輕烴回收裝置節能優化的研究

黃小瑜

（洛陽瑞澤石化工程有限公司，河南洛陽471001）

關鍵字：輕烴回收 優化 能耗

輕烴回收裝置主要是集中回收全廠干氣中的液化氣，同時還將常減壓裝置產生的粗石腦油穩定以后送至下游裝置。該裝置不僅能提高煉油廠的液相收率，還可為下游裝置提供穩定的石腦油，保證下游連續重整裝置進料的穩定。輕烴回收有吸附法、油吸收法和低溫分離法[1]。煉油廠內傳統的輕烴回收裝置一般采用油吸收法。近些年，回收輕烴不僅是資源合理利用的需要，也是新建大型煉油項目中重要的工藝裝置。

1 輕烴回收裝置的原料來源和性質

以某煉廠為例，該煉廠新建一套1 000萬t/a的常減壓裝置，配套320萬t/a的輕烴回收裝置。該輕烴回收裝置的氣相原料為常減壓裝置的常頂氣、懸浮床加氫裝置的二級膜分離尾氣、PSA裝置的解吸氣以及一些加氫裝置的含硫干氣；液相原料為常減壓裝置產的輕石腦油和重石腦油、懸浮床加氫裝置的石腦油和加氫裝置產生的石腦油。

氣相原料組成詳見表1。液相原料組成詳見表2。

表1 輕烴裝置氣相原料組成

表2 液相原料組成

2 輕烴回收工藝流程

2.1 傳統工藝流程

1）進料部分

自上游裝置來的不凝氣進入壓縮機入口分液罐，經不凝氣壓縮機壓縮后與解吸塔頂氣、穩定塔頂氣及吸收塔底油經混合富氣冷卻器冷卻后，進入進料緩沖罐進行氣液分離。上游裝置來的石腦油進入進料緩沖罐。

2）吸收塔部分

進料緩沖罐分離出的油氣進入吸收塔下部。吸收塔頂部采用穩定塔塔底石腦油作為吸收劑，塔頂油氣進入再吸收塔底部，吸收塔塔底石腦油經吸收塔底泵進入進料緩沖罐。吸收塔中部設有中段冷卻流程，從集油箱流出的吸收油經吸收塔中段回流泵升壓，并經吸收塔中段冷卻器冷卻后返回集油箱下部。

3）再吸收塔部分

再吸收塔頂部采用上游裝置產的柴油餾分油作為再吸收劑。餾分油經再吸收劑泵升壓后經再吸收劑換熱器、冷卻器換熱冷卻后進入再吸收塔頂部。

再吸收塔塔頂干氣進入脫硫脫硫醇裝置，塔底富吸收油經再吸收劑換熱器換熱后，返回上游裝置。

4）解吸塔部分

進料緩沖罐分離出來的石腦油經解吸塔進料泵升壓后，進入解吸塔頂部，上游裝置來的石腦油進入解吸塔上部。解吸塔底設置兩臺重沸器，均由1.0 MPa蒸汽供熱。設置中間重沸器，熱源由穩定塔底油提供。解吸塔底油經解吸塔底泵升壓、經穩定塔進料換熱器升溫后進穩定塔中部。

5）穩定塔部分

穩定塔塔頂油氣經穩定塔頂空冷器冷凝冷卻到穩定塔頂回流罐。分離出的液化石油氣由穩定塔頂回流泵抽出，一部分作為穩定塔頂回流，一部分送至脫硫脫硫醇裝置。穩定塔底重沸器由3.5 MPa蒸汽供熱。

塔底出來的石腦油經穩定塔進料換熱器、解吸塔中段重沸器、石腦油空冷器冷卻到40℃后分兩路，其中一路經泵升壓作為產品出裝置，另一路經吸收油泵升壓后送吸收塔頂部作為吸收劑。工藝流程見圖1。

圖1 輕烴回收裝置傳統工藝流程

2.2 傳統工藝存在問題

吸收－解吸－再吸收－穩定的傳統工藝存在能耗高、投資高等問題。目前能源緊張是全世界面臨的迫切問題。隨著經濟飛速發展、技術進步，我國對能源需求呈快速增長趨勢。對于大型煉油廠來說，如何節能和合理利用資源更為重要。優化煉油工藝、降低裝置能耗能顯著降低煉油成本。因此，選擇低壓吸收－高壓吸收－解吸－穩定的新工藝可降低裝置能耗、節約投資。

2.3 優化措施

1）進料部分

自上游裝置來的不凝氣分兩股：一股是低壓干氣，包括常減壓的常頂氣、PSA裝置的解吸氣以及各種加氫裝置的含硫干氣進低壓氣體緩沖罐；一股是中壓干氣，為懸浮床加氫的二級膜分離尾氣進中壓氣體緩沖罐。上游裝置來的石腦油進入進料緩沖罐經泵增壓后送至低壓吸收塔第一層進料。

2）低壓吸收部分

再吸收塔頂部采用上游裝置產的柴油餾分油作為再吸收劑。餾分油經再吸收劑泵升壓后經再吸收劑換熱器、冷卻器換熱冷卻后進入再吸收塔頂部。再吸收塔塔頂干氣進入脫硫脫硫醇裝置。再吸收塔塔底富吸收油經再吸收劑換熱器換熱后，返回上游裝置。

3）中壓吸收部分

低壓吸收塔底有經泵增壓送至中壓吸收塔塔頂第一層進料。吸收塔頂部采用常減壓裝置來的重石腦油作為吸收劑，塔底油氣進入再吸收塔底部，吸收塔塔底石腦油經吸收塔底泵進入進料緩沖罐。吸收塔中部設有中段冷卻流程，從集油箱流出的吸收油經吸收塔中段回流泵升壓，并經吸收塔中段冷卻器冷卻后返回集油箱下部。優化后工藝流程見圖2。

3 裝置能耗分析

工藝優化前后裝置的公用工程消耗對比見表3，裝置能耗對比見表4。

表3 工藝優化前后公用工程消耗對比

表4 工藝優化前后裝置能耗對比

由表3可知，相同規模的輕烴回收裝置優化后的工藝與傳統工藝相比，電、循環水消耗明顯降低，其中10 kV電消耗降低72.6%、380 V的電消耗降低13.0%、220 V照明用電前后無變化；循環水量降低30.0%。其他公用工程消耗前后基本無變化。

由表4可知，傳統工藝裝置能耗為9.46 kgEO/t進料，優化后的工藝裝置能耗為8.96 kgEO/t進料，裝置能耗降低了5.3%。

320萬t/a輕烴回收裝置采用傳統工藝“吸收—再吸收—解吸—穩定”總投資6 000萬，其中壓縮機部分投資約為700萬。優化后的工藝“低壓吸收—中壓吸收—解吸—穩定”總投資可節省11.67%，此外優化后裝置的運行費用折合可節省約647萬元/年（按年運行8 000 h，工業用電1元/kW·h計算）。

4 結論

通過對比傳統工藝與優化工藝的工藝流程、裝置能耗、投資三個方面，發現優化后的輕烴回收裝置的工藝與傳統工藝相比，少了壓縮機部分的相關流程，其他設備基本一致；優化后裝置能耗比傳統工藝降低了5.3%，主要是10 kV的電耗量減少72.6%、循環水用量降低30%；優化后裝置的總投資與傳統工藝相比減少約11.67%；優化后裝置的運行費用與傳統工藝相比可節省約647萬元/年。