CN102021033B - 一种强化传质及高效节能型吸收稳定系统 - Google Patents
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Abstract
一种强化传质及高效节能型吸收稳定系统。本发明涉及催化裂化、延迟焦化、加氢裂化等吸收稳定系统生产工艺，特别是吸收稳定系统二级冷凝与设置中间再沸器的复合强化工艺。本专利吸收塔底油与压缩富气混合一级冷凝及一级冷凝气相与解吸气混合二级冷凝的工艺避免了解吸气与吸收塔底油及压缩富气的混合，降低了一级冷凝负荷，在消除解吸塔的返混的同时强化了分步冷凝过程的传质。一级冷凝液相加热后进料与设置解吸塔中间再沸器可有效降低解吸塔再沸器负荷。与冷进料工艺、热进料工艺、冷进料-中间再沸器工艺、热进料-中间再沸器工艺、二级冷凝-中间再沸器工艺相比，本发明复合强化工艺能耗分别可降低25～34%、18～26%、16～24%、7～13%和6～8%。新工艺具有强化吸收稳定系统传质、降低系统能耗、缓解塔内负荷的优点。
Description
技术领域
本发明涉及石油炼制工艺，尤其是催化裂化、延迟焦化、加氢裂化等吸收稳定系统的复合工艺。
背景技术
催化裂化、延迟焦化及加氢裂化是当前重要的重油轻质化加工装置，同时也是炼厂重要的高能耗装置。吸收稳定系统是催化裂化、延迟焦化及加氢裂化的后处理装置，其主要任务是将来自分馏塔顶的粗汽油和富气分离成液化气和稳定汽油，同时得到副产品干气。吸收稳定系统产品质量和用能水平直接关系到催化裂化、延迟焦化、加氢裂化装置的经济效益。
当前国内吸收稳定系统多采用双塔工艺流程，主要由吸收塔、解吸塔、再吸收塔和稳定塔组成。按照解吸塔进料流程可将吸收稳定系统分为冷进料、热进料、冷热双股进料三种工艺流程。（1）冷进料流程：吸收塔底油、解吸气和压缩富气混合冷却后进入分液罐，其液相不经过加热直接进入解吸塔塔顶。该工艺吸收效果好，补充吸收剂用量少，但解吸塔负荷和解吸塔底再沸器负荷较大。（2）热进料流程：利用稳定汽油余热，将分液罐液相温位提高后进入解吸塔中上部。该工艺可有效降低解吸塔再沸器负荷，但解吸气量大，吸收塔负荷大。（3）双股进料流程：分液罐液相分成二股，一股冷进料进入解吸塔顶部，另一股与稳定汽油换热后进入塔中上部。该流程综合了冷进料和热进料的工艺优点，但由于两股进料组成相同，使得解吸塔两进料板之间存在返混现象，降低了解吸塔传质效率。
针对吸收稳定系统一直存在的“干气不干”与能耗较高等问题，科研工作者进行了大量工作，研究发现，设置解吸塔中间再沸器可降低解吸塔再沸器负荷，二级冷凝进料流程可有效降低循环水冷却负荷，并可避免解吸塔返混。二级冷凝进料流程可表述为：压缩富气、吸收塔底油和解吸气混合后经一级冷凝，液相进入解吸塔中上部，气相经二级冷凝进一步冷却，气相进入吸收塔底，液相进入解吸塔顶。
尽管研究者对吸收稳定系统提出了众多的改造方案，但在降低吸收稳定系统能耗，强化传质等方面还存在一定潜力。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述工艺存在的不足，提供一种催化裂化、延迟焦化、加氢裂化装置吸收稳定系统的复合工艺，在保证产品质量的前提下，有效降低吸收稳定系统能耗、强化传质效率、缓解塔负荷。
本发明的目的可通过以下措施实现：
本发明采用二级冷凝流程替代传统冷凝工艺：
吸收塔底油与压缩富气混合后经过一级冷却冷凝，经一级分液罐进行气液分离后，分离出的一级液相经加热后作为热进料进入解吸塔中上部；一级冷却冷凝后的一级气相与解吸气混合后经过二级冷却冷凝，经二级分液罐进行气液分离后，二级气相进入吸收塔，二级冷却冷凝后的二级液相作为解吸塔顶冷进料。
一级冷却冷凝后分离出的一级液相是经过与稳定汽油进行热交换，从而获得加热，再进入解吸塔中上部，其进料温度为70～90℃。
解吸塔中下部设置中间再沸器，以降低解吸塔再沸器负荷。
吸收塔底油与压缩富气混合后混合物露点介于60～80℃，控制一级冷却冷凝温度为50～60℃，一级气相与解吸气混合后混合物露点介于40～70℃，二级冷却冷凝温度为30～40℃。进入解吸塔的一级液相和二级液相中，一级液相所占比例大于二级液相，一级液相所占比例为80%～98%。
本发明的独特之处在于：压缩富气、吸收塔底油、解吸气三股物料不是直接混合后冷凝，而是基于解吸气与一级冷凝气相组成与温度相近提出压缩富气与吸收塔底油混合后一级冷凝冷却，一级冷凝气相再与解吸气混合进行二级冷凝冷却，避免了解吸气与压缩富气、吸收塔底油的混合，使得二级冷凝工艺流程更加合理。利用稳定汽油余热与一级冷凝液相换热至70~90℃，可有效降低解吸塔底再沸器热负荷。进一步的，本发明以稳定汽油为热源在解吸塔中下部设置中间再沸器，可以降低解吸塔底再沸器负荷，同时强化解吸塔传质效率。
由于进入解吸塔物料组成与温度均存在一定梯度，强化了解吸塔的传质效率。解吸塔两股进料中，一级冷凝液相所占比例较大。一级冷凝控制温度较高，使得一级冷凝液相中C2以上组分相对于传统工艺凝缩油中C2以上组分大幅度减小，有利于降低解吸塔负荷和减小解吸气量。
本发明的有益效果是：强化了二级冷凝过程与解吸塔的传质效率，改善了解吸塔、吸收塔气液负荷分布，降低了解吸塔底再沸器负荷。与传统的冷进料工艺、热进料工艺、冷进料-中间再沸器工艺、热进料-中间再沸器工艺、二级冷凝-中间再沸器工艺相比，本发明可降低吸收稳定系统能耗25～34%、18～26%、16～24%、7～13%和6～8%。
附图说明
图1为本发明催化裂化、延迟焦化、加氢裂化吸收稳定系统复合工艺流程图。
1-压缩富气，2-补充吸收剂，3-粗汽油，4-吸收塔底油，5-解吸气，6-分液罐液相，7、9、27-冷凝器，8、10-分液罐，11、26-换热器，12-解吸塔中间再沸器，13-分液罐液相，14-吸收塔，15-解吸塔，16-解吸塔底再沸器，17-脱乙烷汽油，18-吸收塔中段取热器，19-再吸收塔，20-干气，21-稳定塔，22-稳定塔冷凝器，23-稳定塔再沸器，24-液化气，25-稳定汽油。
图2为实例一中各工艺解吸塔气相负荷情况。
图3为实例二中各工艺解吸塔气相负荷情况；a-冷进料，b-热进料，c-冷进料-中间再沸器，d-热进料-中间再沸器工艺，e-二级冷凝-中间再沸器工艺，f-本发明复合工艺。
图4 为本发明实施例1一级冷凝气相与解吸气组成。
图5为本发明实施例1热负荷和冷负荷（103 MJ/h）。
图6为实施例1六种工艺流程能耗比较。
图7为实施例1六种工艺流程解吸气量。
图8为实施例2热负荷和冷负荷（103 MJ/h）。
图9为实施例2六种工艺流程能耗比较。
图10为实施例2六种工艺流程解吸气量。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的技术方案，以下通过具体实施例进一步进行说明。
实施例1
本例采用某石化企业1.4Mt/a催化裂化装置的吸收稳定系统进行核算，工艺流程如图1所示：压缩富气流量46.2t/h，粗汽油流量65.8t/h。压缩富气1与吸收塔底油4混合后进入循环水冷却器7，出口温度为60℃，之后进入分液罐8进行气液分离。分液罐液相经过换热器11加热到80℃后作为热进料进入解吸塔15中上部，换热器11以稳定汽油为热源。分液罐气相6与解吸气5混合后，经过循环水冷却器9温度降到35℃，然后进入分液罐10进行气液分离，分液罐10液相作为冷进料进入解吸塔顶部，而气相进入吸收塔14底部。粗汽油2和补充吸收剂3从塔顶打入吸收塔14，与逆流而上的气体接触并发生传质，在吸收塔中段设置两个中段取热器18，液体从上一块塔板出来返回至下一块塔板，用循环水进行取热。以稳定汽油作热源在解吸塔15中下部设置中间再沸器，可有效降低解吸塔底再沸器16的负荷。解吸塔顶为解吸气5，塔底为脱乙烷汽油17。以上构成本发明复合工艺。工艺质量控制指标为脱乙烷汽油中C2＜0.1%(v)，液化气中C5～C6＜0.1%(v)，稳定汽油中C4＜0.5%(wt)，干气中C3 +含量＜1.5%(v)。
一级冷凝气和解吸气组成见图4。
吸收稳定系统的冷却负荷包括分液罐前冷却负荷、吸收塔中段取热量、稳定塔冷凝器冷却负荷。热负荷包括解吸塔底再沸器负荷、稳定塔底再沸器负荷，以及稳定汽油热输出（即换热器27换热量，出口温度为40℃），而解吸塔进料加热负荷、解吸塔中间再沸器热负荷和稳定塔进料加热负荷属于系统内部余热回收，不予考虑。
在同样的进料和产品质量下，将本例复合工艺与冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器、二级冷凝-中间再沸器五个工艺进行比较，图5为冷热负荷的比较。
本发明复合工艺将二级冷凝、热进料和中间再沸器进行结合，充分利用了稳定汽油余热，有效降低了塔底再沸器的负荷。与冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器、二级冷凝-中间再沸器工艺相比，本复合工艺中解吸塔再沸器负荷分别降低了74.6%、58.8%、60.3%、1.1%和35.1%。对于分液罐前冷却负荷，二级冷凝-中间再沸器和复合工艺都应用了分步冷凝进行梯级降温，大部分物料经一级冷凝时只需冷却至60℃，小部分物料经二级冷凝冷却至35℃。与冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器相比，本发明复合工艺分液罐前冷却负荷分别降低44.3%、47.7%、44.3%、47.7%。
图6是根据能耗折算标准计算得到的六种工艺流程的能耗比较。与冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器、二级冷凝-中间再沸器工艺流程相比，本发明复合工艺单位进料能耗分别降低了33.7%、25.4%、23.6%、12.3%和7.2%，能耗为最低。
图7是六种工艺流程解吸气量比较。二级冷凝工艺中，C2以下组分在一级冷凝时大量进入气相，进入解吸塔液相中C2以下组分相应减少，故解吸塔负荷降低。同时，解吸塔两股进料温度与组成存在梯度，强化了解吸塔传质。因此，与传统工艺相比，本发明复合工艺和二级冷凝-中间再沸器工艺解吸气量均大大降低。
图2为解吸塔气相负荷情况。由图2可知，随塔板数增加，冷进料工艺塔内负荷一直处于上升趋势，且负荷较大，原因为塔内温度较低，不利于解吸。热进料工艺下塔内负荷上升比较缓和，最大负荷低于冷进料工艺。二级冷凝工艺条件下，塔内负荷上升更为平缓。添加中间再沸器有利于降低解吸塔负荷。综上可知，相对于冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器、二级冷凝-中间再沸器工艺流程，本发明复合工艺流程负荷最低，效果最为理想。
实施例2
采用某石化企业1.0Mt/a延迟焦化装置的吸收稳定系统进行核算，工艺流程如图1所示，本例具体工艺流程与实例一相同，操作条件为：压缩富气流量11.3t/h，粗汽油流量20.7t/h，循环水冷却器7出口温度为60℃，循环水冷却器9出口温度为40℃，解吸塔进料换热器11出口温度为80℃。与实例一相同，工艺质量控制指标为脱乙烷汽油中C2＜0.1%(v)，液化气中C5～C6＜0.1%(v)，稳定汽油中C4＜0.5%(wt)，干气中C3 +含量＜1.5%(v)。
在同样的进料和产品质量下，将本例复合工艺与冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器、二级冷凝-中间再沸器五个工艺进行比较分析，分析结果见图8。
由图8知，与冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、二级冷凝-中间再沸器工艺相比，本复合工艺中解吸塔再沸器负荷分别降低42.4%、22.0%、25.5%和18.1%。与冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器相比，本复合工艺中二级冷凝-分液罐前冷却负荷分别降低65.7%、72.6%、65.7%、72.6%。
图9是根据能耗折算标准计算得到的六种工艺流程的能耗比较。与冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器、二级冷凝-中间再沸器工艺流程相比，本发明复合工艺单位进料能耗分别降低了25.7%、18.8%、16.8%、7.9%和6.4%。由此可知，本发明在复合工艺的能耗最低。
图10为六种工艺流程解吸气量比较，图3为解吸塔气相负荷情况。综合解吸气和解吸塔负荷两者的情况可知，相对于冷进料、热进料、冷进料-中间再沸器、热进料-中间再沸器、二级冷凝-中间再沸器工艺流程，本发明复合工艺流程的效果最为理想。
综上，已通过实例研究对本发明提出的催化裂化、延迟焦化、加氢裂化吸收稳定系统复合工艺进行了描述，本领域相关技术人员可在本发明内容、思路和范围内对本文所述的工艺参数、结构设计和技术方法进行或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所以相类似的替换或改动均被视为包括在本发明思路、范围和内容中。
Claims (7)
1.一种基于强化传质及高效节能型吸收稳定系统的工艺方法，其特征是吸收塔底油与压缩富气混合后经过一级冷却冷凝，经一级分液罐进行气液分离后，分离出的一级液相经加热后作为热进料进入解吸塔中上部；一级冷却冷凝后的一级气相与解吸气混合后经过二级冷却冷凝，经二级分液罐进行气液分离后，二级气相进入吸收塔，二级冷却冷凝后的二级液相作为解吸塔顶冷进料。
2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述系统中含有稳定汽油；所述的一级液相是经过与稳定汽油进行热交换，从而获得加热。
3.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于吸收塔底油与压缩富气混合后混合物露点介于60～80℃，控制一级冷却冷凝温度为50～60℃，一级气相与解吸气混合后混合物露点介于40～70℃，二级冷却冷凝温度为30～40℃。
4.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于所述的解吸塔中下部还设置中间再沸器。
5.如权利要求4所述的工艺方法，其特征在于所述的再沸器是以稳定汽油作为热源。
6.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述一级液相经加热后进入解吸塔中上部，其进料温度为70～90℃。
7.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于进入解吸塔的一级液相和二级液相中，一级液相所占比例大于二级液相，一级液相所占比例为80%～98%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wei Zhiqiang Inventor after: Zhang Bingjian Inventor after: Chen Qinglin Inventor after: Wu Shengyuan Inventor after: Lei Yang Inventor before: Wei Zhiqiang Inventor before: Zhang Bingjian Inventor before: Chen Qinglin Inventor before: Chen Qinglin Inventor before: Lei Yang |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WEI ZHIQIANG ZHANG BINGJIAN CHEN QINGLIN CHEN QINGLIN LEI YANG TO: WEI ZHIQIANG ZHANG BINGJIAN CHEN QINGLIN WU SHENGYUAN LEI YANG |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131030 Termination date: 20140104 |