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焦化装置吸收稳定系统的模拟与优化

朱向阳  
【摘要】: 焦化工艺是以渣油为原料的热加工过程,具有对原料的适应性强、技术成熟可靠和投资低的优点,是最重要的渣油加工工艺。随着原油的重质化和劣质化趋势日益严重,渣油的产量逐年升高,品质也越来越差,各炼厂均对焦化装置进行了扩能改造,但大都没有升级配套的吸收稳定系统,造成了LPG (Liquefied petroleum gas,液化石油气)回收率降低、装置操作不稳定、产品质量不合格等问题。焦化装置产生的富气中除了含有轻烃外,还有20 mol%左右的C2,这部分气体可以回收做乙烯裂解原料。保证吸收稳定系统的稳定运行,提高C2和LPG的回收率,对于缓解石脑油紧张的局面和提高吸收稳定系统的竞争力有重要的意义。 某炼厂焦化装置原为0.8 Mt·a-1,由于原油处理量增加和原油品质下降,焦化装置扩能为1.6 Mt·a-1,造成了吸收稳定系统干气中轻烃含量超过10 mol%、稳定塔出现1900Nm3·h-1的不凝气和解吸塔塔板出现液泛等问题。本论文基于实际运行数据,通过选用合适的物性方法和单元操作模块,在UniSim Design中建立了吸收稳定系统的模型。分析稳定塔进料组成、解吸塔塔底温度、解吸塔塔顶温度、补充吸收剂流量和吸收塔操作温度等参数对装置能耗、系统产品(干气、LPG和稳定汽油)和装置操作的影响。采用HoneywellSQP多变量稳态优化器对参数进行全局优化,并通过并通过将解吸塔塔板更换为规整填料和增加中间再沸器的方法提高装置的处理能力,将LPG的回收率由原来的51.0%上升到90.2%,年经济效益提高了8750万元。 为了回收焦化富气中的C2,提出了解吸气做裂解原料气流程。由于吸收选择性较小,粗汽油在吸收C2和LPG的同时,也吸收了部分的C1和N2。由于N2和CH4在乙烯裂解炉中不发生反应,裂解原料气要求其含量降低到5 mol%以下。提出了解吸气冷凝做裂解原料气和稳定塔不凝气做裂解原料气的流程回收焦化富气中的C2,两种方案的的C2回收率分别为40.0%和53.4%。为了进一步提高C2回收率,提出了有机蒸气膜耦合吸收稳定系统的流程,耦合流程将C2回收率提高到63.8%。三种方案的年经济效益相对于原流程分别增加了15354万元、16036万元和16318万元。


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