降低焦化干氣C3含量的措施分析

牛 勇(中國石油化工股份有限公司天津分公司煉油部, 天津300271)

降低焦化干氣C3含量的措施分析

牛 勇
(中國石油化工股份有限公司天津分公司煉油部, 天津300271)

某延遲焦化裝置干氣中的C3，C4組分含量過高，造成裝置液化氣收率降低，裝置干氣C3以上組分無法達到總部要求的小于3%（體積百分比）的要求，大量液化氣進入干氣，效益流失嚴重；為了降低干氣中C3以上組分，減少液化氣組分的流失，對延遲焦化裝置進行了改造、工藝參數(shù)調整分析。

干氣；改造；C3含量

1 前言

近幾年里，隨著全球石油資源的減少，煉油行業(yè)為最大程度的增加重油加工的經(jīng)濟效益，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、效益優(yōu)先、兼顧能力、分步實施的原則，通過少量投入，集中實施一系列優(yōu)化技術措施并加強精心管理，進一步挖掘并實施操作優(yōu)化，提升裝置運行效益。干氣C3以上含量過多意味著液化氣組分進入干氣系統(tǒng)，因干氣與液化氣價格相差3000元/噸，因此效益流失嚴重。集團公司要求裝置干氣C3以上組分的小于3% vol（體積百分比，以下簡略說明），中石化某分公司延遲焦化裝置為增加經(jīng)濟效益，降低干氣C3以上含量的組分，對裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)進行了改造、工藝參數(shù)進行分析、優(yōu)化調整。干氣C3以上含量由2012以前的7.2%vol下降至2014年的4.5%vol，2014年前9個月增加經(jīng)濟效益326萬元。

2 干氣不干主要改造內容

由于干氣質量中碳三及以上組分較高，效益流失嚴重。在2012 年8、9月份，通過聯(lián)系設計院對干氣不干項目進行了改造設計，改造內容如下：

2.1 更換冷卻器型號

2012年檢修改造過程中，對裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)中飽和吸收油冷卻器E-201/1,2進行更新，兩臺并聯(lián)；新增一臺吸收柴油冷卻器E-209/1，與原E-209串聯(lián)。

2.2 調整穩(wěn)定汽油換熱流程

對穩(wěn)定汽油的換熱流程經(jīng)行優(yōu)化：穩(wěn)定塔底的穩(wěn)定汽油首先進入穩(wěn)定塔進料—穩(wěn)定汽油換熱器（E-202），脫乙烷汽油被加熱至179.8℃后進入穩(wěn)定塔，穩(wěn)定汽油被冷卻至190.6℃進入脫吸塔底重沸（E-207B）；穩(wěn)定汽油經(jīng)脫吸塔底重沸器被冷卻至173.5℃后，再進入脫吸塔進料加熱器（E-203）冷卻至146℃；再由穩(wěn)定汽油空冷器（E-202/1，2）冷卻至60℃、穩(wěn)定汽油冷卻器(E-204/1,2)冷卻至40℃，一部分穩(wěn)定汽油由補充吸收劑泵（P-205/1，2）打入汽油吸收塔第30 層板作補充吸收劑，另一部分穩(wěn)定汽油在穩(wěn)定塔底液控下出裝置。

2.3 調整吸收塔、解析塔塔板開孔率

經(jīng)設計核算，吸收塔開孔率偏低，脫吸塔開孔率偏高，因此對吸收塔進行更換塔板，塔板開孔率增加到11.1%。對脫吸塔第5-26#塔板開孔部分堵孔。

2.4 改造后效果及主要問題

經(jīng)過2012年8月停工檢修改造后三個月的運行，雖然焦化干氣中碳三及以上含量下降至6.28%vol，較改造以前最低年平均值7.2%vol下降了1個百分點，但仍離集團公司給出的C3以上組分小于3% vol技術指標。

表1 干氣質量情況

3 工藝參數(shù)的影響因素

根據(jù)對生產過程中各生產數(shù)據(jù)進行分析，認為干氣中C3含量超高主要有以下幾方面原因：

3.1 溫度

在吸收穩(wěn)定系統(tǒng)中，氣體吸收的推動力是組份在氣相的分壓與組份在液相的分壓之差，此差值只有在平衡時才等于零。傳質的方向取決于氣相中組份的分壓是大于還是小于組份在液相中的平衡分壓。為提高推動力，在選定吸收操作的工藝條件時，降低吸收劑溫度吸收溫度對吸收效率影響很大，溫度越低，吸收效果越好；解吸過程與吸收過程正好相反，溫度越高越有利于解吸。因此如何控制溫度在干氣產品控制方面占很大影響。

3.2 壓力

在吸收穩(wěn)定系統(tǒng)中，通常采用高壓下進行操作，主要有原因包括壓力高對吸收過程有利，提高吸收效果；液態(tài)烴在常溫下必須采用高壓才能成為液體，在工業(yè)生產過程中，利于輸送、儲存。

3.3 流量

在吸收穩(wěn)定系統(tǒng)中，流量變化引起傳質過程中各介質在溶液中的溶質濃度變化，隨著吸收量的增加，溶質在溶劑中的濃度增加，不平衡的氣液兩相通過充分接觸而趨于平衡，物質從一相穿過相界面?zhèn)鬟f到另一相中去，即發(fā)生了傳質過程。因此，流量變化也影響干氣質量。

4 針對影響因素采取的措施

4.1 嚴格控制各塔內溫度

在各塔控制溫度過程中，依據(jù)吸收塔低溫情況有利于吸收，解析塔高溫情況有利于解析的原則進行調整。

4.1.1 降低吸收油溫度

由于延遲焦化裝置生產特性，焦炭塔在預熱期間分餾系統(tǒng)熱量不足，一個生焦周期內生產波動范圍較大。根據(jù)生產情況，以D102液位不超工藝卡片為基礎，要求班組通過及時調整空冷及水冷器的運行狀態(tài)，吸收油溫度控制不大于45度，力爭小于40度。

吸收油溫度變化與干氣C3含量變化吻合，2014年1、2、3月份在其他條件參數(shù)無變化時，吸收油溫度的降低直接導致干氣C3含量下降。

4.1.2 降低補充吸收劑溫度

補充吸收劑溫度控制不大于40度，由穩(wěn)定塔底來的穩(wěn)定汽油作為補充吸收劑，吸收效果比吸收油更好一些，而且被氣體攜帶量小。因此降低補充吸收劑溫度，較降低吸收油溫度效果明顯，但目前調整空間較小。同時注意干氣、液化氣質量相結合原則，關注液化氣產品是否合格。

2014年4月補充吸收劑溫度降低后，干氣C3含量同時降低。

4.1.3 降低中段循環(huán)油溫度

由于吸收過程是放熱反應，隨著吸收的進行，溫度有所上升，所以吸收塔設有中段回流，取走釋放的熱量，以保證吸收效果。通過調整E205水冷器換熱效果，來進一步降低塔內溫度。

4.1.4 提高解析塔溫度

通過調整解析塔底換熱流程后，工藝卡片要求解析塔底溫度控制在不大于175℃. 溫度越高越有利于解吸，但溫度過高，在C2解吸的同時，C3、C4組份的解吸量也隨之增大，加重了吸收塔的負荷，因此合適的解吸溫度應該是既要把脫乙烷汽油中的C2脫干凈，同時要保證干氣中C3、C4含量不超標。因此解析塔底溫度的選擇不能過高，經(jīng)過摸索，目前解析塔底溫度控制在154℃。

2014年5月對解析塔底溫度進行提溫操作，干氣C3含量明顯降低。6、7月份因優(yōu)化操作，提高原料換熱終溫，對解析塔底溫度進行降低，干氣C3以上含量升高。

4.2 增加吸收壓力

傳質的方向取決于氣相中組份的分壓是大于還是小于組份在液相中的平衡分壓。提高吸收操作的總壓強，有利于操作狀態(tài)點的位置上移，也能增加吸收推動力。壓力升高有利于吸收，但吸收系統(tǒng)壓力受氣壓機出口壓力及裝置能耗增加的限制，選擇合適的壓力對裝置技經(jīng)指標有很大影響，因此目前吸收塔頂壓力2014年全年控制在1.15MPa。

4.3 調整各介質流量

受粗汽油罐液面的影響，粗汽油流量變化較大，粗汽油流量在15-23t/h之間波動，造成吸收劑量波動。對吸收塔粗汽油和補充吸收油實行總量定值控制，當粗汽油流量波動時，補充吸收油會自動調節(jié)大小，維持總的吸收劑量不變，流量控制滿足凝縮油流量55-60 噸/時，確保吸收效果。同時對中段循環(huán)油流量進行提量，由原來的不低于20噸/時提至40噸/時，進一步降低塔內溫度；提高貧吸收柴油流量，降低干氣中C5以上組分。

再吸收油變化直接導致干氣中C5以上含量變化，兩者成反比關系，再吸收油增加，干氣C5含量降低。但該參數(shù)受分餾系統(tǒng)柴油回流量限制，不宜過大。再吸收油越大，分餾系統(tǒng)氣速越高，容易引起液泛現(xiàn)象。因此目前再吸收油維持在20噸/時。

5 結論

通過改造以及工藝參數(shù)的一系列調整，干氣C3以上含量的降低效果顯著，2014年前9個月的平均值已經(jīng)達到4.58%vol，特別是9月份已經(jīng)達到3.4%vol，雖然仍未達到集團公司要求的技術指標，優(yōu)化工作有待加強，但是較2012年改造以前降低了3個百分點以上。說明進行必要的設備改造以及持續(xù)的工藝優(yōu)化及強化管理是行之有效的，可以使裝置創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。

[1] 晁可繩.延遲焦化裝置的設計考慮[J].煉油技術與工程.

[2] 瞿國華.延遲焦化工藝與工程(第一版)[J].2008(01).

牛勇，助理工程師，2008年畢業(yè)于遼寧石油化工大學化學工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事延遲焦化裝置工藝技術管理工作。