凝液汽提塔低負荷運行的操作分析

劉 蘋 郭 航 謝曉龍

(中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

中國石油化工股份有限公司天津分公司(以下稱為天津石化)烯烴部乙烯裝置采用美國Lummus公司順序深冷分離專利技術，于1995年投產，經2001年擴能改造后乙烯產能達200 kt/a。天津石化乙烯裝置分為裂解、壓縮、分離3個工段，在裂解氣壓縮機段間設置凝液汽提塔(DA202)。文章介紹了低負荷運行狀態下DA202正常操作及異常操作的控制方式。

1 工藝流程簡介

1.1 系統總流程概述

裂解氣壓縮機設置五段壓縮，具有諸多優點：節省壓縮功耗；壓縮比減低，減小壓縮過程的升溫速度、延長壓縮機相關部件的使用壽命；出口溫度降低，避免重質烴類、雙烯烴結焦，防止潤滑油的黏度降低；在段間設置冷卻器，可排出重烴和水，減少后續工段負荷。由裂解工段來的裂解氣進入壓縮機一段吸入罐，由段間冷卻器降溫至40 ℃左右，然后進入壓縮機二段吸入罐，裂解氣在各吸入罐內進行氣液分離，液相回到二段吸入罐，氣相繼續進入三段壓縮。裂解氣在三段吸入罐內進行氣液分離，氣相去三段排出罐，液相回到三段吸入罐，三段排出罐氣相經過換熱器到堿洗塔。經過堿洗的裂解氣到四段吸入罐，四段壓縮后，裂解氣進入五段吸入罐，同理進行氣液分離，氣相到五段壓縮，水相返回四段吸入罐，油相在罐體中部采出進入凝液汽提塔。

1.2 凝液汽提塔流程概述

從裂解氣壓縮機五段吸入罐FA206分離出的液相烴類在LC218液位控制下，進入凝液汽提塔。DA202塔的低壓蒸汽經過EA212再沸器加熱后，塔釜物料進入DA404，塔頂氣相在壓力控制下，返回到裂解氣壓縮機四段吸入罐FA205，在帶有升氣管的第8塊塔板處除去水。DA202采出的水間斷返回到裂解氣壓縮機三段吸入罐FA203。凝液汽提塔的作用是使塔釜不含碳二及以下的輕組分，以便直接去低壓脫丙烷塔，塔頂氣相由壓力控制返回到裂解氣壓縮機四段吸入罐。

凝液汽提塔的工藝流程如圖1所示。

圖1 凝液汽提塔工藝流程

凝液汽提塔為立式浮閥塔，塔高15.1 m，直徑1.00 m，容積12.1 m3。塔進料為氣相混態，塔頂出料為氣相，塔釜出料為液相，相關設計參數見表1。

表1 凝液汽提塔設計參數

2 DA202低負荷運行狀況分析

裂解爐裂解氣負荷低于55 t/h,為低負荷運行狀態，由于工作需要，天津石化烯烴部乙烯裝置4套裂解爐進行低負荷運行。低負荷運行時，凝液汽提塔的負荷為設計值的64.3%。

2.1 DA202低負荷運行時控制方式簡介

DA202是通過低壓蒸汽加熱從塔底物料中汽提出碳二及以下的輕組分。低壓蒸汽在FC213流量控制下與靈敏板溫度TC239進行溫度控制器串級調節。塔釜物料在FC216流量控制下去脫丙烷塔，與LC241液位控制器串級調節。塔頂循環量影響壓縮機負荷，對凝液汽提塔壓力造成影響。在低負荷運行狀態下，當裂解氣壓縮機四段入口溫度高時，可根據系統運行狀態適當提高凝液汽提塔的靈敏板溫度，增加塔頂循環量，即增加返回到裂解氣壓縮機四段吸入罐的量，以降低四段吸入溫度。

2.2 DA202控制指標分析

DA202的工藝控制指標見表2。

表2 凝液汽提塔工藝卡片控制指標

塔頂壓力PC205需要控制在920～980 kPa，當塔頂壓力達到1 150 kPa時，聯鎖動作為塔釜加熱FC213自動全關，因此，在對DA202進行操作時，要尤其注意塔頂壓力。DA202的壓力通過調節塔頂循環量FC213控制，降低頂部壓力會增加循環量；過多提高壓力會增加釜溫，增加再沸器結焦。靈敏板溫度TC239正常操作范圍為54～63 ℃，靈敏板溫度2021年全年平均值為57.3 ℃。正常生產時，通過控制閥FV213的開度來調節塔釜蒸汽加熱量的調節。在開、停工等不穩定階段將FC213與TC239串級斷開，自動或手動控制其流量。TC239溫度過高或過低都會對DA202以及裂解氣壓縮機系統產生影響，溫度過高，塔頂汽提物料帶有過多的碳三及以上組分，會加大壓縮機四段和五段負荷，消耗能源；溫度過低，塔釜物料中含有過多的碳二及以下輕組分，會造成低壓脫丙烷塔操作超壓，丙烯精餾塔丙烯產品碳二超標，同時消耗較多丙烯冷劑，造成丙烯制冷壓縮機冷量分配不均。DA202的操作參數見表3，從表3中可以看出實際操作值在設計值允許范圍內波動。

表3 凝液汽提塔操作參數

2.3 DA202低負荷正常運行的調整

系統正常運行時，裂解氣變化導致DA202進料組分和負荷發生變化，造成DA202波動。當DA202進料組成中重組分增加，塔釜液位升高，DA202負荷增加，TC239溫度出現下降趨勢。將塔釜蒸汽加熱量FC213打手動，增加FV213的開度，提高靈敏板溫度，系統穩定后，串級控制，使碳二及以下輕組分由塔頂排出；當DA202進料組成中輕組分增加，塔頂氣相量增加，返回裂解氣壓縮機四段吸入罐的量增加，會增加裂解氣壓縮機的負荷，造成系統輕組分的累積，此時TC239溫度出現上升趨勢，將塔釜蒸汽加熱量FC213打手動，減小FV213的開度，降低靈敏板溫度，系統穩定后，串級控制，使碳三及更重組分排出。當裝置負荷升高，TC239溫度出現下降趨勢，同理，將塔釜蒸汽加熱量FC213打手動，增加FV213的開度，提高靈敏板溫度。負荷越高，蒸汽量越大；反之，蒸汽量減少。

3 DA202低負荷運行的異常分析及措施

3.1 DA202低負荷運行的異常分析

DA202的運行狀態會對裂解氣壓縮機產生影響。當DA202出現異常情況時，操作人員需要及時對異常情況進行判斷、處理。DA202進料量驟降、DA202塔壓高聯鎖、蒸汽流量快速下降將會導致DA202波動。

3.2 DA202低負荷運行的異常情況調整措施

裂解爐聯鎖、COT波動或FA207排水會導致DA202進料量驟降，此時應將FC213改為手動操作，適當降低蒸汽加熱量，穩定流量，通過塔釜采出量穩定塔釜液位。原料變化、儀表故障、調整不當等可能導致DA202塔壓高聯鎖，塔壓高聯鎖動作為FC213停止加熱。聯鎖原因排除后，室內將FC213切至手動，全關；室內進行復位，緩慢打開FC213，直至系統穩定，靈敏板溫度正常穩定后投串級；控制塔釜液位穩定，直至系統穩定。

FC213儀表假顯示以及FV213閥卡可能導致蒸汽流量快速下降。當FC213儀表假顯示或FV213閥卡，現場關閉FV213前后截止閥，打開FV213旁路閥，手動控制FC213合適的流量以保證DA202靈敏板溫度、液位壓力穩定；迅速與儀表人員聯系校表或修復FV213，正常后投串級；短時間無法修復需裝置停工處理。

4 結論

凝液汽提塔塔頂氣相由壓力控制返回到裂解氣壓縮機四段吸入罐，碳三及以上組分去低壓脫丙烷塔。在裝置低負荷運行時，操作人員需要對凝液汽提塔的塔頂壓力、靈敏板溫度、塔頂循環量、進料量、塔釜出料等重要參數重點關注。無論正常狀態或者異常狀態，塔頂壓力以及靈敏板溫度都是凝液汽提塔操作的重點。