高吨数材料分裂设施空压机运用探讨

　　1工艺简介

　　本套乙烯裂解装置从工艺流程上分为裂解炉部分和分离部分。其中裂解炉采用了中外合作开发的*新裂解炉科研技术，分离部分采用了外国公司独有的、经多年实践证明工艺成熟的深冷顺序分离专利技术。

　　本套乙烯装置的裂解炉区共设有11台裂解炉，1台为气体原料炉，主要裂解来自乙烯装置自产的循环乙烷和循环丙烷，10台为液体原料炉，主要裂解来自于炼油装置的石脑油、加氢裂化尾油及其它适合作为裂解原料的组份。分离部分采用了急冷油粘度技术、分凝分馏塔、低压脱甲烷、丙烯制冷、二元制冷、双塔脱丙烷等工艺技术。

　　本套乙烯装置设计生产100万t/a乙烯、51万t/a丙烯。

　　装置年运行时间设计为8，000h，装置整体操作弹性为50 %～110%，设计运转周期为4a.

　　2流程简介

　　裂解炉急冷前冷五段压缩甲烷化脱甲烷塔碳二加氢乙烯精馏塔脱乙烷塔丙烯精馏塔脱丙烷塔

　　3开车外部条件确认

　　严格按照中国石化股份公司批准的试车方案进行，投料试车应坚持高标准、严要求，精心组织，达到高质量、争取高效益，坚持“应遵循的程序一步也不能少、应达到的标准一点也不能降低、应争取的时间一分钟也不能放过”的原则，投料前应严格检查，并确认下列投料试车条件，如。

　　3.1工程中间交接完成

　　（1）工程质量初评合格。

　　（2）“三查四定”的问题整改消缺完毕，遗留尾项已处理完。

　　（3）影响投料的设计变更项目已施工完。

　　（4）工程已办理中间交接手续。

　　（5）装置区施工用临时设施已全部拆除。

　　（6）现场清洁、无杂物、无障碍；设备位号和管道介质名称、流向标志齐全；系统吹扫、清洗、气密完。

　　3.2联动试车已完成

　　（1）系统干燥、置换、三剂装填、计算机仪表联校等已完成并经确认。

　　（2）设备处于完好备用状态。

　　（3）在线分析仪表、仪器经调试具备使用条件、工业空调已投用。

　　（4）仪表、计算机的检测、控制、联锁、报警系统调校完毕，防雷防静电设施准确可靠。

　　（5）现场消防、气防器材及岗位工器具已配齐。

　　（6）联动试车暴露出的问题已经整改完。

　　3.3人员培训已完成

　　（1）国内外同类装置培训、实习已结束。

　　（1）已进行岗位练兵、模拟练兵、反事故练兵，达到“三懂六会”，提高“六种能力”。

　　（1）各工种人员经考试合格，已取得上岗证。

　　（1）已汇编国内外同类装置事故案例，并组织学习，对本装置试车以来的事故和事故苗头本着“四不放过”的原则已进行分析总结，吸取教训。

　　3.4各项生产管理制度已落实

　　（1）岗位分工明确，班组生产作业制度已建立健全。

　　（2）各级试车指挥系统已落实，指挥人员已值班上岗，并建立例会制度。

　　（3）各级生产调度制度已建立。

　　（4）岗位责任、巡回检查，交接班等相关制度已建立。

　　（5）已做到各种指令、信息传递文字化，原始记录数据表格化。

　　3.5投料试车方案已学习

　　（1）工艺技术规程、安全技术规程、操作法等已学习、讨论。

　　（2）每一试车步骤都有书面方案，从指挥到操作人员均已掌握。

　　（3）已实行“看板”或“上墙”管理。

　　（4）事故处理预案已经制定并已经过演练。

　　3.6保运工作已落实

　　（1）保运的范围、责任已划分。

　　（2）机、电、仪修人员已上岗。

　　（3）保运装备、工器具已落实。

　　3.7水、电、汽、风系统已正常运行

　　（1）水网压力、流量、水质符合工艺要求，供水稳定。

　　（2）供电线路确认完好，事故发电机处于良好备用状态。

　　（3）蒸汽系统已按压力等级运行正常，参数稳定。

　　（4）工业风、仪表风、氮气系统运行正常。

　　3.8备品配件、化工原材料等准备齐全

　　（1）化工原材料、润滑油（脂）已全部到货并检验合格。

　　（2）“三剂”装填完毕。

　　（3）润滑油三级过滤制度已落实，设备润滑点已明确。

　　（4）备品配件可满足试车需要，已上架，账物相符。

　　3.9安全、消防、急救系统已完善

　　（1）HSE评估完毕，并制定相应的安全措施和事故预案。

　　（2）安全生产管理制度、规程、台账齐全，安全管理体系建立，人员经安全考核后取证上岗。

　　（3）动火制度、禁烟制度、车辆管理制度已建立并公布。

　　（4）消防巡检制度、消防车现场管理制度已制定。

　　（5）气体防护、救护措施已落实，制定气防预案并演习。

　　（6）生产装置的消防泡沫站、汽幕、水幕、喷淋以及烟火报警器、可燃气体和有毒气体监测器已投用，完好率达到100%.

　　3.10化验分析工作已准备

　　（1）中化室、分析室已建立正常分析检验制度。

　　（2）化验分析项目、频率、方法已确定，仪器调试完，试剂已备齐，分析人员已持证上岗。

　　（3）采样点已确定，采样器具、采样责任已落实。

　　（4）模似采样、模拟分析已进行。

　　4开车内部条件确认

　　4.1裂解岗位

　　（1）投料前三台裂解炉处于750℃恒温热备状态、两台裂解炉处于600℃恒温状态、2台炉处于350℃恒温、循环乙烷炉处于350℃恒温。由于天然气价格低于液化气价格，裂解炉所需燃料以天然气消耗为主、液化气补充为辅。为减少火炬排放，根据可燃气体切入燃料系统的时间及时提高低温备用炉的温度，以平衡开车过程中产生的过多燃料气。

　　（2）急冷油系统处于中压蒸汽倒加热状态，维持160℃左右；急冷水系统处于闭路循环、低压蒸汽加热状态，维持50℃左右。

　　（3）燃料油系统利用开车调质油建立循环。

　　4.2压缩岗位

　　（1）丙烯制冷机和二元制冷机已正常运行。

　　（2）前冷系统预冷结束，温度至少已达-130℃左右；脱甲烷塔系统预冷结束。

　　（3）冷箱系统已充压到2.5MPa以上。

　　（4）裂解气压缩机入口、出口电动阀已关闭，系统氮气处于闭路循环。

　　（5）碱洗塔的碱洗、水洗循环已建立，强碱、中碱、弱碱回流量分别控制在设计值的416t/h、415t/h、207t/h，水洗量5t/h左右。

　　（1）甲烷化反应器入口和床层温度已氮气升温到240260℃。

　　氢气干燥器已具备氢气投用条件。

　　4.3分离岗位

　　（1）脱乙烷塔利用外引乙烯和丙烯建立全回流操作。操作参数达到压力控制在2.22.3MPa，回流量控制在60t/h以上。

　　（1）乙烯精馏塔引低温罐开工乙烯已建立全回流操作。操作参数达到压力控制在1.651.68MPa，回流量控制在200t/h以上，塔压差控制在70kPa以下。

　　（1）碳二加氢反应器系统利用气相乙烯充压到1.65MPa以上。

　　（1）分离岗位的低温泵已液相预冷合格。

　　（1）丙烯精馏塔系统全回流运行。由于急冷水温度较低，维持系统操作压力在1.51.6MPa，回流量控制在350t/h以上。

　　5开工操作方案

　　裂解岗位同时投1台石脑油（NAP）炉和1台加氢裂化尾油（HCR）炉，控制40min内单台操作负荷达到40t/h左右。在引入裂解气压缩机系统前维持NAP的COT温度在780800℃左右，HCR的COT温度在760780℃左右以尽可能多产裂解汽油等重组分减少火炬排放量。待引入裂解气压缩机系统后，逐渐调高COT温度到设计值820830℃和780790℃左右，以增加轻组分产量尽可能满足后系统负荷要求。

　　待2台裂解炉投料后，压缩岗位安排专人负责裂解气大阀前积水的排放，防止裂解气引入压缩时大量水分进入一段吸入罐高液位联锁停车；投料稳定后，裂解岗位和压缩岗位密切配合，裂解逐渐关小急冷水塔排火炬阀，压缩及时逐渐打开压缩机入口大阀旁路引裂解气进入压缩机系统。维持一段吸入罐压力在3060kPa范围内。此操作要求各岗位、内外操紧密配合，防止压力发生大的波动而引起裂解气压缩机喘振。待电动阀全开后，逐渐关小氮气补入阀和充压旁路阀。系统稳定后将一段吸入罐压控设定为0.15MPa.裂解气引入工作控制在40min内完成，将减少大于100t/h的火炬排放量。

　　裂解气引入压缩机系统前，碱洗塔要求已完全建立正常的碱洗和水洗循环，同时确保塔顶CO2在线分析仪提前标定准确。裂解气完全引入后及时分析化验CO2浓度，当在线分析合格后考虑将裂解气引入前冷系统。若两台炉负荷运行时压缩机出口压力已达到2.5MPa，安排裂解气引入前冷系统，同时安排第三台石脑油投料。若此时压缩机出口压力未达到2.5MPa，维持运行，及时安排第三台石脑油炉投料。

　　前冷系统在利用裂解气充压前，包括后续脱苯塔在内的前冷系统尽可能已提前通过设计的高压氮气充压到2.5MPa.

　　在裂解气已达到2.5MPa左右，逐渐打开压缩机五段出口阀的旁路阀为前冷充压，充压过程中及时调整丙烯和二元制冷机系统，保证提供足够的冷量尽快冷却裂解气中重组分。充压过程中控制系统升压速度不大于0.1MPa/min，防止法兰面发生泄漏。同时现场加强漏点检查，尤其是-100℃以下低温区的泄漏检查，及时发现及时处理。裂解气引入工作控制在2h内完成，将减少50t/h左右的火炬排放量。

　　前冷各罐出现液位后及时外送到脱甲烷塔，脱甲烷塔的塔釜和回流罐泵在完全气相预冷的基础上及时进行液相预冷。当塔釜液位达到启动泵的*低液位25%时启动塔釜泵为下游脱乙烷塔送料。调整各前冷罐液位和脱甲烷塔釜液位稳定，可根据裂解炉负荷的变化及时调整外送量，防止外送量的较大波动。同时根据下游脱乙烷塔塔顶温度情况调整外送料的分配比例。为防止深冷区的分凝塔及分离罐的人孔出降温过快，应控制相应液面的高度低压人孔法兰下缘，防止负荷波动引起液位波动频繁而引起人孔发生泄漏。

　　当脱甲烷塔塔顶温度降至-85℃时及时引气相甲烷到二元制冷机系统，当温度降至-120℃及时采样分析脱甲烷塔回流罐中乙烷含量，合格后二元机及时补入液相甲烷，使二元制冷压缩机尽早达到设计运行工况，满足深冷分离需要。当第3台炉投料稳定后，根据裂解炉的燃料消耗情况依次将高压甲烷、中压甲烷、低压甲烷并入燃料气系统。这样将减少超过30t/h的火炬排放量。安排及时分析粗氢组分，待乙烯含量低于1000ppm后，投用甲烷化系统。将减少超过3t/h左右氢气的火炬排放量。

　　在调整脱乙烷塔系统过程中，及时安排投第4台裂解炉，在第4台裂解炉投料稳定后脱乙烷塔也基本调整稳定。鉴于现场管线设计存在缺陷，开车时应控制塔顶冷凝器的冷剂丙烯在较低液位；同时控制脱乙烷塔排放火炬或进入乙烯精馏塔的量，防止由于系统压力变化过大引起大量C2组分流动过快丙烯冷剂迅速气化影响丙烯机的操作。由于脱乙烷塔顶进入碳二加氢反应器的物料稳定性影响反应器的正常运行，开车初期手动控制进入反应器的控制阀，塔顶压控阀置于自动，维持较小的放火炬量来平衡系统的波动。调整系统的稳定工作控制在4060min.

　　根据催化剂厂家资料介绍和开车经验，碳二加氢反应器需至少维持50t/h流量才能正常运行，防止内部偏流。参考两个乙炔含量在线表指示，当出口乙炔值小于5ppm后尽快切入乙烯精馏塔。此项工作控制在30min内完成。将减少50t/h的火炬排放量。

　　及时调整乙烯和丙烯精馏塔，合格后安排先后引入燃料气系统。待稳定后及时投用循环乙烷炉，减少火炬排放量约20t/h.

　　6开车过程的风险分析及采取的对策

　　（1）裂解炉投料过程中若发生联锁停车、炉出口温度大幅波动，易引起裂解气压缩机流量不稳定，产生喘振。因此裂解炉投料要控制进料速度，维持燃料气组分和压力稳定防止炉出口温度大幅波动。

　　（2）冷箱裂解气充压速度和液位建立速度过快易引起法兰泄漏。保持系统匀速充压，禁止较大幅度波动。外操人员和HSE部人员利用便携式检测仪加强冷区位置法兰巡检，一旦发现泄漏启动应急处理预案，消气防现场保护，保运人员专人及时处理。

　　（3）碳二加氢反应器低流量开车易出现内部偏流的风险。

　　需控制好反应器入口及各段床层温度，根据温度变化调整配氢量，同时稳定脱乙烷塔运行，防止流量和组分波动过大。

　　（4）高压甲烷、氢气、乙烷等物料的过早引入燃料气系统易引起燃料气压力、组分波动大影响裂解炉操作。并入初期可通过大部分并入系统，小部分放火炬的方式来控制；同时增点裂解炉火嘴提高燃料气消耗，平衡过多的燃料气，减少火炬排放量。操作中加强燃料气压力监控，也可适当提高总管压力设定值，若上游系统发生波动依总管压力降低情况迅速补入天然气和液化气。

　　7有待提高的几个方面

　　（1）在裂解炉汽包安全阀在线定压过程中，室内DCS液位指示约40%左右，而实际现场液位指示为10%.巡检及时避免了汽包干锅的设备事故。由于汽包液位为三冲程控制，在开工初期指示偏高，实际操作中应适当控制较高液位。

　　（2）连续监测急冷水、工艺水的pH，严格控制急冷水的pH在5.56.5、工艺水的pH在77.5范围内。水质超标将加速换热器腐蚀泄漏，同时外排污水影响污水处理厂的正常运行。

　　（3）在急冷开车过程中发生急冷油泵汽蚀现象。经分析是由于急冷油泵的冲洗油为盘油。而开车阶段盘油段温度较低，大量的蒸汽在盘油段冷凝聚集，*后通过冲洗油泵注入到高温的急冷油中汽化而引起泵汽蚀。开车阶段应将冲洗油改为外引的调质油供应。待盘油段温度正常，系统排净水后再切换到自产盘油。

　　（4）为尽快减少火炬的排放量，有意识地加快了前冷充压速度，同时也加快了前冷预冷建液的速度。两个方面都造成了前冷，尤其是温度低于-100℃的区域法兰面出现多处泄漏。

　　前冷充压过程中严格控制升压速度小于0.1MPa/min，控制降温速度。同时考虑在深冷区域使用质量好的波齿垫。

　　（5）分离系统脱乙烷塔调整过程中，塔顶冷凝器法兰发生泄漏，操作员急于降低系统压力而错误地打开了塔顶放火炬阀，使塔压短时间内降低较快加速了高温物料的流动，较热的物料使得液相丙烯短时间内发生大量气化而引起丙烯制冷机出口温度高高联锁停车。对于工艺系统应严禁随意打开火炬排放，即使处理漏点需要也须先隔离系统，再倒液完成后泄压。

　　同时分离的操作也要及时通知压缩岗位。

　　8总结百万吨乙烯装置的开车是涉及多专业、多部门合力配合共同完成的项目。镇海乙烯在发挥外部资源的基础上，挖掘自身潜力实现了装置“安全、环保、经济”一次性开车成功，为镇海炼化进一步发展奠定了坚实的基础。