气体分馏装置扩能改造

气体分馏装置扩能改造
涂联;李广庆;祝玉学;司艳霞;王会芳;葛秀清
【摘要】针对8万t/a气体分馏装置产品纯度低、收率低、综合能耗较高、效益流失大以及装置不能实现自产液化气的全部加工等问题,利用Aspen Plus工艺流程软件,建立工艺核算模型,找出了现有装置加工工艺的技术问题,提出优化措施;通过模拟计算,优化8万t/a气分装置扩容技术方案,以最少的投入、最短的改造时间,提高装置处理量,实现上下游装置加工量相匹配;开发低温热利用工艺,降低装置综合能耗,实现效益最大化.
【期刊名称】《河南化工》
【年(卷),期】2014(031)001
【总页数】3页(P42-44)
【关键词】液态烃;处理量;改造;精馏塔;塔板
【作者】涂联;李广庆;祝玉学;司艳霞;王会芳;葛秀清
【作者单位】中国石化中原油田分化司石油化工总厂,河南濮阳457165;中国石化中原油田分化司石油化工总厂,河南濮阳457165;中国石化中原油田分化司石油化工总厂,河南濮阳457165;中国石化中原油田分化司石油化工总厂,河南濮阳457165;中国石化中原油田分化司石油化工总厂,河南濮阳457165;中国石化中原油田分化司石油化工总厂,河南濮阳457165
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.8
中原油田分公司石油化工总厂(以下简我厂)现有一套气体分馏装置，装置原料液化烃来自催化裂化装置，设计处理能力为8万t/a，由青岛海工英派尔化学工程公司于2002年完成设计，并于当年建成投产。

该装置为常规生产工艺，三塔流程，共4座塔，其中丙烯塔由于单塔设备较高，故采用两塔串联操作。

装置原料为液化烃，产品主要包括丙烯、丙烷、C4组分。

2010年，随着原油加工量及加工工艺的调整，多产液态烃是我厂的主要产品方案。

2010年MIP工艺在催化装置应用后，液化气产量达到12万t/a，而气体分馏装置现有处理能力无法满足液化气的全部加
工需求，每年有4万t的液化气不经脱烯烃处理而直接作为产品销售，1万多吨丙烯没有提取出来，效益损失严重；同时，丙烯纯度较低，市场小、价格低。

2011年，我厂在装置大检修期间，采用“利旧与新建相结合”的原则，对气体分馏装置进行了扩能技术改造，使装置加工能力提高到了12万t/a，该项目建设投
资2 600万元，投资回收期12.86个月。

改造后，装置运行平稳，气体分馏装置
处理能力和产品质量达到要求，实现了液化气的全部加工，取得了很好的经济效益和社会效益。

2.1 技术方案
本次气分装置改造采用先脱丙烷、后脱乙烷、然后进行丙烯分离的常用流程，见图1。

液化气经换热后进入脱丙烷塔，乙烷、丙烯、丙烷及携带的微量C4组分从塔顶流出进入脱乙烷塔，碳四和戊烷组分从塔底流出经换热后出装置作为液化气产品。

进入脱乙烷塔的馏分在塔内进行分离，大量的乙烷及少量丙烯、丙烷从塔顶分离出。

脱乙烷塔底的丙烯、丙烷直接进入丙—丙系统。

粗丙烯塔底分离出丙烷，精丙烯
塔顶分离出丙烯。

装置处理量从8万t/a提高到为12万t/a，操作弹性60%～110%。

其中，精丙
烯纯度≥99.25%(物质的量分数)，满足工业用精丙烯的质量指标(GB7716-87)，可
作为聚丙烯装置的优质原料。

丙烷纯度≥98%(物质的量分数)，满足汽车用液化石
油气技术要求(SY7548-1998)，可作为车用丙烷出厂。

重组分(C4、C5组分)，可
作为液化气满足民用液化石油气性质(符合 GB11174-1997 标准)，或作为民用液
化石油气出厂。

2.2 改造方案
①脱丙烷系统。

改造原丙—丙分离系统作为新的脱丙烷系统：利旧粗丙烯塔改造
为新的脱丙烷塔，更换原粗丙烯塔的塔板；利旧原丙—丙分离系统的重沸器。

用
催化塔顶循环油做热源的脱丙烷塔底重沸器(E-001/1)，增加脱丙烷塔底重沸器(E-001/2，用蒸汽辅助作热源)，原丙烯塔顶空冷器和精丙烯塔顶空冷器共6片作为
脱丙烷塔顶空冷器，脱丙烷塔顶后冷凝器(E-007)、回流罐(V-002)、重组分外送冷却器(E-011)利旧。

更换丙烷塔回流泵(P-002/1,2)。

②脱乙烷系统。

脱乙烷塔更换塔板；脱乙烷塔回流罐(V-003)利旧；脱乙烷系统的重沸器(E-002)利旧；塔顶冷凝器(E-008/1～3)利旧，更换脱乙烷塔顶回流泵(P-003/1、2)。

③丙—丙分离系统。

在原丙烯塔西侧布置一套处理量为12万t/a的丙—丙分离系统，主要包括粗丙烯塔(C-003)、精丙烯塔(C-004)、精丙烯塔顶空冷器(EC-002)、精丙烯塔顶后冷凝器(E-010/1～2)、精丙烯塔回流罐(V-004)、粗丙烯塔底泵(P-004/1、2)与精丙烯塔回流泵(P-005/1～3)；其中粗丙烯塔、精丙烯塔、精丙烯塔顶空冷器精丙烯塔顶后冷器、回流罐、精丙烯塔顶回流泵为新上，粗丙烯塔底泵利旧。

④丙烯塔重沸器(E-003/1～2)采用低温热水作为热源，热水量由140 t/h增加到260 t/h，增加常压装置的热媒水，增加热水泵(P-1601/3)。

⑤脱乙烷塔重沸器(E-002)采用全厂蒸汽凝结水作为热源，富裕热作为原料加热器(E-005)热源。

2.3 主要设备选型改造
①脱丙烷塔利旧原粗丙烯塔，保持塔径、塔高、降液管、支撑圈不变的情况下，对塔板和浮阀进行更换。

(对比改造前后数据，塔径由1 200 mm增加至1 600 mm，塔板数由47层增加至101层)。

②脱乙烷塔利旧脱乙烷塔，保持塔径、塔高、降
液管、支撑圈不变的情况下，对塔板和浮阀进行更换。

③新建一套粗丙烯塔、精丙烯塔(对比改造前后数据，塔径由1 600 mm增加2 400 mm)。

气体分馏装置改
造塔计算汇总表见表1 。

3.1 标定数据
①标定期间的物料平衡表见表2。

②根据标定采集到的数据，计算所用各精馏塔主要操作参数见表3。

3.2 标定数据分析
①物料衡算中产品丙烯收率达到30.41%，液化气收率达到58.29%，与设计值接近，表明本装置操作基本正常，主要产品收率合格。

②各塔均能达到预期的分离效果，精丙烯产品质量较好，丙烯纯度达到99.61%，丙烷纯度达到99.00%，符合
产品规格要求。

经核算，装置丙烯拔出率达到98.79%，因此，丙烯回收充分。

总体看来，塔操作较为理想。

③在原料组成变化不大的情况下，如果调整操作负荷为目前的80%～120%，塔板均能满足要求，不会发生夹带、漏液等情况。

综合3
个塔的极限情况，装置处理范围可在60%～125%之间调整。

④与设计条件不同，标定工况下除了使用低温热源(蒸汽凝结水)和热水，还使用了0.6 MPa蒸汽作为
丙烷塔塔底再沸器的补充热源，核算结果表明，装置能耗为2 087.15 MJ/t液态烃，高于设计值(1 715.2 MJ/t液态烃)，主要原因是蒸汽的使用。

装置标定能耗仍低于中国石化及石油天然气系统平均值。

①气体分馏装置扩能改造后，装置的处理能力由8万t/a提高到12万t/a，各项
技术指标优于改造前，经济效益显著。

②换热器核算表明，由于设计换热面积余量
较大或者由于热负荷低于设计值，导致个别换热器传热系数低于设计值。

③标定生产时，部分调节阀及流量计选型不合适，需要设计更新。

④在今后的操作过程中仍要继续保证蒸汽凝结水的低温热量利用，减少再沸器使用蒸汽的用量，从而将系统综合能耗保持在较低水平。