90萬噸/年煉油裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝初步設(shè)計

徐婷婷

（青海大學，青海 西寧 810016）

0 概述

催化裂化(FCCU)是煉油廠中重要的二次加工過程。催化裂化主要作用是在加熱和催化劑的共同作用下，將常壓渣油、蠟油、脫瀝青渣油等重質(zhì)餾分油轉(zhuǎn)換成高質(zhì)量的干氣、液化氣、汽油和柴油等輕質(zhì)油品的主要過程，而且該裝置中干氣作為本裝置燃料氣燒掉，液化石油氣也是寶貴的石油化工原料和民用燃料。

催化裂化吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的作用是將富氣與粗氣油分離成干氣（C2及 C2以下）、液化氣（C3、C4）和蒸汽壓合格的穩(wěn)定汽油（C4以上）[1]。所謂吸收穩(wěn)定，目的在于將來自分餾部分的催化富氣中C2以下組分與C3以上組分分離以便分別利用，同時將混入汽油中的少量氣體烴分出，以降低汽油的蒸氣壓，保證符合商品規(guī)格。該系統(tǒng)主要有吸收塔、解吸塔、穩(wěn)定塔、再吸收塔以及相應(yīng)的換熱器等輔助設(shè)備組成。壓縮富氣、富吸收油和解吸器在高壓分離器中平衡閃蒸后，氣相物流進入吸收塔，用汽油回收其中的C3以上組分；液相物流經(jīng)換熱器后進入解吸塔，從解吸塔頂脫出的少量解吸氣及中石腦油回收殘余的C3氣體；脫乙烷汽油送至穩(wěn)定塔分立為液化氣（LPG）和穩(wěn)定汽油。

1 工藝流程

1.1 單塔流程

我國在20世紀60年代設(shè)計的吸收/解吸過程是單塔流程，見圖1[14]，為國外20世紀50年代的技術(shù)。吸收和解吸在一個塔中進行，上段為吸收段，下段為解吸段。單塔流程的優(yōu)點是設(shè)備較簡單，比雙塔流程少用一臺富吸收油泵，富氣冷卻器和平衡罐也小。但吸收和解吸是兩個完全相反的過程，要求的條件不一樣，使得吸收段和解吸段缺乏有效的控制方法，在同一個塔內(nèi)比較難做到同時滿足塔頂和塔底的要求。因此，單塔流程的塔頂貧氣和塔底脫乙烷汽油的質(zhì)量都較差，貧氣中C3含量高，脫乙烷汽油中C2含量高。

1.2 雙塔流程

為解決吸收塔(低溫、高壓)和解吸塔(高溫、低壓)對操作條件要求不同的矛盾，國外于20世紀50年代末開始采用雙塔流程[15]，我國在20世紀70年代也開始設(shè)計雙塔流程。雙塔流程是指一級吸收和解吸過程使用兩個獨立的吸收塔和解吸塔，在布置上也可將兩塔重疊在一起。為適應(yīng)增大處理能力和改善產(chǎn)品質(zhì)量的需要，20世紀80年代大多數(shù)老裝置把單塔流程改為雙塔流程，解決了吸收和解吸的相互干擾，避免了單塔塔頂貧氣中C3含量高和塔底脫乙烷汽油中C2含量高的缺點。目前，在催化裂化裝置中“雙塔流程”模式已占據(jù)了主導地位。

1.3 雙塔流程優(yōu)化

針對現(xiàn)有“雙塔流程”缺點，應(yīng)用流程模擬和總體優(yōu)化技術(shù)，陸恩錫等[2]提出了一個新的節(jié)能的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝流程。他們認為該流程采用油吸收脫乙烷塔代替原有的吸收塔和解吸塔，并對換熱網(wǎng)絡(luò)重新進行了匹配，從而取消了原“雙塔流程”的兩股返回物料，新流程不但增加了產(chǎn)品的回收率，而且還降低了能耗[16]。采用新型油吸收脫乙烷塔取代了“雙塔流程”中的吸收塔和解吸塔，該油吸收脫乙烷塔也不同于“單塔流程”中的吸收解吸塔，其實質(zhì)是一個復(fù)雜蒸餾塔，由于設(shè)置了塔頂冷凝器，可以通過調(diào)節(jié)回流比有效地控制塔頂氣相產(chǎn)品的質(zhì)量，因而從根本上解決了原“單塔流程”產(chǎn)品質(zhì)量較難控制的問題。

2 雙塔流程優(yōu)化

圖1 本設(shè)計確定的去除再吸收塔的工藝流程圖

目前國內(nèi)外普遍運用的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)為 “雙塔流程”[2]，新的研究方向為取消“雙塔流程”中存在的兩股返還物料，從而大幅的降低操作費用，采用油吸收脫乙烷塔取代吸收塔和解吸塔[3]，介于格爾木煉油廠采用的是“雙塔流程”，故設(shè)計重點側(cè)重于“雙塔流程”的優(yōu)化。流程圖如圖1。

2.1 質(zhì)量指標

本次設(shè)計采用的基本數(shù)據(jù)來自格爾木煉油廠，且主要通過格爾木煉油廠產(chǎn)品質(zhì)量指標衡量設(shè)計結(jié)果的準確性。格爾木煉油廠催化裂化車間吸收穩(wěn)定部分的主要產(chǎn)品及其產(chǎn)品指標。其吸收穩(wěn)定部分的主要原料為來自分餾部分的粗氣油、富氣；主要產(chǎn)品為至脫硫車間的干氣、液化氣以及至醚化車間的穩(wěn)定汽油。

?

2.2 研究方法

采用虛擬組分法用Aspen軟件完成初步物料衡算和熱量衡算、進行塔器的基本計算、完成塔器的詳細設(shè)計，然后在已確定塔的基礎(chǔ)上反推進出口物料，直到與設(shè)計要求相吻合，以期實現(xiàn)模擬設(shè)定的成產(chǎn)需求，并最終經(jīng)過論證、檢驗應(yīng)用于實際生產(chǎn)。[4-5]

2.3 采用的基本工藝

氣壓機壓縮后的富氣與來自吸收塔底部凝縮油、解吸塔頂解吸氣體、酸性水一起進入空冷器冷卻至50℃后進入冷凝器冷卻至40℃進入油氣分離器，進行平衡分離；分離后氣體進入吸收塔底部，與來自塔頂?shù)拇謿庥秃头€(wěn)定汽油逆流接觸，經(jīng)過吸收后的干氣自吸收塔頂餾出后經(jīng)干氣分液罐送至高壓瓦斯管網(wǎng)[8-9]；吸收塔塔底凝縮油用解吸塔進料泵抽出，先進入油氣分離罐，經(jīng)分離后一部分直接進入解吸塔上部，另一部分經(jīng)解吸塔進料換熱器加熱后送入解吸塔；解吸塔塔底脫乙烷汽油由穩(wěn)定塔進料泵送到穩(wěn)定塔進料/穩(wěn)定汽油換熱器加熱，根據(jù)不同操作情況進穩(wěn)定塔的不同層；穩(wěn)定塔塔頂液化石油氣自塔頂進入穩(wěn)定塔塔頂空冷器、冷凝器冷凝冷，進入穩(wěn)定塔頂回流罐，液化氣由穩(wěn)定塔頂回流罐經(jīng)穩(wěn)定塔頂回流泵加壓后，一部分返回穩(wěn)定塔頂作回流，另一部分作為產(chǎn)品送至液化氣脫硫系統(tǒng)；穩(wěn)定汽油由穩(wěn)定塔底流出經(jīng)穩(wěn)定塔進料換熱器、解吸塔進料換熱器、熱媒水換熱器冷卻后分兩路，一路經(jīng)空冷、穩(wěn)定汽油循環(huán)水換熱器冷卻后，送到吸收塔作補充吸收劑；一路送至汽油醚化裝置，在汽油醚化裝置停工期間，穩(wěn)定汽油送至罐區(qū)。[13]

3 設(shè)計結(jié)果分析

從吸收塔進料氣和貧氣組成數(shù)據(jù)來看，C3、C4組分的吸收率分別為83.35%、79.51%，說明吸收塔的吸收效果良好；從解吸塔進料及出口氣相可得出解吸塔解吸率為2%，說明凝縮油中，氣體組分較少；從液化氣組成數(shù)據(jù)來看，C2為0.09598%，含量較低，說明穩(wěn)定塔的分離效果良好。

4 經(jīng)濟效益

格爾木煉油廠重油催化裂化車間，吸收穩(wěn)定工段的主要產(chǎn)品有干氣、液化石油氣、以及穩(wěn)定汽油,將優(yōu)化吸收穩(wěn)定系統(tǒng)與原系統(tǒng)比較可發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化系統(tǒng)減少了材料利用，提高設(shè)備效率,提高吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的處理能力及處理水平，可明顯改善干氣質(zhì)量以及穩(wěn)定汽油的產(chǎn)量，從而提高經(jīng)。故該優(yōu)化系統(tǒng)的推廣應(yīng)用具有較大的社會和經(jīng)濟效益。

[1]徐春明，楊朝合編.石油煉制工程.4版[M].背景.石油工業(yè)出版社，2009：161-177.

[2]陸恩錫，張慧娟，朱霞林.吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝流程現(xiàn)狀和新流程開發(fā)[J].煉油設(shè)計.2011，7(31).

[3]胡海榮.催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的技術(shù)改造與操作優(yōu)化[J].煉油設(shè)計.1999，9(29).

[4]董練昌，徐柏祥.Aspen Plus流程模擬軟件在西安石化公司催化裂化裝置上的應(yīng)用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2011，29(4).

[5]袁東艷.AspenPlus軟件在吸收穩(wěn)定系統(tǒng)技術(shù)改造中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計.2004，21(1).

[6]劉光啟，馬連湘，劉杰.化學化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機卷）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[7]化學工業(yè)部化學工程設(shè)計技術(shù)中心站.化工單元操作設(shè)計手冊[S].北京：化學工業(yè)部第六設(shè)計院，1987.

[8]景玉忠.催化裂化裝置分餾及吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝參數(shù)分析與研究[D].天津：天津大學，2005.

[9]曹湘洪.石油化工流程模擬技術(shù)進展及應(yīng)用[M].北京：中國石化出版社，2010：95-109.

[10]石油化工科學研究院.原油評價資料匯編[M].北京：石油化工科學研究院，1974.

[11]朱霞林.新的省能的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝流程研究[D].廣州：華南理工大學，1999.

[12]孫津生，張呂鴻，曹宏斌，等.催化裂化吸收/解吸雙塔流程模擬策略[J].天津大學學報，2000，33(6)：763－768.

[13]90萬噸/年催化裂化裝置臨時操作規(guī)程[S].中國石油青海油田分公司格爾木煉油廠，2009.