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【摘 要】丙烯是一项重要的化工原料，广泛应用与工业生产领域，具有其他原料不可替代的作用与价值，是诸多重要有机化工原料、合成产品及精细化学品的生产原料。近年来，全球丙烯消费量大幅度提升，提升丙烯的生产效率已经成为化工企业面对的核心问题。基于此，本文分析了影响气体分馏装置丙烯收率的原因，得出提升丙烯生产力的解决对策。促进相关产业发展。
【关键词】气体分馏装置;丙烯收率;原因和解决对策
在全球丙烯的消费量逐年增长的背景下，丙烯的生产能力的增长速率远不及消费水平，从而造成了丙烯供求关系的矛盾日益加剧，全球三分之一以上的丙烯都由炼油厂气体分馏装置对催化裂化液化气的分离制造而成。当前，气体分馏装置丙烯收率保持在 97%左右，提升丙烯總收率成为提升气体分馏单元技术提升与经济收益提升的重要因素。为了降低在制作过程中丙烯损失，提高装置创造的经济效益，世界各国都积极开展优化气体分馏装置调的相关工作，经过不断的尝试单个装置的操作达到了优化的效果，丙烯收率能够提升到98%左右。本文应用 PRO Ⅱ软件对某炼油厂气体分馏装置进行分析探讨，通过对脱乙烷塔、丙烯塔进行优化设计，提高丙烯收率。
一、流程概述
该项装置全面应用三塔流程，具体的进料方式为泡点法。具体为：当脱丙烷塔顶汽相全面降温之后，就此进入到塔顶的回流罐之内。在该项过程中，部分冷凝液通过脱丙烷塔顶回流泵内。剩下的部分全面经由乙烷塔进料泵转到脱乙烷塔之内。在此之后，脱乙烷塔顶汽相通过部分冷处理以后，重新回流到脱乙烷塔的回流罐之内，在此过程中，非凝结乙烷气体会传送到相关催化设备之内。在这种情况下，已经形成的冷凝液通过脱乙烷塔的回流泵实现回流，且丙烷馏分自压以及处于脱乙烷塔底部的丙烯会自动进入到丙烯塔内部，其塔顶通过降温冷却处理之后，会重新进入到丙烯塔顶回流罐之内。冷凝液的主要成分为浓度99.00%以上的高纯度丙烯。简而言之，在此过程内，部分丙烯冷却后被送出装置设备，另外一部分则被回流处理。
二、提升气体装置丙烯收率的方法
针对三塔流程，设计脱丙烷塔釜液、脱乙烷塔顶气相和丙烯精馏塔釜液的夹带三个不同的气体分馏装置丙烯损失路径。众所周知，脱乙烷塔顶气相和丙烯塔釜液夹带是丙烯损失的主要路径，前者能够占据丙烯损失总量的24%，后者能够占丙烯损失总量的76%，而脱丙烷塔釜产品的丙烯只占总损失的0.67%。由此可见，要想提高装置丙烯收率最为主要的路径就是降低脱乙烷塔顶气相和丙烯塔釜液中丙烯含量[1]。
（一）脱乙烷塔模拟优化与分析
1、设计压力
与塔顶设计压力对塔顶气相中丙烯浓度的影响计算有所不同，温度、压力和气液相是一个气 - 液两相平衡系统的重要因素，各因素的组成存在一一对应关系，压力高低与组分间相对挥发度呈正比，在压力低的情况下，分离的温度就越低，塔的能耗也会随之而变低。若提高塔的设计压力，则相对挥发度则会降低，分离温度也会随之提升，能耗也会有所提升。实施降低设计压力操作，塔顶冷凝器与塔釜再沸器热负荷便会发生降低变化。同时，设计压力降低使物系平衡温度下降，为了将塔顶温度保持在一定的范围内，只需将塔顶的部分重组分从中释放，使丙烯损失大幅度提升。在设计压力不断升高的操作下，能耗也会逐渐提升，对丙烯的收率的影响也会逐渐减退，设计压力从 2.65MPa 升至 2.7MPa，脱乙烷塔顶丙烯流量减少了 0.145kmol/h，而设计压力从 3.1MPa 升至3.2MPa，脱乙烷塔顶丙烯流量只减少了 0.06kmol/h，可见要控制好设计压力不可超出过高，控制在3.2MPa 较为适宜[2]。
2.塔顶回流温度
在降低塔顶回流温度时发现塔顶气相中丙烯含量也会随之降低;经过对比发现，回流温度高低与塔顶被冷凝的重组分有直接影响，二者呈反向关系，塔底重沸器负荷也会发生变化。考虑到脱乙烷塔顶冷凝器运行过程中需要用冷水进行循环处理。夏季高温天气，难以将温度控制在40℃以下，因此塔顶回流的最佳温度为 40℃。
3.理论板书及回流温度
在回流温度发生变化时，塔顶丙烯含量受气的影响变化，要明显高于理论板数。回流温度保持一致的情况下，为进一步提升传质效果对塔板数增加，并对塔顶物流中丙烯浓度降低的作用表现的并不明显，在增加40块理论板数后，若持续增加理论板数，则对减少塔顶气相中丙烯含量发挥的作用并不明显，若保持相同的40块理论板的条件下，将回流温度下降15℃控制在30℃。则塔顶丙烯含量会降低一半，但不易实现过低的回流温度。综合不同设计压力、塔顶回流温度及理论板的结果，综合各项因素，脱乙烷塔设计条件压力、塔顶回流温度及理论板数分别为 3.2MPa、40℃、40 块理论板较为合理。
（二）丙烯塔模拟优化与分析
丙烯分
离效率与脱乙烷塔受丙烯塔设计压力、塔顶回流温度及理论板数的影响完全一致。本文针对以上不同条件对丙烯分离效率的影响做出分析与探究。得出结论塔釜产品是丙烯塔中丙烯损失的唯一路径。因此，在确保丙烯产品质量达到规定要求的情况下，降低塔釜产品中丙烯的浓度，丙烯的收率越就会随之提升，但会造成回流比增大。在塔底丙烯产品含量降低的情况下，丙烯塔回流比、丙烯收率、塔顶冷凝器和塔底重沸器的热负荷就会随之变大，但塔顶冷凝器和塔底重沸器的热负荷水平也会随之提升，而丙烯收率增加幅度会随之降低，分界点为1.0mol%，将塔底产品丙烯含量控制在 1.0mol% 最为合适[3]。
结束语
综上所述，由于随着世界对丙烯需求的逐年提升，有必要探究提升气体分馏装置丙烯收率的方法。为此，本文通过分析不同设计压力、塔顶回流温度及理论板数的模拟结果，并且考虑了综合耗能、设备投资等因素，总结出提升丙烯收率的方法。得出塔底产品是丙烯塔丙烯损失的唯一途径的结论，对收率与耗能进行综合考虑，最终确定丙烯塔底产品中丙烯含量为1.0mol%，进而提升此套装置的丙烯总收率。
参考文献：
[1]潘登. 气体分馏装置丙烯损失的原因分析及对策[J]. 中国化工贸易，2018，10（022）：246，248.
[2]宋红燕，白永涛. 影响气体分馏装置丙烯收率的原因和解决措施[J]. 石油炼制与化工（8期）：35-39.
[3]宋红燕，白永涛. 影响气体分馏装置丙烯收率的原因和解决措施[J]. 石油炼制与化工，2016，47（8）：35-39.
（作者单位：抚顺石化公司石油二厂烷基化车间）
【关键词】气体分馏装置;丙烯收率;原因和解决对策
在全球丙烯的消费量逐年增长的背景下，丙烯的生产能力的增长速率远不及消费水平，从而造成了丙烯供求关系的矛盾日益加剧，全球三分之一以上的丙烯都由炼油厂气体分馏装置对催化裂化液化气的分离制造而成。当前，气体分馏装置丙烯收率保持在 97%左右，提升丙烯總收率成为提升气体分馏单元技术提升与经济收益提升的重要因素。为了降低在制作过程中丙烯损失，提高装置创造的经济效益，世界各国都积极开展优化气体分馏装置调的相关工作，经过不断的尝试单个装置的操作达到了优化的效果，丙烯收率能够提升到98%左右。本文应用 PRO Ⅱ软件对某炼油厂气体分馏装置进行分析探讨，通过对脱乙烷塔、丙烯塔进行优化设计，提高丙烯收率。
一、流程概述
该项装置全面应用三塔流程，具体的进料方式为泡点法。具体为：当脱丙烷塔顶汽相全面降温之后，就此进入到塔顶的回流罐之内。在该项过程中，部分冷凝液通过脱丙烷塔顶回流泵内。剩下的部分全面经由乙烷塔进料泵转到脱乙烷塔之内。在此之后，脱乙烷塔顶汽相通过部分冷处理以后，重新回流到脱乙烷塔的回流罐之内，在此过程中，非凝结乙烷气体会传送到相关催化设备之内。在这种情况下，已经形成的冷凝液通过脱乙烷塔的回流泵实现回流，且丙烷馏分自压以及处于脱乙烷塔底部的丙烯会自动进入到丙烯塔内部，其塔顶通过降温冷却处理之后，会重新进入到丙烯塔顶回流罐之内。冷凝液的主要成分为浓度99.00%以上的高纯度丙烯。简而言之，在此过程内，部分丙烯冷却后被送出装置设备，另外一部分则被回流处理。
二、提升气体装置丙烯收率的方法
针对三塔流程，设计脱丙烷塔釜液、脱乙烷塔顶气相和丙烯精馏塔釜液的夹带三个不同的气体分馏装置丙烯损失路径。众所周知，脱乙烷塔顶气相和丙烯塔釜液夹带是丙烯损失的主要路径，前者能够占据丙烯损失总量的24%，后者能够占丙烯损失总量的76%，而脱丙烷塔釜产品的丙烯只占总损失的0.67%。由此可见，要想提高装置丙烯收率最为主要的路径就是降低脱乙烷塔顶气相和丙烯塔釜液中丙烯含量[1]。
（一）脱乙烷塔模拟优化与分析
1、设计压力
与塔顶设计压力对塔顶气相中丙烯浓度的影响计算有所不同，温度、压力和气液相是一个气 - 液两相平衡系统的重要因素，各因素的组成存在一一对应关系，压力高低与组分间相对挥发度呈正比，在压力低的情况下，分离的温度就越低，塔的能耗也会随之而变低。若提高塔的设计压力，则相对挥发度则会降低，分离温度也会随之提升，能耗也会有所提升。实施降低设计压力操作，塔顶冷凝器与塔釜再沸器热负荷便会发生降低变化。同时，设计压力降低使物系平衡温度下降，为了将塔顶温度保持在一定的范围内，只需将塔顶的部分重组分从中释放，使丙烯损失大幅度提升。在设计压力不断升高的操作下，能耗也会逐渐提升，对丙烯的收率的影响也会逐渐减退，设计压力从 2.65MPa 升至 2.7MPa，脱乙烷塔顶丙烯流量减少了 0.145kmol/h，而设计压力从 3.1MPa 升至3.2MPa，脱乙烷塔顶丙烯流量只减少了 0.06kmol/h，可见要控制好设计压力不可超出过高，控制在3.2MPa 较为适宜[2]。
2.塔顶回流温度
在降低塔顶回流温度时发现塔顶气相中丙烯含量也会随之降低;经过对比发现，回流温度高低与塔顶被冷凝的重组分有直接影响，二者呈反向关系，塔底重沸器负荷也会发生变化。考虑到脱乙烷塔顶冷凝器运行过程中需要用冷水进行循环处理。夏季高温天气，难以将温度控制在40℃以下，因此塔顶回流的最佳温度为 40℃。
3.理论板书及回流温度
在回流温度发生变化时，塔顶丙烯含量受气的影响变化，要明显高于理论板数。回流温度保持一致的情况下，为进一步提升传质效果对塔板数增加，并对塔顶物流中丙烯浓度降低的作用表现的并不明显，在增加40块理论板数后，若持续增加理论板数，则对减少塔顶气相中丙烯含量发挥的作用并不明显，若保持相同的40块理论板的条件下，将回流温度下降15℃控制在30℃。则塔顶丙烯含量会降低一半，但不易实现过低的回流温度。综合不同设计压力、塔顶回流温度及理论板的结果，综合各项因素，脱乙烷塔设计条件压力、塔顶回流温度及理论板数分别为 3.2MPa、40℃、40 块理论板较为合理。
（二）丙烯塔模拟优化与分析
丙烯分
离效率与脱乙烷塔受丙烯塔设计压力、塔顶回流温度及理论板数的影响完全一致。本文针对以上不同条件对丙烯分离效率的影响做出分析与探究。得出结论塔釜产品是丙烯塔中丙烯损失的唯一路径。因此，在确保丙烯产品质量达到规定要求的情况下，降低塔釜产品中丙烯的浓度，丙烯的收率越就会随之提升，但会造成回流比增大。在塔底丙烯产品含量降低的情况下，丙烯塔回流比、丙烯收率、塔顶冷凝器和塔底重沸器的热负荷就会随之变大，但塔顶冷凝器和塔底重沸器的热负荷水平也会随之提升，而丙烯收率增加幅度会随之降低，分界点为1.0mol%，将塔底产品丙烯含量控制在 1.0mol% 最为合适[3]。
结束语
综上所述，由于随着世界对丙烯需求的逐年提升，有必要探究提升气体分馏装置丙烯收率的方法。为此，本文通过分析不同设计压力、塔顶回流温度及理论板数的模拟结果，并且考虑了综合耗能、设备投资等因素，总结出提升丙烯收率的方法。得出塔底产品是丙烯塔丙烯损失的唯一途径的结论，对收率与耗能进行综合考虑，最终确定丙烯塔底产品中丙烯含量为1.0mol%，进而提升此套装置的丙烯总收率。
参考文献：
[1]潘登. 气体分馏装置丙烯损失的原因分析及对策[J]. 中国化工贸易，2018，10（022）：246，248.
[2]宋红燕，白永涛. 影响气体分馏装置丙烯收率的原因和解决措施[J]. 石油炼制与化工（8期）：35-39.
[3]宋红燕，白永涛. 影响气体分馏装置丙烯收率的原因和解决措施[J]. 石油炼制与化工，2016，47（8）：35-39.
（作者单位：抚顺石化公司石油二厂烷基化车间）