独山子石化│乙烯精馏塔压差高原因分析及解决措施

导 读

中国石油独山子石化分公司1000kt/a乙烯装置裂解气分离工艺采用林德公司的前脱乙烷前加氢专利技术，裂解气首先通过压缩脱出汽油、水等重组分，经裂解气干燥、预冷后进入脱乙烷塔，分离出的C3+组分送入热分离单元进行分离，分离出的C2-组分在列管式反应器中进行加氢脱炔，加氢后的碳二及轻组分进入深冷系统进一步分离出氢气及甲烷并得到碳二组分，碳二组分在乙烯精馏塔中分离，最后得到乙烯产品。因此乙烯精馏塔的平稳良好运行对乙烯装置至关重要。

乙烯精馏塔压差高原因分析

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乙烯精馏塔简介

乙烯精馏塔有94层筛板塔盘，进料在第23层塔盘，进料为脱甲烷塔塔釜的碳二馏分，塔顶采出为聚合级乙烯，塔釜采出为乙烷组分，塔操作压力(表压)0.73MPa。

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乙烯精馏塔压差高现象

自2018年9月末以来，乙烯精馏塔压差逐渐由正常的37kPa升高至49kPa，塔进料线以下塔盘温度偏低，塔釜循环乙烷量偏小，塔再沸流量偏低，塔顶乙烷含量和塔釜乙烯含量均偏高，乙烯和乙烷的精馏分离效果变差。通过降低进料负荷，塔压差好转，负荷加大后，压差上涨。乙烯精馏塔操作成为装置负荷提高的制约点。

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乙烯精馏塔压差高原因分析

首先，通过调整乙烯精馏塔的进料、回流、再沸等排除因操作原因造成塔压差上涨，而后分析进料露点合格，排除水冻堵的可能。通过乙烯精馏塔取样点分段测量塔的压差，确定乙烯精馏塔提馏段压差偏大，压降最大区域为第8~17层塔盘(见上图)。

其次，通过取样分析，乙烯精馏塔塔釜中绿油(丁二烯及其他碳四及以上组分)含量较高。经分析判断，乙烯精馏塔压差上涨的原因为：塔盘局部聚集的绿油等重烃堵塞塔盘，造成该塔在高负荷运行时，塔盘气流上升不畅、压差上涨。

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乙烯精馏塔进料中绿油来源确认

对冷分离各点取样分析绿油含量，通过多组取样结果的平均值作为计算分析的基础数据。流程各位置绿油含量如下。

由分析数据可得出如下结果：

1) 碳二加氢反应器入口不存在绿油，出口存在绿油，说明选定的绿油分析方法具有很强的参考性。反应器出口绿油含量在150mL/m3左右。行业中一般碳二加氢反应器出口绿油浓度在100~1000mL/m3，符合行业规律。

2) 绿油分离罐顶物料中绿油含量和反应器出口绿油含量相比，减少不明显，说明绿油分离罐分离效果很差，几乎不能分离绿油，而在实际运行中绿油罐液位也未见明显上涨。

3) 碳二吸收塔塔釜不存在绿油，说明绿油全部进入脱甲烷塔，以绿油分离罐顶的绿油含量181mL/m3为基准，进行换算各工艺位置绿油含量理论值和实际分析值相比较，数据如下。

从上表可得出：

1) 脱甲烷塔进料及塔釜绿油理论计算值远低于实际分析值，但理论和实际变化趋势一致，即塔釜含量均为进料的1.17倍，说明绿油会在低温1、2号分离罐及脱甲烷塔等流速相对较低的位置集聚，但集聚达到平衡后不再集聚，保持进出平衡。而在实际操作中冷箱通道及脱甲烷塔也不存在绿油堵塞的现象。

2) 乙烯精馏塔塔釜绿油理论计算值远大于实际分析值，而塔顶乙烯产品中丙烷及以上组分分析小于2mL/m3，即绿油组分未从塔顶带出。绿油进出不平衡会使其在乙烯精馏塔中聚集，堵塞提馏段塔盘，这是造成乙烯精馏塔塔压差升高的根本原因。

乙烯精馏塔压差高的解决措施

01

解决方法及依据

根据乙烯装置操作手册中对乙烯精馏塔的操作描述，如果乙烯精馏塔因塔盘堵塞，压差值太高，可以通过在合适的位置处注入甲醇来清除堵塞。在短时间内注入大量的甲醇比在长时间内注入少量的甲醇更有效。因此装置选择在短时间内注入大量甲醇的解决方法。通过查甲醇物性参数：0℃下蒸汽压7.0kPa，甲醇的冰点为-97℃，乙烯精馏塔顶温度-57℃，压力730kPa，因此甲醇注入乙烯精馏塔后仍为全液相，且不会产生冻堵，最后随循环乙烷从塔釜排出系统。根据现场流程及堵塞塔盘位置，选择从第18层塔盘位置的取样器处和乙烯精馏塔进料线两点作为甲醇注入点。甲醇注入、排放流程如下。

02

注入甲醇操作步骤

①注甲醇前的工艺调整

降低乙烯精馏塔进料负荷到95%，乙烯产品切不合格罐。将乙烯精馏塔塔釜乙烷切至火炬系统，乙烯精馏塔液位由循环乙烷排火炬手阀调整。这样做的目的是为了避免甲醇进入裂解炉后裂解气中一氧化碳快速上涨，最终造成碳二加氢反应器漏炔。因冷分离系统正常运行时要回收乙烯精馏塔塔釜乙烷中的冷量，当循环乙烷放火炬后，冷分离系统需要通过调整乙烯、丙烯冷剂用量来保持冷分离的正常运行。

②注甲醇工艺操作

本次注甲醇分6次间断性注入，注入前塔压差49kPa，过程如下：

第1次从第18层塔盘的取样器处注甲醇，注入量500L/h，注入时间10min。由于塔釜气相量大，塔盘液相不下降，提馏段压差上涨，塔釜液位最低降至16.5%，塔底再沸器热虹吸不连续，塔压及塔压差大幅波动。调整降低主副回流及再沸侧沸量，乙烯精馏塔进料降负荷至88%。而后乙烯精馏塔塔釜液位上涨至50%，热虹吸正常，塔压及塔压差恢复稳定，全塔压差59.9kPa。

第2次继续从第18层塔盘的取样器处注甲醇，注入量1000L/h，注入时间11min，注甲醇完成全塔压差55.8kPa。

第3次从乙烯精馏塔进料线注甲醇，注入量1000L/h，注入时间10min，塔釜液位开始快速上涨，最后至满液位，随后立即将塔釜循环乙烷排火炬阀全开。注甲醇完成全塔压差56.9kPa。

 

第4次从乙烯精馏塔进料置换线注甲醇，注入量2000L/h，注入时间17min，塔釜仍然满液位。注甲醇完成全塔压差40.04kPa。

第5次从乙烯精馏塔进料线进行注甲醇，注入量2000L/h，注入时间10min，塔釜满液位。注甲醇完成全塔压差40.37kPa。随后塔釜液位可见，开始下降。

第6次从乙烯精馏塔进料线注甲醇，注入量2000L/h，注入时间15min，塔釜液位94.7%。注甲醇完成全塔压差39.90kPa，装置提负荷至100%。

 

注甲醇期间，取样分析乙烯精馏塔塔顶乙烯产品甲醇含量，分析结果均小于1mL/m3；塔釜循环乙烷中甲醇含量升高，停止注甲醇4h后分析塔釜甲醇含量为4199.6mL/m3，6h后分析甲醇含量合格。将乙烯精馏塔乙烷由排火炬切至裂解炉进料。12h后全塔压差达到设计值37kPa。