催化裂化吸收稳定系统工艺节能.pdf

5 4 化 工 进展 C H E M I C A LI N D U S T R YA N DE N G I N E E R I N GP R O G R E S S2 0 0 6 年第2 5 卷增刊 A 1 3 催化裂化吸收稳定系统工艺节能 秦娅1 周文娟2 李鑫钢1 2 1 天津大学化工学院 天津3 0 0 0 7 2 2 精馏技术国家工程研究中心 天津3 0 0 0 7 2 摘要 在对催化裂化吸收稳定系统进行流程分析和工艺模拟的基础上 提出了一种节能工艺流程 其特征为二 级冷凝双股进料与解吸塔设置中间再沸器相结合 通过与常规双股进料的双塔流程进行对比分析 发现本文算例 中 在保证干气中c 3 组分含量不高于1 5 m 0 1 的前提下 采用新工艺后平衡罐前冷却负荷可节能4 1 9 7 解 吸塔再沸器热负荷可节能4 0 6 6 这一结果充分表明工艺的改进实现了节能降耗的目的 关键词 催化裂化 吸收稳定 节能 AN e wp r o c e s so fa b s o r p t i o n s t a b i l i z a t i o ns y s t e mi nF C C Uf o r E n e r g yC o n s e r v a t i o n Q I NY a1 L IX i n g a n gb 2 Z 日D UW e n j u a n 1S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g y n 锄j i I lU n i v e r s i t y n a n j i n3 0 0 0 7 2 2 N a t i o n a lE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e rf o rD i s t i l l a t i o nT e c h n o l o g y T i a n j i n3 0 0 0 7 2 A b s t r a c t An o v e le n e r g y s a v i n gp r o c e s sw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fs e c o n dc o n d e n s a t i o nc o m b i n e dw i t h i n t e r m e d i a t er e b o i l e rf o ra b s o r p t i o n s t a b i l i z a t i o ns y s t e mi nF C C Uw a sp u tf o r w a r d C o m p a r e dt Ot h e c o n v e n t i o n a l d o u b l ec o l u m n p r o c e s s t h ec o l da n dh e a te n e r g yc o n s u m p t i o no fn e wp r o c e s sd 鲫e a s e d a b o u t4 1 9 7 a n d4 0 6 6 r e s p e c t i v e l y I tw a so b v i o u st h a tt h en e wp r o c e s sh a st h ea d v a n t a g eo fe n e r g y c o n s e r v a t i o n K e yw o r d s c a t a l y t i c c r a c k i n g a b s o r p t i o n s t a b i l i z a t i o ns y s t e m e n e r g yc o n s e r v a t i o n 吸收 稳定系统为催化裂化装置的后处理部分 主要由吸收塔 再吸收塔 解吸塔和稳定塔组成 1 1 它的主要任务是利用吸收和精馏的方法加工来自催 化分馏塔项油气分离器的粗汽油和富气 目的是分 离出干气 C 2 及c 2 以下 并回收汽油和液化气 催化汽油辛烷值高 安定性好 是较好的车用汽油 组分 催化富气中含有浓度较高的C 3 c 4 轻质烃 是价值较高的气体资源 提高汽油和液化气产率的 关键在于催化裂化反应一再生系统所采用的工艺类 型 催化剂的性质 裂化反应深度和生产方案等 然而多产能否多收的关键取决于吸收稳定部分工艺 设计水平和操作水平 2 因而近年来催化吸收稳定 系统的工艺及生产条件的研究和改进引起了人们的 广泛关注 孓5 本文在对催化裂化吸收稳定系统进行 流程分析和工艺模拟的基础上 提出了 种节能工 艺流程 1 工艺流程概述 1 1 传统工艺流程 传统的吸收 解吸有单塔和双塔两种流程睁引 单塔流程设备简单 操作方便 9 d 0 但很难在同一 个塔内同时满足塔顶和塔底的质量要求 双塔流程 将吸收和解吸在两个塔中进行 解决了单塔流程的 矛盾 而且具有C 3 C 4 的吸收率较高 脱乙烷汽 油的C 2 含量较低的优点 双塔流程解吸塔主要有 冷进料 热进料和冷热两股进料三种进料方式 7 冷进料解吸塔负荷小 吸收效果好 但是解吸塔再 沸器加热负荷大 热进料利用了稳定汽油的热能 解决了解吸塔再沸器加热负荷大的问题 但吸收塔 和解吸塔负荷均很大 吸收效果差 冷热双股进料 则是将凝缩油分为两股 一股与稳定汽油换热后进 第一作者简介秦娅 女 博士研究生 联系人李鑫钢 博士生导师 E m a i l l x g t j u c d u 姐 增刊秦娅等 催化裂化吸收稳定系统工艺节能 5 5 入解吸塔的中上部 另一股冷进料直接进入解吸塔 顶部 其工艺流程如图1 所示 双股进料结合了单 股冷进料解吸气量少和单股热进料可有效利用稳定 汽油热量的优点 并克服了各自的缺点 使吸收塔 和解吸塔的负荷均比较小 不仅有利于改善吸收塔 的吸收效果 而且可以减小解吸塔底再沸器的负荷 图l 传统的双塔流程双股进料工艺 如图1 所示 压缩富气与来自吸收塔底的富吸 收油和来自解吸塔顶部的解吸气混合后 冷却到一 定温度进入平衡罐进行气液平衡分离 气体进入吸 收塔底部 液体一股作为冷进料直接进入解吸塔顶 部 另一股与稳定汽油换热后进入解吸塔中上部 热进料有效利用了稳定汽油的热量 减小了解吸塔 底部再沸器的负荷 冷进料使解吸塔顶部温度降低 解吸气量减小 有利于改善吸收塔的吸收效果 吸 收塔顶出贫气 由于含有少量的汽油组分 经再吸 收塔用轻柴油作为吸收剂回收这部分汽油组分后返 回分馏塔 再吸收塔得到干气及富吸收油 解吸塔 底脱乙烷汽油与稳定汽油换热后打到稳定塔中部 稳定塔底有再沸器供热 将脱乙烷汽油中C 4 以下轻 组分蒸出 得到以C 3 C 2 为主的液化气 塔底产品 为蒸气压合格的稳定汽油 先后与脱乙烷汽油 解 吸塔进料油换热后再冷却到4 0 一部分打回吸收 塔顶作补充吸收剂 另一部分作为产品送出装置 1 2 新工艺的提出及其特点 值得注意的是 在常规双股进料工艺中 同样组 成但温度不同的物料分两股进入塔的不同部位 扰乱 了塔内汽液相组成剖面 冷 热进料之间的部分存 在轴向返混 使得推动力下降 塔板效率严重恶化 另一方面 大量气液混合进料会先冷却到4 0 左右 以后 冷凝汽油的一部分再经稳定汽油加热 然后 作为热进料进入解吸塔 这个 先冷却后加热 的 过程从本质上讲是一种能量损耗 为此 本文提出 一种节能工艺流程 如图2 所示 图2 新流程的工艺流程图 与常规流程相比 新流程主要具有以下两个特点 1 二级冷凝原料气混合后 经过二级冷凝 分两股进料进入解吸塔 经过第一次冷却至t J 6 0 左 右以后 进入平衡罐 凝缩油从平衡罐底抽出直接 作为一股热进料进入解吸塔的中上部 而富气经第 二次冷却后进入第二级平衡罐 二次凝缩油作为一 股冷进料进入解吸塔顶部 二级平衡罐出来的富气 直接进入吸收塔 二级冷凝一个主要的优点是可以 降低能耗 由于物料的一级冷凝只需稍微冷却 冷 却负荷很小 然后只需将少量的进料进行二级冷却 到较低温度 这样大幅度降低了平衡罐前的冷却负 荷 同时 该流程亦避免了先将压缩富气冷却送入 平衡罐 继而再将平衡罐底凝缩油加热后送入解吸 塔这样先冷却后加热的过程 大量减少了不必要的 能耗 二级冷凝方案另外一个优点是可以显著减少 塔内负荷 增强解吸效果 由于改进工艺的物料是 分级 部分冷凝到较低温度 这样凝缩油中C 2 含量 会明显减少 从而解吸塔内负荷降低 解吸效果增 加 此外 新工艺具备了冷热两股进料的优点 又 不同于传统的工艺 因为其冷 热两股进料的组成 不同 温度不同 而常规流程温度不同 组成相同 这样新工艺很有效地避免了常规双股进料所具有 的返混问题 2 设置中间再沸器在解吸塔的中部增设了 中间再沸器 不仅可充分利用稳定汽油的余热 而且 可以使解吸塔底部再沸器的负荷大幅度降低 由于 解吸塔设置了中间再沸器 进塔物料一级冷凝的温 度可以适当降低 从而可以减少解吸气量和吸收塔 的负荷 这样解吸塔底再沸器的负荷也不会太大 中间再沸器可以与稳定汽油换热 从而更加充分地 利用余热 5 6 化工进展2 0 0 6 年第2 5 卷 2 能耗分析 吸收稳定系统能耗主要由以下几部分组成 1 冷却负荷 包括平衡罐前冷凝器负荷和吸收 塔中间换热冷却负荷 后者相对较小 2 解 吸塔底再沸器热负荷 3 稳定汽油余热利用情 况 双股进料时 指解吸塔热进料流股与稳定汽油 换热量 新流程时 指解吸塔中间抽出流股与稳定 汽油的换热量 为了比较常规工艺与改进工艺流程方案的优 劣 各工艺参数及计算方法均保持一致 以催化加 工量为6 0 0 k t a 的某炼油厂为例 并以干气中c 3 组分 含量为1 5 t 0 0 1 作为比较基准 对两种流程进 行了模拟分析 其结果如表1 所示 表1 两种流程的解吸塔冷负荷 热负荷及能耗比较 序号项目双塔流程新流程节能 1 平衡罐前冷却负荷 G J h 6 9 9 5 4 0 5 94 1 9 7 一 2 8 9 9 一级 一 一 1 1 6 0 二级 一 2吸收塔一段中间取热量 G J h 0 3 0 0 0 8 4 0 3吸收塔二段中问取热量 G J h 0 1 2 0一o 3 6 0 一 4 冷负荷总计 G J h 7 4 1 5 5 2 5 92 9 5 解吸塔进料预热器热负荷 G J h 1 2 8 3 40 6 解吸塔底再沸器热负荷 G J h 1 7 8 7 04 6 7 04 0 6 6 7解吸塔中间再沸器热负荷 G h 103 8 0 3 8 解吸塔底再沸器蒸气消耗 L h 1 3 8 9 72 3 1 21 5 8 5 由表1 的数据可知 与传统流程相比 新流程 平衡罐前冷却负荷约减少了4 1 9 7 这是因为常规 的双股进料的双塔流程是将全部进料冷却到较低的 温度 冷却负荷很高 而新工艺采用了二级冷凝方 案 物料的一级冷凝只需稍微冷却 然后再将部分 进料二级冷却到较低温度 这样大幅度减少了冷却 水的用量 降低了能量消耗 同时 采用二级冷凝 时 吸收塔的进气量有所增加 为保证吸收效果 即达到干气中C 3 组分摩尔含量为1 5 的质量要 求 吸收塔中段取热量有所增加 但是由于中段取 热占总冷却负荷的比例很小 从总体冷负荷来看 新流程依然占很大的优势 从热负荷来看 主要包括解吸塔底再沸器热负 荷 解吸塔热进料加热负荷以及新流程中解吸塔中 间再沸器负荷 大多数情况下 解吸塔进料热源或 解吸塔中间再沸器的热源均由稳定塔底的高温余热 来提供 因此认为是系统内的余热回收 而稳定塔 和解吸塔再沸器均由分馏塔中段循环油依次加 热 由于循环油并无具体的价格 为便于比较 将 它们的热负荷按蒸汽耗量计算 新流程解吸塔底再 沸器的热负荷与原工艺相比 约减少了4 0 6 6 若 折成蒸汽耗量 可节约1 5 8 5f i b 左右 若按该年处 理量6 0 0k t 的催化裂化装置开工时间为3 3 0 天 其 能耗下降约可节省蒸汽1 2 5 5 0 8 8 t 3结论 本文针对吸收稳定操作系统的特点 提出了一 种新的节能的工艺流程 该流程主要具有以下优点 1 采用两级冷凝工艺 大幅度降低了平衡 罐前的冷却负荷 而且避免了原流程中先冷却后加 热的耗能过程 显著减少了不必要的能耗 二级 冷凝可以使凝缩油中C 2 含量明显减少 从而解吸塔 内负荷降低 解吸效果增强 二级冷凝具备了冷热 两股进料的优点 但其冷 热两股进料的组成不同 有效地避免了返混 2 采用解吸塔中部加设再沸器的工艺 不 仅可充分利用稳定汽油的余热 而且可以使解吸塔 底部再沸器的负荷大幅度降低 3 新流程与传统双塔流程相比 平衡罐前 冷却负荷约减少了4 1 9 7 总冷负荷亦占有很大 的优势 热负荷按蒸汽耗量计算 新流程可节约 4 0 6 6 左右 所有这些数据以及可靠的流程模拟结 果都充分证明 所提出的催化裂化吸收稳定系统新 流程可以在节能方面取得良好效果 有望在未来石 油工业中获得广泛应用 参考文献 程丽华 石油炼制工艺学叫1 北京 中国石化出版社 2 0 0 5 陈俊武 催化裂化工艺与工程D 田 第2 版 北京 中国石化出版社 2 5 姜斌 王璐 孙津生 等田 化学工程 1 9 9 9 2 7 I 5 4 5 7