某催化裂化裝置富吸收油返塔溫度選擇

張晶晶 韓勝顯 原凱旋

摘 要：采用PRO II流程模擬軟件對某催化裂化裝置富吸收油不同溫度返塔方案進行了模擬計算，經(jīng)過分析和比較，認為富吸收油從再吸收塔底抽出后不經(jīng)過換熱直接返回分餾塔，更有利于低溫位熱量的回收，同時簡化了換熱流程，減少了設(shè)備投資。

關(guān) 鍵 詞：催化裂化;再吸收塔;富吸收油;溫度

中圖分類號：TE 624 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）06-1321-03

Selection of Return Tower Temperature of Rich Absorption Oil for FCC Unit

ZHANG Jing-jing1，HAN Sheng-xian2，YUAN Kai-xuan1

（1. China Petroleum Engineering & Construction Corporation East-China Design Company， Shandong Qingdao 266071，China;

2. PetroChina Kramayi Petrochemical Company， Xinjiang Kramayi 834003，China）

Abstract： Through the simulation by PRO II software， a comparative study of return tower temperature of rich absorption oil for FCC unit was performed. The result shows that， to return rich absorption oil from re-absorbing tower to the fractionating tower without heating is better for low temperature heat recovery， at the same time， the heat transfer process can be simplified， and equipment investment can be reduced.

Key words： FCC;Re-absorbing tower;Rich absorption oil;Temperature

為降低催化裂化裝置干氣中夾帶的C3、C4組分及汽油組分的含量，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，近年來國內(nèi)各煉油企業(yè)均加強了再吸收塔的生產(chǎn)管理[1]，并對再吸收塔吸收劑[2]（即“貧吸收油”）、再吸收塔操作參數(shù)[3]等進行了積極的探索。當前國內(nèi)運行的絕大多數(shù)催化裂化裝置再吸收塔均采用將汽提后的輕柴油從輕柴油汽提塔抽出，經(jīng)過一系列換熱后，一部分作為柴油產(chǎn)品出裝置，另一部分繼續(xù)冷卻到40 ℃左右作為貧吸收油進入再吸收塔，用于吸收干氣中夾帶的汽油組分和少量C3、C4組分。吸收輕組分后的輕柴油（即“富吸收油”）自再吸收塔底抽出后與輕柴油換熱到120 ℃左右進入分餾塔。

羅偉平等[4]認為從分餾過程火用損耗角度分析，該流程有利于降低分餾塔火用損失，但是從火用經(jīng)濟角度分析，該流程不盡合理。本文將結(jié)合某新建催化裂化裝置，從工程設(shè)計的角度，對富吸收油返塔溫度進行分析，以選擇最佳的設(shè)計方案。

1 項目背景

該新建催化裂化裝置設(shè)計加工處理大慶混合常渣50×104 t/a。為滿足全廠總加工流程要求，該裝置擬采用回煉混合碳四的方式提高丙烯產(chǎn)率。其回煉混合碳四包括自產(chǎn)碳四組分及裝置外購混合碳四組分共計35×104 t/a，回煉比例達到70%。受混合碳四回煉量較大的影響，本裝置反應(yīng)油氣中液化氣組分比例較大，其配套氣分裝置規(guī)模達到45×104 t/a，低溫位熱量缺口較大。

2 富吸收油不同返塔溫度方案選擇

本文采用PRO II流程模擬軟件對本裝置分餾吸收穩(wěn)定系統(tǒng)進行模擬。在保證分餾塔頂壓力、輕柴油產(chǎn)品量、貧吸收油量、干氣中C3及以上組分含量等參數(shù)均相同的前提下，比較了富吸收油不經(jīng)過換熱（56 ℃，下同）直接返塔和經(jīng)換熱后不同溫度（分別為80，100，120 ℃，下同）返塔對分餾塔各中段取熱負荷、分餾塔總?cè)嶝摵?、頂循環(huán)油量等參數(shù)的影響。

2.1 對分餾塔各中段取熱負荷的影響

由于本裝置規(guī)模較小，其分餾塔自上而下共設(shè)置了塔頂冷凝冷卻器（冷回流）、頂循環(huán)油、分餾中段、循環(huán)油漿等四個中段進行取熱。富吸收油不經(jīng)過換熱直接返塔和經(jīng)換熱后不同溫度的富吸收油返塔對分餾塔各中段取熱負荷的影響如圖1所示。

圖1 富吸收油不同返塔溫度對分餾塔各中段取熱負荷影響

Fig.1 Effect of return tower temperature of rich absorption oil on the heat load in each middle stage of the fractionating tower

從圖1可以看出，富吸收油不同返塔溫度對塔頂冷回流、分餾中段和循環(huán)油漿取熱負荷的影響均較小，可忽略不計。隨著富吸收油返塔溫度的升高，頂循環(huán)油的取熱負荷相應(yīng)增加。這意味著富吸收油返塔溫度升高而攜帶的更多熱量，大多數(shù)轉(zhuǎn)移到了頂循環(huán)油系統(tǒng)。

當前大多數(shù)催化裂化裝置頂循環(huán)油一般作為其配套氣分裝置的熱源或者用于加熱熱媒水，其返塔溫度控制在90 ℃左右。相同的返塔溫度下，頂循環(huán)油系統(tǒng)取熱負荷的增加勢必會增加頂循環(huán)油的流量，進而增加頂循環(huán)油泵的輸送功率和電能的消耗。對于本裝置，不同富吸收油返塔溫度對頂循環(huán)油流量的影響如圖2所示。

圖2 富吸收油不同返塔溫度對頂循環(huán)油流量的影響

Fig.2 Effect of return tower temperature of rich absorption oil on the tower top cycle oil flow

從圖2可以看出，富吸收油返塔溫度為120 ℃時，其頂循環(huán)油流量比富吸收油不經(jīng)過換熱（56 ℃）直接返塔方案增加32 836 kg/h，頂循環(huán)油泵軸功率增加約8.3 kW。

2.2 對分餾塔總?cè)嶝摵傻挠绊?/p>

富吸收油不同返塔溫度對分餾塔總?cè)嶝摵傻挠绊懭鐖D3所示，對富吸收油換熱器負荷的影響如圖4所示。

圖3 富吸收油不同返塔溫度對分餾塔總?cè)嶝摵傻挠绊?/p>

Fig.3 Effect of return tower temperature of rich absorption oil on total heat load of the fractionating tower

圖4 富吸收油不同返塔溫度對富吸收油換熱負荷的影響

Fig.4 Effect of return tower temperature of rich absorption oil on rich absorption oil heat load

從圖3可以看出，隨著富吸收油返塔溫度的升高，分餾塔總?cè)嶝摵稍黾?。?.1分析可知，這是由于富吸收油返塔溫度升高而攜帶的更多熱量，大多轉(zhuǎn)移到了頂循環(huán)油系統(tǒng)所致。當前大多數(shù)裝置均采用輕柴油作為加熱富吸收油的熱源，輕柴油抽出溫度一般均大于200 ℃，而頂循環(huán)油抽出溫度一般在140 ℃左右，這也就意味著更高品位的熱量變成了較低品位的熱量。從能量利用角度[4]，這顯然是不合適的。

以富吸收油不經(jīng)過換熱直接進入分餾塔方案作為基準，從圖3，4可以得出表1中所示數(shù)據(jù)。

表1 富吸收油不同返塔溫度的影響

Table 1 Effect of return tower temperature of rich absorption oil

從表1可以看出，隨著富吸收油返塔溫度的升高，富吸收油換熱負荷的增加量略大于分餾塔總?cè)嶝摵傻脑黾恿?，也就是說富吸收油由于升溫而多攜帶的熱量并沒有全部轉(zhuǎn)移到分餾塔取熱系統(tǒng)。這可能是由于較高溫度的富吸收油返塔，部分較重組分閃蒸進入上層塔盤，在汽柴油分離段發(fā)生了返混所致。

2.3 富吸收油返塔溫度方案選擇

由2.1和2.2分析可知，富吸收油經(jīng)過換熱后返塔不僅降低了低溫位熱源的品位，而且造成部分熱量由于重組分返混而損失。同時考慮到本裝置回煉C4比例較大，氣分部分熱源缺口較大的特殊性，本設(shè)計選擇將頂循和輕柴油均與熱水換熱，富吸收油不經(jīng)過換熱直接返塔的流程。

與當前常規(guī)設(shè)計相比，該流程更為簡潔，減少一臺輕柴油-富吸收油換熱器，節(jié)約投資約28萬元，同時降低了頂循環(huán)油泵的軸功率8.3 kw，降低裝置操作費用約7萬元/a。然而由于富吸收油從再吸收塔底抽出溫度為50 ℃左右，而其返回分餾塔位置處塔盤油氣溫度一般在200 ℃左右，因此如果富吸收油分配效果不佳，可能會造成返塔處較輕油氣組分冷凝進入輕柴油分離段，進而影響分離效率。為此，本設(shè)計采用了特殊設(shè)計的富吸收油返回分配器，以提高富吸收油在分餾塔內(nèi)的分配效果，同時采用了油氣接觸效率更高的填料分餾塔。

3 結(jié) 論

通過對不同溫度富吸收油返回分餾塔方案進行模擬，認為富吸收油自再吸收塔抽出后不經(jīng)過換熱，直接返回分餾塔不僅有利于提高回收低溫位熱源的品位，同時取消了了輕柴油-富吸收油換熱器，簡化了換熱流程，降低了設(shè)備投資。

參考文獻：

[1]劉玉翠，彭亞斌. 投運再吸收塔[J]. 石油煉制，1990（12）：58-60.

[2]曹紅斌，朱亞東. 用分餾塔頂循環(huán)油作干氣再吸收塔的吸收劑[J]. 石化技術(shù)與應(yīng)用，2006，24（1）：32-34.

[3]齊洪祥. FCCU再吸收系統(tǒng)改進[J]. 催化裂化，1995（3）：10-12.

[4]羅偉平，陳清林，陳曉暉，等.催化裂化或延遲焦化分餾塔富吸收油返塔溫度優(yōu)化[J].煉油技術(shù)與工程，2006，36（9）：25-28.