趙福鵬，陳賢德，劉超，陳龍，李治明，范成兵

（中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

0 引言

隨著我國進(jìn)口原油量持續(xù)增長(zhǎng)，其中輕質(zhì)原油占有重要地位，擁有輕質(zhì)油收率高，含有相當(dāng)數(shù)量的飽和烷烴等特點(diǎn)[1]。其中C1～C5組分通常占原油的3%以上，C3～C4等液化石油氣組分也在1%左右，液化石油氣與燃料氣、石腦油的價(jià)格有一定的差距，如不回收這些組分會(huì)造成液化石油氣損失，導(dǎo)致常壓塔頂石腦油含有較多的C3～C4組分，致使石腦油的閃點(diǎn)低，產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)[2]。因此，實(shí)現(xiàn)常減壓蒸餾裝置輕烴回收系統(tǒng)的穩(wěn)定、優(yōu)化生產(chǎn)至關(guān)重要[3]。輕烴回收有吸附法、油吸收法和低溫分離法[4]。煉油廠內(nèi)傳統(tǒng)的輕烴回收裝置一般采用油吸收法[5]。近些年，回收輕烴不僅是資源合理利用的需要，也是新建大型煉油項(xiàng)目中重要的工藝裝置[6]。輕烴回收裝置主要是集中回收全廠干氣中的液化氣，同時(shí)還將常減壓裝置產(chǎn)生的粗石腦油穩(wěn)定以后送至下游裝置[7]。2021年9月開始，根據(jù)市場(chǎng)需要，煉廠增產(chǎn)液化氣，為有效的分離回收液化氣和干氣組分，在保證常減壓裝置液化氣C2和C5含量大于≤3%前提下，不斷進(jìn)行優(yōu)化操作，盡可能提高液化氣產(chǎn)量。

1 常減壓裝置輕烴回收工藝說明

1.1 裝置簡(jiǎn)介

800萬噸/年常減壓蒸餾裝置為某煉廠原油加工的第一道工序，裝置的設(shè)計(jì)規(guī)模為加工阿曼與文昌混合原油800萬噸／年，其中阿曼原油:文昌原油=4:1。主要由原油電脫鹽脫水、800萬噸/年常壓蒸餾、250萬噸/年減壓蒸餾、輕烴回收等單元組成，每年的開工時(shí)數(shù)計(jì)為8 400 h。本裝置采用的原油加工工藝路線為“三級(jí)電脫鹽→閃蒸塔→常壓塔→減壓塔”，利用原油中各組份的沸點(diǎn)的不同，把原油分離成不同的餾分， 將分離出的石腦油、航煤、柴油、常壓渣油及減壓渣油等不同餾程的產(chǎn)品，再送往二次加工裝置進(jìn)行加工。

2013年裝置進(jìn)行第二次大檢修，對(duì)裝置進(jìn)行第二次消除瓶頸挖潛改造，使裝置能夠在1 100 t/h（即924萬噸/年）的原油加工能力上長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行。

1.2 輕烴回收工藝

常減壓裝置輕烴回收設(shè)計(jì)規(guī)模為處理塔頂氣12.35萬噸 /年（14 700 kg/h），常頂油 115.19萬噸 /年，年開工時(shí)數(shù)按8 400 h計(jì)。輕烴回收是一個(gè)吸收、解吸、蒸餾的過程。該系統(tǒng)將來自常減壓蒸餾裝置的常壓塔塔頂含有液化氣和干氣組分的混合石腦油進(jìn)行解吸、吸收和蒸餾，使副產(chǎn)品干氣、產(chǎn)品液化氣和產(chǎn)品石腦油三者分離，提高輕油收率，也可改善石腦油質(zhì)量，保證儲(chǔ)運(yùn)安全，充分回收液化氣。輕烴回收系統(tǒng)主要由塔頂氣壓縮部分、吸收及再吸收部分、脫吸部分、穩(wěn)定部分等組成（工藝流程如圖1所示）。處理來自常減壓、催化原料預(yù)處理（RDS）及柴油加氫精制、航煤加氫裝置的塔頂氣及減頂瓦斯，具有硫化氫含量高、壓力波動(dòng)較大等特點(diǎn)，操作具有一定的難度和危險(xiǎn)性；吸收塔有46層導(dǎo)向浮閥塔板，逆向吸收，中段兩段取熱；脫吸塔有40層導(dǎo)向浮閥塔板，塔底重沸器用1.0 MPa的蒸汽提供熱源；穩(wěn)定塔設(shè)有50層導(dǎo)向浮閥塔板，進(jìn)料設(shè)在塔的中部，可以較靈活地調(diào)節(jié)塔頂及塔底的產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定塔重沸器以常二中作為熱源，受常二中的流量和溫度影響很大，也給本裝置的正常運(yùn)行帶來了一定的難度。再吸收塔以常一中作為吸收油進(jìn)行吸收。設(shè)有4臺(tái)螺桿壓縮機(jī)，可以根據(jù)輕烴量的變化靈活操作。

圖1 輕烴回收工藝原則流程圖

2 影響液化氣產(chǎn)品收率的因素

隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步，我國對(duì)能源需求呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。對(duì)于大型煉油廠來說，優(yōu)化煉油工藝、降低裝置能耗能顯著降低煉油成本，合理利用資源更為重要[8]。影響常減壓裝置液化氣C2和C5含量的主要因素有：穩(wěn)定塔頂壓力、穩(wěn)定塔頂溫度、穩(wěn)定塔回流量、穩(wěn)定塔進(jìn)料溫度、穩(wěn)定塔底溫度、脫吸塔頂壓力、脫吸塔底溫度及穩(wěn)定塔回流罐液位波動(dòng)。溫度在穩(wěn)定塔的操作中是非常關(guān)鍵的參數(shù)，塔頂溫度、進(jìn)料溫度和塔底溫度的變化對(duì)塔頂壓力、塔底產(chǎn)品石腦油中C4含量以及液化氣質(zhì)量都有很大的影響[9]。

2.1 穩(wěn)定塔頂壓力的控制

穩(wěn)定塔頂壓力對(duì)常減壓液化氣中C2和C5含量都有很大影響，在其他操作條件不變的情況下，塔頂壓力越高，液化氣中C5含量越低，但是液化氣中C2含量會(huì)增加。目前，穩(wěn)定塔塔頂壓力控制在0.88±0.01 MPa，常減壓液化氣中C2和C5含量都在合格范圍內(nèi)。

穩(wěn)定塔頂壓力主要由塔頂油氣冷凝冷卻量所決定，塔頂壓力由熱旁路及塔頂干氣排放量分程控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，穩(wěn)定塔進(jìn)料流量與組成、塔頂冷凝情況、塔底熱源情況、回流罐頂壓力、回流是否帶水等因素也對(duì)塔頂壓力的變化提供了條件[10]。

2.2 穩(wěn)定塔頂溫度的控制

穩(wěn)定塔42層溫度與塔頂回流量串級(jí)控制對(duì)塔頂溫度變化尤為重要，塔頂溫度與塔頂氣冷后溫度分別對(duì)液化氣中C5、 C2含量影響較大。塔頂溫度控制過高，會(huì)為氣相攜帶重組分創(chuàng)造條件，致使液化氣中C5含量超標(biāo)，而塔頂溫度控制過低，液化氣中的C3、C4組分會(huì)隨著液相從塔底抽出，影響穩(wěn)定石腦油的質(zhì)量，同時(shí)也降低了液化氣收率。塔頂氣冷后溫度過低，液化氣中C2含量將增加，過高的冷后溫度又會(huì)增加壓縮機(jī)負(fù)荷，增加能耗。目前，穩(wěn)定塔頂溫控制在60 ℃左右，塔頂氣冷后溫度控制在40 ℃左右。

2.3 穩(wěn)定塔頂回流量的控制

穩(wěn)定塔頂回流量主要為回流罐產(chǎn)品回流，控制塔頂溫度。在其他條件不變的情況下，穩(wěn)定塔頂回流量增加會(huì)降低液化氣中C5含量，充足的穩(wěn)定塔頂回流量是保證液化氣中C5合格的重要因素。

2.4 穩(wěn)定塔進(jìn)料溫度的控制

穩(wěn)定塔進(jìn)料溫度對(duì)穩(wěn)定塔的汽液相分離有著重要影響。進(jìn)料溫度高，將增加塔內(nèi)氣相負(fù)荷，過高的進(jìn)料溫度會(huì)使C5更多的蒸發(fā)到塔上部；進(jìn)料溫度過低，增加了裝置能耗，減少了液化氣的收率。

2.5 穩(wěn)定塔塔底溫度的控制

穩(wěn)定塔底溫度主要對(duì)液化氣中C5含量影響較大。操作中，主要以穩(wěn)定塔底重沸器來調(diào)整塔底溫度，熱源為常二中。塔底溫度高，汽油中輕組分含量少，液化氣收率高，但液化氣中C5含量將會(huì)增加。

2.6 脫吸塔底重沸器溫度的控制

塔底溫度過低會(huì)出現(xiàn)解吸不完全，大量C2組分會(huì)滯留在液相進(jìn)入穩(wěn)定塔，會(huì)導(dǎo)致塔頂壓力高，有可能發(fā)生液化氣中C2組分超標(biāo)。塔底溫度過高會(huì)出現(xiàn)解吸過度導(dǎo)致大量的C3、C4組分進(jìn)入氣相，進(jìn)吸收塔的氣量增加，吸收塔吸收不完全，最終使干氣中C3、C4組分含量增加。

2.7 穩(wěn)定塔回流罐液位波動(dòng)

穩(wěn)定塔回流罐液位波動(dòng)，會(huì)造成液化氣量及穩(wěn)定塔頂回流量發(fā)生大的波動(dòng)，從而導(dǎo)致冷后溫度波動(dòng)，影響塔頂溫度及塔頂壓力的穩(wěn)定，進(jìn)而影響液化氣的產(chǎn)品質(zhì)量。

3 提高液化氣收率措施

高溫低壓有利于脫吸，應(yīng)盡可能將穩(wěn)定塔石腦油中的C1～C5組分精餾出來至穩(wěn)定塔頂會(huì)流罐，才能盡可能提高液化氣產(chǎn)量。根據(jù)對(duì)影響因素的分析結(jié)果，采取了對(duì)穩(wěn)定塔塔頂壓力、塔頂溫度、重沸器出口溫度、進(jìn)料溫度等主要工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

3.1 降低穩(wěn)定塔頂回流罐壓力

在相同溫度下， 壓力越低，氣化率越大，在保證液化氣C2組分含量合格的情況下，通過穩(wěn)定塔不凝氣排放量將穩(wěn)定塔定回流罐壓力從0.903 MPa降至0.888 MPa，控穩(wěn)塔頂壓力， 提高不凝氣的排放量，有利于油品揮發(fā)，提高液化氣中C5組分含量。但是要注意塔頂壓力不能控制過低，壓力過低，氣液平衡狀態(tài)越容易被打破，導(dǎo)致不凝氣排放量增大，致使液化氣損失[11]。

3.2 提高穩(wěn)定塔頂溫度

溫度在穩(wěn)定塔的操作中是非常關(guān)鍵的參數(shù)，穩(wěn)定塔42層溫度由88 ℃提高至96 ℃，將穩(wěn)定塔頂溫度由60 ℃提至65 ℃，溫度上升，提高氣化率，有利于提高液化氣中C5組分含量。

3.3 提高穩(wěn)定塔底重沸器出口溫度

將穩(wěn)定塔重沸器出口溫度由182 ℃提高至187 ℃，溫度上升，進(jìn)一步降低了穩(wěn)定塔塔底產(chǎn)品石腦油中C4組分的含量，塔底溫度應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量和塔頂壓力靈活調(diào)節(jié)。

3.4 提高穩(wěn)定塔進(jìn)料溫度

進(jìn)料溫度對(duì)塔頂壓力、塔底產(chǎn)品石腦油中C4，以及液化氣質(zhì)量都有很大的影響。優(yōu)化進(jìn)料溫度，將穩(wěn)定塔進(jìn)料由144 ℃提高至151 ℃，溫度上升，增加塔內(nèi)氣相負(fù)荷，液化氣中C5組分含量增加。若過于提高進(jìn)料溫度會(huì)使塔壓升高， 對(duì)控制塔頂壓力平衡不利，因此進(jìn)料溫度不易控制太高。

3.5 控穩(wěn)脫吸塔重沸器溫度

根據(jù)干氣中C3以上的含量、液化氣中C2組分分析及脫吸塔的實(shí)際的解吸壓力，要嚴(yán)格把控好脫吸塔溫度，避免因解吸不完全或解吸過度的發(fā)生，導(dǎo)致液化氣中C2組分超標(biāo)及干氣中C3及以上組分超標(biāo)。塔底溫度過低會(huì)導(dǎo)致大量C2組分滯留在液相進(jìn)入穩(wěn)定塔， 致使塔頂壓力升高。塔底溫度過高會(huì)出現(xiàn)解吸過度，大量的C3、C4組分進(jìn)入氣相，使干氣變重[12]。

3.6 控穩(wěn)穩(wěn)定塔回流罐液位

控穩(wěn)穩(wěn)定塔回流罐液位，內(nèi)、外操配合每次巡檢對(duì)穩(wěn)定塔回流罐液位進(jìn)行比對(duì)，避免因?yàn)閮x表故障引起回流罐液位波動(dòng)，造成穩(wěn)定塔液化氣流量出現(xiàn)大幅波動(dòng)，不僅會(huì)影響液化氣產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，也對(duì)穩(wěn)定塔的正常操作造成干擾。

3.7 適當(dāng)增加液化氣產(chǎn)品質(zhì)量分析頻次

液化氣產(chǎn)量提高較多時(shí)，容易造成液化氣中C5的含量超標(biāo)，應(yīng)適當(dāng)增加液化氣化驗(yàn)分析頻次，根據(jù)分析結(jié)果再逐步進(jìn)行提高液化氣產(chǎn)量的操作調(diào)整。

4 優(yōu)化效果

經(jīng)過一系列優(yōu)化調(diào)整后，如圖2所示，液化氣的產(chǎn)量與C5的含量變化趨勢(shì)一致，呈正相關(guān)趨勢(shì)。如表1和圖3所示，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)入口四頂氣流量、常頂油流量調(diào)整前后數(shù)值基本一致，優(yōu)化后的輕烴回收裝置C5組分平均含量由原來1.25%上升到2.45%，液化氣產(chǎn)量由15.79 t/h提至18.49 t/h。根據(jù)2021年10月份液化氣價(jià)格4 394元/噸，每日可增收經(jīng)濟(jì)效益約28.47萬元，當(dāng)月增加效益約882萬元。

圖2 液化氣出裝置流量、C5含量

圖3 調(diào)節(jié)前后液化氣中C5平均含量的變化

表1 液化氣C5含量、液化氣量對(duì)比

在正常生產(chǎn)過程中，保證操作穩(wěn)定，避免出現(xiàn)大波動(dòng)，是液化氣質(zhì)量合格的必要條件。同時(shí)，為保證液化氣質(zhì)量合格，增加對(duì)液化氣分析頻次，并關(guān)注液化氣的分析數(shù)據(jù)，確保液化氣中C5含量在工藝卡片控制指標(biāo)上限，一是操作員根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)操作，按照操作規(guī)程進(jìn)行液化氣采樣。若出現(xiàn)液化氣C2、C5含量超工藝指標(biāo)（＞3%），及時(shí)調(diào)整操作參數(shù)，應(yīng)小幅、分多次調(diào)整，調(diào)整后2小時(shí)左右聯(lián)系化驗(yàn)進(jìn)行液化氣加樣分析，直至液化氣產(chǎn)品質(zhì)量合格。二是嚴(yán)格細(xì)化工藝技術(shù)管理， 加強(qiáng)對(duì)設(shè)備儀表的檢查維護(hù)， 加大工作考核力度， 保證優(yōu)化措施能得到落實(shí)。

5 結(jié)語

根據(jù)市場(chǎng)導(dǎo)向，通過對(duì)常減壓輕烴回收系統(tǒng)穩(wěn)定塔頂壓力、塔頂溫度、進(jìn)料溫度及塔底重沸器出口溫度等主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，在保證液化氣中C2和C5不大于3%的情況下，液化氣中的C5組分含量由原來1.25%上升到2.45%，液化氣產(chǎn)量由15.79 t/h提至18.49 t/h， 整個(gè)生產(chǎn)過程操作平穩(wěn)，分離效果明顯提高，液化氣收率增加，達(dá)到了公司增產(chǎn)液化氣的要求，10月份增加經(jīng)濟(jì)效益約882萬元，常減壓裝置總拔出率也相應(yīng)增加，使裝置獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。