凝液汽提塔低负荷运行的操作分析

刘 苹 郭 航 谢晓龙

(中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

中国石油化工股份有限公司天津分公司(以下称为天津石化)烯烃部乙烯装置采用美国Lummus公司顺序深冷分离专利技术，于1995年投产，经2001年扩能改造后乙烯产能达200 kt/a。天津石化乙烯装置分为裂解、压缩、分离3个工段，在裂解气压缩机段间设置凝液汽提塔(DA202)。文章介绍了低负荷运行状态下DA202正常操作及异常操作的控制方式。

1.1 系统总流程概述

裂解气压缩机设置五段压缩，具有诸多优点：节省压缩功耗；
压缩比减低，减小压缩过程的升温速度、延长压缩机相关部件的使用寿命；
出口温度降低，避免重质烃类、双烯烃结焦，防止润滑油的黏度降低；
在段间设置冷却器，可排出重烃和水，减少后续工段负荷。由裂解工段来的裂解气进入压缩机一段吸入罐，由段间冷却器降温至40 ℃左右，然后进入压缩机二段吸入罐，裂解气在各吸入罐内进行气液分离，液相回到二段吸入罐，气相继续进入三段压缩。裂解气在三段吸入罐内进行气液分离，气相去三段排出罐，液相回到三段吸入罐，三段排出罐气相经过换热器到碱洗塔。经过碱洗的裂解气到四段吸入罐，四段压缩后，裂解气进入五段吸入罐，同理进行气液分离，气相到五段压缩，水相返回四段吸入罐，油相在罐体中部采出进入凝液汽提塔。

1.2 凝液汽提塔流程概述

从裂解气压缩机五段吸入罐FA206分离出的液相烃类在LC218液位控制下，进入凝液汽提塔。DA202塔的低压蒸汽经过EA212再沸器加热后，塔釜物料进入DA404，塔顶气相在压力控制下，返回到裂解气压缩机四段吸入罐FA205，在带有升气管的第8块塔板处除去水。DA202采出的水间断返回到裂解气压缩机三段吸入罐FA203。凝液汽提塔的作用是使塔釜不含碳二及以下的轻组分，以便直接去低压脱丙烷塔，塔顶气相由压力控制返回到裂解气压缩机四段吸入罐。

凝液汽提塔的工艺流程如图1所示。

图1 凝液汽提塔工艺流程

凝液汽提塔为立式浮阀塔，塔高15.1 m，直径1.00 m，容积12.1 m3。塔进料为气相混态，塔顶出料为气相，塔釜出料为液相，相关设计参数见表1。

表1 凝液汽提塔设计参数

裂解炉裂解气负荷低于55 t/h,为低负荷运行状态，由于工作需要，天津石化烯烃部乙烯装置4套裂解炉进行低负荷运行。低负荷运行时，凝液汽提塔的负荷为设计值的64.3%。

2.1 DA202低负荷运行时控制方式简介

DA202是通过低压蒸汽加热从塔底物料中汽提出碳二及以下的轻组分。低压蒸汽在FC213流量控制下与灵敏板温度TC239进行温度控制器串级调节。塔釜物料在FC216流量控制下去脱丙烷塔，与LC241液位控制器串级调节。塔顶循环量影响压缩机负荷，对凝液汽提塔压力造成影响。在低负荷运行状态下，当裂解气压缩机四段入口温度高时，可根据系统运行状态适当提高凝液汽提塔的灵敏板温度，增加塔顶循环量，即增加返回到裂解气压缩机四段吸入罐的量，以降低四段吸入温度。

2.2 DA202控制指标分析

DA202的工艺控制指标见表2。

表2 凝液汽提塔工艺卡片控制指标

塔顶压力PC205需要控制在920～980 kPa，当塔顶压力达到1 150 kPa时，联锁动作为塔釜加热FC213自动全关，因此，在对DA202进行操作时，要尤其注意塔顶压力。DA202的压力通过调节塔顶循环量FC213控制，降低顶部压力会增加循环量；
过多提高压力会增加釜温，增加再沸器结焦。灵敏板温度TC239正常操作范围为54～63 ℃，灵敏板温度2021年全年平均值为57.3 ℃。正常生产时，通过控制阀FV213的开度来调节塔釜蒸汽加热量的调节。在开、停工等不稳定阶段将FC213与TC239串级断开，自动或手动控制其流量。TC239温度过高或过低都会对DA202以及裂解气压缩机系统产生影响，温度过高，塔顶汽提物料带有过多的碳三及以上组分，会加大压缩机四段和五段负荷，消耗能源；
温度过低，塔釜物料中含有过多的碳二及以下轻组分，会造成低压脱丙烷塔操作超压，丙烯精馏塔丙烯产品碳二超标，同时消耗较多丙烯冷剂，造成丙烯制冷压缩机冷量分配不均。DA202的操作参数见表3，从表3中可以看出实际操作值在设计值允许范围内波动。

表3 凝液汽提塔操作参数

2.3 DA202低负荷正常运行的调整

系统正常运行时，裂解气变化导致DA202进料组分和负荷发生变化，造成DA202波动。当DA202进料组成中重组分增加，塔釜液位升高，DA202负荷增加，TC239温度出现下降趋势。将塔釜蒸汽加热量FC213打手动，增加FV213的开度，提高灵敏板温度，系统稳定后，串级控制，使碳二及以下轻组分由塔顶排出；
当DA202进料组成中轻组分增加，塔顶气相量增加，返回裂解气压缩机四段吸入罐的量增加，会增加裂解气压缩机的负荷，造成系统轻组分的累积，此时TC239温度出现上升趋势，将塔釜蒸汽加热量FC213打手动，减小FV213的开度，降低灵敏板温度，系统稳定后，串级控制，使碳三及更重组分排出。当装置负荷升高，TC239温度出现下降趋势，同理，将塔釜蒸汽加热量FC213打手动，增加FV213的开度，提高灵敏板温度。负荷越高，蒸汽量越大；
反之，蒸汽量减少。

3.1 DA202低负荷运行的异常分析

DA202的运行状态会对裂解气压缩机产生影响。当DA202出现异常情况时，操作人员需要及时对异常情况进行判断、处理。DA202进料量骤降、DA202塔压高联锁、蒸汽流量快速下降将会导致DA202波动。

3.2 DA202低负荷运行的异常情况调整措施

裂解炉联锁、COT波动或FA207排水会导致DA202进料量骤降，此时应将FC213改为手动操作，适当降低蒸汽加热量，稳定流量，通过塔釜采出量稳定塔釜液位。原料变化、仪表故障、调整不当等可能导致DA202塔压高联锁，塔压高联锁动作为FC213停止加热。联锁原因排除后，室内将FC213切至手动，全关；
室内进行复位，缓慢打开FC213，直至系统稳定，灵敏板温度正常稳定后投串级；
控制塔釜液位稳定，直至系统稳定。

FC213仪表假显示以及FV213阀卡可能导致蒸汽流量快速下降。当FC213仪表假显示或FV213阀卡，现场关闭FV213前后截止阀，打开FV213旁路阀，手动控制FC213合适的流量以保证DA202灵敏板温度、液位压力稳定；
迅速与仪表人员联系校表或修复FV213，正常后投串级；
短时间无法修复需装置停工处理。

凝液汽提塔塔顶气相由压力控制返回到裂解气压缩机四段吸入罐，碳三及以上组分去低压脱丙烷塔。在装置低负荷运行时，操作人员需要对凝液汽提塔的塔顶压力、灵敏板温度、塔顶循环量、进料量、塔釜出料等重要参数重点关注。无论正常状态或者异常状态，塔顶压力以及灵敏板温度都是凝液汽提塔操作的重点。