張敬升，李東風(fēng)，過良，劉智信

（中國石化北京化工研究院，北京 100013）

煉廠干氣主要產(chǎn)自常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化等裝置，其富含氫氣、C1～C4等輕烴資源和少量雜質(zhì)，是一種重要的石油化工資源[1]。煉廠干氣之前大都被用作燃料燒掉，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。另外，乙烯是重要的石化基礎(chǔ)原料之一，其生產(chǎn)能力和技術(shù)水平已成為了衡量一個國家石化行業(yè)發(fā)展的重要指標(biāo)。在許多國家，例如中國，乙烯生產(chǎn)主要采用輕質(zhì)油進(jìn)行裂解，原料成本高[2]。鑒于此，回收煉廠干氣中的低碳烴替代部分輕質(zhì)油作為乙烯原料，即可提高干氣資源的利用價值，又可使裂解原料輕質(zhì)化而降低單耗，從而降低乙烯的生產(chǎn)成本。

常用的煉廠干氣回收方法主要有深冷分離法[3]、變壓吸附法[4-7]、水合物分離法[8-11]、油吸收法等，其各具特點(diǎn)[12]。中國石化北京化工研究院針對國內(nèi)煉廠干氣回收的現(xiàn)狀，在中冷油吸收技術(shù)和煉廠吸收穩(wěn)定技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過對吸收劑類型和操作條件進(jìn)行優(yōu)化組合，開發(fā)出了淺冷油吸收法回收煉廠干氣成套技術(shù)[13-21]。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在淺冷（10～15℃）的操作條件下對煉廠干氣進(jìn)行分離，具有回收率高、產(chǎn)品品質(zhì)高、流程簡單、操作簡便、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長、對原料適應(yīng)性強(qiáng)、能耗相對較低等優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于多家企業(yè)。

1 煉廠干氣資源現(xiàn)狀

煉廠干氣可分為兩大類：一是催化裂化、催化裂解和熱裂解等裝置副產(chǎn)的含烯烴較多的不飽和干氣，二是以焦化、常減壓蒸餾、加氫、重整等裝置副產(chǎn)的不含或者僅含少量烯烴的飽和干氣。國內(nèi)某石化公司煉油廠副產(chǎn)的飽和干氣量約有20萬t/a，包括焦化干氣和臨氫干氣，目前主要作為燃料氣直接排入瓦斯管網(wǎng)，造成了資源的浪費(fèi)。這部分飽和干氣中乙烷和丙烷含量超過20%（φ），具有很大的回收價值。

2 干氣回收工藝流程

為達(dá)到資源綜合利用和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的，該石化公司采用淺冷油吸收法回收煉廠干氣成套技術(shù)，建設(shè)了一套飽和干氣回收裝置，裝置規(guī)模為20萬t/a，設(shè)計負(fù)荷為50%～110%，裝置年運(yùn)行時間為8 400 h。該飽和干氣回收裝置主體部分包括水洗單元、壓縮單元、C4吸收單元和再吸收單元，流程示意見圖1。

圖1 煉廠飽和干氣回收裝置工藝流程示意

2.1 水洗單元

因焦化干氣中不可避免的攜帶有焦粉，而焦粉會嚴(yán)重影響設(shè)備尤其是機(jī)泵和壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，因此在該裝置內(nèi)設(shè)置了水洗單元。水洗單元主體為水洗塔，焦化干氣從塔底進(jìn)入，在塔內(nèi)利用噴淋水洗的方法脫除干氣夾帶的焦粉。為節(jié)約洗滌水耗量，塔內(nèi)大部分洗滌水依靠塔釜循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)，塔釜僅采出部分含油含焦粉的污水送至焦化裝置的污水處理系統(tǒng)，同時補(bǔ)充部分新鮮水以維持塔內(nèi)洗滌水的平衡。焦化干氣因進(jìn)入界區(qū)的壓力較高，為節(jié)省能耗，經(jīng)水洗脫除焦粉后送入壓縮單元的干氣壓縮機(jī)二段。

2.2 壓縮單元

因干氣來料壓力較低，而高壓有利于提高油吸收效果，因此在該裝置壓縮單元采用一臺三級離心式壓縮機(jī)對原料干氣進(jìn)行增壓。來自界區(qū)外的臨氫干氣首先送入壓縮機(jī)一段進(jìn)行壓縮，壓力增至和焦化干氣壓力大致相同并經(jīng)循環(huán)水冷卻后，與水洗塔頂?shù)慕够蓺庖黄鹚腿雺嚎s機(jī)二段進(jìn)一步增壓、冷卻，最后經(jīng)壓縮機(jī)三段壓縮增壓至工藝要求所需的壓力條件（3.0～4.0 MPa）。從壓縮機(jī)出來的高壓氣體，依次經(jīng)過循環(huán)水和低溫冷媒水冷卻至工藝所需的溫度（10～15℃）后送入C4吸收單元。

2.3 C4 吸收單元

飽和干氣經(jīng)壓縮單元壓縮、冷卻后送入C4吸收塔中下部，從C4解吸塔塔釜出來的貧C4吸收劑經(jīng)逐級換熱、冷卻后用泵從C4吸收塔塔頂打入，與干氣逆流而下，吸收干氣中的C2和C2以上組分后送入C4解吸塔；干氣中未被吸收的甲烷、氫氣、氮?dú)獾炔荒龤庵袏A帶了部分C4吸收劑，將其送入再吸收單元回收夾帶的C4組分。C4吸收塔釜再沸器采用0.5 MPa蒸汽作為加熱介質(zhì)，同時為了減少蒸汽耗量并提高能量利用效率，在C4吸收塔下部設(shè)置了2臺中間再沸器，分別以C4解吸塔釜的貧C4和再吸收單元的貧汽油溶劑作為熱源。

C4吸收塔塔釜吸收了C2和C2以上組分的富C4吸收劑，依靠壓力差進(jìn)入C4解吸塔中部進(jìn)行解吸，塔頂解吸氣經(jīng)循環(huán)水冷卻后進(jìn)入解吸塔回流罐中進(jìn)行氣液分離，凝液送回塔頂作回流，氣相即為回收主產(chǎn)品—富乙烷氣，直接送乙烯裝置乙烷裂解爐。C4解吸塔釜脫除了C2及C3組分的貧C4吸收劑經(jīng)逐級換熱、冷卻后返回C4吸收塔循環(huán)使用。正常運(yùn)行期間，為防止體系內(nèi)的重組分累積導(dǎo)致塔釜溫度過高，在C4解吸塔塔釜采出的貧C4吸收劑中分出一股輕烴去煉油裝置處理，同時補(bǔ)充一股新鮮C4吸收劑打入C4吸收塔。C4解吸塔塔釜再沸器同樣采用0.5 MPa蒸汽作為熱源。

2.4 再吸收單元

限于相平衡的關(guān)系，C4吸收塔塔頂采出未被吸收的H2、N2、CH4等不凝氣中夾帶了的少量C4吸收劑。為將這部分C4吸收劑回收以減少吸收劑耗量，在裝置內(nèi)設(shè)置了再吸收單元。在再吸收單元，以穩(wěn)定汽油或重石腦油作為再吸收劑，將不凝氣中夾帶的這部分C4組分進(jìn)行回收。回收后的C4可送入C4吸收單元作為吸收劑使用，未被吸收的氣體主要是甲烷和氫氣，通過壓力控制送到制氫裝置作為制氫原料氣。正常操作中，為避免重組分累積，從再吸收單元抽出一股少量的再吸收劑送至煉廠汽油吸收—穩(wěn)定系統(tǒng)，同時為維持系統(tǒng)平衡，需將少量的穩(wěn)定汽油或重石腦油補(bǔ)充到再吸收單元。

3 裝置運(yùn)行情況

該煉廠飽和干氣回收裝置建成后一次開車成功，經(jīng)過不斷優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)操作，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。

3.1 裝置原料

依據(jù)設(shè)計方案，該裝置的原料主要有焦化干氣和臨氫干氣，總量約23.8 t/h。后因煉廠整體規(guī)劃調(diào)整，臨氫干氣原料有所變動，在裝置實(shí)際運(yùn)行期間，焦化干氣平均進(jìn)料量為8.3 t/h，受焦化裝置切塔影響，有大幅波動，進(jìn)料量低時為4.8 t/h，進(jìn)料量高時達(dá)10.2 t/h；臨氫干氣量較為穩(wěn)定，平均進(jìn)料量6.4 t/h；原料干氣總進(jìn)料量為14.7 t/h。干氣原料的設(shè)計值與實(shí)際運(yùn)行值見表1，實(shí)際進(jìn)料組成與設(shè)計值有較大出入，但裝置運(yùn)行負(fù)荷為設(shè)計負(fù)荷的61.76%，在50%～110%的裝置設(shè)計操作彈性范圍之內(nèi)。

3.2 裝置物平

該裝置工藝進(jìn)料包括焦化干氣和臨氫干氣的混合氣、補(bǔ)充C4吸收劑和汽油吸收劑，產(chǎn)品包括富乙烷氣、甲烷氫、抽出輕烴和抽出汽油。裝置工藝物料平衡數(shù)據(jù)見表2。從表2看出，由于原料的變化，各產(chǎn)物的收率也相應(yīng)改變，因?qū)嶋H進(jìn)料組分較設(shè)計工況偏輕，所以輕烴收率降低而燃料氣收率增加。

依據(jù)裝置的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過測算，該裝置的C2回收率（即富乙烷氣中的C2量/原料干氣中的C2量）大于95%，滿足C2回收率不低于93%的控制指標(biāo)要求，干氣回收效果良好。

表1 飽和干氣回收裝置原料情況

表2 飽和干氣回收裝置總物料平衡 t/h

3.3 產(chǎn)品質(zhì)量分析

對裝置的產(chǎn)品進(jìn)行多次取樣分析，取其平均值，見表3。

由表3看出，裝置主產(chǎn)品富乙烷氣中各組分占比滿足控制指標(biāo)要求，甲烷和C4以上重組分含量低，是良好的乙烯裂解原料，可直接送入乙烯廠的乙烷裂解爐。但因?qū)嶋H臨氫干氣與原設(shè)計的組成及流量差別較大，裝置依據(jù)原設(shè)計參數(shù)進(jìn)行操作，導(dǎo)致抽出輕烴中的C2＋C3含量超標(biāo)，后續(xù)按照實(shí)際的進(jìn)料狀況進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化裝置操作參數(shù)，即適當(dāng)降低C4解吸塔頂壓力并提高C4解吸塔釜溫度之后，解吸效果提升，抽出輕烴中的C2＋C3含量已控制在7%以內(nèi)，達(dá)到控制指標(biāo)要求。另外，吸收尾氣即燃料氣中C2及以上組分含量低于2%，對干氣的回收分離效果達(dá)到預(yù)期。

表3 產(chǎn)品組成

4 結(jié)論

采用淺冷油吸收法回收煉廠干氣成套技術(shù)對某石化煉油廠的焦化干氣和臨氫干氣進(jìn)行分離回收，從實(shí)際運(yùn)行情況來看，在干氣原料與原設(shè)計工況存在較大出入的前提下，該裝置仍能達(dá)到良好的回收分離效果，C2回收率大于95%，得到的最終產(chǎn)品（富乙烷氣）中C2＋C3平均含量大于90%、甲烷平均含量小于3%，均優(yōu)于設(shè)計值，是乙烯裝置良好的裂解原料。