关于提高乙烯装置丙烯收率的措施与调整

关于提高乙烯装置丙烯收率的措施与调整

蔡建媛

中国石油化工股份有限公司天津分公司烯烃部乙烯车间

天津市300270

摘要:乙烯装置的主要经济技术指标是丙烯产率，齐鲁乙烯在1998年进行了一次重大的改造，导致了该装置的丙烯损耗。为提高丙烯产率，本文和华东理工大学联合研制了丙烯精馏塔塔顶、塔釜丙烯浓度神经网络软件测试技术。改进了原有的控制策略，并对其工艺条件进行了优化，通过运行，使丙烯产率有了很大的提高，达到了预期的效果。

关键词:碳三加氢;丙烯收率;软测量技术;乙烯装置

引言

齐鲁乙烯厂原厂鲁姆斯公司，每年生产乙烯300吨，丙烯150吨，对该装置进行了扩建，使乙烯产量达450kt，每年产量225kt。因此，自2000年以来，齐鲁乙烯厂的工程师们一直在研究影响丙烯产率的各种因素，并与华东工学院共同修改了C3蒸馏工艺，通过对工艺参数的调整，使工艺条件得到了比较满意的结果，使丙烯产率大幅度降低，丙烯产率增加，获得了良好的经济效益。

1齐鲁乙烯装置丙烯生产流程简述

齐鲁乙烯装置采用NARSSoTAGO和环氧乙烷裂化生产乙烯、丙烯及其它产品，将原料经裂解炉裂解后的裂化气体经过油冷塔和水冷塔进行冷却，将其中的重（高于裂化汽油的成分）和稀释的蒸汽裂解气体冷却到44c，在0.042MPa的压力下，用裂解气体压缩机进行五次压缩，增压到3.5MPa，冷却到15℃，然后进入分离系统进行低温分离。目前，大多数丙烯都包含在目前的裂化气体中。在压缩时，会形成一定的凝固物，在该固相中，由丙烯组成的凝液经汽提后，再送入低压脱丙烷。

进入分离体系的裂解气体经过深度冷却后，所有甲烷以上的组分都液化进入脱甲塔，塔顶排出甲烷，塔釜碳二以上组分进入脱乙烷塔，在脱乙烷塔内将碳二组分从塔顶排出，而碳三以上的组分则从塔釜中排出。高低压脱丙烷塔的工作是从高压脱丙烷塔塔顶分离出碳三馏分及碳四以上的组分，再用丙烯干燥机烘干，然后再用甲基乙炔和丙二烯（MA-PD）加氢反应器进行选择性的加氢脱除。

除去MA-PD的丙烷和丙烯混合物蒸汽，得到轻成分后，再由丙烯蒸馏柱进行蒸馏，从塔顶抽出聚丙烯，从侧面排出一座丙烯-丙烯-丙烯蒸馏塔，450,000吨的改扩建后，增加一套并联操作。

2丙烯收率影响因素分析

(1)原材料的溶解作用；同一工艺条件下，不同的原料裂化后的丙烯产率存在差异，通常以烷经产率最大，其次为烯烃，而环烷和芳香烃则不容易发生热裂化反应，其丙烯产率也相对较小。

(2)裂解工艺的作用：同一原材料在不同的反应温度下，其产率也有差异。以反应时间为基准，发现在同等的条件下，丙烯收率低于其它任何反应，当温度上升时，丙烯的速度增大，在一定的温度下，丙烯产率随温度的提高而下降，这是因为副作用得到了提高，影响丙烯产率的许多因素有：停留时间和原料操作中，通常希望二烯产率达到最高，而非单纯的丙烯产率。

(3)脱乙烷塔塔顶处的丙烯损耗：若脱乙烯塔的运转状态不理想，则会导致丙烯产率下降，同时也会对碳二加氢装置和乙烷装置的正常运转产生不利的作用。。

(4)低压脱丙烷塔反应器损失：当高压、低压脱丙烷气塔运行不好时，会导致DA404塔的碳三组分超标，不仅损失丙烯，还危害碳四产品的质量。这部分损失也少

(5)C3加氢反应器副反应的增加影响；影响丙烯产率的一个重要指标。C3型降压渣油的摩尔分数为004左右，其中H-PD与H-基乙炔气、丙二烯（MA-PD）。若使用高的选择性，则可使大多数MA在加氢气提纯工艺中得到恢复。-PD向丙烯的转变使丙烯的收率增加。相反，对丙烯产率的提升有很大的阻碍作用。

(6)丙烯精馏装置运行对丙烯收率的影响：丙烯产率的一个重要原因就是丙烯产的提高，由于工艺不当，造成了C3LPG中丙烯量的大量流失，塔内丙烯摩尔分数在系统软件改造前可能会达0.30.4，从而对丙烯产率的改善产生很大的不利作用。

（7）设备放电损耗：在装置启动初期或系统软件出现波动时，因前一次系统软件分离不彻底，导致碳三中存在大量的碳二真空残留物，对产品的品质造成了很大的影响。这时，为了确保产品的品质，大量的不凝结气体被排出，导致丙烯的大量使用，最多时一次可排出50吨左右的丙烯。

3提高丙烯收率的措施

3.1碳三反应器的优化控制

在乙烯厂进行了一次改扩建后，在实际操作中，由于C5'以下的成分在丙烯塔内的比例较高，造成了丙烯塔的反应温度升高，从而影响到了实际操作。对塔中的受热作用；,槽口的丙烯量较小。通过对C3加氢法进行了研究，发现其操作效率不高。为此，对C3型加氢炉工艺条件进行了优化。

3.2高压脱丙烷塔控制方案的优化

全面地剖析了双塔脱乙二醇体系的软件缺陷，指出其软件问题是DA460型高压塔。通过理论和实践的总结，认为适当降低塔、釜温度是解决重沸炉易结焦的有效途径。

通过对高压脱除丙烯过程中各个阶段的数值仿真，得出了通过减小压力塔压力可以使其实际操作温度合理下降，而且通过改进重沸器的烧焦状况，可以适当地增加压力塔的负荷。对脱乙二醇系统的软件实现可靠、可靠的操作是十分有利的。结果表明，在低压下，气体色谱柱的工作压力由1.64MPa逐步下降至1.4MPa，但随着血压的下降，气体色谱材料的反应温度也相应下降。上部冷却塔利用冷却的循环水进行冷却，系统软件塔压受冷却循环水温度影响范围广（1.4MPr1.55MPa），使高压脱丙烷器温度智能面板无法合理控制到最佳状态因此我们采用了智能板温补偿控制方案。具体方法是：建立工作压力变化对温度变化的数学补偿实体模型，利用塔上工作压力的瞬时准确测量值，对温度测量值进行自校准。

它的主要思想是根据工作压力到温度的转换，找到一个标准工作压力下的温度值，该温度值通常与某种成分的熔点相匹配。

3.3丙烯精馏塔控制方案的优化

丙烯提纯塔自控系统更新改造前均为单回路调节串级控制，塔釜采用智能板丙烯含量控制塔加热。塔的设计持液率为18.77，但运行时在18.75-37.5之间波动，平均值为22.2，远超设计值。

为了使丙烯精提纯装置的实际操作更加完美，依据该装置的软件制造流程理论，建立了一个基于该装置的程序流程的数据库体系，以及一个权威的专业人员数据库，该体系的开发与设计的运算和排练的效率都达到了与BP相关的水平。

建立了丙烷精馏塔顶丙烷含量和丙烷含量的神经软件检测软件，并进行了研究，研制了一套以柔性传感器为核心的预测控制系统，实现了对丙烷的精确测量和操作，实现了对丙烷值和丙烷含量的预测和操作，确保了最高丙烷值和原油的纯度，最大限度地减少了对塔底部丙烯的伤害，并避免了联式分析器出现的一般问题，影响到塔罐的加热调整。。

4系统优化后的效果

齐鲁乙烯装置C3系统软件采用升降控制方式后，取得了显著成效。C3加氢反应器中丙烯增加量增加，丙烯精馏塔塔底丙烯含量明显降低。

结 论

减少C3加氢装置的运行工作压力及加氢层的加氢层厚度，可以显著地减少其转化速率，改善反应器运行特性，并使丙烯加入量增大。通过对丙烯精馏塔及脱丙烷塔的改造，使系统的实际操作更加顺畅，丙烯精馏塔的丙烯醇含量下降，丙烯油损害减小。

参考文献

[1]邓生鑫.关于丙烯精馏塔动态过程模拟研究[J].化工管理.2020(19)

[2]邢海平.气体分馏装置影响丙烯收率的因素及对策[J].当代化工.2019(10)

[3]魏奇业,魏毓良.丙烯精馏塔的在线优化及应用[J].化工自动化及仪表.2018(02)