牛 勇(中國(guó)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(guó)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(guò)高，造成裝置液化氣收率降低，裝置干氣C3以上組分無(wú)法達(dá)到總部要求的小于3%（體積百分比）的要求，大量液化氣進(jìn)入干氣，效益流失嚴(yán)重；為了降低干氣中C3以上組分，減少液化氣組分的流失，對(duì)延遲焦化裝置進(jìn)行了改造、工藝參數(shù)調(diào)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(jì)效益，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、效益優(yōu)先、兼顧能力、分步實(shí)施的原則，通過(guò)少量投入，集中實(shí)施一系列優(yōu)化技術(shù)措施并加強(qiáng)精心管理，進(jìn)一步挖掘并實(shí)施操作優(yōu)化，提升裝置運(yùn)行效益。干氣C3以上含量過(guò)多意味著液化氣組分進(jìn)入干氣系統(tǒng)，因干氣與液化氣價(jià)格相差3000元/噸，因此效益流失嚴(yán)重。集團(tuán)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(jiǎn)略說(shuō)明），中石化某分公司延遲焦化裝置為增加經(jīng)濟(jì)效益，降低干氣C3以上含量的組分，對(duì)裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)行了改造、工藝參數(shù)進(jìn)行分析、優(yōu)化調(diào)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(gè)月增加經(jīng)濟(jì)效益326萬(wàn)元。

2 干氣不干主要改造內(nèi)容

由于干氣質(zhì)量中碳三及以上組分較高，效益流失嚴(yán)重。在2012 年8、9月份，通過(guò)聯(lián)系設(shè)計(jì)院對(duì)干氣不干項(xiàng)目進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)，改造內(nèi)容如下：

2.1 更換冷卻器型號(hào)

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

2.2 調(diào)整穩(wěn)定汽油換熱流程

對(duì)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(jìn)入穩(wěn)定塔進(jìn)料—穩(wěn)定汽油換熱器（E-202），脫乙烷汽油被加熱至179.8℃后進(jìn)入穩(wěn)定塔，穩(wěn)定汽油被冷卻至190.6℃進(jìn)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(jìn)入脫吸塔進(jìn)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(bǔ)充吸收劑泵（P-205/1，2）打入汽油吸收塔第30 層板作補(bǔ)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(diào)整吸收塔、解析塔塔板開(kāi)孔率

經(jīng)設(shè)計(jì)核算，吸收塔開(kāi)孔率偏低，脫吸塔開(kāi)孔率偏高，因此對(duì)吸收塔進(jìn)行更換塔板，塔板開(kāi)孔率增加到11.1%。對(duì)脫吸塔第5-26#塔板開(kāi)孔部分堵孔。

2.4 改造后效果及主要問(wèn)題

經(jīng)過(guò)2012年8月停工檢修改造后三個(gè)月的運(yùn)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(gè)百分點(diǎn)，但仍離集團(tuán)公司給出的C3以上組分小于3% vol技術(shù)指標(biāo)。

表1 干氣質(zhì)量情況

3 工藝參數(shù)的影響因素

根據(jù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中各生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，認(rèn)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(dòng)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(shí)才等于零。傳質(zhì)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(dòng)力，在選定吸收操作的工藝條件時(shí)，降低吸收劑溫度吸收溫度對(duì)吸收效率影響很大，溫度越低，吸收效果越好；解吸過(guò)程與吸收過(guò)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(chǎn)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(jìn)行操作，主要有原因包括壓力高對(duì)吸收過(guò)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(chǎn)過(guò)程中，利于輸送、儲(chǔ)存。

3.3 流量

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

4 針對(duì)影響因素采取的措施

4.1 嚴(yán)格控制各塔內(nèi)溫度

在各塔控制溫度過(guò)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(jìn)行調(diào)整。

4.1.1 降低吸收油溫度

由于延遲焦化裝置生產(chǎn)特性，焦炭塔在預(yù)熱期間分餾系統(tǒng)熱量不足，一個(gè)生焦周期內(nèi)生產(chǎn)波動(dòng)范圍較大。根據(jù)生產(chǎn)情況，以D102液位不超工藝卡片為基礎(chǔ)，要求班組通過(guò)及時(shí)調(diào)整空冷及水冷器的運(yùn)行狀態(tài)，吸收油溫度控制不大于45度，力爭(zhēng)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(wú)變化時(shí)，吸收油溫度的降低直接導(dǎo)致干氣C3含量下降。

4.1.2 降低補(bǔ)充吸收劑溫度

補(bǔ)充吸收劑溫度控制不大于40度，由穩(wěn)定塔底來(lái)的穩(wěn)定汽油作為補(bǔ)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(bǔ)充吸收劑溫度，較降低吸收油溫度效果明顯，但目前調(diào)整空間較小。同時(shí)注意干氣、液化氣質(zhì)量相結(jié)合原則，關(guān)注液化氣產(chǎn)品是否合格。

2014年4月補(bǔ)充吸收劑溫度降低后，干氣C3含量同時(shí)降低。

4.1.3 降低中段循環(huán)油溫度

由于吸收過(guò)程是放熱反應(yīng)，隨著吸收的進(jìn)行，溫度有所上升，所以吸收塔設(shè)有中段回流，取走釋放的熱量，以保證吸收效果。通過(guò)調(diào)整E205水冷器換熱效果，來(lái)進(jìn)一步降低塔內(nèi)溫度。

4.1.4 提高解析塔溫度

通過(guò)調(diào)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(guò)高，在C2解吸的同時(shí)，C3、C4組份的解吸量也隨之增大，加重了吸收塔的負(fù)荷，因此合適的解吸溫度應(yīng)該是既要把脫乙烷汽油中的C2脫干凈，同時(shí)要保證干氣中C3、C4含量不超標(biāo)。因此解析塔底溫度的選擇不能過(guò)高，經(jīng)過(guò)摸索，目前解析塔底溫度控制在154℃。

2014年5月對(duì)解析塔底溫度進(jìn)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(duì)解析塔底溫度進(jìn)行降低，干氣C3以上含量升高。

4.2 增加吸收壓力

傳質(zhì)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(qiáng)，有利于操作狀態(tài)點(diǎn)的位置上移，也能增加吸收推動(dòng)力。壓力升高有利于吸收，但吸收系統(tǒng)壓力受氣壓機(jī)出口壓力及裝置能耗增加的限制，選擇合適的壓力對(duì)裝置技經(jīng)指標(biāo)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(diào)整各介質(zhì)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(dòng)，造成吸收劑量波動(dòng)。對(duì)吸收塔粗汽油和補(bǔ)充吸收油實(shí)行總量定值控制，當(dāng)粗汽油流量波動(dòng)時(shí)，補(bǔ)充吸收油會(huì)自動(dòng)調(diào)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(shí)，確保吸收效果。同時(shí)對(duì)中段循環(huán)油流量進(jìn)行提量，由原來(lái)的不低于20噸/時(shí)提至40噸/時(shí)，進(jìn)一步降低塔內(nèi)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(dǎo)致干氣中C5以上含量變化，兩者成反比關(guān)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(guò)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(shí)。

5 結(jié)論

通過(guò)改造以及工藝參數(shù)的一系列調(diào)整，干氣C3以上含量的降低效果顯著，2014年前9個(gè)月的平均值已經(jīng)達(dá)到4.58%vol，特別是9月份已經(jīng)達(dá)到3.4%vol，雖然仍未達(dá)到集團(tuán)公司要求的技術(shù)指標(biāo)，優(yōu)化工作有待加強(qiáng)，但是較2012年改造以前降低了3個(gè)百分點(diǎn)以上。說(shuō)明進(jìn)行必要的設(shè)備改造以及持續(xù)的工藝優(yōu)化及強(qiáng)化管理是行之有效的，可以使裝置創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 晁可繩.延遲焦化裝置的設(shè)計(jì)考慮[J].煉油技術(shù)與工程.

[2] 瞿國(guó)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(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事延遲焦化裝置工藝技術(shù)管理工作。