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【摘 要】中石化胜利油田分公司石油化工总厂8×104吨/年气体分馏装置，以重油催化液化气为原料，生产精丙烯产品。经过优化运行参数，以及节能技改技措，实现了装置在生产负荷达设计负荷1.5倍的条件下，运行平稳，产品质量合格，实际能耗仅为设计能耗的72.07％，装置取得了良好的经济效益。为了进一步降低装置能耗，对脱丙烷塔进料温度参数进行了提高，并进一步优化脱丙烷塔的运行参数，将装置的能耗降低了4.06％，达到了进一步降低装置能耗的目的。
【关键词】气体分馏;进料;饱和态;过热态;节能降耗
0.前言
中石化胜利油田分公司石油化工总厂8×104吨/年气体分馏装置，于1995年建成投产，原设计以油田轻烃为原料生产正丁烷产品，1999年后因下游装置的原因一直处于闲置状态。2003年中国石化工程建设公司（SEI）对该装置进行改造设计，改造后的装置以重油催化液化气为原料，生产精丙烯产品，加工能力不变。2004年7月装置改造竣工投产，一次开车成功，装置生产平稳，产品质量、收率、加工规模均达到设计指标。2005年9月对重催热水的利用上进行了进一步的技术改造，将脱丙烷塔进料加热器、脱乙烷塔重沸器热源由蒸汽改为重催低温热水，实现了对低温热的进一步利用。2005年起总厂催化液化气产量逐渐增加，气分负荷加大，通过不断优化调整操作参数，在满足产品质量和收率指标的前提下，气分装置处理能力逐步提高，处理量已达到设计值的1.5倍，仍能保证装置平稳运行。同时，通过采取各项节能措施，装置能耗降至设计能耗的75％以下，取得了良好的经济效益。
经过节能技术改造，气分装置只有脱丙烷塔底重沸器在使用蒸汽。经过统计计算，蒸汽在气分能耗中所占的比重21.47%，所以脱丙烷塔是整个装置能耗的主要消耗点。为了进一步的降低气分装置能耗，挖潜增效，自2009年1月起，气分装置逐步尝试将脱丙烷塔进料温度提高，增加重催热水的取热，降低蒸汽消耗，从而降低气分装置的综合能耗。
1.脱丙烷塔的现状
脱丙烷塔是气体分馏装置加工处理液化气的第一个分馏塔，原料为重催液化气。其主要作用是将液化气中的碳三及碳三以上的轻组分分离出来，作为脱乙烷塔的进料。脱丙烷塔高63米，塔的中部有三个进料口，塔内有103层塔板。塔底重沸器使用0.4MPa饱和蒸汽为热源，塔顶部采用空冷冷却塔顶气相，进料为经进料加热器加热至70℃左右的饱和态液化气。脱丙烷塔进料加热器的热源为总厂提供的低温热水。脱丙烷塔的设计操作压力为1.90MPa，但是实际操作压力在1.70Mpa，塔底操作温度在101℃左右，塔顶操作温度在46℃左右。
2.脱丙烷塔进料改为过热态的实践探索
2.1脱丙烷塔进料改为过热态的技术分析
脱丙烷塔的塔板数较多，精馏段有足夠的塔板数进行汽液相接触，所以提出了将脱丙烷塔进料由饱和态改为过热态的设想。
根据能量守恒定律，进入脱丙烷塔的总热量应该等于离开脱丙烷塔的总热量，即：
Q入=Q出+Q损失
由于脱丙烷塔的保温效果较好，散热量与总热量相比，数值很小，可以忽略不计，所以，Q入=Q出
在气体分馏装置中，进入脱丙烷塔的总热量Q入为从脱丙烷塔底重沸器获得的热量Q重沸器和进料液化气从脱丙烷塔进料加热器获得的热量Q进料之和，即：
Q入=Q重沸器+Q进料
为了保证脱丙烷塔的分馏效果不变，维持现有的操作平衡，所以进入脱丙烷塔的总热量Q入不变，在保证进入脱丙烷塔的总热量Q入不变的情况下，适当的增加液化气从脱丙烷塔进料加热器所获得的热量Q进料，就可以相应减少脱丙烷塔从塔底重沸器获得的热量Q重沸器，从而达到减少塔底重沸器减少蒸汽用量的目的。
气分装置脱丙烷塔进料进料加热器的加热介质为重催装置来的低温热水。适当增加重催热水的取热，减少塔底对蒸汽的消耗，可以降低气分装置的炼油综合能耗。
2.2脱丙烷塔进料改为过热态的实践探索
气分装置脱丙烷塔进料液化气的温度一直控制在68-70℃，这也是液化气组分在1.70MPa下的饱和温度。2009年1月份开始，气分车间逐步将脱丙烷塔进料加热器的热水阀门的开度适当开大，将脱丙烷塔进料温度由68-70℃提高至73-75℃。调节之后，脱丙烷塔底重沸器的蒸汽用量由2.5t/h左右降低至2.0t/h 左右，初步降低蒸汽消耗0.5t/h。
2.2.1脱丙烷塔操作参数调整
脱丙烷塔进料温度提高后，中部精馏段的温度有所升高，根据采样分析，塔顶馏分中的重组分略有增加，化验分析塔顶回流罐中的碳四组分含量由调节前的1.0％以下，升高至2.0％左右。针对这一变化，采取了将脱丙烷塔进料口下移，由原来的中进料口改为下进料口，增加了脱丙烷塔精馏段的塔板数，用以保证脱丙烷塔的精馏效果。经过下移进料口的调节，在不增加塔顶回流量的情况下，脱丙烷塔顶回流罐中的碳四组分含量下降至1.5％左右，少量的碳四组分进入丙烯塔后，对丙烯塔的操作没有影响。在将脱丙烷塔的回流比适当提高后，塔顶回流罐中的碳四组分含量下降至调节前的1.0％。以下经过以上两种措施改进，脱丙烷塔在保证分馏效果的前提下，塔底重沸器蒸汽用量减少了0.5t/h 左右，达到了预期的目的。
2.2.2脱丙烷塔顶底产品分析对比
更改进料状态前后的实际值对比表
2.2.3脱丙烷塔蒸汽消耗分析对比
蒸汽的能耗指标按2763.0MJ/t计算。
随着脱丙烷塔进料状态的改变，脱丙烷塔的分离效果有所下降，虽然在进料改为过热态后，操作回流比有所增大，但是塔顶产品中的碳四含量和塔底碳四馏分中的丙烯含量均有所增加，而塔顶产品中的碳四组份造成了丙烯塔底丙烷中的碳四含量增加，丙烯塔底温升高。但由于丙烷不单独作为产品外卖，而是和碳四馏分混合后销售，因此丙烷中碳四组份的增加不会影响装置的产品质量，仅造成丙烯塔能耗略有增加。
4.结论
⑴气分装置将脱丙烷塔进料温度由饱和态改为过热态，减少了装置的蒸汽消耗，降低了装置的综合能耗。按照气分装置每年运行8400小时计算，每年因为该运行优化，可以降低蒸汽消耗4200吨，按照胜利石化总厂内部蒸汽价格260元/吨计算，每年降低加工成本109万元。
⑵从运行优化后气分装置运行情况来看，在原料性质相同、目的产品相同的要求下，该优化方案非常成功，完全满足设计条件下的产品质量和收率要求。
⑶运行优化后的气分装置操作弹性虽然有所降低，但是仍旧满足了高负荷生产的要求，在设计处理量1.5倍的情况下产品质量合格，收率高，装置实现连续平稳生产。
⑷通过优化脱丙烷塔的进料温度参数，装置生产能耗与以往同期相比，下降了4.06％，提高了气分装置的经济效益。
⑸因为石化总厂气分装置的脱丙烷塔为103层塔板，精馏段较长，有较为充分的汽液相接触空间，可以保证分馏效果。 [科]
【关键词】气体分馏;进料;饱和态;过热态;节能降耗
0.前言
中石化胜利油田分公司石油化工总厂8×104吨/年气体分馏装置，于1995年建成投产，原设计以油田轻烃为原料生产正丁烷产品，1999年后因下游装置的原因一直处于闲置状态。2003年中国石化工程建设公司（SEI）对该装置进行改造设计，改造后的装置以重油催化液化气为原料，生产精丙烯产品，加工能力不变。2004年7月装置改造竣工投产，一次开车成功，装置生产平稳，产品质量、收率、加工规模均达到设计指标。2005年9月对重催热水的利用上进行了进一步的技术改造，将脱丙烷塔进料加热器、脱乙烷塔重沸器热源由蒸汽改为重催低温热水，实现了对低温热的进一步利用。2005年起总厂催化液化气产量逐渐增加，气分负荷加大，通过不断优化调整操作参数，在满足产品质量和收率指标的前提下，气分装置处理能力逐步提高，处理量已达到设计值的1.5倍，仍能保证装置平稳运行。同时，通过采取各项节能措施，装置能耗降至设计能耗的75％以下，取得了良好的经济效益。
经过节能技术改造，气分装置只有脱丙烷塔底重沸器在使用蒸汽。经过统计计算，蒸汽在气分能耗中所占的比重21.47%，所以脱丙烷塔是整个装置能耗的主要消耗点。为了进一步的降低气分装置能耗，挖潜增效，自2009年1月起，气分装置逐步尝试将脱丙烷塔进料温度提高，增加重催热水的取热，降低蒸汽消耗，从而降低气分装置的综合能耗。
1.脱丙烷塔的现状
脱丙烷塔是气体分馏装置加工处理液化气的第一个分馏塔，原料为重催液化气。其主要作用是将液化气中的碳三及碳三以上的轻组分分离出来，作为脱乙烷塔的进料。脱丙烷塔高63米，塔的中部有三个进料口，塔内有103层塔板。塔底重沸器使用0.4MPa饱和蒸汽为热源，塔顶部采用空冷冷却塔顶气相，进料为经进料加热器加热至70℃左右的饱和态液化气。脱丙烷塔进料加热器的热源为总厂提供的低温热水。脱丙烷塔的设计操作压力为1.90MPa，但是实际操作压力在1.70Mpa，塔底操作温度在101℃左右，塔顶操作温度在46℃左右。
2.脱丙烷塔进料改为过热态的实践探索
2.1脱丙烷塔进料改为过热态的技术分析
脱丙烷塔的塔板数较多，精馏段有足夠的塔板数进行汽液相接触，所以提出了将脱丙烷塔进料由饱和态改为过热态的设想。
根据能量守恒定律，进入脱丙烷塔的总热量应该等于离开脱丙烷塔的总热量，即：
Q入=Q出+Q损失
由于脱丙烷塔的保温效果较好，散热量与总热量相比，数值很小，可以忽略不计，所以，Q入=Q出
在气体分馏装置中，进入脱丙烷塔的总热量Q入为从脱丙烷塔底重沸器获得的热量Q重沸器和进料液化气从脱丙烷塔进料加热器获得的热量Q进料之和，即：
Q入=Q重沸器+Q进料
为了保证脱丙烷塔的分馏效果不变，维持现有的操作平衡，所以进入脱丙烷塔的总热量Q入不变，在保证进入脱丙烷塔的总热量Q入不变的情况下，适当的增加液化气从脱丙烷塔进料加热器所获得的热量Q进料，就可以相应减少脱丙烷塔从塔底重沸器获得的热量Q重沸器，从而达到减少塔底重沸器减少蒸汽用量的目的。
气分装置脱丙烷塔进料进料加热器的加热介质为重催装置来的低温热水。适当增加重催热水的取热，减少塔底对蒸汽的消耗，可以降低气分装置的炼油综合能耗。
2.2脱丙烷塔进料改为过热态的实践探索
气分装置脱丙烷塔进料液化气的温度一直控制在68-70℃，这也是液化气组分在1.70MPa下的饱和温度。2009年1月份开始，气分车间逐步将脱丙烷塔进料加热器的热水阀门的开度适当开大，将脱丙烷塔进料温度由68-70℃提高至73-75℃。调节之后，脱丙烷塔底重沸器的蒸汽用量由2.5t/h左右降低至2.0t/h 左右，初步降低蒸汽消耗0.5t/h。
2.2.1脱丙烷塔操作参数调整
脱丙烷塔进料温度提高后，中部精馏段的温度有所升高，根据采样分析，塔顶馏分中的重组分略有增加，化验分析塔顶回流罐中的碳四组分含量由调节前的1.0％以下，升高至2.0％左右。针对这一变化，采取了将脱丙烷塔进料口下移，由原来的中进料口改为下进料口，增加了脱丙烷塔精馏段的塔板数，用以保证脱丙烷塔的精馏效果。经过下移进料口的调节，在不增加塔顶回流量的情况下，脱丙烷塔顶回流罐中的碳四组分含量下降至1.5％左右，少量的碳四组分进入丙烯塔后，对丙烯塔的操作没有影响。在将脱丙烷塔的回流比适当提高后，塔顶回流罐中的碳四组分含量下降至调节前的1.0％。以下经过以上两种措施改进，脱丙烷塔在保证分馏效果的前提下，塔底重沸器蒸汽用量减少了0.5t/h 左右，达到了预期的目的。
2.2.2脱丙烷塔顶底产品分析对比
更改进料状态前后的实际值对比表
2.2.3脱丙烷塔蒸汽消耗分析对比
蒸汽的能耗指标按2763.0MJ/t计算。
随着脱丙烷塔进料状态的改变，脱丙烷塔的分离效果有所下降，虽然在进料改为过热态后，操作回流比有所增大，但是塔顶产品中的碳四含量和塔底碳四馏分中的丙烯含量均有所增加，而塔顶产品中的碳四组份造成了丙烯塔底丙烷中的碳四含量增加，丙烯塔底温升高。但由于丙烷不单独作为产品外卖，而是和碳四馏分混合后销售，因此丙烷中碳四组份的增加不会影响装置的产品质量，仅造成丙烯塔能耗略有增加。
4.结论
⑴气分装置将脱丙烷塔进料温度由饱和态改为过热态，减少了装置的蒸汽消耗，降低了装置的综合能耗。按照气分装置每年运行8400小时计算，每年因为该运行优化，可以降低蒸汽消耗4200吨，按照胜利石化总厂内部蒸汽价格260元/吨计算，每年降低加工成本109万元。
⑵从运行优化后气分装置运行情况来看，在原料性质相同、目的产品相同的要求下，该优化方案非常成功，完全满足设计条件下的产品质量和收率要求。
⑶运行优化后的气分装置操作弹性虽然有所降低，但是仍旧满足了高负荷生产的要求，在设计处理量1.5倍的情况下产品质量合格，收率高，装置实现连续平稳生产。
⑷通过优化脱丙烷塔的进料温度参数，装置生产能耗与以往同期相比，下降了4.06％，提高了气分装置的经济效益。
⑸因为石化总厂气分装置的脱丙烷塔为103层塔板，精馏段较长，有较为充分的汽液相接触空间，可以保证分馏效果。 [科]