催化裂化裝置穩(wěn)定塔分離效果的提升措施

閆文廷，王 靜，楊 鑫

（延安煉油廠，陜西 延安 716000）

國(guó)家的環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，對(duì)汽油燃料品質(zhì)的要求日益提高，汽油的辛烷值、烯烴含量、飽和蒸氣壓等指標(biāo)，成為了影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。某煉油廠2.0Mt·a-1催化裂化裝置以混合原油的常壓渣油為原料，采用石油化工科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的專利技術(shù)MIP（Maximizing Iso-Paraffins），生產(chǎn)方案以多產(chǎn)低烯烴、高辛烷值汽油為主，兼顧柴油和液化氣。吸收穩(wěn)定部分是將油氣和粗汽油進(jìn)一步分離為干氣、液化氣和穩(wěn)定汽油，在質(zhì)量控制方面，穩(wěn)定塔的操作對(duì)穩(wěn)定汽油的飽和蒸氣壓和液化氣中的C5含量尤為重要。

1 現(xiàn)狀

根據(jù)車用汽油標(biāo)準(zhǔn)GB 17930-2016的要求，夏季汽油的飽和蒸氣壓控制指標(biāo)為40～65kPa。催化裂化的穩(wěn)定汽油需經(jīng)過(guò)汽油精制Szorb裝置處理后再調(diào)和銷。經(jīng)過(guò)該裝置加工后，汽油的蒸氣壓會(huì)增加3～5kPa，2017年5月開(kāi)始，裝置的燃料汽油的飽和蒸氣壓控制在40～62kPa之間（夏季指標(biāo)）。

2017年大檢修過(guò)程中裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，并對(duì)催化劑配方進(jìn)行了調(diào)整。裝置的液化氣收率一直較高，保持在18%以上，大大超出了設(shè)計(jì)值（13%～14%），導(dǎo)致穩(wěn)定塔的負(fù)荷高，分離困難。具體表現(xiàn)為：當(dāng)汽油的飽和蒸氣壓合格時(shí)，液化氣中C5組分的含量較高，夏季的平均值在3%（v/v）左右，超過(guò)了產(chǎn)品控制指標(biāo)1%（v/v）。

為了有效解決這一制約產(chǎn)品質(zhì)量的問(wèn)題，筆者進(jìn)行了數(shù)據(jù)收集及研究討論，通過(guò)調(diào)整和優(yōu)化操作，最終確定并實(shí)施了穩(wěn)定塔的技術(shù)改造，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量均合格的最終目標(biāo)。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 歷年穩(wěn)定塔操作及產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)（夏季指標(biāo)）

從表1可以看出，汽油的飽和蒸氣壓基本能夠控制在指標(biāo)以內(nèi)，但液化氣攜帶C5組分的情況嚴(yán)重，達(dá)不到足夠的分離精度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)汽油飽和蒸氣壓穩(wěn)定及液化氣中C5組分含量合格的雙重目標(biāo)。

2 操作優(yōu)化及技改措施

隨著技術(shù)改造的進(jìn)行，液化氣收率大幅度提升，雖有利于下游化工裝置提高負(fù)荷，提高產(chǎn)品價(jià)值，但是穩(wěn)定塔的負(fù)荷過(guò)高，分離精度不足，成為了制約裝置運(yùn)行的瓶頸，具體表現(xiàn)就是液化氣的C5含量過(guò)高。

2.0Mt·a-1催化裂化裝置設(shè)計(jì)加工量為6000t·d-1，液化氣收率為13.5%，按照穩(wěn)定塔設(shè)計(jì)處理能力的120%計(jì)算，液化氣收率達(dá)到16.2%以上時(shí)，就無(wú)法保證有效的分離精度。從表1可以看出，裝置液化氣產(chǎn)品的實(shí)際收率已超過(guò)設(shè)計(jì)上限，因此這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為了制約裝置提高產(chǎn)能、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，我們對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了分析和調(diào)整，以期取得更高的分離精度[1]。

2.1 優(yōu)化操作的措施

汽油產(chǎn)品的飽和蒸氣壓和液化氣C5含量的分離精度，主要是在執(zhí)行夏季指標(biāo)時(shí)難以控制。我們通過(guò)優(yōu)化操作來(lái)提升分離精度，主要有以下幾個(gè)方面的措施。

2.1.1 進(jìn)料位置選擇

夏季對(duì)汽油的蒸氣壓要求較高，因此可將穩(wěn)定塔進(jìn)料由下進(jìn)料改為上進(jìn)料，以增加提留段的塔盤層數(shù)，盡量減少汽油中夾帶C4組分的可能性。

2.1.2 塔頂壓力控制

較低的穩(wěn)定的汽油壓力，有利于控制汽油飽和蒸氣壓的穩(wěn)定，但穩(wěn)定塔壓力低于1.1MPa時(shí)，在其它參數(shù)不做調(diào)整的前提下，液化氣罐壓力會(huì)降至0.8MPa左右。液化氣量增加，使得液化氣泵的負(fù)荷增加，較低的泵入口壓力對(duì)液化氣的外送和冷回流有較大的影響，同時(shí)液化氣C5含量也會(huì)超標(biāo)。結(jié)合操作的實(shí)際情況，可將穩(wěn)定塔的壓力控制在1.1～1.15MPa之間。

2.1.3 回流比的選擇

2.0Mt·a-1催化裂化裝置穩(wěn)定塔的回流比設(shè)計(jì)值為2.0，在實(shí)施多產(chǎn)汽油方案后，液化氣產(chǎn)量大幅增加，冷回流調(diào)節(jié)閥在全開(kāi)狀態(tài)下的回流比約為2.8左右，回流比可調(diào)整的余地較小，期間回流比控制在2.5～3.0之間。

2.1.4 穩(wěn)定塔底的溫度

穩(wěn)定塔底的溫度是控制液化氣C5含量和穩(wěn)定汽油飽和蒸氣壓最重要的操作參數(shù)，主要是通過(guò)塔底重沸器進(jìn)行控制，熱源是分餾塔二中回流。在其他操作變量確定的情況下，將穩(wěn)定塔底的溫度控制在176～179℃之間，可有效控制液化氣和穩(wěn)定汽油飽和蒸氣壓的質(zhì)量。

2.1.5 穩(wěn)定塔頂溫度的選擇

穩(wěn)定塔頂溫度的高低主要由回流量決定?；亓鞅鹊淖兓淮螅沟梅€(wěn)定塔頂溫度的變化微小，一般控制在62～70℃之間。

通過(guò)以上優(yōu)化操作，各參數(shù)得到精細(xì)化控制，產(chǎn)品質(zhì)量曲線的波幅下降并趨于平穩(wěn)。從表1可以看出，從2018年開(kāi)始，產(chǎn)品的分離精度大幅度提高，但仍未達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)1%以內(nèi)，表明從操作層面進(jìn)行調(diào)整仍不能滿足裝置生產(chǎn)需要，要從根本上解決此問(wèn)題，需要對(duì)裝置進(jìn)行技術(shù)改造。

2.2 設(shè)備改造

通過(guò)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的分析和SEI的專業(yè)模擬計(jì)算，得出結(jié)論：目前穩(wěn)定塔的操作情況，滿足不了穩(wěn)定汽油與液化氣的分離精度，為此提出了對(duì)穩(wěn)定塔進(jìn)行改造的方案，并在2020年檢修過(guò)程中實(shí)施。穩(wěn)定塔的改造內(nèi)容主要包括：

1）增加塔盤數(shù)量。更換穩(wěn)定塔的上半段筒體（φ3600mm，標(biāo)高39.4m以上）。原塔的上半段筒體高度為12.54m，更換后上半段筒體高度為17.34m，增高4.8m，整體塔層數(shù)由原來(lái)的47層增加至55層，塔盤間隙為600mm。

2）更換高效塔盤。對(duì)全塔1～55層塔盤全部進(jìn)行了更換，并更換了29～55層全部的受液板、降液板、塔頂分布管及相應(yīng)的支撐，更新優(yōu)化了塔盤開(kāi)孔率。改造前后的參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 穩(wěn)定塔塔盤技術(shù)改造前后的參數(shù)對(duì)比

技術(shù)改造后，穩(wěn)定塔的精餾段增加了8層塔盤，精餾效果得到提升，可確保有足夠的塔盤將液化氣中的C5組分分離出來(lái)。穩(wěn)定塔全塔更換了高效浮閥塔盤后，改善了氣液相交換條件，提高了塔盤效率。

2020年6月1日開(kāi)工后，裝置進(jìn)行了不斷的調(diào)整，最終采用了本文2.1節(jié)的操作優(yōu)化指標(biāo)，至6月14日，穩(wěn)定汽油的飽和蒸氣壓指標(biāo)與液化氣中的C5組分指標(biāo)同時(shí)合格。截至2020年11月夏季指標(biāo)執(zhí)行周期結(jié)束，此兩項(xiàng)參數(shù)均在指標(biāo)范圍之內(nèi)(圖1、圖2)。后期加工量提升為6400t·d-1，超過(guò)設(shè)計(jì)加工量6000t·d-1的6.67%，穩(wěn)定塔仍能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，相比之前加工量為6000t·d-1時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量不合格的情況，指標(biāo)得到根本性改善。改造后的穩(wěn)定塔很好地解決了以往液化氣 C5含量和穩(wěn)定汽油蒸氣壓指標(biāo)不能兼顧的問(wèn)題，說(shuō)明此次穩(wěn)定塔的升級(jí)改造是成功的。

圖1 2020年技術(shù)改造后汽油飽和蒸氣壓的變化趨勢(shì)

圖2 2020年技術(shù)改造后液化氣C5含量的變化趨勢(shì)

3 結(jié)論

針對(duì)2.0Mt·a-1催化裂化裝置穩(wěn)定塔的分離精度不高的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化操作和設(shè)備技改等措施，實(shí)現(xiàn)了在穩(wěn)定汽油的飽和蒸氣壓合格的情況下，液化氣C5指標(biāo)的兩次階梯式下降，確保了產(chǎn)品的分離精度。同時(shí)，在加工量超過(guò)設(shè)計(jì)加工量的6.67%時(shí)，仍能保證產(chǎn)品質(zhì)量完全合格，為裝置提高負(fù)荷、創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益提供了保障，也為同類催化裂化裝置降低液化氣C5指標(biāo)和降低汽油飽和蒸氣壓提供了技術(shù)參考。