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1、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
2、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 rE n e r g yC o n s e r v a t i o nQ 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
3、 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 2：2N 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
4、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 hi 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 ec o n v e n t i o n a l d o u b l ec o
5、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 da 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 yc o n s e r v a t i o n K e yw o r d s：c a
6、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。
7、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
8、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 ll 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
9、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
10、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
11、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
12、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。
13、(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
14、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 03吸收塔二段中问取热量，G J h-0
15、 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-12 8 3 406 解吸塔底再沸器热负荷G J h-17 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 38 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
16、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
17、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
18、、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
19、，孙津生，等田化学工程，1 9 9 9，2 7(I)：5 4-5 7 陆恩锡，张慧娟，朱霞林忉炼油设计，2 0 0 1，3 1(6)：1 5 1 8 李培鸿们现代化工，2 0 0 3，2 3(2)：4 0 4 2 许学旺们。炼油设计，1 9 9 3 2 3(2)；1 4-2 1 李鑫钢，孙津生，姜斌，等m 石油化工设计，1 9 9 6，1 3(2)：4 5 5 3 李鑫钢，孙津生，姜斌，等忉石油化工设计，1 9 9 4，1 1(4)；2 4-3 2 张吕鸿，王璐，孙津生，等m 石油炼制与化工2 0 0 0，3 1(1)：4 4 4 7 孙津生，张吕鸿，曹宏斌，等们天津大学学报，2 0 0 0，3 3(6)：7 6 3-7 勰哪嘲跚刚嘲嘲m嘲吼蝴