王東華 孫浩 王峰 于兆峰

（1.大慶煉化公司煉油生產(chǎn)二部；2.大港石化公司第三聯(lián)合車間）

大慶煉化公司180×104t/a ARGG裝置，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的任務(wù)是分離汽油、液態(tài)烴和干氣[1]。該系統(tǒng)采用四塔流程，主要包括吸收塔、解吸塔、再吸收塔、穩(wěn)定塔。壓縮富氣自凝縮油罐進入吸收塔自下而上逆流與粗汽油和補充吸收劑（穩(wěn)定汽油）逆向接觸，氣體中的C3及C3以上的更重組分大部分被吸收，剩下含有少量吸收劑的氣體（貧氣）再去吸收塔，與從分餾部分來的貧吸收油（輕柴油）逆流接觸，以脫除氣體中夾帶的輕汽油組份，經(jīng)吸收后的氣體（干氣）送至脫硫裝置，富吸收油則返回分餾塔[2-3]。為了取走吸收時放出的熱量，在吸收塔抽出四個中段回流進行循環(huán)冷卻。吸收塔底的飽和吸收油（48℃）經(jīng)泵加壓后與壓縮富氣、解吸氣一道經(jīng)循環(huán)水冷卻至40℃后進入凝縮油罐，在凝縮油罐中平衡汽化后，氣相進入吸收塔，液相（凝縮油）由泵抽出，一部分與穩(wěn)定汽油換熱至55℃后，作為熱進料進入解吸塔頂部37層塔盤，另一部分不經(jīng)換熱直接作為冷進料進入解吸塔頂部40層塔盤[4]。解吸塔底部熱源由分餾中段回流作為熱載體提供熱量，以脫除凝縮油中的C2組份，解吸塔底抽出的脫乙烷汽油送至汽油穩(wěn)定系統(tǒng)，穩(wěn)定塔頂液態(tài)烴冷卻后送至脫硫裝置，塔底穩(wěn)定汽油送至汽油加氫裝置[5]。改造前吸收穩(wěn)定原則流程見圖1。但是吸收塔底的飽和吸收油在進入解吸塔前存在先冷卻、再加熱，屬于典型的熱量浪費?？梢詫ξ账罪柡臀沼土鞒踢M行優(yōu)化改造，回收這部分余熱，同時減少循環(huán)水消耗，達到降低裝置能耗的目的。

圖1 改造前吸收穩(wěn)定原則流程Fig.1 The absorption stability principle before transformation

1 工藝流程優(yōu)化方案

1.1 建立模型

根據(jù)180×104t/a ARGG裝置操作數(shù)據(jù)和產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)用Aspen Hysys軟件平臺，選用Peng-Robinson物性包，按照分餾-吸收-穩(wěn)定流程建立模型，其中吸收穩(wěn)定系統(tǒng)四個塔均使用理論板模擬，其模擬精度對比見表1。吸收塔溫度分布見圖2，解析塔溫度分布見圖3。

圖2 吸收塔溫度分布Fig.2 The temperature distribution of absorption tower

圖3 解吸塔溫度分布Fig.3 The temperature distribution of desorption tower

表1 模擬精度對比Tab.1 Comparison of simulation accuracy

通過Aspen Hysys軟件模擬，由表1計算結(jié)果可以看到，模型結(jié)果與實際值吻合，關(guān)鍵指標平均誤差僅為1.39%。由此可以判斷，該模型與裝置相匹配。因此，可以在此基礎(chǔ)上對180×104t/a ARGG裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)進行流程優(yōu)化改造[6]。

1.2 飽和吸收油流程優(yōu)化改造

針對吸收穩(wěn)定系統(tǒng)現(xiàn)有流程，在不改變原有的換熱網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，在吸收塔底油泵出口至解吸塔熱進料控制閥后增加跨線，使吸收塔底的飽和吸收油（全部或部分）不經(jīng)過冷卻，預(yù)熱后直接作為熱進料進入解吸塔頂，凝縮油罐中的凝縮油全部由冷進料管線進入解吸塔頂（40層塔盤），改造后原則流程見圖4。除了保持原有的換熱網(wǎng)絡(luò)外，還需保持產(chǎn)品分布基本不變，以及重要產(chǎn)品指標不降低，即改造后的干氣中丙烯摩爾分數(shù)要小于等于原流程，液化石油氣中C2組分和C5以上組分要滿足控制指標要求[7-8]。因此，在改造后的流程中，會有部分操作參數(shù)因保持產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量指標而適當(dāng)調(diào)整，同時也可反應(yīng)出改造后吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)總能耗的變化。產(chǎn)品分布及關(guān)鍵質(zhì)量指標對比見表2。

圖4 改造后原則流程Fig.4 The principle flow after transformation

表2 產(chǎn)品分布及關(guān)鍵質(zhì)量指標對比Tab.2 Comparison of product distribution and key quality indicators

吸收塔底飽和吸收油流程優(yōu)化改造后，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品分布與改造前對比，沒有發(fā)生明顯變化，操作參數(shù)中除進入吸收塔富氣量、凝縮油量和解吸氣量外，其它操作參數(shù)與改造前對比基本一致[9-10]，部分操作參數(shù)對比見表3。進入吸收塔富氣量比改造前增加6 428 Nm3/h，提高了約20%，凝縮油泵出口流量比改造前減少247 t/h，解吸氣量比改造前約減少2 400 Nm3/h。富氣量的增加主要是因為吸收塔底飽和吸收油未在冷卻器中與富氣接觸，而直接進入解吸塔，導(dǎo)致部分應(yīng)被吸收的富氣未被吸收，但是吸收塔四個中段冷卻器總負荷增加0.24 MW。同時吸收塔底油流量也隨之增加，而吸收塔底油直接進入解吸塔，降低富氣冷卻器負荷2.55 MW，解吸塔底重沸器負荷0.25 MW，凝縮油泵負荷0.12 MW，且吸收塔進料基本不用穩(wěn)定汽油進行預(yù)熱，解吸塔進料預(yù)熱節(jié)約的1.95 MW熱量約有1.11 MW熱量用于給除穩(wěn)定汽油-除鹽水換熱器中的除鹽水加熱，除鹽水升溫后至余熱鍋爐產(chǎn)汽，剩余未被回收的0.84 MW熱量，被穩(wěn)定汽油空冷和補充吸收劑冷卻器取走，增加補充吸收劑冷卻負荷0.66 MW，裝置綜合能耗明顯降低，節(jié)約總能量為3.99 MW。飽和吸收油流程優(yōu)化改造后，從能量回收的角度考慮是必要的[11]，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)能耗分布對比見表4。

表3 部分操作參數(shù)對比Tab.3 Comparison of part operation parameters

表4 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)能耗分布對比Tab.4 Comparison of energy consumption distribution of absorption and stabilization system MW

2 效益分析

吸收穩(wěn)定系統(tǒng)飽和吸收油流程優(yōu)化改造后，主要在三個方面實現(xiàn)降低能耗，冷負荷降低1.66 MW、熱負荷降低1.36 MW、電耗降低0.11 MW，其中冷負荷對應(yīng)循環(huán)水消耗（按照溫差7℃計算），主要熱負荷可經(jīng)過能量回收后進入余熱鍋爐轉(zhuǎn)化為1.0 MPa蒸汽，按照2020年當(dāng)月能耗參考單價計算，節(jié)約466.4元/h，創(chuàng)效408.5萬元/a，經(jīng)濟效益見表5。

表5 經(jīng)濟效益Tab.5 Economic benefits table

3 注意事項

吸收穩(wěn)定系統(tǒng)飽和吸收油流程優(yōu)化改造后，因飽和吸收油未在冷卻器中與富氣接觸，而直接進入解吸塔，導(dǎo)致部分應(yīng)被吸收的富氣未被吸收下來，存在熱量轉(zhuǎn)移的問題。因此，改造后在操作上還應(yīng)注意以下幾方面的問題:

1）穩(wěn)定汽油空冷EC-10302冷負荷和E-10309冷負荷增加較多，已經(jīng)達到滿負荷運行，下次檢修時應(yīng)考慮部分設(shè)備改造，確保其負荷能夠滿足生產(chǎn)需求。

2）改造后由于凝縮油流量大幅減少，對于當(dāng)前的凝縮油泵已嚴重偏離生產(chǎn)運行工況，因此需要更換凝縮油泵或采取減少吸收塔底油進入解吸塔的操作方案。

3）收塔底油流量相對增多，同時解吸塔壓力較高，吸收塔底油泵存在超負荷運行，應(yīng)在下次檢修時考慮吸收塔底油泵改型，確保吸收塔底油泵規(guī)格滿足生產(chǎn)要求。

4）吸收塔底油全部進入解吸塔時，富氣冷后溫度會大幅度降低，為保持富氣溫度不變，循環(huán)水用量會減少，此時應(yīng)注意氣壓機出口冷卻器循環(huán)水流速不能低于0.9 m/s，以滿足防腐導(dǎo)則中對循環(huán)水流速的規(guī)定，如流速不能滿足防腐要求，可切除一臺冷卻器。

4 結(jié)論

通過對吸收穩(wěn)定系統(tǒng)飽和吸收油流程優(yōu)化改造，可達到降低催化裂化裝置綜合能耗的目的。飽和吸收油全部或部分直接進入解吸塔后，可以實現(xiàn)低溫位熱量的有效利用，降低解吸塔底重沸器熱量需求。同時，因飽和吸收油不需要冷卻，氣壓機出口冷卻器循環(huán)水用量也隨之大幅度降低。另外，凝縮油量的減少可以降低凝縮油泵電耗。綜上所述，流程優(yōu)化改造后，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)主要在冷負荷、熱負荷、電能三個方面實現(xiàn)節(jié)約能耗，分別節(jié)省能耗1.66 MW、1.36 MW、0.11 MW，年創(chuàng)效益408.5萬元。