脱乙烷塔产品质量的提高

2022-09-23

前言

中原油田天然气处理厂第三气体处理厂一期处理装置引进了国外的先进技术和设备, 其主要工艺流程为:低压原料气经燃气轮机带动的原料气压缩机加压后分离出各种水分杂质等形成高压气体;高压气体再经节流阀节流制冷和膨胀机膨胀制冷后进入脱甲烷塔, 经蒸馏塔顶采出甲烷气, 塔底采出重烃;脱甲烷塔的塔底采出相增压后进入脱乙烷塔, 脱乙烷塔顶采出乙烷, 塔底采出物经增压后进入脱丙烷塔;同样脱丙烷塔塔底采出进入脱丁烷塔, 至此可知我厂产品主要有气体甲烷、液态乙烷、气雾剂级丙烷、商品丁烷及作为精细加工原料的稳定轻烃。液态乙烷经长输管道输送至中原乙烯作为优质裂解原料。

由于现有原料气进气条件同最初装置设计时的状况相差较大, 主要体现在来气量及来气组分的差异较大, 造成了脱乙烷塔的操作参数波动范围较大, 调节存在较大滞后性, 严重影响乙烷产品质量, 进而影响了其它产品产量以及后续各蒸馏塔的平稳操作。因此提高乙烷产品质量尤为重要。

一、分析过程

经过长期的理论分析和数据对比, 影响乙烷产品质量的诸多因素主要有以下几点:脱甲烷塔顶温度、脱乙烷塔回流量、脱乙烷塔灵敏板温度、脱乙烷塔的调节阀调节滞后等。

因此计划在脱乙烷塔装置原有设计条件的基础上, 优化脱甲烷塔顶温度、脱乙烷塔的回流量、脱乙烷塔的灵敏板温度等主要工艺参数, 同时仪表方面修复调节阀, 注重系统安全稳定性, 以此提高乙烷产品质量。

二、参数优化及确定

根据理论与实际相结合针对影响一期脱乙烷塔产品质量的诸多参数进行了以下优化处理。

1. 脱甲烷塔顶温度

近年来, 由于原料气中CO2含量的增加导致低温发生冻堵, 致使脱甲烷塔塔顶温度无法降至设定范围, 致使大量C2及C3+进入甲烷中, 造成了产品的损失, 严重影响了乙烷产品质量和轻烃产品产量, 进而降低了装置运行的整体效益。因此降低脱甲烷塔塔顶温度, 最终减少干气中C2H6的含量是提高乙烷产品质量的有效途径。

根据原料气中CO2含量与甲烷塔冻堵温度的对应值进行甲烷塔顶温度控制, 在不出现冻堵的情况下最大限度的降低脱甲烷塔温度, 主要方法:

(1) 降低原料气进入冷箱时的温度。

调整原料气终端冷凝器的供液阀开度, 降低原料气进入冷箱时的温度。

(2) 提高NGL深冷装置膨胀机制冷量。

提高膨胀机膨胀比增加膨胀机的负荷有助于脱甲烷塔顶温度的下降, 从而降低干气中重组分的含量, 减少了C2及以上组分的损失, 为C2等组分的回收提供了有力的条件。

(3) 增加丙烷制冷的深度。

控制压缩机各段入口流量在满足最小流量的情况下最大限度的降低防喘流量, 同时降低高压丙烷空冷后的温度, 提高丙烷系统的制冷效率。

通过长时间的数据监测与探索, 逐渐摸索出了原料气中所含CO2浓度与脱甲烷塔发生冻堵时甲烷塔顶温度的对应值, 此表为降低脱甲烷塔顶温度的同时避免脱甲烷塔发生冻堵现象提供了有力的保障。

2. 脱乙烷塔回流量

脱乙烷塔内若液相不足, 就会不足以冷凝上升的气体, 弱化了各组分分离效果, 造成塔顶馏出重组分过多, 产品不合格。回流正是为精馏塔提供足够的液相, 最佳的回流量保证了乙烷塔顶的采出合格。

合理改变回流量, 长时间的监测产品质量, 对比回流量与产品质量的关系, 确定脱乙烷塔最佳回流量。

在装置运行期间 (原料气中CO2含量相差不大时) 针对乙烷塔在不同回流量时对应乙烷产品的质量展开了一系列主要数据的监测, 回流量的变化范围确定在5.5t/h—6.7t/h之间。

由最终数据得出结论当脱乙烷塔回流量达到6.5t/h时, 乙烷产品中的C2H6含量达到最大值94.7%。若回流量继续增大将会增加塔的整体热负荷, 增加能耗, 对塔造成损坏及不必要的能源浪费, 因此通过此组数据将脱乙烷塔回流的最佳流量定为6.5t/h。

3. 脱乙烷塔灵敏板温度

脱乙烷塔灵敏板温度的设定值控制着塔底重沸器热量的大小, 也就是说直接影响着塔的底温, 底温过高则会造成塔顶重组分多, 产品质量低, 降低下游重烃回收率;底温过低致使轻组分进入下游塔群, 造成下游塔群的工况不稳定, 超压甚至放空造成浪费及环境污染。

合理改变灵敏板温度设定值, 监测产品质量, 对比其与产品质量的关系, 确定脱乙烷塔最佳灵敏板温度是优化此参数的具体手段。

装置运行期间针对脱乙烷塔在不同灵敏板温度时对应乙烷产品的质量的一系列主要数据的监测显示灵敏板温度在76.5℃-80℃范围内的规律如下:当脱乙烷塔灵敏板温度设定值达到79.6℃时, 乙烷产品中C2H6浓度最高可达94.9%。随后灵敏板温度再次提升时, 乙烷产品中C3重组分的比例会增大。即试验中优化的灵敏板温度为79.6℃。