1. 引言
吸收稳定系统是延迟焦化装置的重要组成部分,主要作何用是利用吸收的精馏的方法,将焦化装置生产的富气和粗汽油分离为合格干气、液态烃和焦化汽油。
本文借助Aspen Plus软件对炼厂80万吨/年延迟焦化装置吸收稳定系统进行模拟,确定影响分离效果的重要因素,结合模拟数据进行装置实际操作调整,提升分离效果。
2. 流程简介
焦化装置吸收稳定系统主要流程如图1所示,焦化富气及其他装置低分气,经过压缩机压缩、冷却之后,进入凝缩油罐进行闪蒸,闪蒸汽进入吸收塔,与吸收剂逆向接触脱出C3,C4组分,吸收后气体在进入在吸收塔,通过与再吸收剂接触,出去其中的汽油组分 [1] [2] ,得到干气。凝缩油罐液相经过解析塔解析之后进入稳定塔分离为稳定汽油和液化石油气。
Figure 1. Flow chart of absorption and stabilization system for coking unit
图1. 焦化装置吸收稳定系统流程图
3. 模型建立
以Aspen Plus,进行流程模拟,参照实际装置操作参数,并结合相关文献的分析,发现采用RKS方程的模拟值与标定值拟合性最好,因此本文采用RSK物性方法对80万吨/年延迟焦化装置吸收稳定系统进行模拟 [3] 。通过模拟一系列参数的调整及实际装置操作技术人员咨询,依据干气中C3以上组分的含量作为分离想过好坏,确定主要影响吸收稳定系统效率的因素为吸收塔补充吸收剂的进料量、进料温度,解析塔底温度 [4] 。
4. 模拟结果
通过模拟延迟焦化吸收稳定系统各塔的关键操作参数模拟结果与实际操作情况对比如表1所示,同时对模拟产品的分析与实际产品结果进行对比如表2所示。
Table 1. The table of key operating parameters simulation results and actual operation comparison table
表1. 关键操作参数模拟结果与实际操作对比表
Table 2. Comparison table of main components of dry gas and liquid hydrocarbon
表2. 干气及液态烃主要组分对比表
通过表可知,各设备的关键参数模拟结果与现实际操作情况基本吻合,此外产品组成也接近,因此,利用Aspen对焦化装置吸收稳定系统优化模拟可以作为调节操作的依据。吸收稳定系统的流程相对复杂,各个物料在吸收塔、稳定塔、解析塔、和再吸收塔之间相互关联,收到传质效果、产品指标及装置能耗的影响因素较多。对于干气来说最重要的指标为干气中C3及以上的组分含量,通过理论分析及模拟分析主要的影响因素包括,吸收塔补充吸收剂量、吸收温度、气相进料温度,解析塔塔顶气量组成等等。下面将逐一进行分析。
5. 结果与讨论
吸收塔补充吸收剂的进料量、进料温度,解析塔底温度。
5.1. 补充吸收剂流量的优化分析
在保证吸收塔其他操作条件不变的情况下,对吸收塔补充吸收剂流量进行分析,对比结果如图2所示。
Figure 2. The relationship between supplementary absorbent flow rate and C3 content in dry gas
图2. 补充吸收剂流量与干气中C3含量关系
吸收塔主要是利用相似相容原理,利用汽油中的组分吸收干气中的C3组分,以此来净化干气,补充吸收剂的量增大有利于提高吸收塔的吸收效率。通过图2显示,随着补充吸收剂的量可以降低干气中的C3组分的量,C3组分体积分数由8.520%降低至2.15%。当补充吸收剂的流量达到40 t/h时,干气中C3组分含量下降减缓,结合装置实际运行情况,建议控制在40 t/h左右。
5.2. 吸收温度的优化分析
在保证吸收塔其他操作条件不变的情况下,对吸收塔补充吸收剂温度进行分析,对比结果如图3所示。
高压低温有利于吸收过程,因吸收塔压力受系统平衡影响,调整空间较小,因此改变吸收剂的温度可作为改善吸收效果的重要措施。恒定其它操作条件,同时改变补充吸收剂和粗汽油的温度,结果如图2所示,随吸收温度的升高,干气中C3组分的含量由1.68%升至3.92%。吸收过程比较适于低温操作,根据现有流程吸收剂主要依靠循环水进行冷却,冬季冷却效果良好,但夏季受环境气温影响,无法满足低温操作。
Figure 3. The relationship between supplementary absorbent temperature and C3 content in dry gas
图3. 补充吸收剂温度与干气中C3含量关系
5.3. 解析塔底温度优化分析
在保证解析塔其他操作条件不变的情况下,对解吸塔塔底温度进行分析,对比结果如图4所示。
Figure 4. Analyses the relationship between bottom temperature and C3 content in dry gas
图4. 解析塔底温度与干气中C3含量关系
解吸塔塔底温度变化会影响脱解吸气量的变继而影响吸收塔的吸收效果。从图4可以看出,随着解吸塔塔底温度升高,干气中的C3组分含量由2.32%升高至4.46%。这是因为塔底温度升高,解析过度,导致解析气中C3组分含量增加,增加了吸收塔的负荷,吸收效率下降。因此,应该尽量降低解析塔底温度,同时能降低装置能耗。
5.4. 稳定塔回流量的优化分析
对稳定塔回流量进行分析,结果如图5所示。
Figure 5. The relationship between the return flow rate of stabilizing tower and C3 content in dry gas
图5. 稳定塔底回流量与干气中C3含量关系
通过图5知晓,随着稳定塔回流量的增加,干气中C3的含量减少,当回流量超过3.5 t/h,C3含量几乎不随回流量的增大而变化。回流量主要影响影响补充吸收剂的组成,当回流量达到一定后,补充吸收剂的组分变化不大。因此稳定塔的回流量控制在3.5 t/h比较适宜。
6. 结论
1) 通过以上各因素的分析,确定增大补充吸收剂量,降低吸收温度、减小解析塔底温度,稳定塔适宜的回流量有助于降低干气中C3组分的含量,提升干气质量,增加液态烃的收率。
2) 通过工艺改造,投用溴化锂机组,产生冷水,作为吸收剂的冷却介质,降低了吸收剂温度受环境因素的影响,能够更好地保证吸收效果。最终确定工艺操作参数:补充吸收剂流量40 t/h、吸收温度20℃、解析塔底温度155℃、稳定塔回流量3 t/h,在此工艺条件下,最终干气中C3组分体质含量由2.5%降低至0.5%,极大地提升了干气的质量,增加液态烃的收率。