乙烯装置急冷油粘度影响因素及控制_贾世鼎.pdf

2023 年 第 2 期 化学工程与装备 2023 年 2 月 Chemical Engineering&Equipment 187 乙烯装置急冷油粘度影响因素及控制 乙烯装置急冷油粘度影响因素及控制 贾世鼎（福建福海创石油化工有限公司，福建 漳州 363216）摘 要：摘 要：保持乙烯装置急冷单元急冷油系统平稳运行的关键是要控制好急冷油的粘度。当急冷油粘度比正常值偏高时，急冷油循环泵的功耗会相应增加，而且急冷油粘度过大会导致急冷油循环系统设备及管线堵塞，无法正常运转，严重时会导致大面积停车事故的发生。当急冷油粘度比正常值偏小时，汽油分馏塔侧线采出产品将夹带裂解汽油，DS 发生系统的蒸汽发生量明显变小，DS 过热蒸汽控制阀将全开，同时系统补入 MS 蒸汽控制阀将开大补入 DS 系统，造成急冷系统的能耗和排污量增加。因此，乙烯装置在日常操作中要严格控制急冷油粘度。关键词：关键词：裂解原料；裂解深度；急冷油；调质油；乙烯焦油 急冷油粘度变化的主要原因与裂解反应的深度、裂解原料的性质、汽油分馏塔塔釜温度、汽油分馏塔塔顶温度、裂解燃料油（乙烯焦油）的停留时间、裂解柴油的（萘）采出量、汽油分馏塔的回流量、急冷油组成等因素有直接关系。因此在操作中要密切关注原料的变化，及时调整裂解温度及汽油分馏塔回流和采出，严格控制急冷油粘度在指标之内，以保证急冷油系统的正常运行。1 裂解反应的深度 1 裂解反应的深度 在原料组成不改变的情况下，裂解气的组分将会随裂解炉出口温度（COT）的不同而改变。裂解气出口温度高，则反应深度高，裂解产物中的液相收率降低，重质燃料油的收率降低，急冷油的粘度相应升高。反之，急冷油的粘度会相应降低。因此，根据双烯收率需求，适当降低裂解反应的深度，提高裂解产物中的液相收率，也是降低急冷油粘度的一种方法。2 裂解原料的性质 2 裂解原料的性质 裂解原料包括气体原料和液体原料，其中液体原料中又分为轻液体原料和重液体原料，裂解原料在裂解炉裂解时，重质燃料油的收率有所不同。采用较重的裂解原料时，原料烃分子量较大，经过裂解反应后，原料烃分子会发生缩合、聚合反应而生成更大分子量的重质燃料油，因此重质燃料油的收率较高；相反的，采用较轻的裂解原料，原料烃分子量较小，经过裂解反应后，生成重质燃料油的收率较低。急冷油粘度与急冷油中重质燃料油的含量有很大关系，急冷油中重质燃料油的含量高，急冷油在系统中的停留时间相应较短，急冷油的粘度较容易控制；反之，急冷油中重质燃料油的含量低，急冷油在系统中的停留时间相应较长，急冷油的粘度不容易控制。国内某些乙烯装置因裂解原料较轻，在实际操作中汽油分馏塔需要一直补充调质油维持该塔液位并保证急冷油循环，大大增加了急冷油系统的能耗。3 汽油分馏塔塔釜温度 3 汽油分馏塔塔釜温度 汽油分馏塔塔釜温度控制在一定范围内是为了有效地回收裂解气的热量和降低投资，同时节能降耗。在理论上我们要求汽油分馏塔塔釜温度能较高些，但是该塔温度过高或过低对生产运行都是不利的。在日常操作中，汽油分馏塔塔釜温度越高，急冷油中的轻质馏分相对会慢慢减少，塔釜的组分变重，其干点和密度增加，急冷油的粘度会随着运行的时间越来越大，温度越来越高，在高温下急冷油发生聚合反应,引起泵过滤器、换热器或管线的堵塞，严重时会导致装置停工事故发生。为了保证急冷油系统地稳定运转，汽油分馏塔塔釜温度不能过高。汽油分馏塔塔釜温度越低，急冷油粘度会变小，急冷油循环泵功耗也会相应降低，当急冷油粘度比正常值偏小时，汽油分馏塔侧线采出产品将夹带裂解汽油，DS 发生系统的蒸汽发生量明显变小，DS 过热蒸汽控制阀将全开，同时系统补入 MS 蒸汽控制阀将开大补入 DS 系统，造成急冷系统的能耗和排污量增加。通过以上分析，可得出汽油分馏塔塔釜温度与急冷油的粘度高低有直接关系。根据同类企业调研结果，在没有急冷油减粘技术的情况下，日常操作中要保证急冷油粘度在控制范围内，就采取了降低急冷油塔塔釜温度的办法。当采用的裂解原料为减压柴油时，急冷塔塔釜温度一般控制在 200210；采用裂解原料为轻柴油时，急冷油塔塔釜温度一般控制在 190200；采用裂解原料为石脑油时，急冷油塔塔釜温度则一般控制在 180190【1】。4 汽油分馏塔塔顶温度 4 汽油分馏塔塔顶温度 汽油分馏塔塔顶温度控制着塔顶出口物料的组成，一般应控制在 1055，最高不超过 120，最低不小于 100。超过 120后，汽油分馏塔侧线采出及塔釜循环急冷油组分变重，粘度增大，给急冷油循环泵带来困难。DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.092188 贾世鼎：乙烯装置急冷油粘度影响因素及控制 5 裂解燃料油（乙烯焦油）的停留时间 5 裂解燃料油（乙烯焦油）的停留时间 正常操作中，急冷油的循环量是稳定的，但在裂解原料组分、裂解深度变化的情况下，裂解燃料油（乙烯焦油）的产出量会有所变化，即裂解燃料油（乙烯焦油）在急冷油系统中的停留时间会有所差别。裂解燃料油（乙烯焦油）产量大，其在急冷油系统中的停留时间就短；裂解燃料油（乙烯焦油）产量小，其在急冷油系统中的停留时间就长。裂解燃料油（乙烯焦油）在系统中的停留时间长，其在急冷器内接触高温裂解气的机会相应增加。由于急冷油中所含的不饱和烃在急冷器内接触高温裂解气时，在高温下会发生缩合、聚合反应，生成更大的化合物分子，从而造成急冷油粘度的升高。急冷油循环时间的增加，在急冷器内接触高温裂解气被加热的次数相应增加，发生上述缩合、聚合反应的次数随之增加，其结果是急冷油组分越来越重，急冷油粘度越来越高。6 裂解柴油采出量 6 裂解柴油采出量 急冷油塔侧线裂解柴油产品采出量的大小对急冷油塔的操作影响较大，如果裂解柴油采出量过大则塔釜急冷油组分变重，粘度上升；塔顶裂解汽油产品会变轻，顶温下降，塔压差下降。裂解柴油采出量减少，则情况相反。7 汽油分馏塔的回流量 7 汽油分馏塔的回流量 汽油分馏塔塔顶的回流汽油量和裂解炉总的烃进料量有一定的对应关系。增加汽油分馏塔的汽油回流量有助于调整汽油分馏塔塔顶和塔内的温度分布，对于控制裂解汽油的干点和保证裂解汽油产品的质量很关键，而且急冷油的粘度也会发生变化。如果汽油回流量过大，会降低汽急冷油塔塔釜的急冷油温度，影响稀释蒸汽的发生量，而且也有可能导致汽油分馏塔发生液泛现象，影响到汽油分馏塔的正常运行。8 急冷油组成的控制 8 急冷油组成的控制 由急冷油组成的性质可知，一般情况下，急冷油中馏出温度在 360以下的组分粘度较低，是急冷油中的主要组成；而馏出温度在 360以上的组分粘度较高，不利于急冷油的输送和热量回收。因此，如果能设法将急冷油中粘度较高的组分（胶质和沥青质）不断分离出去，同时尽可能把粘度低的组分保留在急冷油中，就可以降低急冷油的粘度而维持较高的汽油分馏塔塔釜温度。通过急冷油粘度的影响因素可知，装置的工艺操作条件对急冷油粘度的变化影响很大，合理的工艺操作条件以及裂解原料的优化有助于急冷油粘度的控制。另外还要从工艺设计的角度出发，找到合适的急冷油组成、汽油分馏塔操作温度和急冷油循环量是实现急冷油系统平稳运行的基本保证。乙烯装置传统的急冷油粘度控制方法就是向急冷油塔塔釜注入粘度较低的调质油，根据调质油注入量的大小来控制急冷油的粘度。另一种方法则是把汽油分馏塔柴油槽的部分柴油返回到汽油分馏塔底部，以控制汽油分馏塔塔釜温度和塔釜急冷油粘度，但是会增加裂解柴油的内循环量，影响汽油分馏塔处理能力，而且裂解柴油中大量的苯乙烯、萘、茚等易聚合组分在填料上聚集后会降低气液两相的传质和传热效果【2】。乙烯装置目前在设计时都会采用急冷油减粘技术，在福建中沙石化急冷油粘度控制设计则采用一台液体裂解炉（通常裂解 LPG）中的裂解气用于汽提乙烯焦油产品和控制循环急冷油物料的粘度。通过增加相对较轻组分的浓度来改变急冷油的组成。在急冷油进入乙烯焦油汽提塔之前，与液体裂解炉（通常裂解 LPG）出口的裂解气在乙烯焦油汽提塔急冷器中混合，当该裂解炉离线或安排除焦时，用高压蒸汽代替该裂解炉裂解出料。在 290C 和 350C 之间沸腾的相对较高百分比的组分被汽提出并通过急冷油回路循环。这些携带汽提乙烯焦油的组分不容易离开系统，浓缩在循环急冷油中。此中沸程组分的浓度将急冷油粘度保持在所需的范围内。参考文献 参考文献 1 齐东峰.燕山乙烯装置汽油分馏塔存在问题研究D.天津大学,2006.2 蒋勇,等.乙烯装置急冷油粘度控制及减粘塔运行分析J.石油化工,2004,33(3):258-262.