降低焦化干气C3含量的措施分析

牛 勇(中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部, 天津300271)

降低焦化干气C3含量的措施分析

牛 勇
(中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部, 天津300271)

某延迟焦化装置干气中的C3，C4组分含量过高，造成装置液化气收率降低，装置干气C3以上组分无法达到总部要求的小于3%（体积百分比）的要求，大量液化气进入干气，效益流失严重；为了降低干气中C3以上组分，减少液化气组分的流失，对延迟焦化装置进行了改造、工艺参数调整分析。

干气；改造；C3含量

1 前言

近几年里，随着全球石油资源的减少，炼油行业为最大程度的增加重油加工的经济效益，按照“统筹规划、效益优先、兼顾能力、分步实施的原则，通过少量投入，集中实施一系列优化技术措施并加强精心管理，进一步挖掘并实施操作优化，提升装置运行效益。干气C3以上含量过多意味着液化气组分进入干气系统，因干气与液化气价格相差3000元/吨，因此效益流失严重。集团公司要求装置干气C3以上组分的小于3% vol（体积百分比，以下简略说明），中石化某分公司延迟焦化装置为增加经济效益，降低干气C3以上含量的组分，对装置吸收稳定系统进行了改造、工艺参数进行分析、优化调整。干气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个月增加经济效益326万元。

2 干气不干主要改造内容

由于干气质量中碳三及以上组分较高，效益流失严重。在2012 年8、9月份，通过联系设计院对干气不干项目进行了改造设计，改造内容如下：

2.1 更换冷却器型号

2012年检修改造过程中，对装置吸收稳定系统中饱和吸收油冷却器E-201/1,2进行更新，两台并联；新增一台吸收柴油冷却器E-209/1，与原E-209串联。

2.2 调整稳定汽油换热流程

对稳定汽油的换热流程经行优化：稳定塔底的稳定汽油首先进入稳定塔进料—稳定汽油换热器（E-202），脱乙烷汽油被加热至179.8℃后进入稳定塔，稳定汽油被冷却至190.6℃进入脱吸塔底重沸（E-207B）；稳定汽油经脱吸塔底重沸器被冷却至173.5℃后，再进入脱吸塔进料加热器（E-203）冷却至146℃；再由稳定汽油空冷器（E-202/1，2）冷却至60℃、稳定汽油冷却器(E-204/1,2)冷却至40℃，一部分稳定汽油由补充吸收剂泵（P-205/1，2）打入汽油吸收塔第30 层板作补充吸收剂，另一部分稳定汽油在稳定塔底液控下出装置。

2.3 调整吸收塔、解析塔塔板开孔率

经设计核算，吸收塔开孔率偏低，脱吸塔开孔率偏高，因此对吸收塔进行更换塔板，塔板开孔率增加到11.1%。对脱吸塔第5-26#塔板开孔部分堵孔。

2.4 改造后效果及主要问题

经过2012年8月停工检修改造后三个月的运行，虽然焦化干气中碳三及以上含量下降至6.28%vol，较改造以前最低年平均值7.2%vol下降了1个百分点，但仍离集团公司给出的C3以上组分小于3% vol技术指标。

表1 干气质量情况

3 工艺参数的影响因素

根据对生产过程中各生产数据进行分析，认为干气中C3含量超高主要有以下几方面原因：

3.1 温度

在吸收稳定系统中，气体吸收的推动力是组份在气相的分压与组份在液相的分压之差，此差值只有在平衡时才等于零。传质的方向取决于气相中组份的分压是大于还是小于组份在液相中的平衡分压。为提高推动力，在选定吸收操作的工艺条件时，降低吸收剂温度吸收温度对吸收效率影响很大，温度越低，吸收效果越好；解吸过程与吸收过程正好相反，温度越高越有利于解吸。因此如何控制温度在干气产品控制方面占很大影响。

3.2 压力

在吸收稳定系统中，通常采用高压下进行操作，主要有原因包括压力高对吸收过程有利，提高吸收效果；液态烃在常温下必须采用高压才能成为液体，在工业生产过程中，利于输送、储存。

3.3 流量

在吸收稳定系统中，流量变化引起传质过程中各介质在溶液中的溶质浓度变化，随着吸收量的增加，溶质在溶剂中的浓度增加，不平衡的气液两相通过充分接触而趋于平衡，物质从一相穿过相界面传递到另一相中去，即发生了传质过程。因此，流量变化也影响干气质量。

4 针对影响因素采取的措施

4.1 严格控制各塔内温度

在各塔控制温度过程中，依据吸收塔低温情况有利于吸收，解析塔高温情况有利于解析的原则进行调整。

4.1.1 降低吸收油温度

由于延迟焦化装置生产特性，焦炭塔在预热期间分馏系统热量不足，一个生焦周期内生产波动范围较大。根据生产情况，以D102液位不超工艺卡片为基础，要求班组通过及时调整空冷及水冷器的运行状态，吸收油温度控制不大于45度，力争小于40度。

吸收油温度变化与干气C3含量变化吻合，2014年1、2、3月份在其他条件参数无变化时，吸收油温度的降低直接导致干气C3含量下降。

4.1.2 降低补充吸收剂温度

补充吸收剂温度控制不大于40度，由稳定塔底来的稳定汽油作为补充吸收剂，吸收效果比吸收油更好一些，而且被气体携带量小。因此降低补充吸收剂温度，较降低吸收油温度效果明显，但目前调整空间较小。同时注意干气、液化气质量相结合原则，关注液化气产品是否合格。

2014年4月补充吸收剂温度降低后，干气C3含量同时降低。

4.1.3 降低中段循环油温度

由于吸收过程是放热反应，随着吸收的进行，温度有所上升，所以吸收塔设有中段回流，取走释放的热量，以保证吸收效果。通过调整E205水冷器换热效果，来进一步降低塔内温度。

4.1.4 提高解析塔温度

通过调整解析塔底换热流程后，工艺卡片要求解析塔底温度控制在不大于175℃. 温度越高越有利于解吸，但温度过高，在C2解吸的同时，C3、C4组份的解吸量也随之增大，加重了吸收塔的负荷，因此合适的解吸温度应该是既要把脱乙烷汽油中的C2脱干净，同时要保证干气中C3、C4含量不超标。因此解析塔底温度的选择不能过高，经过摸索，目前解析塔底温度控制在154℃。

2014年5月对解析塔底温度进行提温操作，干气C3含量明显降低。6、7月份因优化操作，提高原料换热终温，对解析塔底温度进行降低，干气C3以上含量升高。

4.2 增加吸收压力

传质的方向取决于气相中组份的分压是大于还是小于组份在液相中的平衡分压。提高吸收操作的总压强，有利于操作状态点的位置上移，也能增加吸收推动力。压力升高有利于吸收，但吸收系统压力受气压机出口压力及装置能耗增加的限制，选择合适的压力对装置技经指标有很大影响，因此目前吸收塔顶压力2014年全年控制在1.15MPa。

4.3 调整各介质流量

受粗汽油罐液面的影响，粗汽油流量变化较大，粗汽油流量在15-23t/h之间波动，造成吸收剂量波动。对吸收塔粗汽油和补充吸收油实行总量定值控制，当粗汽油流量波动时，补充吸收油会自动调节大小，维持总的吸收剂量不变，流量控制满足凝缩油流量55-60 吨/时，确保吸收效果。同时对中段循环油流量进行提量，由原来的不低于20吨/时提至40吨/时，进一步降低塔内温度；提高贫吸收柴油流量，降低干气中C5以上组分。

再吸收油变化直接导致干气中C5以上含量变化，两者成反比关系，再吸收油增加，干气C5含量降低。但该参数受分馏系统柴油回流量限制，不宜过大。再吸收油越大，分馏系统气速越高，容易引起液泛现象。因此目前再吸收油维持在20吨/时。

5 结论

通过改造以及工艺参数的一系列调整，干气C3以上含量的降低效果显著，2014年前9个月的平均值已经达到4.58%vol，特别是9月份已经达到3.4%vol，虽然仍未达到集团公司要求的技术指标，优化工作有待加强，但是较2012年改造以前降低了3个百分点以上。说明进行必要的设备改造以及持续的工艺优化及强化管理是行之有效的，可以使装置创造出更大的经济效益。

[1] 晁可绳.延迟焦化装置的设计考虑[J].炼油技术与工程.

[2] 瞿国华.延迟焦化工艺与工程(第一版)[J].2008(01).

牛勇，助理工程师，2008年毕业于辽宁石油化工大学化学工程与工艺专业，现从事延迟焦化装置工艺技术管理工作。