乙烯装置丙烯精馏系统设计方案优化

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1、乙烯装置丙烯精馏系统设计方案优化李鑫(天津大学，天津300072)摘要:介绍了丙烯精馏系统传统设计流程及改进设计流程，并对其流程特点进行了分析，明确指出了各自的优缺点。针对改进设计双塔流程，利用流程模拟计算PRO－Ⅱ软件平台，分别研究了无中间再沸器和设置中间再沸器两个流程方案，在能耗相同的条件下，计算出不同塔盘数时的丙烯损失，并对其增加塔盘数后的可实施性、投资增加与多回收丙烯的经济性进行了初步分析。无中间再沸器流程在投资及年收益方面均优于设置中间再沸器流程，在装置急冷水热量充足的情况下，应首先推荐应用。

2、关键词:丙烯精馏流程优化丙烯回收丙烯精馏系统是乙烯装置的重要产品生产单元，丙烯精馏塔通常是装置最高的单元设备，全塔总高度一般可达约110m，丙烯精馏塔同裂解炉、“三机(裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机)”、冷箱及直径最大的汽油分馏塔共同成为装置的标志性设备［1］。丙烯精馏系统的设计，早期普遍采用单塔高回流比，回流比一般在18以上，塔釜丙烷中丙烯效益。本文将利用设计上通用的流程模拟计算平台PRO－Ⅱ软件，模拟优化丙烯精馏系统的设计方案，并结合方案的可实施性和经济性，优选出最佳的设计流程。1传统

3、流程丙烯精馏系统传统工艺流程见图1。我国20世纪70年代建设的以轻柴油为主要裂解原料的含量(mol)也比较高，通常在15%～30%。2000［3］某300kt/a乙烯装置采用了该流程。年以来，随着对能耗重要性认知的不断提高，目前国内外通用的设计原则是尽量降低回流比，调整后回流比一般在13左右，塔顶产出聚合级丙烯产品，塔釜丙烷中控制丙烯含量(mol)也大幅下降，一般在5．0%左右，塔釜丙烷循环返回乙丙烷裂解炉进行裂解［2］。近几年，丙烯产品价格不断飙升，目前聚合级丙烯市场售价已超过聚合级乙烯产品，使得优化

4、丙烯精馏塔系统设计，进一步提高丙烯产品的回收率在经济上成为可行。因此研究探讨优化丙烯精馏系统设计方案，在能耗保持不变的前提下，进一步降低塔釜循环丙烷中的丙烯含量，多生产丙烯，提高丙烯回收率，不仅有利于提高丙烯产品的收益，而且也可以改善乙丙烷裂解炉的进料条件和运行，降低进料中烯烃含量，延长裂解炉运行周丙烯精馏系统传统工艺通常采用单塔流程，液相进料。来自碳三加氢系统的气相混合碳三进入碳三绿油洗涤塔下塔底部第26块塔盘，下塔的回流来自绿油洗涤塔上塔的釜液，下塔釜液向上游返回去脱丙烷塔;下塔塔顶气相进入上塔第5

5、块塔盘。上塔再沸器由循环急冷水余热提供热源，塔顶冷凝器由循环水冷却冷凝，上塔釜液物流一部分为下塔提供回流，其余全部进入丙烯干燥器。干燥后的碳三进入丙烯精馏塔的第94块塔盘，液相进料。上塔回流罐不凝气相进入由丙烯冷剂提供冷量的换热器冷却冷凝，冷凝液返回到回流罐，未冷凝碳三尾气去裂解气压缩机系统。收稿日期:2012－07－23。作者简介:李鑫，男，现就读于天津大学化工学院过程装备与控制工程专业。期，从而降低装置综合能耗，提高装置的经济乙烯工业第24卷·20·图1丙烯精馏系统传统工艺流程示意丙烯精馏塔全塔设置

6、165块塔盘，塔顶产出聚合级丙烯产品，送去球罐储存;塔釜产出碳三液化气，作为副产品出售。设计进料混合碳三含丙烯94．31%(mol)，回流比为16，塔釜碳三液化气含丙烯较高，达到15．78%(mol)。同期设计的150kt/a中型乙烯装置，其丙烯精馏塔由于受高径比(塔高度与塔直径之比)的影响，塔盘数较少，设计回流比达到18以上，能耗较高，塔釜碳三液化气含丙烯也较高，达到30%(mol)左右。传统工艺由于采用单塔流程，其优点是流程简单，投资省;但缺点是能耗高，丙烯回收率低，塔釜丙烷由于含有较高的丙烯，只能

7、作为副产品碳三液化气出售，不能循环返回乙丙烷裂解炉进行裂解，整体效益较差。2改进流程丙烯精馏系统基于投资省、节能和丙烯回收率高的原则，改进工艺流程见图2。我国单套装置规模最大、近期刚建成投产的某1000kt/a乙烯装置采用了该流程。图2丙烯精馏系统改进工艺流程丙烯精馏系统改进工艺通常采用双塔流程，由丙烯精馏塔和丙烯汽提塔构成，气相进料。来自碳三加氢系统的液相混合碳三进入碳三汽化分离罐，由再沸器加热汽化，再沸器热源由循环急冷水余热提供，分离罐底部液相在比例控制下返回高压脱丙烷塔，用于调节控制进入碳三加氢系

8、统的丙炔/丙二烯(MA/PD)浓度，分离罐顶部气相碳三进入丙烯精馏塔的第166块塔盘。丙烯精馏塔全塔设置170块塔盘，塔顶冷凝器由循环水供冷，塔釜中间再沸器由循环急冷水第24卷李鑫．乙烯装置丙烯精馏系统设计方案优化·21·余热供热，聚合级丙烯产品由塔顶部第11块塔盘产出，回流罐不凝气进入由丙烯冷剂提供冷量的换热器冷却冷凝，冷凝液返回回流罐，碳三尾气去裂解气压缩机系统。丙烯精馏塔釜液由泵送至丙烯汽提塔第1块塔盘。丙烯汽提塔全塔设置93块塔盘，