郭濤濤(中國(guó)石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)于輕質(zhì)油品特別是對(duì)汽油的需求量日益增加。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，我國(guó)民用汽車擁有量突破2.7億輛。汽油的飽和蒸氣壓與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能以及蒸發(fā)性能密切相關(guān)，因此我國(guó)車用汽油指標(biāo)對(duì)于汽油飽和蒸氣壓的要求越來(lái)越嚴(yán)格。催化裂化技術(shù)作為重質(zhì)原料輕質(zhì)化的核心技術(shù)之一，在重油轉(zhuǎn)化中發(fā)揮著重要作用，一直以來(lái)是現(xiàn)代煉油廠獲取汽油的重要手段之一。我國(guó)車用汽油70%以上來(lái)自催化裂化汽油，因此控制好催化裂化汽油質(zhì)量指標(biāo)就顯得尤為重要[1]。

某公司2.8 Mt/a重油催化裂化裝置采用MIP-CGP工藝，其主要目的產(chǎn)品為低烯烴汽油、輕柴油、液化氣、干氣等。吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的任務(wù)是將經(jīng)分餾塔頂油氣分離后的汽油和富氣，通過(guò)吸收解吸分離出干氣，通過(guò)穩(wěn)定塔分離出符合質(zhì)量指標(biāo)的液化氣和穩(wěn)定汽油產(chǎn)品。由于該套催化裂化裝置持續(xù)運(yùn)行周期長(zhǎng)，近期頻繁出現(xiàn)穩(wěn)定汽油蒸氣壓卡邊控制或超標(biāo)情況(實(shí)際生產(chǎn)要求穩(wěn)定汽油蒸氣壓控制≤60 kPa)，困擾著裝置長(zhǎng)周期高效運(yùn)行。本文就催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定汽油飽和蒸氣壓控制進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并討論優(yōu)化改進(jìn)方案，將穩(wěn)定汽油蒸氣壓控制在合理范圍之內(nèi)，以符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。

1 汽油蒸氣壓

汽油蒸氣壓是表征汽油蒸發(fā)性能的重要指標(biāo)，是衡量汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)中是否產(chǎn)生氣阻現(xiàn)象的指標(biāo)，良好的蒸發(fā)性能能夠保證車輛在不同天氣條件下正常啟動(dòng)。同時(shí)汽油蒸氣壓也可用于衡量汽油在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過(guò)程中的損耗傾向。汽油的飽和蒸氣壓越大，其蒸發(fā)性能越強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)就易于冷啟動(dòng)，但同時(shí)其產(chǎn)生氣阻的傾向性也越大，蒸發(fā)損耗和發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)性也越大。因此汽油蒸氣壓要控制在一定的合理范圍內(nèi)[2]。

一般來(lái)說(shuō)，汽油組分為C5～C11，但催化裂化汽油還會(huì)少量帶入C4等輕組分。同種烴類的C4蒸氣壓要高出C5許多。因次催化裂化穩(wěn)定塔底以C4為輕關(guān)鍵指標(biāo)，影響穩(wěn)定汽油蒸汽壓的主要組分是C4。

2 催化裂化吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝流程

催化裂化吸收穩(wěn)定系統(tǒng)是將來(lái)自分餾塔頂?shù)拇制秃透粴?，?jīng)吸收、解吸分離出干氣，經(jīng)穩(wěn)定塔分離出液化氣和穩(wěn)定汽油產(chǎn)品。穩(wěn)定汽油和液化氣的收率高低，關(guān)鍵在于催化裂化反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)也取決于吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的分離效果和回收率。

從分餾塔出來(lái)的富氣由壓縮機(jī)升壓后經(jīng)空冷器冷卻并與吸收塔底油混合，進(jìn)入凝縮油罐，分離出富氣和凝縮油。富氣進(jìn)入吸收塔底與塔頂來(lái)的吸收劑(粗汽油和穩(wěn)定汽油)進(jìn)行逆向接觸，吸收氣體中的C3及C4組分。吸收塔頂氣體經(jīng)再吸收塔分離出催化干氣。經(jīng)凝縮油罐分離出的凝縮油進(jìn)入解吸塔上部，解吸出其中的C1、C2組分。解吸塔底的脫乙烷汽油進(jìn)入穩(wěn)定塔，分離出液化氣和穩(wěn)定汽油產(chǎn)品。

3 存在的問(wèn)題及原因分析

3.1 解吸塔操作不穩(wěn)定

解吸塔主要解吸出凝縮油中的C1、C2組分，解吸塔底的脫乙烷汽油作為穩(wěn)定塔進(jìn)料。低壓高溫有利于解吸過(guò)程的進(jìn)行，解吸氣量增大，塔底脫乙烷汽油中的C1、C2組分就越少，有利于穩(wěn)定塔分離操作。解吸氣量過(guò)小，C1、C2輕組分未被完全解吸出去，隨脫乙烷汽油進(jìn)入穩(wěn)定塔，會(huì)使穩(wěn)定塔壓力升高，增大分離難度，從而造成液化氣、穩(wěn)定汽油產(chǎn)品質(zhì)量不合格。但解吸氣量過(guò)高，可能會(huì)造成過(guò)解吸，使部分C2以上組分被解吸出去，從而降低了分離效果，使裝置能耗增加，經(jīng)濟(jì)效益變差。

由于解吸塔底兩組重沸器使用分餾一中和分餾貧吸收油作為加熱介質(zhì)，解吸塔底熱源控制受分餾塔操作影響較大。當(dāng)催化加工量及原料性質(zhì)變化時(shí)，分餾塔熱平衡發(fā)生改變，解吸塔底熱源需要做相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整不及時(shí)就會(huì)出現(xiàn)解吸塔沖塔或解吸效果不好等情況，從而影響穩(wěn)定塔操作，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量控制[3]。

3.2 穩(wěn)定塔壓力偏高

常溫下，液態(tài)烴C3、C4組分只有在高壓下呈液態(tài)，以便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，因此穩(wěn)定塔采用高壓操作。穩(wěn)定塔是一個(gè)典型的由精餾段和提餾段組成的精餾塔，就精餾塔而言，低的操作壓力有利于塔底重組分的蒸出，有利于控制穩(wěn)定汽油蒸氣壓。因此實(shí)際操作中應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)要求選擇合適的穩(wěn)定塔頂壓力。在穩(wěn)定塔中C4是塔底輕關(guān)鍵組分，塔頂?shù)闹仃P(guān)鍵組分是C5。因此當(dāng)穩(wěn)定塔壓力過(guò)高時(shí)會(huì)使液態(tài)烴中的部分C4組分無(wú)法從塔頂餾出，從而進(jìn)入塔底穩(wěn)定汽油中。同種烴類的C4蒸氣壓比C5高出許多，從而使穩(wěn)定汽油蒸汽壓上升，無(wú)法滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求(生產(chǎn)中要求控制穩(wěn)定汽油蒸氣壓≤60 kPa)。

該套催化裂化裝置穩(wěn)定塔頂壓力采用卡脖子壓力控制方案，調(diào)節(jié)靈敏，滯后性較小。穩(wěn)定塔頂餾出的液化氣經(jīng)塔頂濕式空冷器冷卻后進(jìn)入塔頂回流罐，一部分作為塔頂回流，另一部分出裝進(jìn)入后續(xù)裝置進(jìn)行脫硫分離等處理。該企業(yè)地處沿海地區(qū)，屬于熱帶島嶼季風(fēng)氣候區(qū)，常年高溫天氣多，濕度大，空氣含鹽量高。由于裝置運(yùn)行周期長(zhǎng)，穩(wěn)定塔頂濕式空冷器腐蝕結(jié)垢結(jié)鹽嚴(yán)重，冷卻效果嚴(yán)重不足，特別是夏季高溫天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致穩(wěn)定塔壓力控制難度大，時(shí)常出現(xiàn)壓力過(guò)高情況。穩(wěn)定塔壓力過(guò)高導(dǎo)致穩(wěn)定汽油中C4組成高，蒸氣壓無(wú)法滿足指標(biāo)要求，并且可能威脅設(shè)備的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。其次，夏季氣溫高，給吸收解吸的平穩(wěn)操作造成了一定難度，出現(xiàn)解吸塔沖塔等情況，從而進(jìn)一步加劇穩(wěn)定塔操作難度，影響穩(wěn)定塔分離精度。

為使穩(wěn)定塔達(dá)到分離精度要求，夏季高溫天氣時(shí)常采用提高塔底熱源的方法，使C4組分能夠從塔底重組分中分離出去，力求滿足穩(wěn)定汽油蒸氣壓要求。但是單純提高穩(wěn)定塔底底溫，可能會(huì)造成液化氣中帶C5，加大了后續(xù)液化氣分離裝置分離難度，使裝置能耗上升。其次，高溫天氣塔壓高，提高塔底熱源，穩(wěn)定塔底溫度上升，加劇塔頂壓力上升趨勢(shì)，不利于C4餾出，兩者相矛盾，最終無(wú)法達(dá)到質(zhì)量控制要求[4]。

4 優(yōu)化改進(jìn)措施

4.1 優(yōu)化吸收解吸操作

催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)三塔循環(huán)作為一個(gè)緊密結(jié)合的整體，某一項(xiàng)參數(shù)的變化都有可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的操作波動(dòng)。因此為保證穩(wěn)定塔良好的分離效果，產(chǎn)出蒸氣壓合格的穩(wěn)定汽油等產(chǎn)品，必須做好吸收塔解吸塔的平穩(wěn)操作。

(1)維持相對(duì)平穩(wěn)的原料性質(zhì)和裝置處理量。做好生產(chǎn)調(diào)度規(guī)劃，使催化裂化反應(yīng)進(jìn)料量相對(duì)保持平穩(wěn)且須避免原料性質(zhì)頻繁波動(dòng)，分餾、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)料不出現(xiàn)大幅波動(dòng)，維持好分餾塔熱平衡，保證解吸塔、穩(wěn)定塔塔底重沸器熱源相對(duì)穩(wěn)定。

(2)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)解吸塔操作狀況。夏季高溫天氣，解吸塔時(shí)常出現(xiàn)沖塔現(xiàn)象，導(dǎo)致吸收穩(wěn)定系統(tǒng)波動(dòng)。通過(guò)及時(shí)調(diào)整進(jìn)入解吸塔物料溫度，改變解吸塔冷熱進(jìn)料比例，調(diào)整解吸塔底熱源，保持解吸塔操作穩(wěn)定，保證足夠的解吸氣流量，增加解吸氣化驗(yàn)分析頻次，掌握解吸塔運(yùn)行情況，防止發(fā)生過(guò)解吸和解吸不足的情況，避免C2被帶入穩(wěn)定塔，影響穩(wěn)定塔壓力平衡。

4.2 優(yōu)化穩(wěn)定塔操作

控制穩(wěn)定汽油蒸氣壓，關(guān)鍵是做好穩(wěn)定塔的安全平穩(wěn)操作，尤其是提餾段的操作，保證塔底餾出液中輕關(guān)鍵組分C4的含量符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求。該催化裂化裝置設(shè)計(jì)要求汽油中C3、C4含量不大于2.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，實(shí)際生產(chǎn)操作中須嚴(yán)格控制其在指標(biāo)要求范圍內(nèi)。為解決穩(wěn)定汽油蒸氣壓卡邊控制或超標(biāo)問(wèn)題，提出以下四點(diǎn)穩(wěn)定塔操作優(yōu)化措施：

(1)控制適宜的穩(wěn)定塔底重沸器出口溫度。若重沸器熱源不足，重沸器出口溫度偏低，穩(wěn)定塔提餾段提餾效果不佳，塔底餾出液中C4等輕組分多，穩(wěn)定汽油蒸氣壓偏高。

(2)控制適宜的穩(wěn)定塔回流比。合適的回流比是精餾塔操作的必要條件，控制好適宜的回流比才能保證穩(wěn)定塔達(dá)到分離要求。根據(jù)進(jìn)料量、穩(wěn)定塔壓力、外界氣溫等工藝條件的改變，及時(shí)調(diào)整穩(wěn)定塔頂回流罐的回流量和液化氣出裝量的比例，保證回流比符合生產(chǎn)要求。

(3)選擇合適的穩(wěn)定塔進(jìn)料位置。對(duì)于蒸餾過(guò)程來(lái)說(shuō)，較高的進(jìn)料位置有利于重組分的蒸出。因?yàn)檫M(jìn)料位置提高，提餾段板數(shù)增加，有利于塔底重組分的蒸出。穩(wěn)定塔共設(shè)有上中下三個(gè)進(jìn)料口，根據(jù)進(jìn)料溫度、汽油以及液化氣質(zhì)量指標(biāo)等不同因素，可以選擇使用不同的進(jìn)料口。穩(wěn)定塔進(jìn)料位置往上，提餾段板數(shù)增加，有利于控制降低汽油蒸氣壓，但對(duì)控制液化氣中的C5含量不利，穩(wěn)定塔進(jìn)料位置下移，精餾段板數(shù)增加，有利于控制液化氣中的C5含量，但不利于穩(wěn)定汽油蒸氣壓的控制。因此，實(shí)際操作中需要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，選擇適宜的進(jìn)料口位置。

(4)清理穩(wěn)定塔頂濕式空冷器，保證穩(wěn)定塔頂冷卻效果。由于裝置運(yùn)行周期長(zhǎng)、氣候條件等多重因素作用，穩(wěn)定塔頂濕式空冷器結(jié)垢結(jié)鹽嚴(yán)重，冷卻效果與設(shè)計(jì)冷卻負(fù)荷相比大幅下降。經(jīng)討論后決定：①對(duì)穩(wěn)定塔頂所有濕式空冷器進(jìn)行在線清垢清淤作業(yè)，以提高其換熱效果。②監(jiān)測(cè)濕式空冷器噴淋水溫度和水質(zhì)，保證噴淋水溫度不能過(guò)高，水中雜質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求，減緩空冷器翅片腐蝕結(jié)垢速度。保證裝置長(zhǎng)周期高效平穩(wěn)運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)平穩(wěn)控制吸收解吸操作、選擇合適的穩(wěn)定塔進(jìn)料位置、適宜的穩(wěn)定塔底重沸器出口溫度、滿足分離要求的穩(wěn)定塔頂回流比以及清理穩(wěn)定塔頂濕式空冷器以提高冷卻效果，使穩(wěn)定塔產(chǎn)出合格產(chǎn)品，解決了夏季高溫天氣穩(wěn)定汽油蒸氣壓卡邊或超標(biāo)的問(wèn)題，滿足能耗、環(huán)保要求，確保了裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。