烯烃分离装置乙烯汽化系统对丙烯压缩机的影响分析
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摘 要：丙烯制冷压缩机是烯烃分离的核心设备，为装置的低温分离系统提供低温冷剂。乙烯汽化系统以丙烯为热源为下游聚乙烯装置提供汽相乙烯。分析了乙烯汽化系统停用对丙烯压缩机的影响。
关键词：烯烃分离;丙烯压缩机;乙烯汽化;负荷
1 工艺流程简介
产品气经产品气压缩机（C400）压缩，三段出口设置碱水洗塔（T411）脱除二氧化碳后，由干燥器进料急冷器（E432）冷凝大部分液相水及部分C4以上组分，再由产品气干燥器（D431）脱水后送入脱丙烷塔（T501），塔顶进入四段压缩入口。四段压缩后通过脱丙烷塔#3冷凝器（E-503）冷却后进入脱甲烷塔（T511）、脱乙烷塔（T601）、乙烯精馏塔（T602）、丙烯精馏塔（T611、T612），最终分离出产品。
丙烯制冷压缩机（C701）作为烯烃分离装置的核心，负责为精馏系统提供必要的制冷源。机组采用三段压缩，压缩机出口75℃气相丙烯经过丙烯冷剂冷凝器（E701）冷却为38℃液相丙烯，再通过脱甲烷塔再沸器（E513）、乙烯产品3#加热器（E663）、燃料气2#加热器（E521）回收冷量后逐级节流膨胀制冷，分别提供7℃、-21℃、-40℃三种温度级别的丙烯冷剂。乙烯汽化系统的设计目的是将乙烯储罐中的乙烯产品通过泵升压，经过乙烯汽化系统加热汽化后送至下游聚乙烯装置。乙烯汽化系统由两部分组成，正常生产状态下由乙烯产品1#加热器（E661）、乙烯產品2#加热器（E662）、乙烯产品3#加热器（E663）三台以丙烯为热源的换热器，将由乙烯罐区送来的-30℃液相乙烯过热汽化成25℃气相乙烯送至聚乙烯装置。
2 丙烯机压缩机热量平衡及节能降耗
烯烃分离两套离心式压缩机组均采用全凝式蒸汽轮机为整套系统提供动力，透平出口设置干式空冷器和抽气凝汽器，驱动蒸汽为中压蒸汽（4.1MPa、380℃）。产品气中各个组分的分离需要在适当的压力和温度下进行，产品气经C400四段压缩后，中压蒸汽的热能转化为产品气的静压能和热能，压力温度达到分离要求，经过丙烯压缩机中各个冷户换热器的热交换，将产品气的热量转移到丙烯压缩机中。产品气传递过来的热量和压缩丙烯所产生的热量最终通过循环水取走。当系统负荷增大后必须通过提升机组转速，调整循环水的流量和温度取走多余的热量，否则热量的积聚将会导致丙烯压缩机出口高温连锁。
除此之外，丙烯压缩系统采用合理回收冷量、优化操作的方式进一步降低机组热负荷，保证机组的平稳运行。在流程设计中，以温度较高的液相或气相丙烯作为低温介质的加热热源、使用不同温度等级的丙烯冷剂为工艺介质逐级降温、丙烯冷却器前设置循环水换热器（图1）等多种方式节能降耗。有效避免了单台换热器负荷过大，循环水用量大的问题。在工艺操作中，在产品指标合格的范围内，降低物料循环量，采用小再沸、小回流的办法，保证釜式换热器中丙烯冷剂液位处于相对较低液位，降低各个精馏塔的负荷的方式，来减少丙烯压缩机的负荷。
乙烯汽化系统以丙烯为热源加热低温的液相乙烯，同时也回收了乙烯产品中的大量冷量，如表1所示。
丙烯制冷压缩机系统在设计上已经考虑到了装置在100%负荷下生产乙烯，而只有50%的乙烯产品经过汽化并输送到聚乙烯装置的工况，当装置没有乙烯产品向下游输送时，装置的生产负荷必须降到80%以下。在这种操作模式下，丙烯制冷压缩机系统外供冷量减少，负荷增加。
3 乙烯汽化停用对系统的影响
3.1 直接影响
某次聚乙烯装置临时停车后，来自罐区的液相乙烯流量迅速降低，导致丙烯压缩机组冷量迅速降低，热量迅速上升。由于E661使用7℃液相丙烯，E662使用7℃气相丙烯，E663使用38℃液相丙烯加热，导致三段吸入压力温度迅速上升。热量的循环积聚导致丙烯压缩机各段吸入温度、压力均大幅上升，换热器换热效果变差也导致丙烯汽化量增加最终影响三段排出温度高，压力高。为保证压缩机各段的压力和温度，在提高丙烯压缩机转速、开大E701循环水阀门的同时应降低生产负荷。丙烯机汽轮机调速阀开度和中压蒸汽用量也随之上涨，循环水用量增大，烯烃产量减少，能耗增加。见表2。
3.2 间接影响
丙烯压缩机各段吸入压力高导致各个丙烯换热器的加热效果变好，制冷效果变差。E432冷却后温度升高，大量未冷凝下的水分进入产品气干燥器，易造成干燥器使用时间缩短;E-503作为脱丙烷塔回流的冷却（下转第158页）（上接第156页）器，换热效果变差造成回流温度升高，易导致T511灵敏板温度高，塔顶C4组分超标;E513使用38℃液相丙烯和75℃气相丙烯作为加热介质，E516、E514、E515、E519分别使用-21℃和-40℃液相丙烯作为冷却介质，丙烯压缩机的热量积聚造成塔顶温度高，塔顶乙烯和丙烯损失加大;E610使用7℃气相丙烯作为加热介质，E611使用-40℃液相丙烯作为冷却介质，丙烯压缩机段间压力升高将造成塔压升高，塔顶组分不合格。
同时，在夏季环境温度高时，乙烯罐区停止外送液相乙烯将导致乙烯球罐压力持续上涨。由于乙烯塔顶乙烯产品依靠压力和重力势能送至乙烯罐区，压力上涨将导致乙烯无法及时采出。聚乙烯装置返回的PE驰放气停止后，精致汽提塔对C4中的C3汽提效果不佳，塔釜轻组分带入脱丁烷塔将导致脱丁烷塔超压。
4 调整措施
4.1 丙烯压缩机的调整
根据各段吸入压力的变化，逐渐调整机组转速，丙烯机同时根据三段排出温度压力变化情况，开大E701循环水阀门，直至全开。监视机组震动位移变化及各段间吸入罐和换热器的液位。
4.2 产品气压缩机的调整
为防止丙烯压缩机负荷过高，应及时减少产品气进料量。进料负荷由245t/h降至230t/h。根据段间吸入压力降低机组转速。E432和E503将调节阀改为手动控制，开大阀门，控制冷却后的温度平稳。精制汽提塔提高进料温度和灵敏板温度，防止大量C3组分带入后系统。
4.3 精馏系统调整
精馏系统执行降负荷操作。脱甲烷塔手动减小塔釜再沸器阀门开度，增加中部循环量，控制中部和顶部温度，防止塔顶乙烯丙烯损失率过高。乙烯塔适当提高E611液位，在产品指标范围内，减小塔釜热量和塔顶回流量，防止塔顶超压。
将不合格乙烯回炼流程改为气相乙烯回炼，加大回炼量，调整乙烯事故汽化器，控制乙烯回炼温度，保证乙烯罐区压力平稳，防止乙烯塔中产品无法及时采出。由于乙烯回炼至脱丙烷塔入口，脱丙烷塔组分发生变化。降低灵敏板温度，适当加大回流量，可以防止塔顶C4组分超标。脱乙烷塔由于进料组分发生变化，应同时调整灵敏板温度，同时适当加大回流量。保证塔顶C2组分合格。
经过调整之后，丙烯压缩机排出温度维持在73℃，震动位移无明显变化。各段吸入温度压力虽较之前略有上涨，但可以保证精馏系统平稳运行。
5 总结
丙烯制冷压缩机作为烯烃分离的关键设备，对装置平稳生产起到至关重要的作用。乙烯汽化系统与丙烯制冷压缩机系统关系密切，因此，在乙烯汽化系统停用期间，为保证装置长周期、满负荷生产，应精细操作，及时调整，保证系统平稳运行。
参考文献：
[1]李祚辉.探讨甲醇制烯烃（MTO）装置丙烯制冷压缩机稳定运行[J]科技资讯，2015（12）：88.
[2]高国玉，蒋明维.中间介质加热型乙烯汽化器设计压力探讨[J].炼油技术与工程，2014（44）：4.
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