识读乙烯精馏塔管道仪表流程

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1、概述在石油、化工工业中，许多原料、中间产品或粗成品，往往全是由若干组分所组成的混合物，需要通过精馏过程进行分离或精制。精馏塔就是用于精馏过程的重要设备。据统计，在石油和化学工业中，大约40％－50％的能量消耗在精馏设备中。因此，精馏塔的控制一直是过程控制领域普遍重视的问题。精馏塔是个多参数的被控对象。它的通道很多。它由多级塔板组成，内在机理复杂，对控制作用的响应缓慢，参数间相互关联，而不同工艺要求下塔的结构也各不相同．且控制要求又较高……所有这些都给精馏塔的控制带来一定的困难。2021/7/24第页3.1工艺流程及基本技术指标精馏塔的控制任务及其变量配对关系对精馏塔的控制要求通常为质量指标

2、、产品产量、及能量消耗三个方西。质量指标是指使塔顶产品中的轻组分（或重组分杂质）含量符合技术要求；或使塔底产品中重组分（或轻组分杂质）符合技术要求。质量指标是精馏塔控制中的关键，因此，精馏塔的控制任务是在保证质量指标的前提下．使产品产量尽量高，能量消耗尽量低。2021/7/24第页石化一些简单知识乙烯在常温下为无色、易燃烧、易爆炸气体，以它的生产为核心带动了基本有机化工原料的生产，是用途最广泛的基本有机原料，可用于生产塑料、合成橡胶，也是乙烯多种衍生物的起始原料。裂解的原料烃有气态和液态之分，气态的有炼厂气、天然气的凝析液，液态的有汽油、煤油、柴油。原油在高温的裂解炉管内生成焦炭，不能长期

3、运转，自今未能在工业应用。2021/7/24第页气态原料裂解温度高，乙烯收率高（可达85％），操作方便（裂解管不易结焦），但原料资源少，副产少。液态原料来源广泛，裂解温度低，收率较低（乙烯收率为25％~30％），但副产物多，便于综合利用，生产中需定时清除炉管内的焦炭。为减少在炉管中生成焦炭，裂解原料中加入水蒸气。裂解炉有多种型式，核心是放在炉膛内成排的炉管，采用专门的燃烧器向炉管供热。物料离开裂解炉的温度为850-900℃。2021/7/24第页原料经加热后进入裂解炉，产生的高温裂解气先入急冷锅炉快速降温（产生的高压水蒸气可带动压缩机），然后再用冷油和水降温，冷却后的气体进分离工序。以柴油

4、原料获得的裂解气组成十分复杂，主要是乙烯，丙烯（合计占45％），其余为氢和甲烷（约10％），乙烷和丙烷（约10％），碳四馏分（约10％）以及碳五和以上馏分（约20％）。少量有害杂质为水、硫化氢、二氧化碳、乙炔等。通常采用加压低温精馏的方法分离乙烯及各种有用产物，具体工艺流程的安排与裂解气组成及产品纯度要求有关。2021/7/24第页乙烯精溜塔前期部分工艺流程1、干燥器2、冷箱3、脱甲烷塔4、脱乙烷塔5、加氢脱炔反应器6、绿油塔7、乙烯塔2021/7/24第页乙烯精馏塔进料中乙烯和乙烷占有99.5%以上，其余为甲烷。就相对挥发度来说，甲烷最低，乙烯次之，乙烷最高。对于三种组分的分离，乙烯精馏

5、塔采用深冷分离流程，用带有中间再沸器和侧线出产品的乙烯塔，其工艺流程如图，基本工艺分析如下：2021/7/24第页1、由绿油塔来的C2组分从第98块塔板以气液两相混合进料，由于精馏塔提供了分离空间，实现了气液两相分离，气相（乙烯及少量甲烷）上升，液相乙烷下降。2、液相在向下流动过程中，在每块塔板上与自提馏段的上升蒸气接触，致使其中的轻组分（乙烯及少量甲烷）汽化上升，重组分继续以液相下降。越向下，重组分的纯度越高。3、被汽化上升的轻组分中含有部分气相甲烷，在经过精馏段的每块塔板时与向下流动的乙烯回流液接触，致使这一部分甲烷变为液相下降。越向上，轻组分的纯度越高。2021/7/24第页4、上升

6、至塔顶的轻组分中为气相的乙烯及少量甲烷，它们经塔顶冷凝器乙烯冷凝为液相，在分离器中实现气液分离，甲烷以气相采出，乙烯作为回流液从第一块塔板处流入精馏塔，流至第八块塔板时侧线采出，进入乙烯分离器分离后，以液相产品乙烯采出，分离器上部的气相再次进入精馏塔冷凝分离。5、塔釜得到产品乙烷，一部分作为液相产品采出，另一部分由塔釜再沸器加热汽化后作为上升蒸气，用以提供精馏所需能量。2021/7/24第页6、为了提高乙烯产品的纯度，在乙烯精馏塔的精馏段工艺上采用了较大的回流比，这一做法对于精馏段是有好处的，但对于提馏段并非必要，故乙烯塔中大多采用中间再沸器回收冷量，以提高上升蒸气量，从而达到提高负荷的目

7、的。一般地，进料中乙烯及乙烷占有99.5%以上，乙烯精馏塔理论上仍为二元体系。该乙烯乙烷二元系统的自由度为2，因此，在实际工艺中压力和温度是相互联系的。控制其中一个变量，即可实现对质量指标的控制，这是设计和实施控制方案的基本依据之一。2021/7/24第页3.2典型控制方案分析乙烯精馏塔管道及仪表流程图如图，其主要控制方案包括中间再沸器液位与侧线加热流体流量的选择性控制系统、乙烯回流罐液位与乙烯回流流量串级控制系统、乙烯