吸收稳定系统工艺流程研究

1、吸收稳定系统工艺流程研究目 录u绪论绪论u吸收稳定系统工艺流程的沿革吸收稳定系统工艺流程的沿革u新工艺流程开发研究新工艺流程开发研究u两种流程能耗与经济效益的比较两种流程能耗与经济效益的比较u新工艺流程的主要特点新工艺流程的主要特点u结结 论论项目来源和主要研究内容项目来源和主要研究内容u项目来源项目来源 项目来源于石化企业吸收稳定装置的优化改造。项目来源于石化企业吸收稳定装置的优化改造。u主要研究内容主要研究内容以系统分析和过程模拟技术为基础，对吸以系统分析和过程模拟技术为基础，对吸收稳定系统进行新的省能的工艺流程研究。收稳定系统进行新的省能的工艺流程研究。采用华贲教授创立的三环节分解协调优

2、化采用华贲教授创立的三环节分解协调优化方法，综合集成方法，综合集成,整体优化整体优化,设计新流程。设计新流程。在相同的进出口条件下，对新流程和双塔在相同的进出口条件下，对新流程和双塔流程进行分析比较。流程进行分析比较。化工流程模拟技术化工流程模拟技术u化工流程模拟技术的发展化工流程模拟技术的发展u化工流程模拟技术的特点化工流程模拟技术的特点在炼油和石化领域，取代了实验室实验在炼油和石化领域，取代了实验室实验.。不受压力、温度、物料、设备和仪表等等不受压力、温度、物料、设备和仪表等等条件的限制，节省了费用和时间。条件的限制，节省了费用和时间。较高的准确性和可靠性较高的准确性和可靠性国外很多炼油、

3、石化企业已将国际著名的国外很多炼油、石化企业已将国际著名的化工模拟软件，如化工模拟软件，如ASPEN PLUSASPEN PLUS和和PRO/IIPRO/II等等作为企业标准。作为企业标准。热力学方法热力学方法热力学方法研究的进展已经可以准确的应用状态方程计算石油热力学方法研究的进展已经可以准确的应用状态方程计算石油馏份和烃类的热力学性质。如广泛采用的馏份和烃类的热力学性质。如广泛采用的 PR 状态方程，是状态方程，是 Peng-Robinson 于于 1976 年提出的半经验半理论方程，通过数万点的实年提出的半经验半理论方程，通过数万点的实验数据回归了方程中的各项系数，其准确性已获普遍承认。

4、大多验数据回归了方程中的各项系数，其准确性已获普遍承认。大多数情况下混合物相平衡常数的计算，平均误差小于数情况下混合物相平衡常数的计算，平均误差小于 5%，这已是十，这已是十分高的准确度。该方法的准确性不仅为实验数据所证实，也为如分高的准确度。该方法的准确性不仅为实验数据所证实，也为如乙烯、常减压、气分和吸收稳定等装置的生产数据所肯定。如乙乙烯、常减压、气分和吸收稳定等装置的生产数据所肯定。如乙烯装置中的乙烯塔塔顶基本为纯乙烯烯装置中的乙烯塔塔顶基本为纯乙烯（浓度为（浓度为 99.96%） ，丙烯塔） ，丙烯塔塔顶为纯丙烯塔顶为纯丙烯（99.6%） ；由） ；由 PR 方程所算的温度和实验值方

5、程所算的温度和实验值（纯组（纯组分实验值比较容易获得）相差小于分实验值比较容易获得）相差小于 1 C，和生产装置的实测值也，和生产装置的实测值也十分吻合。准确的热力学性质计算为流程模拟计算的准确性提供十分吻合。准确的热力学性质计算为流程模拟计算的准确性提供了保证。了保证。 催化裂化装置是我国主要的原油加工装置之一。催化裂化装置是我国主要的原油加工装置之一。它是将重质油轻质化，生产液化气、汽油和柴油的它是将重质油轻质化，生产液化气、汽油和柴油的重要装置。根据重要装置。根据19981998年的统计，全国催化裂化装置年的统计，全国催化裂化装置的生产能力已达的生产能力已达72007200万吨万吨/ /

6、年。而吸收稳定系统是催年。而吸收稳定系统是催化裂化装置中的后处理系统，它将催化裂化反应产化裂化装置中的后处理系统，它将催化裂化反应产物分离成干气、液化气和稳定汽油产品。物分离成干气、液化气和稳定汽油产品。本催化裂本催化裂化装置与一般的催化装置工艺流程基本相同，即由化装置与一般的催化装置工艺流程基本相同，即由三个部分组成：反应三个部分组成：反应-再生系统、分馏系统和吸收稳再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。定系统。因而吸收稳定系统的产品收率和能耗对整因而吸收稳定系统的产品收率和能耗对整个装置的经济效益有着十分重要的作用。因此，即个装置的经济效益有着十分重要的作用。因此，即使我国催化裂化生产能力的一

7、半改造为新流程，每使我国催化裂化生产能力的一半改造为新流程，每年的总计经济效益也有上亿元。年的总计经济效益也有上亿元。催化裂化装置简介催化裂化装置简介双塔流程图双塔流程图(PFD) 12.8Kg/cm12.8Kg/cm2 2的压缩富气与吸收塔塔底的富吸收油及脱吸塔顶部的脱的压缩富气与吸收塔塔底的富吸收油及脱吸塔顶部的脱吸气混合后，冷凝冷却，然后进平衡罐进行气液分离。液相称作凝缩吸气混合后，冷凝冷却，然后进平衡罐进行气液分离。液相称作凝缩油，被稳定汽油加热至油，被稳定汽油加热至 7070 C C 后用泵打入脱吸塔塔顶，气相直接进入吸后用泵打入脱吸塔塔顶，气相直接进入吸收塔底部。收塔底部。粗汽油作

8、为吸收剂直接进入吸收塔顶部，稳定汽油作为补充吸收剂粗汽油作为吸收剂直接进入吸收塔顶部，稳定汽油作为补充吸收剂用泵打入吸收塔顶。为取走吸收过程中放出的热量，吸收塔采用两个用泵打入吸收塔顶。为取走吸收过程中放出的热量，吸收塔采用两个中段回流来冷却。中段回流来冷却。贫气由吸收塔顶部排出，进入再吸收塔底部。来自分馏塔系统的轻贫气由吸收塔顶部排出，进入再吸收塔底部。来自分馏塔系统的轻柴油作为再吸收剂，由再吸收塔顶部打入，以回收贫气带出的汽油组柴油作为再吸收剂，由再吸收塔顶部打入，以回收贫气带出的汽油组分。再吸收塔底部富吸收柴油返回主分馏塔。塔顶干气至气体脱硫系分。再吸收塔底部富吸收柴油返回主分馏塔。塔顶

9、干气至气体脱硫系统或排入燃料气管网。统或排入燃料气管网。进入脱吸塔塔顶的凝缩油，脱去进入脱吸塔塔顶的凝缩油，脱去 C C2 2以下的轻组分，脱乙烷汽油由以下的轻组分，脱乙烷汽油由脱吸塔底部用泵抽出，与稳定汽油换热后，进入稳定塔，以分离液化脱吸塔底部用泵抽出，与稳定汽油换热后，进入稳定塔，以分离液化气馏分和汽油馏分。气馏分和汽油馏分。液化气自稳定塔塔顶分出，一部分作为塔顶回流，其余部分送去脱硫液化气自稳定塔塔顶分出，一部分作为塔顶回流，其余部分送去脱硫或直接作为产品出装置。稳定汽油从重沸器底部出来先后加热脱乙烷或直接作为产品出装置。稳定汽油从重沸器底部出来先后加热脱乙烷汽油与凝缩油，再经冷却水冷

10、却后，分为两路：一路用泵送至吸收塔汽油与凝缩油，再经冷却水冷却后，分为两路：一路用泵送至吸收塔塔顶作为补充吸收剂，另一路作为产品出装置。塔顶作为补充吸收剂，另一路作为产品出装置。新工艺流程流程图新工艺流程流程图(PFD)1 12 2. .8 8K Kg g/ /c cm m2 2的的压压缩缩富富气气进进入入汽汽液液平平衡衡罐罐进进行行汽汽液液分分离离。气气相相直直接接进进入入油油吸吸收收脱脱乙乙烷烷塔塔的的第第2 20 0 块块理理论论板板，液液相相用用泵泵打打入入第第2 25 5 块块理理论论板板。粗粗汽汽油油作作为为吸吸收收剂剂直直接接进进入入油油吸吸收收脱脱乙乙烷烷塔塔塔塔顶顶，稳稳定定

11、汽汽油油作作为为补补充充吸吸收收剂剂用用泵泵打打入入油油吸吸收收脱脱乙乙烷烷塔塔塔塔顶顶。塔塔顶顶气气体体经经塔塔顶顶冷冷凝凝器器冷冷凝凝后后，进进入入一一平平衡衡罐罐。贫贫气气直直接接进进入入再再吸吸收收塔塔底底部部，液液相相用用泵泵打打回回油油吸吸收收脱脱乙乙烷烷塔塔顶顶。为为取取走走吸吸收收过过程程中中放放出出的的热热量量，在在油油吸吸收收脱脱乙乙烷烷塔塔第第1 15 5 块块板板采采用用一一个个中中段段回回流流来来冷冷却却。为为有有效效地地利利用用能能量量，在在塔塔的的底底部部设设一一中中间间再再沸沸器器。来来自自分分馏馏塔塔系系统统的的轻轻柴柴油油作作为为再再吸吸收收剂剂，由由再再吸

12、吸收收塔塔顶顶部部打打入入，以以回回收收贫贫气气带带出出的的汽汽油油组组分分。再再吸吸收收塔塔底底部部富富吸吸收收柴柴油油返返回回分分馏馏塔塔系系统统。塔塔顶顶干干气气至至气气体体脱脱硫硫系系统统或或排排入入燃燃料料气气管管网网。脱脱乙乙烷烷汽汽油油由由油油吸吸收收脱脱乙乙烷烷塔塔底底部部用用泵泵抽抽出出，直直接接进进入入稳稳定定塔塔，以以分分离离液液化化气气馏馏分分和和汽汽油油馏馏分分。液液化化气气自自稳稳定定塔塔塔塔顶顶分分出出，一一部部分分作作为为塔塔顶顶回回流流，其其余余部部分分送送去去脱脱硫硫或或直直接接作作为为产产品品出出装装置置。稳稳定定汽汽油油从从重重沸沸器器底底部部出出来来先

13、先做做油油吸吸收收脱脱乙乙烷烷塔塔塔塔底底再再沸沸器器热热源源，然然后后加加热热油油吸吸收收脱脱乙乙烷烷塔塔中中间间再再沸沸器器，再再经经冷冷却却水水冷冷却却后后，分分为为两两路路：一一路路用用泵泵送送至至吸吸收收塔塔塔塔顶顶作作为为补补充充吸吸收收剂剂，另另一一路路作作为为产产品品出出装装置置。图图1 吸收脱吸单塔流程简图吸收脱吸单塔流程简图 图图2 吸收脱吸双塔流程简图吸收脱吸双塔流程简图双塔流程的严重缺陷双塔流程的严重缺陷u脱吸塔顶气相、吸收塔釜液返回系统的脱吸塔顶气相、吸收塔釜液返回系统的最开始处，相当于进料量的大量返回物最开始处，相当于进料量的大量返回物料在系统中循环，必然造成能量的

14、浪费。料在系统中循环，必然造成能量的浪费。u单独的吸收塔、脱吸塔效率都比较低下，单独的吸收塔、脱吸塔效率都比较低下，这又造成了能量的损失这又造成了能量的损失。单塔流程的控制问题单塔流程的控制问题u吸收和脱吸属于多级多组分分离的范畴，吸收和脱吸属于多级多组分分离的范畴，必须遵循蒸馏分离过程的基本原理。必须遵循蒸馏分离过程的基本原理。u在石化领域，同一塔内，塔顶、塔釜对在石化领域，同一塔内，塔顶、塔釜对分离要求均有严格规定的蒸馏塔比比皆分离要求均有严格规定的蒸馏塔比比皆是，而且长期以来操作良好。是，而且长期以来操作良好。u过程控制的进步和发展，特别是先进控过程控制的进步和发展，特别是先进控制技术的

15、蓬勃发展，使得控制更不成为制技术的蓬勃发展，使得控制更不成为问题。问题。新流程的开发思路新流程的开发思路u取取消双塔流程中的两股返回物料消双塔流程中的两股返回物料u采用复杂蒸馏塔取代原有的吸收塔采用复杂蒸馏塔取代原有的吸收塔和脱吸塔和脱吸塔u换热网络的合理匹配换热网络的合理匹配双塔流程的选定双塔流程的选定u取自某大型炼油厂的催化裂化装置取自某大型炼油厂的催化裂化装置u进料数据、产品规格等参数来自现场的进料数据、产品规格等参数来自现场的实测标定数据和有关规定实测标定数据和有关规定u模拟结果与生产数据符合较好模拟结果与生产数据符合较好u与新流程有相同的比较基准与新流程有相同的比较基准进料条件和原料

16、组成进料条件和原料组成恩 氏 曲 线 或 组 成物料压力Kg/cm2温度C流量t/hHK 5% 10%30%50%70%90% 95%KK粗汽油12.54039.94054 6899 124 150 186212贫吸收油9.54030.0 193.5220229.5248269.5295 324 340347富气12.84027.0N2 5.2 CO2 1.23 CO 0.54 O2 1.3 H2 12.0C1 15.34 C2 7.4 C2= 8.92 C30 4.12 C3= 15.82IC40 5.14 NC40 1.20 BUT1 4.85 IBTE 2.2BTT2 3.97 BTC2

17、 1.53 NC5 10.98产品规格表产品规格表 干气中C3浓度3% 液化气中C2含量1% 液化气中 C5以上组分含量2% 稳定汽油中C4含量1%产品产量一览表产品产量一览表 产品产量 ( t/h )新工艺流程双塔流程 干气13.75214.099 液化气23.53523.511 稳定汽油70.78170.266过程系统的经济活动过程系统的经济活动1616,39,39 可以描述如下：可以描述如下：B+T = S-MB+T = S-M- -( (Oe+Od+Oc)Oe+Od+Oc)式中：式中：B B纯利润；纯利润；T T税收；税收；S S销售收入；销售收入；M M物耗物耗OeOe能耗；能耗；O

18、dOd设备费；设备费；OcOc其它费用其它费用研究目的主要在于比较两种流程经济效益的优劣。因而研究目的主要在于比较两种流程经济效益的优劣。因而经济效益比较的函数简化为：经济效益比较的函数简化为：总经济效益总经济效益 P P = = 销售收入销售收入 S S - - 能耗费能耗费 OeOe有关价格分别如下：冷却水有关价格分别如下：冷却水0.250.25 元元/ /吨，中压蒸汽吨，中压蒸汽8080 元元/ /吨， 电吨， 电0.40.4 元元/ /度， 干气度， 干气600600 元元/ /吨， 液化气吨， 液化气14501450元元/ /吨，稳定汽油吨，稳定汽油20502050 元元/ /吨。吨

19、。两种流程能耗费和经济效益表两种流程能耗费和经济效益表单位：万元单位：万元/年年销售收入水电蒸汽总能耗费总经济效益新流程1499832028011871469148514双塔流程14927727210216862060147217相对值706-70-22-499-5911297新工艺流程的主要特点新工艺流程的主要特点u取消了双塔流程中的两股返回物料取消了双塔流程中的两股返回物料u采用复杂蒸馏塔代替原有的吸收塔和脱采用复杂蒸馏塔代替原有的吸收塔和脱吸塔吸塔u换热网络的合理匹配换热网络的合理匹配(稳定塔取消进料预稳定塔取消进料预热器热器)u分离汽油馏分的能力提高分离汽油馏分的能力提高u新流程设备费用较双塔流程节省新流程设备费用较双塔流程节省系统能量平衡汇总表系统能量平衡汇总表能 量 (MKcal/hr) 项 目新流程双塔流程