80萬t/a催化裂化裝置吸收穩定系統操作優化

李兆賢

（中國石化濟南分公司，山東濟南 250101）

中國石化濟南分公司80 萬t/a重油催化裂化裝置采用FDFCC-Ⅲ工藝，雙提升管，重油處理量80萬t/a，污油處理量30萬t/a。吸收穩定系統由兩個分餾塔、氣壓機、解析塔、吸收塔、穩定塔和再吸收塔組成。吸收穩定單元的作用是把分餾單元的富氣分離成干氣、液化氣并回收汽油成分，將粗汽油進一步處理成穩定汽油。吸收與解析是利用氣體混合物各組分在液體中溶解度不同進行分離[1]。吸收劑分為主分餾塔粗汽油、副分餾塔改質汽油和補充吸收劑（穩定塔的冷后穩定汽油）。

1 吸收穩定系統生產平穩的影響因素

吸收穩定系統的產品有干氣、液化氣、穩定汽油。保證產品質量和提高裝置產品收率以及降低能耗，同時還要保證平穩生產是吸收穩定系統操作優化的關鍵。吸收穩定系統中解析塔、吸收塔、穩定塔、再吸收塔相互關聯、相互影響。系統溫度、壓力對吸收解析效果都有影響；解析氣量、干氣質量、液化氣質量相互制約；穩定塔操作條件是重要影響因素；穩定系統帶水后因為穩定塔頂操作溫度60℃左右，塔底溫度又非常高，這樣水從穩定塔內脫出的速度很慢影響平穩生產，導致能耗增加。

2 優化措施

2.1 總吸收劑量、系統溫度、壓力的優化

溫度低、壓力高對吸收有利，在吸收塔正常操作情況下影響吸收塔溫度的因素有吸收劑粗汽油、改質汽油，補充吸收劑穩定汽油。而粗汽油、改質汽油量固定，則調節吸收塔溫度只能靠補充吸收劑，補充量越大吸收效果越好，干氣中C3含量越低，解析氣量一定時吸收劑量對干氣質量影響見表1。隨著補充吸收劑量的增加，解析塔負荷增加，穩定汽油泵負荷增加，系統能耗增加明顯。通過對吸收塔工藝參數及產品質量分析、以及日常操作經驗，調整吸收塔回流比為3.4～3.8，夏季回流比稍高，冬季相對較低；在進一步降低能耗的同時保證產品質量可根據總吸收劑量/解析氣量的比值來優化操作，比值在8.5～10.0時可保證產品質量合格，同時相對降低系統能耗。操作中存在個別操作人員提高補充吸收劑來保證干氣質量。雖然干氣質量得到保證，但能耗增加，生產波動也較大，不利于平穩生產，優化后操作人員不再過大的提高補充吸收劑，能耗降低、生產波動變小。

表1 解析氣量一定時吸收劑量對干氣質量的影響

系統壓力受氣壓機出口壓力以及瓦斯管網壓力的影響，同時穩定壓力也會影響到分餾反應系統，因此壓力不作為質量調節的手段。

2.2 解析氣量、干氣質量、液化氣質量的平衡

高溫低壓有利于解析，隨著解析氣量的增加，脫乙烷汽油中的C2組分降低，當C2降至0時，解析氣量再增加，解析氣中的C3組分逐步升高，液化氣中的C2為0，在吸收劑量不變的情況下干氣C3組分升高，這時提高補充吸收劑量，C3組分降低，但是系統能耗提高。解析氣量如果降低，則液化氣中C2含量就會增加，同時，總吸收劑量不變的情況下干氣中C3組分含量相應降低。如何平衡干氣、液化氣質量同時兼顧能耗是吸收穩定系統操作的關鍵。

解析氣量受解析塔底溫度和壓力影響，解析塔壓力不作為經常調節的手段，解析氣因反應裂解深度以及來自其他裝置的物料影響，解析塔底溫度作為主要控制手段。

通過控制解析塔底溫度來控制解析氣量，在解析氣量為7～9 t/h時可以保證產品質量的同時兼顧能耗，并且穩定系統操作平穩。解析塔各操作參數對產品質量的影響見表2。需要指出的是，解析塔塔底換熱器換熱效率隨著運行時間延長越來越低，因此解析氣量作為主要控制參數。

2.3 穩定塔操作條件的優化

穩定塔包含精餾段和提餾段，塔底有重沸器，塔頂有冷凝器，是典型的油品分餾塔。穩定塔的任務是把脫乙烷汽油進一步分離成液化氣和穩定汽油，控制產品的質量。操作方法包括：控制合適的回流比保證液化氣質量，控制適宜的塔底溫度保證穩定汽油蒸汽壓。

表2 解析塔操作參數對產品質量的影響

穩定塔設有3個進料口，操作條件不變時，進料位置上移，精餾效果差，提餾效果好，穩定汽油蒸汽壓低；進料位置下移，精餾效果好，液化氣質量容易控制，蒸汽壓變高。進料口位置根據季節以及蒸汽壓的需求切換，不作為經常調節質量的手段[2]。因此穩定塔主要的調節措施是回流比和塔底溫度，同時解析氣量也影響穩定塔的操作，解析氣量過小，脫乙烷汽油會帶C2，相應的液化氣一定會帶C2；解析量太大，又導致解析塔和吸收塔負荷高。

通過對穩定塔工藝參數、產品質量分析以及日常操作經驗，隨解析氣量調整回流比為1.4～1.7時，產品質量可以得到有效保證，回流比過大能耗增加，過低則液化氣C5含量增加。操作人員存在過分提高回流比擺正液化氣質量的行為，優化后操作習慣變規范，在保證液化氣質量的前提下兼顧能耗與生產平穩。冬季和夏季穩定塔操作參數分別見表3和表4。

穩定塔底溫度則是根據夏季、冬季蒸汽壓指標以及進料口位置來確定。冬季進料口位置下移，精餾效果好，回流比相應小，經驗值在1.4左右，同時穩定汽油蒸汽壓指標高，塔底溫度應適當低些。夏季進料口位置上移，提餾效果好，精餾效果差，回流比相應大，經驗值控制在1.7左右，同時穩定汽油蒸汽壓指標低，塔底溫度應適當高些。

表3 冬季穩定塔操作參數

表4 夏季穩定塔操作參數

2.4 降低穩定系統帶水影響

粗汽油罐（D201）/改質汽油罐（D217）/凝縮油罐（D301）的液位嚴格按工藝指標控制，液面低容易影響汽油脫水效果；儀表失靈或者界面高引起粗汽油、改質汽油帶水增多，增加D301的脫水負荷，易導致脫乙烷汽油帶水，脫乙烷汽油將水帶到穩定塔，小部分會帶到穩定塔回流罐（D302），大部分會在穩定系統內循環，通過穩定汽油出裝置帶出；D301液面過低易導致凝縮油脫水效果差，將水帶到穩定塔，D301界面高則D302會帶水，控制好D301的液位和界位，才能保證脫乙烷汽油不帶水、穩定塔不帶水，保證生產的平穩，控制合適的能耗。穩定系統液化氣罐冬季易帶水，分析發現與伴熱線的投用有關。圖1是2016年8月1日至12月31日伴熱投用前后的穩定塔回流罐下部界位變化（11月8號投用伴熱）。

通過對比發現，伴熱投用前液化氣罐基本不會出現帶水狀況，但是投用后帶水現象明顯。通過排查發現D301罐底和水包都有伴熱，切除罐體伴熱后，帶水現象未見好轉，隨后切除水包伴熱帶水現象明顯好轉。

圖1 穩定塔回流罐下部界位變化

該裝置D201、D217、D301伴熱采用的熱媒水溫度在90℃左右，投用伴熱后D302帶水現象明顯，可能是因為投用伴熱導致油和水分離變得相對困難。但是，水包伴熱在極寒天氣下不能切除，以防止熱媒水伴熱管線凍裂影響玻璃板伴熱。裝置檢修或天氣轉暖解除伴熱時改造D301的伴熱系統，保留玻璃板伴熱，去除罐體伴熱，水包伴熱做單獨的伴熱線，特殊的極寒天氣才投用。

3 優化后操作狀況

穩定單元是一個需要整體考慮的系統流程，干氣、液化氣、穩定汽油質量相互影響，綜合分析優化后考慮總體質量的同時兼顧能耗與操作穩定。從圖3～5看出，優化后的操作波動范圍比優化前減小；同時優化后無論是補充吸收劑、解析氣量、穩定塔回流峰值都有明顯的減小，說明能耗降低。

4 結論

圖3 操作優化前后補充吸收劑瞬時量

圖4 操作優化前后解析氣瞬時量

圖5 操作優化前后穩定塔回流瞬時量

吸收穩定系統操作的關鍵是解析塔的解析效果，解析效果差且脫乙烷汽油中若C2組分高，則無論穩定塔如何調整，液化氣中的C2組分都會高于指標要求；若解析塔過解析，要控制干氣中C3含量不超標則需要大量的補充吸收劑，同時吸收塔的塔頂溫度以及D301的進料溫度調整至很低才能保證干氣質量，且能耗非常高；因此合適的解析效果是吸收穩定操作的關鍵。解析效果在實際生產中的控制手段是解析氣量。解析氣量調整到合適范圍后，合適的液氣比可以確保吸收解析效果的同時兼顧能耗。穩定塔是相對獨立的完整精餾過程，只要進料不變，根據指標及生產要求調整操作即可。