杨靖 王招贤
（中石油云南石化有限公司 云南安宁 650399）
摘 要：丙烯是气分装置的主要产品，生产过程中，在保证纯度的同时，降低丙烯含水也至关重要。本文从丙烯含水超标能切入，结合气分装置日常操作和总体运行，分析本装置丙烯含水偶尔出现超标的主要原因，从原料液化气，优化脱乙烷塔温度差和脱水等方面着手，采取有效措施，以保证丙烯含水合格。
关键词：丙烯 含水量 优化操作 气分
前言
我公司55×104t/a气体分馏装置由中国寰球工程公司设计，装置与重油催化裂化装置属于联合装置，加工330×104t/a重油催化装置所产的液化气，经过双脱装置脱硫脱硫醇后，总硫含量小于20ppm的液化气作为本装置的原料，可以由双脱装置直接供料或罐区供料。所产精丙烯和丙烷作为产品直接外卖，轻C4组分或混合C4组分作为制备MTBE的原料，重C4组分作为商品液化气外[1]。开工以来，我公司对丙烯产品质量管控较好，但偶尔也会出现含水不合格的情况。
1、工艺原理
气体分馏是利用各组分之间相对挥发度的不同进行的精馏过程，它只能保证产品的纯度，一般不能除去产品的杂质。本装置采用常规的四塔分馏过程，根据原料中各组分间相对挥发的不同，通过一系列塔，按照产品的技术规格要求，用精馏的方法，将液化石油气分离成单个的组分或馏分。由于原料中C4组分和≤C3组分的分子数接近，精馏段的回流比和提馏段的蒸出比匹配较为合理，因此第一个塔先将C4组分和≤C3组分分开；第二个塔按照MTBE装置对进料的要求将C4组分分为轻C4组分和重C4组分；第三个塔将C2组分和C3组分分开，除掉非关键组分C2。由于丙烯与丙烷的相对挥发度接近于1，并且丙烯产品的纯度要求非常高，因此将最难分离的丙烷和丙烯放在在第四个塔里分离。根据本地自然条件及总体设计规定的要求，塔顶采用空冷及循环水进行冷却。为了确保产品丙烯的质量，装置设置了脱硫工序，利用水解及催化剂吸附的方式脱除丙烯产品中的微量硫[1]。
2、存在问题及原因分析
存在问题：
在最近1年中，我公司气分装置采丙烯样共计669次，有9次样品不合格，其中有4次是丙烯含水超标。2019年6月18日，装置的丙烯含水率出现连续两次不合格的现象。
原因分析：
丙烯产品中水的来源一般可能有以下几个方面：
1、原料液化气含有溶解水。催化液化气在双脱脱硫、脱硫醇过程中经过MDEA溶液、一、二级碱洗和水洗多次与水充分混合，其中MDEA溶液是一种表面活性很强的物质，可以加大液化气尤其是烯烃中水的溶解度，这些都能造成液化气中溶解有一定量的水，从而致使双脱催化液化气携带少量游离水至气分装置。水在液化气中的溶解度随温度的升高而增大，因此环境温度越高，液化气中溶解的水越多，一般情况夏季丙烯含水比冬季要高。另一方面，由于水在丙烯中的溶解度比在液化气中的其它组分，包括丙烷、异丁烷、异丁烯等组分高很多，这样也使得丙烯含水量偏高。
2、装置系统中的残留水分。装置开工前进行水运及蒸汽吹扫，但系统中难免残留部分水，特别是塔盘、管线死角，各个罐脱水包开工初期脱水一般更为频繁，说明吹扫不能彻底带走系统存水。
3、气分装置重沸器或者冷却器泄漏。气分装置换热器较多，如果出现泄漏，也可能会有部分水或者凝液进入气分系统。
因为装置为2017年开工，已经运行近2年，且含水超标次数较少，以往样品分析含水率也没有出现超标特别严重的情况，故可排除以上样品是系统存水导致的可能。而循环水系统和凝结水系统也没有出现水质COD超标的现象，所以排除重沸器和冷却器内漏影响的可能性。
分析原料罐脱水包脱水频率，较以往并没有明显增加，故也可排除原料含水过高的原因。经过原料液化气的组分的化验分析结果可以发现，6月17日15:00液化气中C2组分由原来的0.8%上升至0.22%。气分装置脱乙烷塔顶温由58.5℃降至57℃，塔顶温度和冷后温度差从原来的3℃降至1.5℃，致使脱乙烷塔解析水的效果变差。
在丙烯精馏过程中，脱乙烷塔对降低丙烯含水量起到至关重要的作用，各塔中以脱乙烷塔的回流罐析出的水最多，脱水频率也最大，脱丙烷塔回流罐次之，丙烯塔回流罐最少，这主要是因为丙烯在精馏的过程中，脱乙烷塔压力最高，且采用全回流的方式，水分从塔顶蒸出后进过冷却谁在烃类的溶解度降低，而经过较高的压力把溶解在烃类的小分子的水聚结为大分子的水析出，然后含水较低的C3组分又作为回流打入丙烯塔上部，继续携带更多的水分，馏出后再经过冷却又离析出部分水，进经过反复循环，离析出大量的水[1]。
3、优化运行控制措施
针对6月18日丙烯含水连续两次超标的情况，装置通过及时排放脱乙烷塔析出的C2组分，保持脱乙烷塔顶温在58.5℃以上，同时将脱乙烷塔冷后温度由55.5℃降至53℃，从而使冷后温度和塔顶温度从不合格时的1.5℃增加至4℃以上，另外将脱乙烷塔回流量从70t/h提高至73t/h，加强原料罐、脱乙烷塔回流罐及丙烯脱水聚结器脱水等一系列操作，样品于6月19日合格，且呈下降趋势。通过本次丙烯含水超标的原因分析和解决过程结合以往运行情况，得出从以下方面可以降低丙烯含水量：
（1）从原料降低水的含量。
气分装置正常运行过程中，丙烯中水分均为原料从双脱装置携带而来，所以保证双脱催化液化气平稳运行，尤其是在换水换碱的时候保证平稳操作，同时加强双脱液化气聚结器和气分原料罐脱水。如果原料含水较多，输送至罐区冷却、静置一段时间脱水后再进入气分装置。
（2）优化操作，保证气分装置平稳运行。
因为气分装置丙烯精馏过程各组分相对挥发度相差较小，各塔之间紧密相连，互相影响，所以必须精调细调，以免造成压力和温度的波动，从而影响丙烯质量，特别是含水量。
（3）优化脱乙烷塔运行。
经过近些年行业对降低丙烯含水的探索，脱乙烷塔脱水对降低丙烯含水量起到至关重要的作用。正如我公司气分装置6月18日所做调整，行业内某石化公司进行了脱乙烷塔降低丙烯含水实验，在保证塔顶温度不变的情况下，尽量提高塔顶冷器的冷却效果，进一步降低冷后温度，加大塔顶和冷后温度差，同时采用固定的较大回流量，使脱乙烷塔回流罐有更多的水沉降下来。我公司的调整和实验均表明，丙烯含水与温度差密切相关，但与操作压力的影响不大。该实验得出的平均温差与丙烯含水量关系。
（4）加强日常运行脱水。加强脱乙烷塔、丙烯脱水聚结器脱水可以有效减少丙烯产品含水量。
（5）部分回炼。
为解决开工初期或者其它情况明水含水高的问题，可以利用不合格线或者丙烯塔跨线至不合格线去罐区，通过罐区冷却、沉降和脱水后再与原料混合回炼，从而达到有效降低丙烯含水高的问题。
4、结论
气分装置通过优化原料、改善脱乙烷塔操作参数，增大温差与及时排出C2组分以到达有利于丙烯溶解水沉降的条件，从而有效降低丙烯含水。同时，保证平稳操作，加强脱水，根据不同的天气条件及时调整，特别是保证脱丙烷塔的平稳运行以保证后续塔器平稳运行和加脱乙烷塔和丙烯脱水聚结器脱水尤为重要。另一方面，根据不同的产品质量要求，也可以借鉴类似装置的降低丙烯含水新的技术以到达降低丙烯含水的目的。
参考文献
［1］杨玉峰等．55×104t/a气体分馏装置操作规程（试行版）［S］．石油炼制与化工，2017，1．
［2］俞行道．利用脱乙烷塔降低精丙烯含水率量[J]．石油炼制，（2）：25-27．