入脱乙烷塔。

碳三洗涤塔塔顶的气相经过脱甲烷塔第一进料激冷器(E-309)冷凝到-77℃进入脱甲烷塔第一进料分离罐(D-306)。分离后的液相作为脱甲烷塔的第二股进料，气相则进过冷箱E-314X和脱甲烷塔第二进料激冷器冷凝到-98℃进入脱甲烷塔第二进料分离罐(D-307)。分离罐液相作为脱甲烷塔的第三股进料，气相经过冷箱E-315X冷凝进入碳二洗涤塔。碳二洗涤塔通过分离液相作为脱甲烷塔的第四股进料进入脱甲烷塔，气相经过冷箱(E-316X)冷凝后进入1#氢气/甲烷分离罐(D-308X)。分离罐的液相一部分作为冷剂回到碳二洗涤塔顶冷凝器E-319，一部分到冷箱作为高压甲烷出激冷区。气相进过冷箱(E-317X)冷凝到-162℃进入2#氢气/甲烷分离罐。分离罐气相为氢气进过冷箱到甲烷化，液相进过冷箱后作为尾气出激冷区。

脱甲烷塔塔底液相进过冷却后进入乙烯塔，为脱乙烷塔节省能耗。脱甲烷塔气相抽出经过膨胀再压缩机为冷箱提供冷量后出激冷区。

3 影响乙烯产品的质量因素

3.1 乙烯混入碳三组分

乙烯产品中混入碳三，主要是碳三洗涤塔、预脱甲烷塔或是脱乙烷塔的操作不当导致碳三组分进入乙烯塔。碳三洗涤塔塔顶温度是-47℃，由乙烯作为冷剂，塔底温度是-37℃。塔顶碳三含量小于0.013%。预脱甲烷塔的塔顶温度是-36.7℃,由脱甲烷塔釜液作为冷剂，塔底的温度是-15.6℃。塔顶碳三含量小于0.04%。脱乙烷塔塔顶温度-45℃，塔釜由急冷水作为再沸，塔顶碳三含量小于0.08 %。

3.2 乙烯产品混入甲烷

乙烯产品中混入甲烷，主要是预脱甲烷塔和脱甲烷塔把甲烷带入乙烯。预脱甲烷塔甲烷超标：a、塔底再沸E-322加热不够，要联系丙烯机岗位调节，适当减少塔底抽出；b、塔顶的回流多，要调节E-321冷剂量，或是脱甲烷塔操作问题使得塔釜液的温度高。c、进料的变化，首先是温度的变化，进料的温度如果偏低就会使塔的温度整体下降有可能使甲烷带到塔釜。进料的组分也可能影响到预脱甲烷塔的操作，进料组分过轻或是甲烷含量过高，都会导致预脱甲烷塔塔底的甲烷超标。进料组分变化可以适当的调节回流和再沸重新调节塔的参数。

4 激冷系统操作措施

4.1 碳三洗涤塔调节方法

图1 碳三洗涤塔流程

碳三洗涤塔的主要作用是把裂解气中的碳三组分分离到预脱甲烷塔中，使进入脱甲烷塔进入乙烯塔的塔釜液中不含有碳三组分，减少脱乙烷塔的能耗，流程见图1。碳三洗涤塔和预脱甲烷塔都是采用自回流式的回流方式。塔顶回流主要依靠塔顶冷凝的液位调节。碳三洗涤塔的冷剂是-62℃的乙烯。E-323冷剂流量通常由塔顶出料温度控制，E-323液位过高，高液位超池，则由液位控制冷剂的流量。在碳三洗涤塔没有再沸器，分离动力主要是靠进料的温度。

碳三洗涤塔塔顶碳三组分过高时注意降低塔顶温度，适度增加冷剂流量，也有可能是E-323液位过高没有足够的汽化空间导致塔顶温度异常，要先降低冷剂流量，降低冷剂液位，留有足够的汽化空间。观察进料温度是否过高，联系丙烯机岗位进行调节。

4.2 预脱甲烷塔调节方法

预脱甲烷塔塔顶回流操作与碳三洗涤塔基本相同，E-321冷剂是脱甲烷塔釜液调节过程要注意脱甲烷塔情况，防止脱甲烷塔底液位及乙烯塔液相进料大幅度波动，影响乙烯机操作，预脱甲烷塔的再沸E-322是由40℃丙烯作为再沸介质，流量由灵敏板温度串级控制。

预脱甲烷塔出现塔顶碳三组分过高时主要考虑灵敏板温度过高，塔顶冷凝回流不足，随时注意E-322再沸丙烯温度，出现异常波动及时与丙烯机岗位联系。预脱甲烷塔的甲烷含量过高时主要是灵敏板温度过低，注意塔顶气相出料温度低于-45℃，则增加再沸量，调节再沸温度。塔底的甲烷高也可能是高压塔液相进料突然增加，超过塔的操作负荷，这种情况通常是因为丙烯回炼导致，首先增加塔底再沸和回流冷剂，如果不能缓解只能调整回炼量。

4.3 脱甲烷塔调节方法

脱甲烷塔有四股进料，这样的进料方式可以节省塔的能耗，同时也减少了每一股进料波动时对塔的影响。如果几股进料的温度过低或是进料量增加就会使脱甲烷塔底甲烷的换量偏高。这时脱甲烷的主要调节手段增加碳三洗涤塔顶冷剂，减少塔顶进入激冷区量，可以减少脱甲烷塔进料。

图2 脱甲烷塔再沸流程

脱甲烷塔的再沸器E-318由高压塔回流裂解气作为再沸，通过旁路控制再沸量，再沸温度由裂解气温度及E-318前冷却器E-215控制。如果是装置整体符合增加或是再沸温度不够导致灵敏板温度过低，通过进料调节作用不明显，也可以适当的调节E-318的旁路增加再沸量或是联系丙烯机岗位调节E-215冷剂量，增加再沸，提高塔底的温度。脱甲烷塔的回流温度是-94℃，随时注意回流泵P-301冷泵的运行状况，流程加图2。

脱甲烷塔压力是由膨胀机转速控制。压力过高会影响冷区压力分布，影响进料量，并使甲烷轻组分溶入塔釜液，适当的提高膨胀机转速控制脱甲烷塔压力。

4.4 脱乙烷塔调节方法

脱乙烷塔的主要任务是分离碳二碳和三组分，塔顶由丙烯作为冷剂，冷剂量通常由塔顶压力串级控制，冷凝器有高液位超池，在控制过程中要注意冷剂液位不宜过高影响汽化空间。塔釜由急冷水作为再沸，塔顶出料作为乙烯塔的液相进料。塔釜再沸器E-401由急冷水最为再沸介质，灵敏板温度串级控制。

乙烯塔进料碳三组分高很可能是脱乙烷塔操作不当造成，首先可能是灵敏板温度偏高，检查急冷水温度是否变化，如果急冷水温度过高，及时与急冷岗位联系。其次查看塔顶压力是否异常，冷凝器液位及冷剂流量是否正常，塔顶压力过低或是变化幅度较大可能引起塔顶碳三组分异常，手动调节冷剂流量稳定冷凝器液位。注意回流温度及回流量，观察塔上部塔盘温变化，如果长时间温度较高，可能是回流比不够，检查回流泵运行状况，增加回流量比。

4.5 冷区的综合操作

激冷系统的冷量来源主要是膨胀机、丙烯机和乙烯机，主要的换热设备就是冷箱。激冷的主要点为碳二洗涤塔顶压力及脱甲烷塔顶压力和冷剂量，通过压力梯度和温度来调节各个塔罐的进出料流量主要组分切割，稳定激冷区压力更有助于精馏塔的分离。碳二洗涤塔的压力由氢气去界区控制，注意调节过程有一定滞后，不可大幅度调节阀门开度。在第二干燥器及氢气干燥器切换充压过程容易引起氢气压力波动，充压可分次开阀充压减少压力波动范围。

脱甲烷塔压力由膨胀再压缩机控制。在脱甲烷塔回流罐顶到膨胀机入口有一个压力控制仪表，分程控制膨胀再压缩机的转速和膨胀机的旁路阀。日常调节由膨胀机转速控制，在膨胀机停车时由膨胀机旁路控制压力。

5 结语

聚合级乙烯产品指标中甲烷含量小于500ppm，碳三组分含量是小于10%。主要分离区域就在激冷区，激冷区的稳定操作对乙烯产品质量有着重要意义。激冷区主要是稳定控制压力，通过冷剂调节冷凝组分，使冷区有一定的压力梯度。冷区的操作要与丙烯机和乙烯机配合，防止引起冰机波动。乙烯产品甲烷和碳三的污染主要是在冷区，在冷区操作不稳定的情况下要停止对乙烯塔进料，冷区各塔、换热器保温保压保液位状态，等待重新开车。