60万t_a气分装置日常运行问题分析及安全对策.pdf

16 工业、生产2023年第9期气分装置承担着将石化基础炼油向着精细化工转变的桥梁作用。同时又因为气分装置本身的特殊性和重要性，各炼油企业对于气分装置的检修时间都在不断的延长，据统计现在大多都是每5年检修一次，在日常生产过程中如何保证装置的长周期安全平稳运行就是必须考虑的问题。但是在60万t/a气分装置运行过程中发现有以下几项问题：（1）脱乙烷塔顶回流罐排放的不凝气中还有大量的丙烯组分，长期进入高压瓦斯管网供加热炉进行燃烧不能及时回收利用，造成化工资源的浪费。（2）气分装置各塔底没有相关的安全仪表，不利于装置长周期安全生产，如果发生紧急情况，不能得到及时有效的处理，存在一定的安全隐患。（3）装置内各塔底使用的加热用热媒水长期运行后会产生带油现象，不利于安全生产同时会降低换热效果。针对以上问题，通过全面的调研、技术论证后做出了相应的安全工艺技术变更，从而彻底解决了上述问题，消除了潜在的安全隐患，保证了气分装置长周期安全平稳生产。1 装置简介60万t/a气分装置于2015年10月投产。设计操作弹性为60%120%，装置运行时间为8000h，与15万t/a（甲基叔丁基醚）MTBE装置、35万t/a碳四分离装置、40万t/a碳四深脱硫、催化装置共同为联合配套装置。气分装置原料液化气的主要来源有：生产一车间的精制液化气、生产二车间的焦化液化气、重整装置的液化气、焦化装置的液化气以及重油催化装置的液化气共5种。2 装置日常运行问题分析及安全对策2.1 脱乙烷塔顶回流罐顶不凝气改至催化装置气压机出口工艺变更气分装置脱乙烷塔顶分离出来的乙烷气大多都是泄放至高压瓦斯管网供应其他装置的加热炉进行燃烧使用，但是经过对不凝气组分的化验分析得知，泄放的乙烷气中平均含有大约30%的烯烃成分。由此可见，这样排放燃烧就无形之中就造成了很大的浪费（见表1）。60万t/a气分装置日常运行问题分析及安全对策于永强弘润石化（潍坊）有限责任公司 山东 潍坊 262500摘要：分析了60万t/a气分装置存在的具体问题：（1）脱乙烷塔顶排放的乙烷气含有大量的丙烯，不能进行回收利用；（2）气分装置各个塔底没有相应的安全仪表；（3）气分装置各塔底使用的加热热源带油问题。针对以上问题提出了相应的解决措施：一是将乙烷气改至催化装置进行回收；二是上建相应的安全仪表联锁；三是上建旁滤除油设施。通过以上安全设计提高了装置本质安全，同时达到节能增效的目的。关键词：气分装置 丙烯回收再利用 紧急联锁切断阀 低温热水除油A n a l y s i s o f d a i l y o p e r a t i o n p r o b l e ms o f 6 0 0,0 0 0 t o n s /y e a r g a s s e p a r a t i o n u n i t a n d s a f e t y c o u n t e r me a s u r e sY u Y o n g q i a n gHongrun Petrochemical（Weifang）Co.，Ltd，Weifang 262500Abstract：This article analyzes the specific problems existing in our companys gas separation unit：（1）The ethane gas discharged from the top of the deethanizer contains a large amount of propylene that cannot be recycled；（2）There is no corresponding safety instrument issue at the bottom of each tower of the gas separation device；（3）The heating source used at the bottom of each tower of the gas separation device is contaminated with oil.Corresponding solutions have been proposed to address the above issues：firstly，the ethane gas will be converted to a catalytic unit for recovery.The second is to build corresponding safety instrument interlocks.The third is to build side filtration and oil removal facilities.Through the above safety design，the intrinsic safety of the device has been improved，while achieving the goal of energy conservation and efficiency enhancement.Keywords：Gas separation device；Propylene recovery and reuse；Emergency interlocking cut-off valve；Low temperature hot water oil removal 17 2023年第9期工业、生产脱乙烷塔顶工艺压力控制指示为2.83.0MPa，且不凝气外送线有调节阀，当压力过高时完全可以通过该调节阀来控制乙烷气外送压力，并且高于催化装置富气压缩机出口压力（设计压力1.6MPa）。由此可见，气分装置不凝气可以正常送至催化装置而不会产生憋压现象。表1 脱乙烷塔顶回流罐不凝气组分分析%时间乙烷丙烷丙烯2021-05-0455.71393.372838.69342021-05-1172.921.592620.66912021-05-1861.43782.950134.12522021-05-2569.53781.681125.4654危险性分析：丙烯属于液化气中的丙烯组分，如果外界温度较低或者长期处于低温状态在一定压力下会逐渐变为液相组分，如果长期往高压瓦斯管网排放丙烯组分，会导致在瓦斯系统管网低点或末端形成积液，这部分积液长期积聚后无法汽化，无法得到安全有效的处理，长期以往日积月累对整个瓦斯管网会造成一定的安全隐患。并且当积液达到一定程度后会造成加热炉间断性带液的现象，影响加热炉的正常稳定燃烧，势必会造成装置波动，甚至会造成烟气外排数据超标，不利于环保控制。为了彻底解决该问题，能够将不凝气中的烯烃组分加以回收，同时又能够提高附加值收益，通过充分的调研论证后，决定在气分装置脱乙烷塔顶回流罐不凝气至高压瓦斯的管线上新增加一条DN80的管线连接到催化装置气压机出口管线处。当不凝气改进催化装置时，可以将原来排放至高压瓦斯燃烧的不凝气阀门关闭，然后再打开至催化装置气压机处阀门（首先将阀门13、16、17关闭，然后再将阀门10、11、15、20打开）与催化装置的压缩富气混合后进入缓冲罐（D-301），经过吸收、再吸收、稳定蒸馏工艺从而将不凝气内的丙烯进行回收，回收完毕剩余的不凝气自催化装置再排至高压瓦斯管网进行燃烧，从而完成丙烯组分的回收再利用。工艺变更成效分析：按照气分加工量70t/h进行计算，根据乙烷气占原料液化气的2%含量可以算出脱乙烷塔顶回流罐每天能产生不凝气约33.6t，根据化验分析乙烷气中丙烯组分的平均含量为29.68%，丙烯占的体积为8.31%。乙烷气投用后前后差为0.05%。由此可以算出丙烯回收率为8.26%，同时根据不凝气中的回收量和回收率可以算出回收丙烯为2.27t/d，按照丙烯单价6000元/t计算，每天可以节能增效13620元，有效地节约了化工资源，杜绝了资源浪费。通过此项工艺变更不但解决了丙烯组分不能回收利用的困扰，同时也提高了装置生产的安全稳定性，不会因为长期向高压瓦斯管网排放碳三组分而导致安全问题的发生。2.2 气分装置各塔底重沸器热源入口增加紧急联锁切断阀变更60万t/a气分装置所涉及的液化石油气为重点监管的危险化学品，并且还含有丙烷、丙烯、碳五、碳二、碳四等危险化学品，经过综合计算该套装置的最大储存容量为285t，已经达到三级重大危险源的级别。根据（原安监总管三【2014】116号）的要求，涉及两重点一重大的在役生产装置的化工企业和危险化学品储存单位，要完善安全仪表系统的管理制度和体系。为了达到安全工艺相关要求，确保装置安全平稳生产，通过分析论证，提出了将脱丙烷塔底、脱乙烷塔底、脱碳五塔底及精丙烯塔底各加热热源的热媒水或蒸汽的入口管线增加高高压力报警紧急联锁切断阀。同时为了保证正常生产过程中防止因仪表故障、误报等原因造成装置错误性的联锁停车，特将各塔底联锁逻辑设定为“三取二”，并且各控制站处理器各控制卡设置多重冗余容错，确保控制站的安全运行，有效地消除了潜在风险，提高了装置本质安全。工艺变更成效分析：通过增加各塔底热源的紧急切断阀，全面完善了60万t/a气分装置的安全仪表系统，有利于装置的长周期安全平稳生产。其中当各塔顶压力任意2个测量值全部大于等于压力设定条件后切断阀才会被触发，才会进行联锁切断热源，同时通过“三取二”的联锁设计逻辑消除了因仪表故障、误报等原因造成的装置错误性停车。保证各塔不会因超温、超压而发生安全事故。也考虑到为了防止有其他意想不到的特殊情况导致当测量值全部超出压力高高报警值后仍未进行联锁，对此还专门设置了“辅助操作台紧急切断按钮”，该按钮设置于人工操作台上，且权限高于自动检测联锁逻辑，如遇特殊情况可以进行人工紧急切断操作，在紧急情况下能够保证联锁切断，该联锁系统的上建有效地提高了装置的本质安全。自从上建运行以来未发生过任何误报警情况及其他异常问题，检验了该安全仪表系统的可行性和安全有效性，同时也为一线人员的安全操作提供了有力的基础保障。2.3 增建低温热水旁滤除油装置60万t/a气分装置的脱碳五塔底重沸器、脱乙烷塔底重沸器、精丙烯塔底重沸器及15万t/aMTBE装置、35万t/a碳四分离装置、催化装置的伴热线 18 工业、生产2023年第9期使用的加温热源是来自低温热水单元的95高温热媒水，共计需要1500t/h。这样不但可以达到节约蒸汽的目的，无需再用1.0 MPa蒸汽对低温热媒水进行额外的加热便能达到设计要求。同时也回收了其他装置多余的热量，不会造成热量损失，有效降低了锅炉燃烧负荷，相对减少了烟气及污水的排放量。但是在实际运行过程中发现各塔底重沸器使用的热媒水会有带油现象。经过取样化验分析，发现是其他装置的换热器管束或垫片发生渗漏后汽油或柴油串入热媒水系统导致。因为热媒水单元是一个闭路循环系统，有可能其他装置的换热器渗漏的量不大，短期时间内不容易发现，但是泄漏的油量随着时间的推移会慢慢积累，造成热媒水带油量增加，最终能够达到肉眼明显可见的状态。这些携带的油会附着到重沸器管束璧上从而导致气分装置各塔底重沸器的换热效果变差，在处理过程中因为含油不利于作业安全，同时也不利于装置的长周期安全平稳生产。鉴于上述问题以往都是采用对热媒水系统进行大量的置换除盐水（定期排水、定期补水）的方法来改善水质，再就是从伴热线末端进行排油的方法来防止伴热线造成堵塞，但是该方法的缺点就是耗水量大、置换效果差、不但增加了劳动量，同时排出大量含油污水后增加了污水处理厂的负荷及处理成本。为了解决该问题，通过调研分析后决定在低温热水单元增建一套过滤除油系统，保证热媒水在循环使用时其中会有一部分约200t/h的水进入旁路进行除油、除杂质。热媒水从气分装置回来后首先进入过滤罐（Y罐）3台并联运行，利用里面的石英砂进行过滤热媒水中的杂质，然后再进入除油罐（A罐）2台并联运行，用里面的滤芯可以过滤除油，经过该系列操作后最终将热媒水进行净化。工艺变更成效分析：通过该套装置对热媒水进行石英砂过滤、滤芯除油后由（表2）化验分析数据可以看出效果十分明显。现在即使是其他装置的换热器有轻微的泄漏，经过该套设备后也可以完全达到预期效果，不会因为轻微的渗漏而造成装置停车，同时该装置的Y罐及A罐都可以根据实际生产情况进行单台切换、投用或检维修，不会影响该系统的正常运行。该套装置运行的同时有效降低了各使用热媒水装置潜在的安全风险，同时也避免了以往的大量置换水造成的浪费，实现了安全生产与节能降耗的同步。表2 热媒水油含量化验分析对比 过滤除油装置上建前、后对比化验分析结果除油装置上建前时间检测结果，mg/L2021-09-06 10点26.572021-09-13 10点20.022021-09-21 10点27.662021-09-30 10点32.332021-10-04 10点33.662021-10-05 10点34.69除油装置上建后2022-02-28 10点1.552022-03-03 10点2.30 2022-03-06 10点1.50 2022-03-13 10点1.272022-03-21 10点1.642022-03-22 10点1.02 3 结束语60万t/a气分装置在运行过程中发现问题后通过及时的查找原因、分析对比，并通过有效的科学论证后在确保风险得到有效管控的基础上采取了相应的安全工艺变更对策，使得各项问题都得到了有效的解决。（1）通过将脱乙烷塔顶的不凝气改至催化联合装置的气压机出口，对其中的丙烯组分进行回收，根据计算每天可以节能增效13620元，同时杜绝了向高压瓦斯管网排放产生的安全隐患。（2）通过在各塔底重沸器加热热源的入口上建紧急联锁切断阀，有效地提高了装置的本质安全。（3）通过上建热媒水过滤除油装置改善了水质、提高了重沸器的换热效果、节约水资源的同时也降低了劳动工作量。由此可见，通过变更措施的有效实施不但提高了装置的本质安全性，同时在节能增效方面还做出了相应的贡献。作者简介于永强（1984-），男，本科，工程师，研究方向为安全工程。