两套气分装置分离序列的比较

1、工业技术蚕静鬻晶淼置甚撩意并两套气分装置分离序列的比较徐克(中国石化济南炼油厂,山东济南,250101摘耍通过理论分析和实际生产情况对比分析,阐述丁150kt/a气分装置和45k【/a气分装置分离序列的优缺点。指出丁狂只生产丙烯这一个产品时,45k“a气分装置能耗要大大低于150k“a气分装置.另外,45k“a气分鞋景具有较大的操作灵活性,可根据产品方案情况开二塔、三塔或四塔,有利于装置的节能降耗。关键调气分分离序列比较中圈分类号:11Q116文献标识码:B文章编号:10099859(2003030211一04液态烃主要由q、c4的烷烃和烯烃组成,另外,还含少量二烯烃和G等重组分。气体分馏装置

2、就是利用液态烃中各组分的沸点和饱和蒸汽压不同,采用多元精馏的方法实现各组分的分离。气体分馏装置根据生产的不同需要可生产丙烯、丙烷、轻已、重巴等产品。丙烯作为聚丙烯装置的原料;丙烷作为丙烷脱沥青装置的原料;轻(j作为MTBE装置的原料,重C4作为MEK装置的原料。把多组分液态烃分离成多种不同的产品需要多个精馏塔来完成,根据各个组分从塔顶和塔底馏出的顺序不同,可组成多种不同的分离序列,或者说多种工艺流程。济南炼油厂的45kt/a、150k“a气体分馏装置就采用了截然不同的分离序列。在实际生产过程中发现,根据下游生产的需要,生产产品的方案经常变化,2套装置在不同产品方案下所表现来的能耗也有较大的差异

3、。1150k“a气和4sk“a气体分馏装置概况1.1150k“a气体分馏装置(见图1图l150kt/a气分装置工艺流程示意图150kt/a气体分馏装置于1994年12月建成并投产,原料来源于本厂800k“a重油催化裂化装置和150k“a催化裂解装置所产的液态烃。收稿日期:20030402;修回日期:2【砌30520。作者简介:徐克,男,工程师。从事过气体分馏、粢丙烯.氲嘲收装置的生产管理工作。电话:(05316634403。 齐鲁石油化工该装置按塔脱丙烷、脱乙烷塔、脱丙烯塔、脱轻C 。塔、成烷塔流程设计,可生产丙烯、丙烷、轻(j 、重(j 等产品。原料首先经泵打人脱丙烷塔(C一101,该塔的任

4、务就是把(:_3和c4组分分开。塔顶馏出丙烷、丙烯等轻组分,塔底馏出丁烷、丁烯等重组分,塔顶的轻组分经泵从回流罐中打人脱乙烷塔(C 顶己烷间歇放人全厂高压瓦斯系统。塔底物料自第31卷压进入脱丙烯塔(C 一103、C 一104,C 一103为提馏段、C 一为精馏段,从塔顶馏出丙烯,塔底馏出丙烷。C 一底物料自压进入脱轻G 塔一105,塔顶馏出轻C4,塔底馏出重q,(。105底馏出戍烷等重组分。凌装置除C一102塔顶冷凝器为水冷外,其余均采用空冷,塔底均采用卧式1.245kt/a气体分馏装置(见图2碳二L 101L一103P一102P 一102P一103P】04图245k t l a 气分装置l

5、,艺流程示意图45kda气体分馏装置二|二1990年投产,原料来源同/气体分馏装置。该装置的工艺特点是生产流程按组分挥发度递减的顺序,备组分逐个从塔顶蒸出,最难挥发的组分从最后的塔釜中分离出来。该装置按4塔(脱乙烷塔、脱丙烯塔、脱丙烷塔、脱戍烷塔流程设计,可以使液态烃分成丙烯、丙烷、c d 、戍烷等馏分。液态烃首先进入脱乙烷塔(C一100,塔顶分离出乙烷,塔底物料自压进入脱丙烯塔(:一,该塔由于塔板数量较多分成了个塔:一】0l/|、c一10l/2、CIml3,从C一101塔顶分出精丙烯,塔底物料自压进入脱丙烷塔(c 102,在该塔中,丙烷从塔顶馏出,塔底物料自压进入脱戊烷塔,塔顶馏出(、4组分

6、,塔底馏出戊烷等重组分。这4个塔塔顶冷凝器均采用水冷,塔底均采用卧式热虹吸重沸器,用0,3M P a 过热蒸汽加热。比较2 第3期徐克.两套气分装置分离序列的比较213合这条原则。丙烯的常压沸点为一4.:,丙烷中先分出丙烯、丙烷和乙烷,在一中脱除乙烷,这样在C一103、C一104中就剩下了挥发度非常相近的丙烯和丙烷,有利于节能降耗。离出各组分的塔序是有利的,这是H e a v e n 的第二二条原则。恩德伍德(Underwood最小回流比公式。可改写成下列形式:B(b图3用简单塔分离3组分混合物的2种方案一般地说,用普通精馏塔将C 个组分所组成能的塔序数为:C一1s c 2苫S J s c l

7、 一j (1寰110组分的塔序数组分数/个2345678910塔序数种1根据液态烃组成情况,可以把液态烃分离成这么多的分离序列中选择1个好韵塔序呢?我们可以从有代表性的Heaven提出的4条原则来选择和评价塔序的优劣性。Heaven原则是从能量消耗角度考虑的。关键组分的相对挥发度接近于,则应在没有非关键组分的存在下来分离这一对关键组分,这是Heaven的第一条原则。这样可以缩小塔底、塔顶温差,减少精馏过程的净功消耗。150ktIa气分装置丙烯和丙烷的分离非常符V :F C a i D X m r?1“,氧a,一q 式中:合物中最难挥发组分为基准;v。气相流量(最小回流比下;的摩尔数;Q方程式的

8、根。可以看出,在塔顶中有非关键组分存在,必然导致V 。的增大,而_,值直接影响到再沸器与好。所以逐个从塔顶分出是有利的。别被汽化和冷凝1次,而从塔釜分离出来的最难挥发组分既没有被汽化也没有被冷凝,由于各组分被冷凝和汽化的总次数较少,因而加热和冷却介质消耗量少,能耗低。(3应使各个塔的馏出液的摩尔数和釜液的摩214齐鲁石油化工相应产品中回收率要求较高时,就必定要求大量的理论板。如果在进行这一分离时,有非关键组分存在则塔径将增大,投资增大。150kt/a气分装置更符台这条原则,因为丙烯要求高纯度和高回收率,分离该组分的塔(c一103、c104放在了塔序的最后。从以上分析可以看出,似乎150kt/a

9、气分装置符合的原则要多一些。另外,这4条原则应用于气分装置也有相互冲突的地方,比如说第二条和第一条,第二条和第三条等。3实际操作时两者的区别150kt/a气分装置自1994年12月份投产以来生产轻C4产品,总共加起来也就3个月的时间,绝大多数情况下c一105、c一106都不开,只开了前3个塔(cm3、c104算1个塔,且丙烷产品绝大多数情况下并入c101塔底的(j组分起作为民用烃出装置,每年只生产几百吨丙烷产品。45kt/a气分装置正常情况下只生产丙烷、丙烯,开前3个塔,不要求生产丙烷时,只开前2个塔(C一10l/1,c101/2,cl叭/3算1个塔。2套装置的实际操作条件见表2、3。衰2ls

10、ok妇气分装置工艺操作条件第3I卷裹545kt/a气分装量潲耗指标(开2个塔二亟二墨甄玉砸五五巫正蔓亟二互:单耗08“2I2730844能耗/Mi232826830526l2640衰645k“a气分装置消耗指标(开3个塔单耗O987227830987从表46中的数据可以看出,2套装置1二艺条件相差不大,在丙烯和丙烷都生产的情况下能耗较为接近。在一般情况下,丙烷不要求作为产品分出,这时45kt/a气分装置可以停开脱丙烷(:一102,只开c100和cl01,这时能耗只有2640MI/t。而150kt/a气分装置的3个塔必须同时开,能耗为3047MI/t。可以看出45kt/a气分装置在此情况下由于少

11、开了1个塔能耗较150kt/a气分装置下降了407MJft,同时由于少开1个塔.机泵等设备维护费用也相应减少。可以看出45kt/a气分装置比150k“a气分装置具有很大的操作灵活性,可根据产品方案情况,开2个塔或3个塔,而150kt/a气分装置不管产品方案如何都要至少开3个塔,能耗相应增大。4结语(1在产品方案为同时生产丙烯、丙烷时,2套装置的能耗接近。(2在产品方案为只生产丙烷时,45kt/a气分装置由于少开1个塔,能耗比150kt/a气分装置要少407h仃/t。(345kt/a气分装置其分离序列的优越性还体现在其操作灵活性上,可根据产品方案交换流程以降低装置的能耗。(4在目前我厂绝大部分时间只生产丙烯1个产品的情况下.