90萬噸/年煉油裝置吸收穩定系統工藝初步設計

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、脫瀝青渣油等重質餾分油轉換成高質量的干氣、液化氣、汽油和柴油等輕質油品的主要過程，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。

催化裂化吸收穩定系統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）和蒸汽壓合格的穩定汽油（C4以上）[1]。所謂吸收穩定，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，保證符合商品規格。該系統主要有吸收塔、解吸塔、穩定塔、再吸收塔以及相應的換熱器等輔助設備組成。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；脫乙烷汽油送至穩定塔分立為液化氣（LPG）和穩定汽油。

1 工藝流程

1.1 單塔流程

我國在20世紀60年代設計的吸收/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。吸收和解吸在一個塔中進行，上段為吸收段，下段為解吸段。單塔流程的優點是設備較簡單，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。為適應增大處理能力和改善產品質量的需要，20世紀80年代大多數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”模式已占據了主導地位。

1.3 雙塔流程優化

針對現有“雙塔流程”缺點，應用流程模擬和總體優化技術，陸恩錫等[2]提出了一個新的節能的吸收穩定系統工藝流程。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，并對換熱網絡重新進行了匹配，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，其實質是一個復雜蒸餾塔，由于設置了塔頂冷凝器，可以通過調節回流比有效地控制塔頂氣相產品的質量，因而從根本上解決了原“單塔流程”產品質量較難控制的問題。

2 雙塔流程優化

圖1 本設計確定的去除再吸收塔的工藝流程圖

目前國內外普遍運用的吸收穩定系統為 “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”，故設計重點側重于“雙塔流程”的優化。流程圖如圖1。

2.1 質量指標

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

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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、完成塔器的詳細設計，然后在已確定塔的基礎上反推進出口物料，直到與設計要求相吻合，以期實現模擬設定的成產需求，并最終經過論證、檢驗應用于實際生產。[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，與來自塔頂的粗氣油和穩定汽油逆流接觸，經過吸收后的干氣自吸收塔頂餾出后經干氣分液罐送至高壓瓦斯管網[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，經分離后一部分直接進入解吸塔上部，另一部分經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定塔進料泵送到穩定塔進料/穩定汽油換熱器加熱，根據不同操作情況進穩定塔的不同層；穩定塔塔頂液化石油氣自塔頂進入穩定塔塔頂空冷器、冷凝器冷凝冷，進入穩定塔頂回流罐，液化氣由穩定塔頂回流罐經穩定塔頂回流泵加壓后，一部分返回穩定塔頂作回流，另一部分作為產品送至液化氣脫硫系統；穩定汽油由穩定塔底流出經穩定塔進料換熱器、解吸塔進料換熱器、熱媒水換熱器冷卻后分兩路，一路經空冷、穩定汽油循環水換熱器冷卻后，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，穩定汽油送至罐區。[13]

3 設計結果分析

從吸收塔進料氣和貧氣組成數據來看，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；從液化氣組成數據來看，C2為0.09598%，含量較低，說明穩定塔的分離效果良好。

4 經濟效益

格爾木煉油廠重油催化裂化車間，吸收穩定工段的主要產品有干氣、液化石油氣、以及穩定汽油,將優化吸收穩定系統與原系統比較可發現，優化系統減少了材料利用，提高設備效率,提高吸收穩定系統的處理能力及處理水平，可明顯改善干氣質量以及穩定汽油的產量，從而提高經。故該優化系統的推廣應用具有較大的社會和經濟效益。

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