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

杨洋

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中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部联合九车间天津市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，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。

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。

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。

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.