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轻烃回收装置工艺流程的优化
作者:www.sxcqrhy.cn 时间:2019-08-23 14:46:34


摘要:介绍大型炼厂中先轻烃回收后石脑油加氢和先石脑油加氢后轻烃回收的两种设置模式,并通过ASPENPLUS模拟计算对轻烃回收装置不同的工艺流程进行了对比,设计出了适合该炼厂的优化轻烃回收流程。


千赢国际app 关键词:轻烃回收  流程  设计  对比  优化


在新建大型炼油项目中,集中设置的轻烃回收装置已成为全厂性的重要工艺装置,起到了承上启下的作用。轻烃回收装置主要处理来自常减压、重整和各加氢装置来的多组分气体,集中回收液化气;同时处理上游各装置的粗石脑油,为下游装置提供合格的稳定石脑油。这样的集中设置就避免了每套装置分散建设独立的气体回收和稳定单元,规模经济性更好,且避免了单独装置独立操作的复杂性。因此,设置全厂集中的轻烃回收装置,并选用合理的轻烃回收流程是非常有必要的。


千赢国际app 本文以新建千万吨级加工中东原油的炼厂为例,采用ASPENPLUS流程模拟计算来优化轻烃回收流程。


1、全厂轻烃回收装置原料来源和性质


根据全厂总加工流程,该炼厂设置1套处理量为2.80Mt/a的轻烃回收装置,主要集中回收各个装置的轻烃,并为石脑油加氢装置提供合格的进料。装置设计操作弹性60%~110%。


轻烃回收装置的原料,主要来自常减压蒸馏装置初馏塔和常压塔塔顶的粗石脑油、汽柴油改质装置汽提塔塔顶的粗石脑油和各加氢装置汽提塔塔顶气、分馏塔塔顶气、膜分离尾气,蜡油加氢裂化装置脱丁烷塔塔顶的粗液化气也送至本装置一并进行脱乙烷处理。


该炼厂轻烃回收装置中的气体原料和液体原料来源、组成及性质分别见表1、2。


表1 气体原料组成及性质


表2 液体原料组成及性质


千赢国际app 全厂的轻烃集中回收后,得到的主要产品有稳定石脑油、饱和液化气及副产品干气。其中,稳定石脑油质量要求:C4及轻组分质量分数不大于1%,饱和液化气中C5及以上组分体积分数不大于3。0%。


2、轻烃回收装置的流程优化设计


千赢国际app 2.1、轻烃回收装置在全厂总加工流程的安排


与轻烃回收装置相关联的装置有常减压装置、催化重整装置石脑油加氢单元、加氢裂化装置、渣油加氢装置、汽柴油加氢改质装置以及双脱联合装置。设置集中的轻烃回收装置使得全厂各装置之间的关联度提高,操作复杂程度增加。因此,在设计总加工流程时,不仅仅要考虑物流的合理流向,而且要兼顾到上下游装置的开停工工况、装置的长周期和安全运行等,需全面综合考虑各种因素的影响。目前,国内主要采用先轻烃回收后石脑油加氢和先石脑油加氢后轻烃回收这两种设置模式。


2.1.1、先轻烃回收后石脑油加氢模式


该模式是将轻烃回收装置设置于重整装置的石脑油加氢单元之前,一般与常减压蒸馏装置组成联合装置区。常减压装置的塔顶气和加氢装置来的酸性气经压缩机升压后进入吸收塔,部分常压的石脑油作为吸收剂,吸收气体中的C3、C4组分,干气送至干气脱硫装置。剩余的常压石脑油及其余各加氢装置的石脑油混合后进入轻烃回收装置的稳定塔集中处理后,稳定石脑油送至石脑油加氢单元作为重整进料。该模式的流程如图1所示。


图1 先轻烃回收后石脑油加氢模式流程示意


目前炼厂的生产操作管理体系与该模式较为一致,特别是石脑油加氢单元作为重整装置进料的保证,一旦石脑油性质出现波动,则可以利用石脑油中间罐的储存进行补充,不合格石脑油重新进行回炼,不影响重整装置的安全操作。


2.1.2、先石脑油加氢后轻烃回收模式


先石脑油加氢后轻烃回收的模式,是将直馏的粗石脑油和柴油加氢分馏塔底液先进行加氢精制(见图2),加氢后的反应产物与加氢裂化汽提塔顶石脑油混合后进入轻烃回收装置回收液化气,石脑油分出轻重石脑油组分,重石脑油直接作为重整装置的进料。加氢装置塔顶气通过吸收、再吸收塔,吸收气相中的C3、C4组分,常减压蒸馏装置的不凝气引至催化裂化装置的富气压缩机入口升压处理。


图 2 先石脑油加氢后轻烃回收模式流程示意


以上两种轻烃回收装置的设置模式,都可以实现全厂轻烃集中处理的目的。


(1)先石脑油加氢后轻烃回收模式,可以省去石脑油加氢装置中反应后的产品分馏部分,减少投资。但在实际生产中可能会遇到加氢裂化装置在运行后期石脑油硫含量超标等问题,此时石脑油不能直接进重整装置作为原料,需先进石脑油加氢装置进行脱硫,而石脑油加氢装置放在轻烃回收装置前,生产协调较为复杂,一旦出现生产运行不稳定,调节手段有限。


(2)先轻烃回收后石脑油加氢的设置模式,是将常减压和轻烃回收设为联合装置,石脑油加氢和重整设为一体化装置,便于现场管理,而且将石脑油加氢装置在重整装置前可更有效地控制重整进料性质,保证重整催化剂和装置的正常运行。因此,该炼厂拟采用先轻烃回收后石脑油加氢的流程模式。


2.2、轻烃回收装置工艺流程设计及对比


2。2。1、前脱乙烷和后脱乙烷流程对比


轻烃回收装置工艺流程设置中包括简单的稳


定单塔流程和带有吸收稳定的双塔流程2种。为了控制液化气中的C2含量,以确保液化气的饱和蒸汽压合格,就需要设置脱乙烷塔来提高分馏精度,带有吸收稳定的双塔流程通常有前脱乙烷流程和后脱乙烷流程两种方案,其工艺流程如图3所示。


图3中的前脱乙烷流程也可以称为吸收—脱乙烷—脱丁烷流程,后脱乙烷流程也可以称为吸收—脱丁烷—脱乙烷流程。


千赢国际app 2种流程模拟结果对比见表3。


图 3 带有吸收稳定的双塔工艺流程示意


表3 前脱乙烷和后脱乙烷流程对比


从表3的模拟结果对比可以看出,前脱乙烷和后脱乙烷流程的轻烃回收率均能达到95%以上,但各有优缺点。


(1)前脱乙烷流程与催化裂化的吸收稳定部分相似,再考虑到轻烃回收装置与催化裂化装置的不同,在设计中进行了合理的调整,以便更有效地发挥装置的特点,提高轻烃的回收率。前脱乙烷流程中的脱乙烷塔(解吸塔)的操作压力低,有利于解吸。脱乙烷塔有冷热两股进料,其中的热进料与塔底产品换热后进到脱乙烷塔的中上部,有效地利用了塔底的热源;吸收塔底液作为另一股冷进料直接进到脱乙烷塔的顶部,冷进料使脱乙烷塔顶部的温度降低,减少了返回至吸收塔的气量,降低了吸收塔的负荷,改善了吸收塔的吸收效果,并且节省了脱乙烷塔顶部的冷凝系统,减少了投资。目前,国内多家大型轻烃回收装置均采用此流程。


(2)后脱乙烷流程也可满足液化石油气的质量和收率要求,前脱丁烷后脱乙烷流程的设置减小了脱乙烷塔负荷,两塔的再沸器热负荷也比前脱乙烷流程小,但两塔返回至吸收塔的气体量较大,增大了吸收塔的负荷,而且整个系统的操作压力偏高。


综合考虑以上因素,本装置拟采用前脱乙烷流程。


2.2.2、设置再吸收塔的必要性


尽量回收轻烃中的液化气(简称LPG)组分是轻烃回收装置的主要目的之一。一般情况下,经吸收塔后的干气中C3、C4含量大为减少,但仍含有一定的C4、C5组分,不仅降低了LPG的回收率,而且可能造成下游的干气脱硫装置胺液易发泡,影响干气脱硫装置的平稳运行。为此需在吸收塔后增设再吸收塔,再吸收塔通常采用柴油馏分作为吸收油,通过ASPENPLUS模拟,其干气质量对比见表4。


表4 干气质量对比


通过对比可以看出,增设再吸收塔后干气中C+3组分摩尔分数由2.66%降为0.99%,每年可回收的LPG数量约480t。


2.2.3、气体脱硫塔的设置


加工中东高含硫的炼厂,轻烃回收装置主要处理的是常减压的常压塔塔顶气及全厂各加氢装置的含硫气体,这些气体中的H2S摩尔分数较高,易造成管道和设备的腐蚀。本装置的气相进料中H2S摩尔分数为9.20%,且含有一定的水和NH3组分。为降低H2S摩尔分数,减少设备腐蚀,考虑增设脱硫塔对气体先进行脱硫,以降低设备材质,并保证装置的长周期运行。现将1套未设脱硫塔的轻烃回收装置与本装置就H2S摩尔分数进行对比,结果列于表5。


表5 装置中H2S摩尔分数对比


通过表5对比结果可以看出,未设置脱硫塔的轻烃回收装置中H2S摩尔分数很高,为避免H2S腐蚀,塔盘的材质采用了06Cr13,塔体腐蚀裕量提高到6mm,部分管线采用抗H2S腐蚀材质,但是,在实际生产运行中依然出现较为严重的腐蚀,还出现了铵盐结晶问题,造成了部分仪表口堵塞。从表5中还可以看出,设置气体脱硫塔对气体原料先进行脱硫是有必要的,不仅能降低设备材质,减少投资,而且还可以从本质上保证装置的长期运行。


由于轻烃回收装置气相进料来源复杂,若C5及以上组分含量过大,容易造成脱硫塔发泡。为避免脱硫塔发泡,则要求上游装置要控制好气体原料的C5组成,并且在进入脱硫塔之前要通过气液分离除去油类杂质(C5以上组分)和固体杂质,并加强溶剂的过滤。


3、结语


千赢国际app (1)在全厂总流程安排上,选择前轻烃回收后石脑油加氢的模式,有利于联合装置生产运行管理,保证催化重整装置的进料安全和稳定。


(2)在轻烃回收工艺流程设计上,选用了高硫气体前脱硫+吸收—再吸收—脱乙烷—脱丁烷的优化流程,轻烃回收率达到96.3%,保证了全厂气体的集中处理,并尽可能减少了轻烃回收装置内的设备腐蚀和非正常停工等风险。


(3)该流程在实际操作中要控制气体原料的C5组成,避免造成脱硫塔发泡。



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