炼油部气体分馏装置全流程联合优化

炼油部气体分馏装置全流程联合优化

胡光亮

中国石油化工股份有限公司天津分公司联合九车间  天津市  300270

摘要本文介绍了炼油部三套气体分馏装置的基本情况，并针对三套气体分馏装置的运行情况进行综合分析，从全流程角度，对三套装置进行联合优化，通过流程活用，利用最小的成本，实现了液化气的最优加工方案，达到了停用1套焦化气体分馏装置的目的，不仅降低了装置能耗，同时还降低了生产成本，为后续炼厂气的整体优化创造条件。

关键词  气体分馏；能耗；能量利用；联合优化

近年来，炼油化工生产装置越来越大型化、集约化，各企业在保证安全环保的基础上，需要越来越精细控制，追求产品品质高、装置能耗低、高附加值产品收率高，这就要求企业要不断优化炼厂气的高效利用，在催化裂化、延迟焦化等二次加工过程中，会产生很多轻烃，此部分占原油处理能力的3%左右[1]，轻烃中含有丰富的化工原料，例如丙烯、丙烷、混合C4等化工原料。根据市场需求，丙烯一直需求大于供应，所以研究如何更好的将炼厂气进行分离，同时降低装置的生产运行成本是非常有必要的[2]。

1  气体分馏装置概况

1.1  装置规模

炼油部为充分回收催化裂化装置和延迟焦化装置的不饱和液化气，目前共有3套气体分馏装置，分别为1#气体分馏装置、焦化气体分馏装置和2#气体分馏装置。

1#气体分馏装置设计负荷为20万吨/年，加工1#催化裂化装置生产的液化气，实际能够生产丙烯纯度小于95%的粗丙烯，为提高丙烯纯度（≮99.5 mol%），1#气体分馏装置2020年检修期间对脱丙烯塔进行了改造，使用了高效塔盘。改造后脱丙烯塔处理能力由20万吨/年（年操作时数8000小时），降至 12.6 万吨/年（年操作时数8400小时）。脱丙烯塔进料为5.01万吨/年，操作弹性60%～110%。其余部位未进行改造，负荷仍为20万吨/年。

焦化气体分馏装置设计处理两套焦化装置产液化气，设计负荷15万吨/年（年操作时数8400小时），操作弹性60%～110%，按照丙烯纯度≥95%、丙烷纯度≥95%设计。

2#气气体分馏装置设计公称规模为70万吨/年（年操作时数8400小时），设计点为75万吨/年，操作弹性为60%～105%，设计工况进料包括2#催化液化气69.6 万吨/年，焦化气分粗丙烯1.15万吨/年和1#气体分馏装置液化气8.54 万吨/年，调整后设计最大进料量79.29 万吨/年（合94t/h）。

1.2  装置运行情况

1#催化裂化装置加工量2800吨/天时，液化气收率23%～24%左右，平均产量28t/h。1#气体分馏装置按照设计满负荷，控制脱丙烷塔进料量15～16t/h，1#气体分馏装置生产精丙烯改造后，根据设计情况为保证丙烯纯度，外甩至新建2#气体分馏装置装置4～5t/h，外甩焦化气分装置作为原料为7～9t/h。脱丙烯塔实际进料量为6～7t/h（设计脱丙烯塔进料量为5.9t/h）。表1为1#气体分馏装置液化气组成，表2为1#气体分馏装置物料平衡。

表1 1#气体分馏装置液化气组成

表2 1#气体分馏装置物料平衡

焦化气体分馏装置实际运行进料分别为焦化液化气8～11t/h、催化液化气7～9t/h，平均进料量为15～19t/h。产品中丙烯纯度控制≥99.2%、丙烷纯度控制≥95%。表3为焦化气体分馏装置物料平衡。

表3 焦化气体分馏装置物料平衡

2#气气体分馏装置实际进料包括2#催化液化气进料66.5t/h左右、焦化粗丙烯进料0.5-1t/h左右、1#气体分馏装置液化气进料和少量焦化液化气进料6t/h左右，总进料约73t/h。焦化粗丙烯、1#气体分馏装置液化气、2#催化液化气混合后进脱丙烷塔进料罐D101，经泵抽出后进脱丙烷塔C101。表4为2#气体分馏装置液化气组成，表5为2#气体分馏装置物料平衡。

表4 2#气体分馏装置液化气组成

表5 2#气体分馏装置物料平衡

结合三套气分装置运行情况及现有流程分析，1#气体分馏装置因生产精丙烯，脱丙烷塔能力放空，1#气体分馏装置与1#催化热联合利用不充分；2#气体分馏装置脱丙烷塔由于加工了焦化液化气、1#气体分馏装置液化气和焦化粗丙烯，脱丙烷底开工蒸汽重沸器仍投用；焦化粗丙烯进2#气体分馏装置原料罐再经过脱丙烷塔处理增加了脱丙烷塔负荷；焦化气体分馏装置需要将焦化液化气进行分离，需要大量的低温热，装置能耗较高。三套气体分馏装置均存在能源利用不优化、装置加工方案不优化的问题。

3  联合优化措施

3.1  1#气分脱丙烷开满，C3组分外送

结合1#气体分馏装置设计负荷和1#催化裂化装置液化气产量，提高1#气体分馏装置脱丙烷塔负荷至满负荷状态，液化气不再送至2#气体分馏装置和焦化气体分馏装置，液化气经脱丙烷塔分离C4后进入脱乙烷塔将C3中的C2分离出去，经分离后的丙烷、丙烯在保证丙烯塔进料基础上，剩余部分C3送至2#气体分馏装置进一步分离，为保证C3组分能够送至2#气体分馏装置并降低管线投资成本，三套气体分馏装置物料重新平衡后，自脱丙烯塔进料控制阀FV207处增加跨线至现有焦化气分丙烯至2#气分控制阀PIC-305处，通过焦化粗丙烯线送至2#气分装置。

通过将脱丙烷塔开满，充分发挥了1#气体分馏装置与1#催化裂化装置热联合作用，不仅未增加1#气体分馏装置能耗，而且有利于1#催化裂化装置低温热的利用，降低了1#催化裂化装置分馏塔顶部冷却能耗。

3.2  焦化气分停运，焦化液化气送2#气体加工

焦化气体分馏装置将焦化液化气停进脱丙烷塔，经液化气至2#气体分馏装置管线送至2#气分进行处理，停止粗丙烯外送，为1#气体分馏装置C3组分送2#气体分馏装置创造条件，焦化气体分馏装置脱丙烷塔、丙烯塔全部停运，装置能耗降低为0kg/t原料。

3.3  2#气分流程优化，处理1#气分C3和焦化液化气

2#气体分馏装置新增焦化粗丙烯至脱丙烷塔顶回流罐D102管线，焦化气分停运后将焦化粗丙烯停进装置，并利用焦化粗丙烯线，将1#气体分馏装置的C3组分送至脱乙烷塔顶回流罐，实现处理1#气体分馏C3组分的目的，2#气体分馏装置通过1#气分液化气进装置线，接收焦化气分送来的焦化液化气。2#气分优化后满负荷脱丙烷塔进料包括2#催化液化气78t/h（2#催化裂化装置加工负荷按280万吨/年，液化气收率23.5w%），焦化液化气约10t/h；脱丙烯塔进料包括脱丙烷分离出的C3组分、1#气分C3组分约6t/h。并且为了优化降低脱丙烷塔和丙烯塔能耗，脱丙烷塔和丙烯塔降压操作，塔顶压力降低，达到相同产品分离要求所需的回流比减少，从而降低装置单位能耗[3]。

4  联合优化效果

4.1  优化后运行情况

联合优化后1#气体分馏装置脱丙烷进料量32t/h，丙烯塔进料为6t/h,外送至2#气体分馏装置C3组分9t/h，优化后1#气体分馏装置产品质量全部合格，丙烯纯度能够满足聚合级要求99.2v%以上。表6为优化后1#气体分馏装置物料平衡，表7为优化后1#气体分馏装置产品质量。

表6 优化后1#气体分馏装置物料平衡

表7 优化后1#气体分馏装置产品质量

联合优化后2#气体分馏装置脱丙烷进料量85t/h，其中包括2#催化裂化装置液化气74t/h,焦化液化气11t/h，丙烯塔进料为40t/h,其中1#气分来C3组分9t/h，优化后2#气体分馏装置产品质量全部合格，丙烯纯度能够满足聚合级要求99.2v%以上。表8为优化后2#气体分馏装置物料平衡，表9为优化后2#气体分馏装置产品质量。

表8 优化后2#气体分馏装置物料平衡

表9 优化后2#气体分馏装置产品质量

4.2  优化前后能耗情况

三套气体分馏装置联合优化后焦化气分能耗由31.95kg/t降低至0kg/t，1#气体分馏装置能耗由36.76kg/t增加至37.56kg/t，但此部分增加能耗主要来源为1#催化裂化装置热供料，充分发挥了1#催化裂化装置和1#气体分馏装置的热联合作用，对低温热利用有利，2#气体分馏装置由于2#催化裂化装置产液化气量、焦化液化气量量提高，C3加工流程优化，能耗由46.35kg/t降低至33.56kg/t，装置优化后，三套装置整体能耗明显降低，表10为三套气分装置优化前后能耗情况。

表10 三套气分装置优化前后能耗情况

4.3  其他优化效果

三套气体分馏装置联合优化后实现焦化气体分馏装置停运，不仅降低了装置的能耗，同时还降低了装置设备损耗、管理成本、固定费用，此外也让负责焦化气体分馏装置操作人员能够投入更多的精力管理其他装置。同时焦化气体分馏装置停运，也为后续其他炼厂气体的加工提供了一个灵活的出路，随时可以根据全公司的气体加工安排进行适应性改造。

5  结语

气体分馏装置主要任务是将液化气分离成高附加值的精丙烯、丙烷和C4组分，在装置优化时不仅要考虑单套装置的优化调整，更要从全流程出发，发挥好联合优势，通过三套气体分馏装置全流程联合优化，能够将每套装置的能力和能量利用率提高，使得目前气体分馏装置在能耗、质量和工序能力上都得到了一定程度的提高，在以后的技术革新时要组好个体和总体的统筹优化，确保气体分馏装置能量利用效率和效果。

参考文献

[1]刘侠.8万吨/年气体分馏装置工艺优化研究[J].青岛科技大学，2019,1-2.

[2]李建华，高鹏.气体分馏装置能量利用现状及优化措施[J].化工管理.2016（18）,185.

[3]柴昕，郭榜立，王明东.气体分馏装置节能降耗技术分析[J].中外能源，2010,15（SO）：65-68.