降低焦化干气C3以上组分含量的优化条件

王丙庆

摘 要：延迟焦化装置干气中C3以上组分含量是主要控制指标，其控制意义在于液化气组分市场价值远大于燃料气价值，有效控制干气中C3以上组分含量，有利于提高经济效益。结合影响干气质量的重要因素以及某延迟焦化装置降低干气中C3以上组分含量采取的优化措施进行分析，并为进一步的优化方向给出了建议。

关键词：延迟焦化;干气;C3以上组分;优化

焦化干气中C3+含量是干气最主要也是最重要的质量控制指标，理想状态下，焦化干氣由C1、C2组分组成，但在实际生产中，焦化干气中还含有部分C3及以上组分（主要为液化气组分）。焦化装置的干气主要由C1、C2、H2、H2S以及少量C3以上组分及其他组分组成，焦化干气出装置后经脱H2S后并入全厂燃料气管网自用。C3以上组分是液化气的主要组成部分，其市场价值远高于燃料气价值，因此降低干气中的C3以上组分含量具有较高的经济效益。影响干气质量的因素有很多，包括：富气组成与富气流量、补充吸收剂量和温度、吸收塔、解析塔、再吸收塔和稳定塔的操作等多因素。

1影响干气质量的因素及优化措施

1.1富气流量变化的影响及优化措施

焦化装置富气流量越大，吸收稳定部分的负荷越高，吸收效果越差，另外吸收稳定富气流量波动同样会对干气质量产生影响，主要是由于油气比变化，吸收效果改变造成的。开工初期，焦化装置的负荷率不足85%，原料残炭值低，外来气体流量一般在4500Nm3/h左右，总富气流量在36000Nm3/h左右，低于41500Nm3/h的设计值，不是影响干气质量的主要因素。但随着全厂装置负荷率的逐渐上升，干气中C3以上组分含量总体上呈上升趋势，在维持原操作参数的条件下已无法确保干气质量。为此从以下方面降低富气流量：一是常减压装置实施减压深拔，总体上降低了焦化装置的原料量，从而减少焦化富气量;二是焦化装置进行降低循环比操作，满负荷条件下可降低焦化富气4000Nm3/h;三是上游装置将部分外来气改出焦化气压机，降低焦化富气量3000Nm3/h;四是稳定解析塔、稳定塔操作，减少内部气体循环量。通过以上操作，尽量控制焦化富气总量，防止气相超负荷较多。

1.2补充吸收剂流量的影响及优化措施

通过流程模拟优化发现，增加补充吸收剂量，通过补充吸收剂对压缩富气中的C3、C4组分的吸收，可降低干气中C3以上组分的含量。在其他情况不变的条件下，增加补充吸收剂量对干气C3以上组分的含量产生积极影响。但是增加补充吸收剂量后，解析塔塔底重沸器、稳定塔塔顶冷凝器和塔底重沸器负荷会有所增大。为此，在考虑增加补充吸收剂量对干气质量影响的同时，也考虑其对解析塔和稳定塔热负荷的影响，考虑装置能耗增加的影响。当补充吸收剂流量较大时，干气C3含量较低，但是热负荷随之升高，这样虽然能确保干气质量合格，但是也造成了大量稳定汽油在吸收塔、解析塔、稳定塔之间的循环，增加了装置能耗。另外，当增加补充吸收剂后吸收效果提高，但也带来过度吸收的问题，因此解析塔的操作关键要寻找补充吸收剂流量的最佳点。

1.3补充吸收剂温度的影响及优化措施

物理吸收过程是一个平衡过程，在流程模拟优化过程中发现，当降低环境温度和提高环境压力后，有利于吸收过程的进行;相反，则利于解析过程。受压缩机出口压力局限，只能通过降低吸收剂的温度，以提高吸收效果。

补充吸收剂温度升高后，吸收塔的温度也会随之增高，使得吸收塔的吸收效果下降，使得干气中C3以上组分含量增加。因此降低补充吸收剂的温度能有效提高干气的质量。可以通过优化补充吸收剂温度，降低吸收塔温度来优化干气的质量。

1.4解析塔操作的影响及优化措施

解析塔的作用是将富吸收油中的C1、C2组分解析出来，确保液化气中的C1+C2组分≯3%。解析不充分，会造成C1+C2组分进入稳定塔，使得产品液化气中的C1+C2组分超标，同时稳定塔顶不凝气排放进压缩机入口后造成部分干气在压缩机入口→压缩机出口→吸收塔→解析塔→稳定塔顶→压缩机入口之间形成循环，增大了压缩机负荷。解析过度，则会造成部分C3以上组分重新进入吸收塔，增大吸收塔负荷，导致部分液化气组分在吸收塔→解析塔→吸收塔之间循环，且不利于对富气的吸收。因此解析塔的操作是关键要寻找解析程度的最佳点。为防止解析塔存在过度解析情况。做了以下调整操作：

（1）根据解析气流量，解析塔顶流量表加以直观调节;

（2）将解析塔顶压控阀投用，停用稳定塔进料泵，提高解析塔顶压力，防止过度解析;

（3）合理控制解析塔底温度在135℃左右，以维持稳定塔顶回流罐顶尽量不产生不凝气为宜。

（4）将解析塔中段脱水包投用，改造脱水线至分馏塔顶分液罐，保持脱水包低液位。

1.5稳定塔操作的影响及优化措施

焦化稳定汽油中含有部分C4组分，造成补充吸收剂进入汽油吸收塔后，焦化富气中的C4组分迅速达到平衡，部分C4组分无法被吸收下来，进入到再吸收塔中。而再吸收剂为柴油组分，难以有效吸收C4组分，最终导致干气中C4含量较高。另一方面，部分C4组分随稳定汽油进入下游装置后，最终又以轻烃的形式回到焦化气压机入口，导致部分轻烃在装置间循环。为此做了如下调整：

（1）提高稳定塔底温度至200℃，根据稳定汽油中的初馏点判断稳定汽油中的C4组分含量，一般初馏点在42℃以上则可基本确保焦化稳定汽油中不含C4组分。

（2）将稳定塔进料位置由上部进料改至下部进料，增加精馏段塔盘数，提高塔底温度，确保液化气中C5不超标的情况下尽量提高塔底温度。

（3）控制稳定塔顶合适的冷回流。确保回流温度，从而确保精馏效果，目前回流比控制在3.2左右。

2 先进控制系统的应用优化

延迟焦化装置先进控制系统（APC）包含加热炉、分馏塔和吸收稳定三个控制器。其中吸收稳定先进控制器的控制目标为优化吸收液气比、解吸塔底温度、稳定塔底温度等关键操作参数，优化补充吸收剂流量，降低干气中C3组分含量，降低液态烃中C1和C2组分含量。充分利用先进控制系统进行产品质量调整。不仅可以卡边并精准控制吸收稳定单元各关键参数，还能降低操作人员劳动量。APC系统投用后，解吸塔底温度更加平稳，降低温度标准方差;特别是在换塔、大吹汽阶段，当富气流量出现波动时，吸收稳定控制器会根据吸收塔底富气流量的变化而实时优化补充吸收剂流量，达到节能降耗的目的，控制干气液化气的质量。

结语

为了提高干气质量，提高吸收系统压力、降低吸收剂的温度、提高吸收剂的流量等等，都会带来装置能耗的提高，而且会对装置和下游装置有一定影响，在节能压力和企业效益之间，需要寻找最佳的结合点。若进一步降低焦化干气中C3以上组分含量，需要稳定焦化加工负荷、稳定焦化富气流量。

目前可以进一步优化的方面主要是补充吸收剂的温度以及吸收塔两个中段回流的取热量，可以通过深冷技术进一步降低补充吸收剂的温度以及吸收塔两个中段回流的温度来降低吸收塔的温度，提高吸收效果，降低干气中C3以上组分的含量。

参考文献：

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[2] 郭守学，王宾. 应用流程模拟技术控制焦化装置干气质量[J]. 中外能源，2014，6： 87-92.