中原乙烯装置采用美国鲁姆斯技术，设计以C2、C3、C4、C5+为原料，生产能力为14万吨/年，共有五台SRT-Ⅳ型高选择性裂解炉，正常运行为四开一备。该装置1996年7月投产以来一直处于低负荷运行，1999年4月21日成功地实现了五炉高负荷运行，随着生产负荷的提高，乙烯装置急需解决汽油分馏塔存在的问题：汽油干点高，急冷油粘度大。

一、汽油分馏塔工艺流程简介

来自废热锅炉的裂解气在急冷器中被循环急冷油（来自急冷油/稀释蒸汽换热器EA123）直接急冷，而后进入汽油分馏塔（DA101）折流板下部，与来自急冷油/锅炉给水换热器（EA138A/B/C）的急冷油进行热质交换，然后进入塔的上部区域。急冷油则进入塔釜再次循环。塔釜的急冷油经过滤后，一大部分进入EA123用于产生DS，另一小部分进入粘度控制塔（DA103）。EA123出口的急冷油一部分进入油急冷器与裂解气混合进入塔中；另一部分经EA138换热后，进入汽油分馏塔中部。在汽油分馏塔上部的填料段，裂解气被来自急冷塔的裂解汽油冷却后进入急冷塔（DA104）。汽油分馏塔填料段下部柴油槽中的裂解柴油由泵送出。

二、汽油分馏塔高负荷运行存在的问题

乙烯装置设计的原料是以轻烃为主，但自开车以来，实际上却是以石脑油为主，由于原料结构发生了变化，导致汽油分馏塔的负荷增大，使汽油分馏塔操作一直不太正常。这种情况在装置的低负荷运行阶段尚可维持，但随着五炉高负荷运行，汽油分馏塔操作存在的问题日趋严重：

1.塔顶温度超高，汽油干点高

五炉高负荷运行时，我们尽可能增大汽油回流量，以降低汽油分馏塔顶温和控制汽油干点。但即使汽油回流比设计值高45%时，顶温仍高达112℃，比设计值（100℃）高12℃。汽油干点235℃，比设计值高30℃，造成大量的热能进入急冷塔，使急冷塔塔顶温度达53℃，比设计值高13℃，严重制约了装置的高负荷运行。

2.急冷油粘度大

五炉高负荷运行时，汽油分馏塔釜温高达189℃，比设计值高6℃，急冷油粘度在15000～20000cst之间，导致急冷油循环和换热器传热能力下降，聚合物增加，EA123、EA138需经常清焦处理，影响了装置长周期高负荷运行。

三、汽油分馏塔高负荷运行时存在的问题分析

1.塔顶温度高，汽油干点高的原因分析

1).汽油分馏塔裂解气进料量大和温度高

五炉高负荷运行时的总进料量（包括DS）为101.1吨/小时，超设计值36.8%，进料温度比设计值高8℃，急冷器中裂解气的进口温度比设计值高17℃，并且裂解气组成变重，这表明汽油分馏塔的进料热焓值有了很大的提高；再者五炉实际操作时裂解气进塔温度与塔釜的温差比设计值高2℃，导致急冷油在急冷器的汽化量增加，使汽油分馏塔进料气相负荷增加29.2吨/小时,在塔的设计能力没有增大的情况下，造成汽油分馏塔的热负荷向塔中部和上部转移并最终导致顶温和汽油干点的升高。

2).汽油分馏塔釜温高

汽油分馏塔的主要作用是冷却裂解炉馏出物，降低其温度，利用高品位的急冷油热能，同时分馏出燃料油和柴油组份。如果该塔换热系统的能力偏小或换热系统发生故障，顶温必将升高。

EA123的急冷油温差由设计的9℃降为6℃，DS发生量（吨/小时）由13吨降为9吨。很明显，EA123的换热能力减小。在目前超负荷的情况下，塔顶温度必然大幅度升高，这是热平衡的必然结果。造成EA123换热能力减小的主要原因是：

a）循环急冷油在15000cst～20000cst粘度间操作，比设计值500cst高30～40倍。由于换热器的传热系数与流体粘度的1/2次方成反比，所以粘度越大传热系数越小，严重影响了EA123的换热效果。

b）随着粘度的增加及急冷油焦粒增多，并且急冷油循环泵进口滤网粗，焦粒进入EA123，造成EA123换热器中急冷油的流量减小，进入急冷器的循环量随之减少，循环量设计值为1749吨/小时，而实际仅为1632吨/小时。结果导致塔釜急冷油的温度升高（最高达189℃），聚合物增加，最终只能通过降低负荷对换热器进行清焦来维持生产，给正常生产带来了极大困难。

c）由于急冷油中的焦粒堵塞管程使换热器差压增大，隔板被冲倒，管程短路，即使在急冷油循环量达1900吨/小时的情况下，急冷油出入口换热器的温差也只有2～3℃，严重影响换热器换热效果。

3).EA138的急冷油循环量小，换热器换热效果差

根据设计，EA138的急冷油循环量为123吨/小时，出口温度为155℃，而实际运行中，EA138的急冷油量只有75吨/小时，仅为设计值的58%，而出口温度高达168℃。

造成EA138急冷油循环量减少的原因有两个：一是急冷器的急冷油调节阀（FV120）只能全开，背压较低，造成塔中部急冷油循环量小。二是随着急冷油粘度的增大和聚合物颗粒增多，急冷油循环泵入口滤网过粗，使焦粒进入EA138换热器中，造成换热器急冷油流量减少。

由于EA138的循环急冷油量小且温度高，造成第一块折流板温度高达170℃，比设计值高20℃。严重影响正常操作，具体如下：

a）折流板段没有足够的液相急冷油及裂解柴油与裂解气进行传热传质交换，甚至干板，严重影响折流板段的精馏效果；

b）柴油槽温度升高，柴油无法正常采出，从而使其进入塔顶汽油产品中，导致汽油干点升高。

c）通过这块折流板后的气体温度升高，如此长时间的高温操作，导致在塔上部填料段形成低聚物；随着低聚物的积累、增多，使填料空隙率逐渐降低，严重影响裂解气的上升和回流汽油的下降，造成“液泛”。

4).塔顶回流的影响

加大汽油分馏塔的回流量可以降低塔顶的温度和汽油干点。在高负荷的情况下，由于装置的原料变化，导致汽油分馏塔的物料平衡发生变化，通过汽油分馏塔物料平衡比较，可以看出汽油分馏塔塔顶实际采出量为178.4吨/小时，超设计值40%，实际总进料量为101.1吨/小时，超设计值36.8%，使得汽油分馏塔塔内的气相热焓值偏高。为控制汽油分馏塔顶温和汽油干点，必须增加汽油回流量，尽管汽油回流由设计值的55.4吨/小时增大到79.3吨/小时，保证了0.44(wt)的回流比，但顶温并没有得到有效的控制，这是因为增加回流汽油量后，相应地增加了塔的填料段的负荷，造成塔压差增大，超出了塔的操作弹性，该塔的设计塔径显得较小，使空塔气速大于“液泛”临界空塔气速，塔压增大而发生“液泛”，即使在回流量增大的的情况下，塔顶温度仍高达112℃，从而使重组份上移进入塔顶，造成汽油干点升高。

2. 急冷油粘度高的原因分析

急冷油是裂解气中重组分积集并不断更新的一种混合物，它含有大量的多环芳烃和相当比例的沥青质，石脑油裂解时典型的急冷油组成如下：

多环芳烃含量 77.1%(wt)

P+N 1%(wt)

沥青质 21.3%(wt)

急冷油的粘度主要取决于其350℃(干点)以上馏分的含量，由于低于350℃(干点)的各馏分粘度均较低，因此保持急冷油中350℃(干点)以下馏份的比例是控制急冷油粘度的关键。分析中原乙烯高负荷运行时粘度大的原因主要有以下三个方面：

1).对于以石脑油为裂解原料的装置，汽油分馏塔釜温在180～185℃的情况下急冷油粘度能得到有效控制。中原乙烯在高负荷情况下由于系统换热能力的降低和负荷的提高，造成釜温高达192℃，导致了急冷油中轻组份量减少，急冷油组份变重，粘度升高。另外由于原料结构变化导致急冷油的生成量相对较少，急冷油在系统中的循环时间延长，聚合物增多，造成急冷油粘度增大。

2).由于塔中部来自EA138急冷油量的减少和温度的升高，造成第一块折流板温度偏高，折流板段裂解柴油和重汽油回流减少，轻组分回到塔釜的量减小，导致急冷油中轻组份含量减少，粘度升高。

3).在原设计中，粘度控制塔是通过调节低压蒸汽的量，汽提出急冷油中沸点在230℃至350℃之间的组份，并将其馏分送出急冷油系统来控制急冷油粘度。实际运行中由于低压蒸汽只有170℃，比设计值（190℃）低20℃，不能有效汽提出沸点在230℃至350℃之间的组份。另外急冷油粘度已达10000～20000cst，远远大于设计值，如再汽提，送出的急冷油粘度将更高，极易堵塞燃料油送出泵和燃料油送出管线，所以开车后粘度控制塔一直没有投用。

四、采取的对策

1）.为增加EA123的换热能力，降低汽油分馏塔塔底操作温度和急冷油粘度，减少急冷油结焦，在裂解炉运行条件许可的情况下，五炉高负荷运行后，我们将DS压力从设计的0.6MpaG降至0.5MpaG，使更多的工艺水汽化为DS，增加了EA123的换热能力，使工艺水从急冷油中带走更多的热量从而降低釜温。

2).针对塔中部急冷油的严重不足和温度过高的问题，为了降低第一块折流板温度和增加折流板段内回流，我们对系统进行了技改：一是将汽油加氢生产的C9+产品(50℃，5吨/小时）引入中部循环急冷油中。二是将塔顶汽油回流减小20吨/小时，并将此引入中部循环急冷油中。技改后，折流板段的温度下降，填料层下部和折流板段的液相量增加，从而提高了汽油分馏塔的精馏效果。将此两股物料引入中部回流后，汽油分馏塔的温度分布明显得到改善，急冷油粘度得到了有效控制.

3). 将C9+产品和汽油引入中部急冷油循环后，柴油槽温度降低，液位增加；我们将柴油槽的柴油用柴油泵以10吨/小时的量送入塔釜，更加有效的降低了釜温和急冷油粘度。

4).通过测量EA123A/B/C每台换热器的急冷油出入口温度判断换热效果，根据出入口温差，及时切换清理EA123换热器；对EA123隔板冲倒的换热器，及时切除修复。

5). 对GA104入口滤网加密，及时切换清除焦粒，延长EA123，EA138的运行周期。

五、结论

通过对汽油分馏塔的技术改进，解决了该塔高负荷时存在的顶温高、汽油干点高、急冷油粘度大等问题，确保了乙烯装置五炉高负荷长周期运行。