乙烯设施里废气胀大冷化和对冷深隔离的制约

发布日期：2011-07-16　来源: 中国压缩机网　查看次数: 84

核心提示：　　　　1尾气膨胀尾气的膨胀有两种方式：节流膨胀和膨胀机膨胀。节流膨胀接近于等焓膨胀；膨胀机膨胀则接近于等熵膨胀。对节流膨胀，其膨胀系数　　μH = （5 T / 5 p）H = （T（5 V / 5 T）p V） / C p　　对膨胀机膨胀，其膨胀系数　　μS = （5 T / 5 p）S = T/ C p（5 V / 5 T）p　　由式可看出，膨胀机膨胀是一个恒降温过程，而节流膨胀则不一定，膨胀机膨胀比节流膨胀有更好的制冷效果。　　2尾气膨胀制冷工艺　　尾气膨胀制冷工艺流程。乙烯裂解装置尾气膨胀

　　1尾气膨胀尾气的膨胀有两种方式：节流膨胀和膨胀机膨胀。节流膨胀接近于等焓膨胀；膨胀机膨胀则接近于等熵膨胀。对节流膨胀，其膨胀系数

　　μH = （5 T / 5 p）H = （T（5 V / 5 T）p V） / C p

　　对膨胀机膨胀，其膨胀系数

　　μS = （5 T / 5 p）S = T/ C p（5 V / 5 T）p

　　由式可看出，膨胀机膨胀是一个恒降温过程，而节流膨胀则不一定，膨胀机膨胀比节流膨胀有更好的制冷效果。

　　2尾气膨胀制冷工艺

　　尾气膨胀制冷工艺流程。乙烯裂解装置尾气膨胀制冷采用两段式尾气膨胀再压缩机，在尾气膨胀再压缩机（C - 400A/ B）运行的情况下，尾气膨胀方式为膨胀机膨胀。

　　来自于第二分馏分凝器G - 402A/ B的部分顶气经返回G- 402A/ B复热至- 101℃后，与来自脱甲烷塔的顶部气相混合，进入一段膨胀机C - 400A膨胀，膨胀后的尾气经G- 402A/ B复热后，进入二段膨胀机C - 400B ，膨胀后的尾气与来自氢气回收系统的低压甲烷混合，一起进入第二分馏分凝器G - 402A/ B、**分馏分凝器G - 401A/ B及丙烯冷剂过冷器E - 411 ，进行回收冷量。

　　经冷量回收后的低压尾气进入尾气再压缩机C - 400A/ B再压缩，并与来自氢气回收系统冷量回收的高压甲烷汇合，一起作再生气和燃料气送出，尾气再压缩机一段与尾气膨胀机二段同轴，尾气再压缩机二段与尾气膨胀机一段同轴。

　　尾气膨胀机C - 400A/ B设有旁路压力控制阀PV - 4301/ PV - 4302 ，C - 400A/ B的入口压力由压力控制器PIC - 4301/ PIC - 4302分程控制膨胀机的入口导向叶片开度和旁路开度。在膨胀机停车的情况下，压力由PV - 4301/ PV - 4302控制， PV - 4301、PV - 4302为焦耳-汤姆逊阀，此时尾气的膨胀方式为节流膨胀。

　　由于C - 400A/ B在运行和停车时尾气的膨胀方式不同，其运行状态对深冷分离系统有着较大的影响。尾气膨胀再压缩机C - 400A/ B的设计操作参数。

　　3尾气膨胀制冷方式对分馏分凝器的影响

　　尾气在不同的膨胀方式下，其制冷效果截然不同。乙烯装置两种不同负荷下尾气以两种不同膨胀方式进行膨胀制冷的结果。

　　3C - 400A/ B的运行和停车。

　　可看到，尽管C - 400A/ B的运行状态与设计值有一定偏差，但尾气在C - 400A/ B运行和停车时的差异仍很大，尤其是二段膨胀机出口温度。

　　由于尾气在C - 400A/ B运行和停车时的制冷效果存在明显差异，这种差异在分馏分凝器的操作上有明显的表现。不同的C - 400A/ B运行状态下的分馏分凝器状态参数。

　　可看出，C - 400A/ B的运行对分馏分凝器存在明显影响，尤其是对第二分馏分凝器的影响大，在C - 400A/ B停车时，对G- 402A/ B补充冷却的- 101℃乙烯冷剂的用量比C - 400A/ B运行时增加了19318 %.G- 402A/ B的顶部温度也上升了6℃，其结果是乙烯损失率明显增加， G - 402A/ B顶气中C2的体积分数由011 %升至016 %以上。

　　尾气膨胀再压缩机的运行状态和尾气的膨胀方式对系统的影响反映到乙烯压缩机负荷上的变化也很明显。乙烯压缩机负荷的变化情况。

　　可看出，C - 400A/ B的停车会对乙烯压缩机的负荷有很大影响（增加15 %以上），在C - 400A/ B停车时，由于乙烯机的负荷有限，装置的负荷受到制约。

　　通过以上分析，我们可以看到，在C - 400A/ B停车即尾气制冷为节流制冷时，尾气的制冷效果变差，随之分馏分凝器的分离效果变差，且乙烯压缩机的负荷大幅度上升。

　　4尾气膨胀制冷方式对系统的影响

　　不同的尾气膨胀制冷方式，对应不同的尾气膨胀再压缩C - 400A/ B的运行状态，其除了对分馏分凝器及乙烯压缩机有较大影响外，对氢气回收系统也有较大的影响。在C - 400A/ B停车时，由于氢气回收系统的进料温度上升，使氢气纯度下降，为保证氢气的纯度，采取低压甲烷切出燃料气，由PIC - 4313控制排放至火炬的方法，这样燃料气的产量大大减少。96 %负荷时燃料气由27 472 m 3降到23 794 m3，降幅达13139 %.为进一步降低氢气罐的温度，保证氢气纯度，在氢气回收系统中并入低压甲烷，使进行补充制冷的氢气量增多，致使氢气产量下降。此外，由于燃料气产量的减少，使干燥器的再生将受到影响。因燃料气自产不足，须外补燃料气，因此，装置的能耗进一步增大。

　　5结论

　　不同的尾气膨胀机制冷方式对深冷分离的影响不同。节流阀膨胀制冷的效果不如膨胀机膨胀制冷的效果。尾气膨胀机制冷大大降低了冷箱的温度，节约了能耗，提高了装置的负荷。