基于轻烃回收装置增产液化气的优化及探讨

赵福鹏，陈贤德，刘超，陈龙，李治明，范成兵

（中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

0 引言

随着我国进口原油量持续增长，其中轻质原油占有重要地位，拥有轻质油收率高，含有相当数量的饱和烷烃等特点[1]。其中C1～C5组分通常占原油的3%以上，C3～C4等液化石油气组分也在1%左右，液化石油气与燃料气、石脑油的价格有一定的差距，如不回收这些组分会造成液化石油气损失，导致常压塔顶石脑油含有较多的C3～C4组分，致使石脑油的闪点低，产品质量不达标[2]。因此，实现常减压蒸馏装置轻烃回收系统的稳定、优化生产至关重要[3]。轻烃回收有吸附法、油吸收法和低温分离法[4]。炼油厂内传统的轻烃回收装置一般采用油吸收法[5]。近些年，回收轻烃不仅是资源合理利用的需要，也是新建大型炼油项目中重要的工艺装置[6]。轻烃回收装置主要是集中回收全厂干气中的液化气，同时还将常减压装置产生的粗石脑油稳定以后送至下游装置[7]。2021年9月开始，根据市场需要，炼厂增产液化气，为有效的分离回收液化气和干气组分，在保证常减压装置液化气C2和C5含量大于≤3%前提下，不断进行优化操作，尽可能提高液化气产量。

1 常减压装置轻烃回收工艺说明

1.1 装置简介

800万吨/年常减压蒸馏装置为某炼厂原油加工的第一道工序，装置的设计规模为加工阿曼与文昌混合原油800万吨／年，其中阿曼原油:文昌原油=4:1。主要由原油电脱盐脱水、800万吨/年常压蒸馏、250万吨/年减压蒸馏、轻烃回收等单元组成，每年的开工时数计为8 400 h。本装置采用的原油加工工艺路线为“三级电脱盐→闪蒸塔→常压塔→减压塔”，利用原油中各组份的沸点的不同，把原油分离成不同的馏分， 将分离出的石脑油、航煤、柴油、常压渣油及减压渣油等不同馏程的产品，再送往二次加工装置进行加工。

2013年装置进行第二次大检修，对装置进行第二次消除瓶颈挖潜改造，使装置能够在1 100 t/h（即924万吨/年）的原油加工能力上长期平稳运行。

1.2 轻烃回收工艺

常减压装置轻烃回收设计规模为处理塔顶气12.35万吨 /年（14 700 kg/h），常顶油 115.19万吨 /年，年开工时数按8 400 h计。轻烃回收是一个吸收、解吸、蒸馏的过程。该系统将来自常减压蒸馏装置的常压塔塔顶含有液化气和干气组分的混合石脑油进行解吸、吸收和蒸馏，使副产品干气、产品液化气和产品石脑油三者分离，提高轻油收率，也可改善石脑油质量，保证储运安全，充分回收液化气。轻烃回收系统主要由塔顶气压缩部分、吸收及再吸收部分、脱吸部分、稳定部分等组成（工艺流程如图1所示）。处理来自常减压、催化原料预处理（RDS）及柴油加氢精制、航煤加氢装置的塔顶气及减顶瓦斯，具有硫化氢含量高、压力波动较大等特点，操作具有一定的难度和危险性；吸收塔有46层导向浮阀塔板，逆向吸收，中段两段取热；脱吸塔有40层导向浮阀塔板，塔底重沸器用1.0 MPa的蒸汽提供热源；稳定塔设有50层导向浮阀塔板，进料设在塔的中部，可以较灵活地调节塔顶及塔底的产品质量，稳定塔重沸器以常二中作为热源，受常二中的流量和温度影响很大，也给本装置的正常运行带来了一定的难度。再吸收塔以常一中作为吸收油进行吸收。设有4台螺杆压缩机，可以根据轻烃量的变化灵活操作。

图1 轻烃回收工艺原则流程图

2 影响液化气产品收率的因素

随着经济飞速发展、技术进步，我国对能源需求呈快速增长趋势。对于大型炼油厂来说，优化炼油工艺、降低装置能耗能显著降低炼油成本，合理利用资源更为重要[8]。影响常减压装置液化气C2和C5含量的主要因素有：稳定塔顶压力、稳定塔顶温度、稳定塔回流量、稳定塔进料温度、稳定塔底温度、脱吸塔顶压力、脱吸塔底温度及稳定塔回流罐液位波动。温度在稳定塔的操作中是非常关键的参数，塔顶温度、进料温度和塔底温度的变化对塔顶压力、塔底产品石脑油中C4含量以及液化气质量都有很大的影响[9]。

2.1 稳定塔顶压力的控制

稳定塔顶压力对常减压液化气中C2和C5含量都有很大影响，在其他操作条件不变的情况下，塔顶压力越高，液化气中C5含量越低，但是液化气中C2含量会增加。目前，稳定塔塔顶压力控制在0.88±0.01 MPa，常减压液化气中C2和C5含量都在合格范围内。

稳定塔顶压力主要由塔顶油气冷凝冷却量所决定，塔顶压力由热旁路及塔顶干气排放量分程控制进行调节。此外，稳定塔进料流量与组成、塔顶冷凝情况、塔底热源情况、回流罐顶压力、回流是否带水等因素也对塔顶压力的变化提供了条件[10]。

2.2 稳定塔顶温度的控制

稳定塔42层温度与塔顶回流量串级控制对塔顶温度变化尤为重要，塔顶温度与塔顶气冷后温度分别对液化气中C5、 C2含量影响较大。塔顶温度控制过高，会为气相携带重组分创造条件，致使液化气中C5含量超标，而塔顶温度控制过低，液化气中的C3、C4组分会随着液相从塔底抽出，影响稳定石脑油的质量，同时也降低了液化气收率。塔顶气冷后温度过低，液化气中C2含量将增加，过高的冷后温度又会增加压缩机负荷，增加能耗。目前，稳定塔顶温控制在60 ℃左右，塔顶气冷后温度控制在40 ℃左右。

2.3 稳定塔顶回流量的控制

稳定塔顶回流量主要为回流罐产品回流，控制塔顶温度。在其他条件不变的情况下，稳定塔顶回流量增加会降低液化气中C5含量，充足的稳定塔顶回流量是保证液化气中C5合格的重要因素。

2.4 稳定塔进料温度的控制

稳定塔进料温度对稳定塔的汽液相分离有着重要影响。进料温度高，将增加塔内气相负荷，过高的进料温度会使C5更多的蒸发到塔上部；进料温度过低，增加了装置能耗，减少了液化气的收率。

2.5 稳定塔塔底温度的控制

稳定塔底温度主要对液化气中C5含量影响较大。操作中，主要以稳定塔底重沸器来调整塔底温度，热源为常二中。塔底温度高，汽油中轻组分含量少，液化气收率高，但液化气中C5含量将会增加。

2.6 脱吸塔底重沸器温度的控制

塔底温度过低会出现解吸不完全，大量C2组分会滞留在液相进入稳定塔，会导致塔顶压力高，有可能发生液化气中C2组分超标。塔底温度过高会出现解吸过度导致大量的C3、C4组分进入气相，进吸收塔的气量增加，吸收塔吸收不完全，最终使干气中C3、C4组分含量增加。

2.7 稳定塔回流罐液位波动

稳定塔回流罐液位波动，会造成液化气量及稳定塔顶回流量发生大的波动，从而导致冷后温度波动，影响塔顶温度及塔顶压力的稳定，进而影响液化气的产品质量。

3 提高液化气收率措施

高温低压有利于脱吸，应尽可能将稳定塔石脑油中的C1～C5组分精馏出来至稳定塔顶会流罐，才能尽可能提高液化气产量。根据对影响因素的分析结果，采取了对稳定塔塔顶压力、塔顶温度、重沸器出口温度、进料温度等主要工艺参数进行优化调整。

3.1 降低稳定塔顶回流罐压力

在相同温度下， 压力越低，气化率越大，在保证液化气C2组分含量合格的情况下，通过稳定塔不凝气排放量将稳定塔定回流罐压力从0.903 MPa降至0.888 MPa，控稳塔顶压力， 提高不凝气的排放量，有利于油品挥发，提高液化气中C5组分含量。但是要注意塔顶压力不能控制过低，压力过低，气液平衡状态越容易被打破，导致不凝气排放量增大，致使液化气损失[11]。

3.2 提高稳定塔顶温度

温度在稳定塔的操作中是非常关键的参数，稳定塔42层温度由88 ℃提高至96 ℃，将稳定塔顶温度由60 ℃提至65 ℃，温度上升，提高气化率，有利于提高液化气中C5组分含量。

3.3 提高稳定塔底重沸器出口温度

将稳定塔重沸器出口温度由182 ℃提高至187 ℃，温度上升，进一步降低了稳定塔塔底产品石脑油中C4组分的含量，塔底温度应根据产品质量和塔顶压力灵活调节。

3.4 提高稳定塔进料温度

进料温度对塔顶压力、塔底产品石脑油中C4，以及液化气质量都有很大的影响。优化进料温度，将稳定塔进料由144 ℃提高至151 ℃，温度上升，增加塔内气相负荷，液化气中C5组分含量增加。若过于提高进料温度会使塔压升高， 对控制塔顶压力平衡不利，因此进料温度不易控制太高。

3.5 控稳脱吸塔重沸器温度

根据干气中C3以上的含量、液化气中C2组分分析及脱吸塔的实际的解吸压力，要严格把控好脱吸塔温度，避免因解吸不完全或解吸过度的发生，导致液化气中C2组分超标及干气中C3及以上组分超标。塔底温度过低会导致大量C2组分滞留在液相进入稳定塔， 致使塔顶压力升高。塔底温度过高会出现解吸过度，大量的C3、C4组分进入气相，使干气变重[12]。

3.6 控稳稳定塔回流罐液位

控稳稳定塔回流罐液位，内、外操配合每次巡检对稳定塔回流罐液位进行比对，避免因为仪表故障引起回流罐液位波动，造成稳定塔液化气流量出现大幅波动，不仅会影响液化气产品质量和产量，也对稳定塔的正常操作造成干扰。

3.7 适当增加液化气产品质量分析频次

液化气产量提高较多时，容易造成液化气中C5的含量超标，应适当增加液化气化验分析频次，根据分析结果再逐步进行提高液化气产量的操作调整。

4 优化效果

经过一系列优化调整后，如图2所示，液化气的产量与C5的含量变化趋势一致，呈正相关趋势。如表1和图3所示，发现压缩机入口四顶气流量、常顶油流量调整前后数值基本一致，优化后的轻烃回收装置C5组分平均含量由原来1.25%上升到2.45%，液化气产量由15.79 t/h提至18.49 t/h。根据2021年10月份液化气价格4 394元/吨，每日可增收经济效益约28.47万元，当月增加效益约882万元。

图2 液化气出装置流量、C5含量

图3 调节前后液化气中C5平均含量的变化

表1 液化气C5含量、液化气量对比

在正常生产过程中，保证操作稳定，避免出现大波动，是液化气质量合格的必要条件。同时，为保证液化气质量合格，增加对液化气分析频次，并关注液化气的分析数据，确保液化气中C5含量在工艺卡片控制指标上限，一是操作员根据数据进行微调操作，按照操作规程进行液化气采样。若出现液化气C2、C5含量超工艺指标（＞3%），及时调整操作参数，应小幅、分多次调整，调整后2小时左右联系化验进行液化气加样分析，直至液化气产品质量合格。二是严格细化工艺技术管理， 加强对设备仪表的检查维护， 加大工作考核力度， 保证优化措施能得到落实。

5 结语

根据市场导向，通过对常减压轻烃回收系统稳定塔顶压力、塔顶温度、进料温度及塔底重沸器出口温度等主要参数进行优化调整，在保证液化气中C2和C5不大于3%的情况下，液化气中的C5组分含量由原来1.25%上升到2.45%，液化气产量由15.79 t/h提至18.49 t/h， 整个生产过程操作平稳，分离效果明显提高，液化气收率增加，达到了公司增产液化气的要求，10月份增加经济效益约882万元，常减压装置总拔出率也相应增加，使装置获得最佳的经济效益。