降低焦化干氣C3以上組分含量的優化條件

王丙慶

摘 要：延遲焦化裝置干氣中C3以上組分含量是主要控制指標，其控制意義在于液化氣組分市場價值遠大于燃料氣價值，有效控制干氣中C3以上組分含量，有利于提高經濟效益。結合影響干氣質量的重要因素以及某延遲焦化裝置降低干氣中C3以上組分含量采取的優化措施進行分析，并為進一步的優化方向給出了建議。

關鍵詞：延遲焦化;干氣;C3以上組分;優化

焦化干氣中C3+含量是干氣最主要也是最重要的質量控制指標，理想狀態下，焦化干氣由C1、C2組分組成，但在實際生產中，焦化干氣中還含有部分C3及以上組分（主要為液化氣組分）。焦化裝置的干氣主要由C1、C2、H2、H2S以及少量C3以上組分及其他組分組成，焦化干氣出裝置后經脫H2S后并入全廠燃料氣管網自用。C3以上組分是液化氣的主要組成部分，其市場價值遠高于燃料氣價值，因此降低干氣中的C3以上組分含量具有較高的經濟效益。影響干氣質量的因素有很多，包括：富氣組成與富氣流量、補充吸收劑量和溫度、吸收塔、解析塔、再吸收塔和穩定塔的操作等多因素。

1影響干氣質量的因素及優化措施

1.1富氣流量變化的影響及優化措施

焦化裝置富氣流量越大，吸收穩定部分的負荷越高，吸收效果越差，另外吸收穩定富氣流量波動同樣會對干氣質量產生影響，主要是由于油氣比變化，吸收效果改變造成的。開工初期，焦化裝置的負荷率不足85%，原料殘炭值低，外來氣體流量一般在4500Nm3/h左右，總富氣流量在36000Nm3/h左右，低于41500Nm3/h的設計值，不是影響干氣質量的主要因素。但隨著全廠裝置負荷率的逐漸上升，干氣中C3以上組分含量總體上呈上升趨勢，在維持原操作參數的條件下已無法確保干氣質量。為此從以下方面降低富氣流量：一是常減壓裝置實施減壓深拔，總體上降低了焦化裝置的原料量，從而減少焦化富氣量;二是焦化裝置進行降低循環比操作，滿負荷條件下可降低焦化富氣4000Nm3/h;三是上游裝置將部分外來氣改出焦化氣壓機，降低焦化富氣量3000Nm3/h;四是穩定解析塔、穩定塔操作，減少內部氣體循環量。通過以上操作，盡量控制焦化富氣總量，防止氣相超負荷較多。

1.2補充吸收劑流量的影響及優化措施

通過流程模擬優化發現，增加補充吸收劑量，通過補充吸收劑對壓縮富氣中的C3、C4組分的吸收，可降低干氣中C3以上組分的含量。在其他情況不變的條件下，增加補充吸收劑量對干氣C3以上組分的含量產生積極影響。但是增加補充吸收劑量后，解析塔塔底重沸器、穩定塔塔頂冷凝器和塔底重沸器負荷會有所增大。為此，在考慮增加補充吸收劑量對干氣質量影響的同時，也考慮其對解析塔和穩定塔熱負荷的影響，考慮裝置能耗增加的影響。當補充吸收劑流量較大時，干氣C3含量較低，但是熱負荷隨之升高，這樣雖然能確保干氣質量合格，但是也造成了大量穩定汽油在吸收塔、解析塔、穩定塔之間的循環，增加了裝置能耗。另外，當增加補充吸收劑后吸收效果提高，但也帶來過度吸收的問題，因此解析塔的操作關鍵要尋找補充吸收劑流量的最佳點。

1.3補充吸收劑溫度的影響及優化措施

物理吸收過程是一個平衡過程，在流程模擬優化過程中發現，當降低環境溫度和提高環境壓力后，有利于吸收過程的進行;相反，則利于解析過程。受壓縮機出口壓力局限，只能通過降低吸收劑的溫度，以提高吸收效果。

補充吸收劑溫度升高后，吸收塔的溫度也會隨之增高，使得吸收塔的吸收效果下降，使得干氣中C3以上組分含量增加。因此降低補充吸收劑的溫度能有效提高干氣的質量。可以通過優化補充吸收劑溫度，降低吸收塔溫度來優化干氣的質量。

1.4解析塔操作的影響及優化措施

解析塔的作用是將富吸收油中的C1、C2組分解析出來，確保液化氣中的C1+C2組分≯3%。解析不充分，會造成C1+C2組分進入穩定塔，使得產品液化氣中的C1+C2組分超標，同時穩定塔頂不凝氣排放進壓縮機入口后造成部分干氣在壓縮機入口→壓縮機出口→吸收塔→解析塔→穩定塔頂→壓縮機入口之間形成循環，增大了壓縮機負荷。解析過度，則會造成部分C3以上組分重新進入吸收塔，增大吸收塔負荷，導致部分液化氣組分在吸收塔→解析塔→吸收塔之間循環，且不利于對富氣的吸收。因此解析塔的操作是關鍵要尋找解析程度的最佳點。為防止解析塔存在過度解析情況。做了以下調整操作：

（1）根據解析氣流量，解析塔頂流量表加以直觀調節;

（2）將解析塔頂壓控閥投用，停用穩定塔進料泵，提高解析塔頂壓力，防止過度解析;

（3）合理控制解析塔底溫度在135℃左右，以維持穩定塔頂回流罐頂盡量不產生不凝氣為宜。

（4）將解析塔中段脫水包投用，改造脫水線至分餾塔頂分液罐，保持脫水包低液位。

1.5穩定塔操作的影響及優化措施

焦化穩定汽油中含有部分C4組分，造成補充吸收劑進入汽油吸收塔后，焦化富氣中的C4組分迅速達到平衡，部分C4組分無法被吸收下來，進入到再吸收塔中。而再吸收劑為柴油組分，難以有效吸收C4組分，最終導致干氣中C4含量較高。另一方面，部分C4組分隨穩定汽油進入下游裝置后，最終又以輕烴的形式回到焦化氣壓機入口，導致部分輕烴在裝置間循環。為此做了如下調整：

（1）提高穩定塔底溫度至200℃，根據穩定汽油中的初餾點判斷穩定汽油中的C4組分含量，一般初餾點在42℃以上則可基本確保焦化穩定汽油中不含C4組分。

（2）將穩定塔進料位置由上部進料改至下部進料，增加精餾段塔盤數，提高塔底溫度，確保液化氣中C5不超標的情況下盡量提高塔底溫度。

（3）控制穩定塔頂合適的冷回流。確保回流溫度，從而確保精餾效果，目前回流比控制在3.2左右。

2 先進控制系統的應用優化

延遲焦化裝置先進控制系統（APC）包含加熱爐、分餾塔和吸收穩定三個控制器。其中吸收穩定先進控制器的控制目標為優化吸收液氣比、解吸塔底溫度、穩定塔底溫度等關鍵操作參數，優化補充吸收劑流量，降低干氣中C3組分含量，降低液態烴中C1和C2組分含量。充分利用先進控制系統進行產品質量調整。不僅可以卡邊并精準控制吸收穩定單元各關鍵參數，還能降低操作人員勞動量。APC系統投用后，解吸塔底溫度更加平穩，降低溫度標準方差;特別是在換塔、大吹汽階段，當富氣流量出現波動時，吸收穩定控制器會根據吸收塔底富氣流量的變化而實時優化補充吸收劑流量，達到節能降耗的目的，控制干氣液化氣的質量。

結語

為了提高干氣質量，提高吸收系統壓力、降低吸收劑的溫度、提高吸收劑的流量等等，都會帶來裝置能耗的提高，而且會對裝置和下游裝置有一定影響，在節能壓力和企業效益之間，需要尋找最佳的結合點。若進一步降低焦化干氣中C3以上組分含量，需要穩定焦化加工負荷、穩定焦化富氣流量。

目前可以進一步優化的方面主要是補充吸收劑的溫度以及吸收塔兩個中段回流的取熱量，可以通過深冷技術進一步降低補充吸收劑的溫度以及吸收塔兩個中段回流的溫度來降低吸收塔的溫度，提高吸收效果，降低干氣中C3以上組分的含量。

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