乙烯装置双塔脱丙烷

图!
双塔脱丙烷流程
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工艺参数的确定及优化
进料组成
双塔脱丙烷进料组成见表 ’， 其中脱乙烷塔 塔釜液流量为 &&&(0$&1234 5 6； 凝液汽提塔塔釜液 流量为 ’"7(7"*1234 5 6。
工程师， （#0"’） ’00* 年毕业于清华大学化学工程专业。长期从事化学工程软件开发与应用工作。联系电话： !77!*#’ 8 # 苟红霞：
表 " 单塔脱丙烷与双塔脱丙烷的比较
低压单塔 温度， $ 塔 顶 压力， %&’ 温度， $ 塔 釜 压力， %&’ 热负荷， %()’*+ , 热媒 （规格） 热媒消耗量， -+ , 热负荷， %()’*+ , 冷媒 （规格） 泡点温度， $ 冷媒消耗量 热负荷， %()’*+ , 传热介质 ./" 0/#1 #"/# 0/#" 1/0#2# （0/#%&’） 34 "/2 5/6.66 丙烯冷剂 （0$ ） .7" 能量折算值 68112%9 无 无 双 高压塔 18/! 6/" .5/1 6/"5 6/#."# （0/#%&’） 34 1/" 2/5.0. （2. < 1.$ ） :; 187! 25.-+ , 0/1.5 工艺物流 871. 塔 低压塔 52/! 0/#. .2/. 0/.6 6/""!0 （0/#%&’） 34 1/5 6/.2#! （2. < 1.$ ） :; 5278 6.1-+ ,
为双塔脱丙烷， 并设定合理的工艺操作参数， 达到节省能耗降低投资的目的。
某乙烯装置为顺序分离流程， 其中原脱丙烷 部分采用低压单塔工艺。在装置的运行及改扩建 过程中， 发现冰机能力较为吃紧。为了节省冷冻 功耗， 同时达到扩能的目的， 在整个装置改造的基 础上， 对脱丙烷部分进行相应的优化改造。
塔， 塔顶为 %" 及 %" 以下的馏分， 经水冷冷凝后， 部分回流， 其余作为产品采出。塔釜使用蒸汽加 热， 为减少加热蒸汽用量， 设置用急冷水加热的中 间再沸器。为了使高压脱丙烷塔塔釜温度不高于 聚合温度， 塔釜液中尚需含一定量的 %" ， 此塔釜 液经换热冷却至一定温度， 送入低压脱丙烷塔塔 顶， 裂解气压缩工段来的凝液汽提塔釜液送至低 压脱丙烷塔中部。低压脱丙烷塔塔顶气体经冷凝 后用泵送至高压脱丙烷塔塔釜液换热器经加热后 返回高压脱丙烷塔。低压脱丙烷塔塔釜再沸器由 低压蒸汽加热， 塔釜采出 %& 及 %& 以上的产品。
（收稿日期 2006 = 60 = 6!）
塔顶冷凝器
换热器 泵， (;
# 结语
确定节能的双塔脱丙烷工艺操作参数需要根 据各装置具体的进料组成， 而不能照搬。对于其
（上接第 52 页）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 公室。 的完善， 界区红线的调整、 总图布置也最终定局。 因此我们体会到， 在老厂区内扩建或增建新 项目从总图布置上往往比一个新厂址更难处理， 受现状牵制的因素多， 特别是在执行规范方面需 认真对待、 合理安排， 实现新旧建构筑物的有机结 合， 最大限度地满足工艺布置及其它有关专业对 总图布局的特殊要求， 节约资金和土地， 促进厂区 建设的完善与发展。
（8# 版） 6 《建筑设计防火规范》 ?@96" = .# （88 版） 2 《石油化工企业设计规范》 ?@!06"0 = 80 1 《化工企业总图运输设计规范》 A? + B20"58 = 688.
Fra Baidu bibliotek
（修改回稿
2002 = 06 = 66）
表 % 低压脱丙烷塔操作压力和其他参数的关系
塔操作压力 456 %&+-%% %&*+%% %&*-%% %&,+%% %&,-%% 塔釜温度 3 +.&-(+/ +’&.%+, */&.*(% *,&)++’ *-&’)-塔顶馏分泡点 温度， 3 ).&.**+ )’&/’/’ )%&()*( -*&’’’( -)&(--% 塔顶凝液输送 泵功率， 89 /&%+,. /&-/%+ /&,*,. /&/).’ (%&(/)*
表" 高压脱丙烷塔塔顶产品的泡点和操作压力关系
压力 （456） (&(&. (&, (&* 泡点温度 （3） -%&* -,&* -/&. )’&’
从 表 ) 的 计 算 结 果 可 看 出， 满足操作温度 此压力下 +%3 左右的操作压力在 %&*+456 左右， 的塔顶馏分泡点温度亦可满足水冷的要求。随着 塔压的降低， 塔釜及塔顶的温度也随之降低， 泵的 功耗增加， 所以初步确定低压脱丙烷塔操作压力 为 %&*+456。 "#& 工艺条件的优化 在上述计算的基础上， 对整个流程进行系统 的模拟优化计算， 确定工艺操作条件见表 .。我 们知道， 双塔脱丙烷流程的优点有两个方面， 一是 节省了冷冻功耗； 二是避免了塔釜因聚合物而产 生的堵塞问题。这里更进一步的是： 在根据一定 进料确定两塔最佳操作压力的基础上， 通过调整 高压脱丙烷塔塔釜组成， 使低压脱丙烷塔塔顶冷
"#"
高压脱丙烷塔操作压力
高压脱丙烷塔塔顶产品中 0) 含量一般控制 （!"#） 以下。为了节省冷冻功耗， 需使 在 (%%%11! 塔顶冷凝温度提高至可采用循环冷却水冷凝 （温 度范 围 ’+ 2 -+3 ） ， 则 此 处 的 冷 冻 功 耗 可 省 去。 根据该厂的脱乙烷塔塔釜液组成， 高压脱丙烷塔 塔顶产品的泡点温度随压力的变化见表 ’。为了 保证塔顶冷凝器用水冷的传热温差， 确定该装置 高压脱丙烷塔操作压力为 (&,456。
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设 技
计 术
乙烯装置双塔脱丙烷操作条件 探讨及优化
苟红霞# 朱永乐 中国石化集团兰州设计院 兰州 !"##$#
对乙烯装置双塔脱丙烷流程的工艺操作参数进行了优化， 针对具体的装置将原单塔脱丙烷改造 乙烯 脱丙烷塔 工艺参数 优化
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摘要 关键词
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高压脱丙烷塔塔釜组成 在一定操作压力下， 高压脱丙烷塔塔釜组成
一方面确定了高压脱丙烷塔的塔釜温度， 另一方 面也相应地影响到下游低压脱丙烷塔塔顶馏分的 组成， 此组成下的馏分在一定的低压脱丙烷塔操 作压力下的塔顶泡点温度也是确定的。如果此温 度能满足用循环冷却水来冷凝， 又可以省去此处 的冷冻功耗。高压脱丙烷塔塔釜组成对一些参数 的影响见表 （ - 低压脱丙烷塔操作压力按 %&+-456
单位能量折算值 : （%9）
冷媒 蒸汽， 合计
表%
类 别
双塔脱丙烷能耗指标
消耗量 871. #70 516 总能量折算值 （%9） 66676 222#17. 6.0!78 256807.
单位能量折算值 : （%9） 667.5 16.678# 5768
操作条件
电力， (;, 蒸汽， 循环水， 合计
再沸器
中的高压脱丙烷塔塔顶而言， 在一定压力下， 冷凝 温度随进料中丙烯与丙烷的比值的增加而降低。 同理， 在一定压力下， 影响低压脱丙烷塔塔釜温度 的则是 :5 及 :5 以上组成的情况。冷凝温度在低 压塔操作压力确定的情况下， 则决定于轻重组分 的比例； 利用这一关系进行优化， 结果是省掉了传 统的耗用丙烯冷剂的冷凝器。在很多乙烯装置的 挖潜改造中， 冰机的能力是一个瓶颈， 上述双塔脱 丙烷流程省去了脱丙烷部分的所有冷冻剂耗量， 为整个乙烯装置的挖潜扩能打下了良好的基础。
参 考 文 献
减少投资 # 节约用地，
通过利用现有闲置的库房及其相邻场地， 经 改造后， 可不建新厂房和库房。仅此一项可节约 投资约 !20 万元， 少占地约 6!00> 。
2
" 存在问题
宝力摩高性能工程塑料工程现已投产， 但从 总图布置上来看， 由于当初受原有建筑物限制和 分期设计 （布置） 影响， 还存在着不够合理之处。 从消防角度来看， 消防间距尚不能较充分地满足 要求； 从风向上看， 它位于主导风向的上风侧， 将 影响股份公司食堂、 办公楼和研究院的实验楼办
（(） ’%%’， (’ 表!
成 分
苟红霞等 双塔脱丙烷进料组成
乙烯装置双塔脱丙烷操作条件探讨及优化
(-
计） 。
表 $ 高压脱丙烷塔塔釜组成和其他参数的关系
高压脱丙烷塔塔 釜 0- 及 0- 以下成 分的含量 （!"#$ ） ’( 7 %%%% ’- 7 %%%% ’. 7 %%%% ’* 7 %%%% ’/ 7 %%%% -( 7 %%%% 高压脱丙烷塔塔 釜温度 （3） +* 7 .-). +, 7 ,+)’ +. 7 +)/( +. 7 %’() +) 7 (/*. +- 7 -+%低压脱丙烷塔塔顶 产品泡点温度 （3） )* 7 .)-’ ), 7 .’+( ). 7 ..,) )) 7 ,()( )- 7 ,/.)’ 7 +%,’
! 流程概述
乙烯装置顺序分离流程中， 最初均采用单塔 脱丙烷， 脱丙烷塔进料为 %" 和 %" 以上馏分， 其中 所含的大量 %& 及其以上的不饱和烃在较高温度 下极易生成聚合物， 造成再沸器结垢、 塔板堵塞的 问题。在单塔流程中， 当塔压为 ’(’ ) ’(*+,（ .） 时， 塔釜温度在 ’#&/ 以上， 再沸器因聚合物结垢 通常需要两三个月清理一次， 提馏段的塔板也经 常会发生堵塞现象。为了保证生产的进行， 一般 设置备用再沸器和备用下塔。*# 世纪 !# 年代初 期开始采用低压塔脱丙烷。但是， 降低脱丙烷塔 操作压力以降低塔釜温度解决再沸器和下塔因聚 合物生成而结垢和堵塞问题的同时， 其塔顶温度 也相应降低， 使冷凝器的丙烯冷冻功耗随之增加。 近年来较多采用的双塔脱丙烷工艺流程既解决了 聚合物结垢的问题又节省了冷冻功耗。因此， 在 某些乙烯装置改造中， 采用较先进的双塔脱丙烷 工艺流程。脱丙烷塔的进料有两股， 一股为脱乙 烷塔釜液， 一股为压缩工段的凝液汽提塔釜液。 双塔流程的特点就是利用该两股物流在组分上的 差异而分别进行处理。高压脱丙烷塔处理较轻的 一股物料， 低压脱丙烷塔处理较重的一股物料。 如图 ’ 所示， 脱乙烷塔釜液送入高压脱丙烷
65 凝亦可以用循环冷却水完成而不用丙烯冷剂。这 样， 整个双塔脱丙烷流程不再消耗丙烯冷剂。
类 别
表$
单塔脱丙烷能耗指标
消耗量 总能量折算值 （%9） 6811275 16.6 / 8# "/2 68#2. / 2 180"07"
! 与原低压单塔脱丙烷的比较
将原单塔流程与优化的双塔流程的工艺参数 进行计算对比， 见表 !、 不难看出 "、 #。通过对比， 两种流程中的优劣。
脱乙烷塔塔釜液 （!"#$ ） %&%%%) %&%’ .&%+,,.&,(+/ (&)(’/ (.&(+(/&-%)) %&()(+ %&’%+/ ’&+-)* %&(+/, %&%%%,.
凝液汽提塔塔釜液 （!"#$ ） %&%’( %&%%*+ %&(,’&’’*, (-&/-* %&-)-/ (+&)%’+ (%&-*%+ %&(’, %&’)-, ’&’,(. (&%*%+ ’&*+%/ ’&%-)+ ’)&(*.%&--/ ’(&-.*. %&(-,*
乙炔 乙烯 乙烷 丙炔 丙烯 丙烷 丁二烯 丁烯 异丁烷 正丁烷 戊烯 戊烷 己烯 庚烯 苯 甲苯 二甲苯 水
从表 - 可以看出， 在保证高压脱丙烷塔塔釜 温度不致发生聚合反应的情况下， 其塔釜 0- 含量 的组成以 ’.$ （!"#） 为宜， 这样低压脱丙烷塔塔顶 馏分的泡点温度为 ).3 ， 可以满足水冷的要求。 "#% 低压脱丙烷塔操作压力 低压脱丙烷塔主要是要把 0- 及 0- 以下的轻 组分从塔釜组成中脱出来。正常生产中塔釜液 （ !"#） 以下， 而低压脱 0- 馏分一般控制在 .%%11! 丙烷塔塔釜温度需控制在 +%3 左右， 以避免产生 聚合物的堵塞问题。在一定的进料组成情况下， 低压脱丙烷塔塔釜温度及塔顶凝液输送泵的功率 随操作压力的变化见表 )。