淺析催化裂化裝置液化氣中C5含量的優(yōu)化控制

杜明漢

(珠海裕瓏石化有限公司，廣東 珠海 519000)

催化裂化過程是在催化劑的作用下使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹?、汽油和柴油等的反?yīng)。重油催化裂化的一個重要產(chǎn)品就是石油液化氣，其產(chǎn)率一般可達到30%左右，其中C5含量一般控制小于3%，當液化氣中，造成液態(tài)烴中殘液增多，使產(chǎn)品收率下降，且對后續(xù)加工亦不利，因此在催化裂化過程，通過工藝控制，降低C5含量非常重要。

1 裝置概況

某石化公司催化裂化裝置設(shè)計加工能力為100萬噸/年，加工由減壓蠟油、減壓渣油、和脫瀝青混合而成的重質(zhì)油，主要產(chǎn)品包括90號汽油、輕柴油、液化氣和油漿[1]。

該裝置引進了美國石韋工程公司的道達爾專利技術(shù)，其主要特點是兩段高溫再生，反應(yīng)進料高度霧化，采用蒸汽預(yù)提升等所謂高溫短接觸反應(yīng)條件和主風分布環(huán)提供良好的主風分配等。為提升裝置運行效率，該裝置先后進行了兩次較大的改造：

(1)新增外取熱器，提高裝置的摻渣能力，提升管新增蠟油進料、穩(wěn)汽回煉、油漿回煉及終止劑噴嘴，原料組分選取擇性裂化，提高理想產(chǎn)品收率：

①沉降器新增汽提擋板，延長催化劑與汽提蒸汽的接觸時間；

②在二再煙道增加煙氣取熱器，有效降低一、二再煙氣混合的溫度；

③吸收穩(wěn)定四塔改為填料塔；

④CO鍋爐改造增大燃燒室，改善燃燒效果。

(2)對該裝置鍋爐的改造，將外取熱器自產(chǎn)飽和中壓蒸汽部分引至鍋爐過熱。

該裝置主體設(shè)備包括煙氣輪機—軸流風機—汽輪機—電機/發(fā)電機四機組、反再三器、第三級旋風分離器、CO鍋爐、分餾塔、氣壓機、吸收穩(wěn)定四塔和含氰污水解塔，四機組全套國產(chǎn)化，能量回收手段齊全，裝置控制由美國FOXBORO公司的IA/S完成，可靠性程度和自動化程度較高。

2 工藝流程

工藝流程如圖1所示。

圖1 重油催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)流程圖Fig.1 Flow chart of absorption and stabilization system of heavy oil catalytic cracking unit

(1)吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)是利用吸收穩(wěn)定和精餾的方法，將富氣和粗汽油分離成干氣，液化氣和蒸氣壓合格的穩(wěn)定汽油，主要由吸收塔(T-301)、再吸收塔(T-302)、解吸塔(T-303)及穩(wěn)定塔(T-304)組成。

(2)從分餾塔(T-201)頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽油組分，而粗汽油中則溶有C3、C4組分，經(jīng)氣壓機兩段(C-301)加壓到1.2 MPa(絕)，經(jīng)冷凝冷卻后，與來自T-301底部的富吸收油以及T-303頂部的解吸氣混合，然后進一冷卻到40 ℃，進入平衡罐(V-303)進行氣液分離，然后不凝氣和凝縮油分別送去T-301和T-303。為了防止硫化氫和氮化物對后部設(shè)備的腐蝕，在冷卻器的前、后管線上以及對粗汽油都打入軟化水洗滌，污水分別從V-303和粗汽油水洗罐排出[2]。

(3)T-301操作壓力約1.2 MPa(絕)。粗汽油作為吸收劑由T-301第20或第25層打入，穩(wěn)定汽油作為補充吸收劑由塔頂打入。從V-303來的不凝氣進入T-301底部，自下而上與粗汽油、穩(wěn)定汽油逆流接觸，氣體中≥C3組分大部分被吸收(同時也吸收了部分C2)。吸收是放熱過程，較低的操作溫度對吸收有利，故在T-301設(shè)兩個中段回流。T-301塔頂出來的攜帶有少量吸收劑(汽油組分)的氣體稱為貧氣，經(jīng)過壓力控制閥去再T-301。經(jīng)T-302用輕柴油餾分作為吸收劑回收這部分汽油組分后返回分餾分。從T-302塔頂出來的干氣送到瓦斯管網(wǎng)，T-302的操作壓力約1.0 MPa(絕)。

(4)富吸收油中含有C2組分不利于T-304的操作，T-304的作用就是將富吸收油中的C2解吸出來。富吸收油和凝縮油從V-303底抽出與穩(wěn)定汽油換熱到80 ℃后，進入T-303頂部，T-303操作壓力約為1.5 MPa(絕)。塔底部有重沸器供熱(用分餾塔的一中循環(huán)回流作熱源)。塔頂出來的解吸氣除含有C2組分外，還有相當數(shù)量的C4、C3組分，與壓縮富氣混合，經(jīng)冷卻進入平衡罐，重新平衡后又送入T-301。塔底為脫乙烷汽油。脫乙烷汽油中的C2含量應(yīng)嚴格控制，否則帶入穩(wěn)定塔過多的C2會惡化T-304頂冷凝冷卻器的效果，被迫排出不凝氣而損失C3、C4。

(5)T-304實質(zhì)上是一個從C5以上的汽油中分離出C3、C4的精餾塔。脫乙烷汽油與穩(wěn)定汽油換熱到115 ℃，打到T-304中部。T-304底有重沸器供熱(常有一中循環(huán)回流作熱源)，將脫乙烷汽油中的C4以下輕組分從塔頂蒸出，得到以C3、C4為主的液化氣，經(jīng)冷凝冷卻后，一部分作為塔頂回流，另一部分送去脫硫裝置。塔頂產(chǎn)品是蒸氣壓合格的穩(wěn)定汽油，先后與脫乙烷汽油、T-303進料油換熱，然后冷卻到40 ℃，一部分用泵打入T-301頂作補充吸收劑，其余部分送出裝置。T-304的操作壓力1.2 MPa(絕)，為了控制T-304的操作壓力，有時要排出不凝(稱氣態(tài)烴)，主要是C2并夾帶少量的C3、C4。

3 操作工藝優(yōu)化及效果分析[3-5]

3.1 液化氣中C5含量過高的主要原因

控制C5的含量，關(guān)鍵在于控制好T-304的操作溫度和操作壓力，分為塔頂和塔底兩段的溫度，塔頂回流量和塔底再沸器出口溫度分別著影響塔頂和塔底溫度，進料溫度也能影響到全塔的溫度，全塔的操作壓力由T-304進料、塔頂回流量和L-304冷卻效果來決定。液化氣中C5含量過高主要是有以下幾種原因：

(1) T-304塔頂?shù)幕亓髁窟^小，塔頂溫度高；

(2)T-304重沸器溫度高；

(3)T-304壓力低，或波動大；

(4)進料溫度高，或進料位置偏上；

(5)塔頂冷卻能力不足。

3.2 操作溫度的影響

塔頂溫度對越高，塔內(nèi)飽和蒸氣壓越高，C5組分越容易沸騰，液化氣中的C5含量越高。如：在當塔頂操作壓力都是在980～1000 kPa的條件下，塔頂溫度在54 ℃時，C5含量僅0.16%，當上升到60 ℃時C5含量就上升到0.49%，差不多要超出了指標要求。而且溫度高時，每升高一度，C5含量上升得越明顯。如表1所示。

表1 塔頂溫度對C5含量的影響Table 1 Effect of tower top temperature on C5 content

圖2 T304塔頂溫度與液化氣C5含量關(guān)系Fig.2 Relationship between T304 tower top temperature and C5 content of liquefied gas

但是塔頂溫度不能太低，否則，所得液化氣的蒸氣壓會過高，也就不能保證其質(zhì)量合格，而且還會降低干氣的收率。一般要求控制在60 ℃左右。

3.3 操作壓力的影響

塔頂操作壓力也是一個重要的影響因素，在溫度相同的條件下，壓力越高，C5越容易沸騰，液化氣中的C5含量越高。如：在T-304塔頂溫度都是在56 ℃時，當塔頂壓力為945 kPa，C5含量為0.41%，當壓力為1102 kPa，C5則為0.09%。如表2所示。

表2 塔頂壓力對C5含量的影響Table 2 Effect of tower top pressure on C5 content

圖3 T304塔頂壓力與液化氣C5含量關(guān)系Fig.3 Relationship between T304 tower top pressure and C5 content of liquefied gas

同樣T-304塔頂?shù)牟僮鲏毫σ膊荒芴?，一般控制?109 kPa。

調(diào)節(jié)T-304溫度和壓力的方法有：

①適當增加回流量，提高回流比，降低回流溫度；

②在保證汽油蒸氣壓合格的前提下，降低T-304底溫度；

③適當提高T-304壓力，并保持平穩(wěn)；

④根據(jù)季節(jié)變化、進料溫度、選擇適當?shù)倪M料口，提高精餾效果；

⑤增強L-304的冷凝冷卻效果；

⑥熱旁路調(diào)節(jié)幅度不應(yīng)過大，此外，應(yīng)勤分析操作參數(shù)，及早發(fā)現(xiàn)塔盤堵塞并處理。

4 結(jié) 論

在催化裂化中，反應(yīng)-再生系統(tǒng)良好穩(wěn)定地運行固然重要，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)動行狀態(tài)也非常關(guān)鍵。為了提高經(jīng)濟效益，將液化氣中的C5控制在較低水平，不僅要在反應(yīng)-再生系統(tǒng)控制好操作條件，更要在吸收穩(wěn)定中控制好穩(wěn)定塔中溫度、壓力的操作參數(shù)。尤其是塔頂部位，其中有塔頂回流量與溫度、塔頂冷卻能力、塔底重沸器溫度、全塔壓力、進料溫度及位置、餾出塔板層等幾個關(guān)鍵因素。要嚴格按照參數(shù)指標來運行，既不能太高也不能太低。