轻烃回收装置液化气C5组分超标原因分析

李治明，莫志喜，侯宝珍，陈贤德，荣 荣

(中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

轻烃回收装置主要是回收全厂干气中的液化气，同时还将常减压装置产生的常顶石脑油变为稳定石脑油送至下游装置[1]。C5是液化气的一项关键控制指标，过多的C5组分会造成液化气带油，降低了作为燃料气使用的安全性，并且使稳定石脑油收率降低，影响装置的整体效益[2]。随着市场对液化气品质增加，石油化工厂要精益求精，不断优化操作，提高液化气的质量满足市场需要[3]。稳定塔在保证液化气质量中扮演着重要角色，稳定塔控制液化气的C5组分含量及稳定石脑油饱和蒸汽压[4]。本文针对液化气C5组分含量超标的问题，通过分析稳定塔各项操作因素，采取多方面措施进行优化和调整，快速消除了装置不安全的运行情况。

1 轻烃回收装置工艺

轻烃回收装置设计规模为处理常顶油115.19万吨/年，塔顶气12.35万吨/年，原料性质如表1所示。如图1所示，轻烃回收系统原料为常减压装置常顶气，催化原料预处理装置、柴油加氢精制装置、航煤加氢精制装置及连续重整装置塔顶气，气体经四顶气压缩机压缩后与来自脱吸塔顶的脱吸气混合进入压缩机出口分液罐进行分液，分液后的压缩干气与稳定塔顶(104-C-403)不凝气一起至吸收塔(104-C-402)底部，与来自常减压装置的常顶油在塔内进行逆流传质，吸收塔顶气进入再吸收塔(104-C-404)的底部，与来自常压塔的贫再吸收油(常一中)进行再吸收，再吸收塔顶的干气出装置去脱硫。常顶油在吸收塔(104-C-402)中对压缩干气及稳定塔顶不凝气进行吸收，吸收塔底油经吸收塔底泵(104-P-404A/B)抽出进脱吸塔脱吸，脱吸塔顶气和压缩机出口气体一起进压缩机出口水冷器冷却。脱吸塔底油经脱吸塔底泵(104-P-407A/B)打入稳定塔。稳定塔顶油气经稳定塔顶水冷器(104-E-405W)冷至40 ℃后进入稳定塔顶回流及产品罐(104-D-403)，分出的不凝气去吸收塔，冷凝的液化气一路作为稳定塔顶冷回流，一路至脱硫脱硫醇装置。稳定塔底石脑油经换热，作为重整装置进料或出装置至罐区。

图1 轻烃回收装置工艺流程图

表1 轻烃回收装置原料性质

表2 液化气采样分析

2 液化气C5超标现象、原因分析及调节过程

2.1 事件经过

轻烃回收装置液化气一部分作为稳定塔冷回流，一部分送至双脱装置。2022年6月30日00：00时常减压装置液化气采样分析C5为2.95%。如表1所示，6时左右对液化气进行加样，液化气C5含量为3.69%，超工艺指标上限(指标为≤3%)，调整操作后于07：26、12：00和13：58进行3次加样液化气C5含量大于3%，16：21第4次加样液化气C5加样分析结果为2.60%，18：00、20：00、22：00和7月1日0：00继续加样，液化气C5含量均小于3%，此次常减压液化气C5超标约10 h。

2.2 原因分析

(1)稳定塔进料温度由140 ℃波动至143 ℃，进料温度的变化增加了塔内气相负荷，过高的进料温度会使更多的C5蒸发到塔上部，可能致使液化气C5含量上升。

(2)2022年6月17日，常减压装置开始带炼T-35104罐污油50 t/h，6月28日提至100 t/h，该罐油由各装置停开工期间产生的不合格稳定石脑油、煤油、柴油、蜡油、渣油等油品组成，C1～C4组分较少。稳定塔顶压力、稳定塔进料温度、稳定塔重沸器温度和稳定塔42层温度在与第四周期操作基本一致的工况下，石脑油中更多的C5组分被蒸发到塔上部。

(3)由于常顶油气量比第四周期要大，且6月29日之前加工脱丁烷塔顶气(C1～C2组分较多)，加之不凝气至双脱装置管线限流，致使轻烃系统各塔内不凝气组分过多、超负荷运行，稳定塔塔顶回流罐D-403不凝气高于正常生产(2 000 Nm3/h)，不凝气外放量保持在5 000～6 000 Nm3/h，稳定塔顶压力难以控制，塔内气速过快，可能导致不凝气携带过多的C5组分至液化气中。

(4)开工初期，液化气水冷器循环水背压高、流速低，影响了传热效率，导致水冷器冷却效果不好，水冷器热旁路已关闭，没有起到对塔顶出来的液化气气相冷凝的作用，在保证塔顶压力稳定的情况下，回流罐不凝气外放压控阀增大，塔内气速过快，过多的C5组分被带至液化气中，同时液化气组分C3～C4也随不凝气外放至吸收塔，从而导致轻烃回收装置负荷增大。

(5)稳定塔回流罐内液化气置换时间较长，致使液化气C5含量难以在短时间内恢复正常，故置换近10 h时C5后才降至指标范围内。

2.3 调节过程

2022年6月30日6时液化气C5组分含量超工艺指标，通过置换约10 h时，16：21加样合格，后续2 h进行一次液化气加样，实时监控产品质量。期间，操作人员做了以下调整：

(1)稳定塔进料温度由143 ℃降至138 ℃。

(2)稳定塔重沸器温度由181 ℃降至176 ℃。

(3)稳定塔塔顶压力由0.92 MPa提至0.95 MPa。

(4)稳定塔42层温度由90 ℃逐步降至81 ℃。

(5)降低稳定塔回流罐104-D-403液位至20%，再重新提高液位，提高液化气置换效果。

(6)优化厂区每台水冷器流量，降低循环水背压，增大液化气水冷器循环水流速，水冷器热旁路阀位由0%提至6%，让液化气完全冷凝。

(7)关闭脱丁烷塔顶气界区阀，停止加工脱丁烷塔顶气。

(8)联系生产经营部减少带炼T-35104罐污油。

7月1日，在确保液化气质量合格的情况下，稳定塔进料温度提高至140 ℃，42层温度控制在86 ℃左右，塔顶压力降至0.94 MPa，重沸器温度提至180 ℃。连续60 h液化气C3～C4组分含量如图2所示，石脑油中过多的液化气C3～C4组分蒸发出至稳定塔回流罐，提高液化气收率，同时避免石脑油带过多轻组分影响下游装置运行，通过采样分析石脑油饱和蒸气压分析结果为54.1 kPa，低于饱和蒸气压控制指标76 kPa。

图2 液化气C3～C4组分含量

3 操作参数的影响

稳定塔塔顶温度、塔顶压力、塔底温度、进料温度及进料性质等参数发生变化，都会影响到塔内气液相平衡、物料平衡及热量平衡，从而影响到液化气 C5组分含量和稳定石脑油饱和蒸汽压[5]。

3.1 塔顶温度

稳定塔塔顶温度是控制液化气C5含量的主要操作参数[6]，稳定塔顶温度主要由塔42层温度和塔顶回流量串级进行控制。升高塔42层温度，降低塔顶冷回流，塔顶温度会相应上升，气相中会携带一些重组分蒸发出去，造成液化气C5组分含量上升，稳定石脑油饱和蒸汽压下降。相反，增加塔顶冷回流量，塔顶温度下降，轻组分不能被全部拔出，从而致使塔顶液化气收率下降，稳定石脑油饱和蒸汽压也会相应升高。在温度变化时，稳定石脑油饱和蒸汽压也相应的发生变化，所以要及时对相关参数进行相应的调整，保证塔的操作平稳，通过优化稳定塔42层温度控制为85～86 ℃，塔顶温度为58～59 ℃。

3.2 塔顶压力

稳定塔塔顶压力主要由热旁路及塔顶干气排放量分程控制进行调节，调节操作压力高于液化气在冷却后温度下的饱和蒸汽压，确保液化气C3～C4组分完全冷凝。若在液化气的泡点温度下，液化气随不凝气至吸收塔，导致液化气收率下降[7]。稳定塔塔顶压力升高，重组分难以蒸发，液化气C5组分含量降低，塔底稳定石脑油饱和蒸汽压升高。压力下降时，油品中的重组分气化率上升，会导致稳定石脑油饱和蒸汽压下降，液化气C5含量上升。另外，稳定塔进料性质与加工量、塔顶水冷器冷却效果、塔底重沸器热源情况等因素也对塔顶压力有一定的影响。经过优化调整，稳定塔塔顶压力控制在(0.94±0.01)MPa，液化气中C2和C5组分含量均小于3%。

3.3 塔底温度

为保证塔顶、塔底产品质量，稳定塔塔底温度是关键的一个参数[8]，塔底温度主要由塔底重沸器104-E-403来控制，热源为常二中或1.0 MPa蒸汽。塔底温度低，干气及液化气轻组分汽化不出去，易造成稳定石脑油饱和蒸汽压超标。塔底温度高，油品中的重组分会被蒸发至塔顶，致使稳定石脑油饱和蒸压下降，同时造成液化气C5大于3%。目前，塔底温度控制在180～183 ℃。

3.4 进料性质

进料性质与塔顶气与常顶石脑油轻重组分含量变化有关，若进料的轻组分含量多，要降低塔底温度或增大塔顶压力，若不及时调整，重组分会被轻组分携带至塔顶，会导致液化气C5组分含量上升，稳定石脑油饱和蒸汽压下降。若进料的重组分含量多，在其他条件不变的情况下，轻组分会被重组分夹带至塔底，液化气收率下降，稳定石脑油饱和蒸汽压也会降低，要适当的提高塔底温度或者降低塔的压力。

3.5 进料温度

稳定塔进料温度直接影响到塔的精馏操作[9]，进料温度高，气化量大，塔内气相负荷增加，气相中重组分增多，会使C5更多的蒸发到塔顶，塔底稳定石脑油饱和蒸汽压下降，过高进料温度会使塔压升高，对控制塔顶压力平衡不利，因此稳定塔的进料温度要根据塔的操作进行控制。相反，进料温度低，会导致塔内汽液相分离不完全，需要进一步提高塔底温度才能保证塔顶、塔底产品质量合格，此时也增加了装置能耗。经过优化，稳定塔进料温度控制在140～142 ℃。

4 讨论及建议

(1)装置生产中，稳定石脑油饱和蒸汽压低，液化气C5组分含量高，液化气收率高。相反稳定石脑油饱和蒸汽压高，液化气C5组分含量低，稳定石脑油收率高。在实际操作中在保证稳定石脑油低于饱和蒸气压控制指标的情况下，可采用提高顶塔压力、降低塔顶温度的方式，提高稳定石脑油饱和蒸汽压，降低液化气C5组分含量，确保液化气产品质量合格。

(2)装置运行中，若出现轻烃液化气C5不合格的情况，要立即对稳定塔进行提压、降温操作，降低重沸器的温度、降低稳定塔42层温度、降低稳定塔进料温度，提高塔顶压力，从而降低液化气中C5组分含量，2 h进行一次加样，直至产品质量合格。若液化气C5含量上涨较多或接近于指标上限，增加稳定塔顶回流量，提高精馏度可降低液化气中C5含量，防止产品质量不合格。

(3)稳定塔调整操作时，要以产品质量为根本，根据各工艺参数的变化情况及时分析，控制好气液相平衡、物料平衡及热量平衡，小幅度多次调节，避免大幅度调节造成塔波动。

5 结 论

对轻烃回收装置液化气中C5组分超标情况进行分析及调整，液化气中C5组分超标是由于稳定塔进料温度波动、带炼T-35104罐污油、加工脱丁烷塔顶气、稳定塔塔顶水冷器冷却效果不佳所造成。通过对稳定塔重沸器温度、42层温度、进料温度、塔顶压力等工艺参数进行优化，解决了液化气中C5组分含量超标的问题。

在装置运行过程中，对于影响产品质量不合格的因素，要及时进行分析、查找原因，并快速采用相应的对策进行解决。面对新的生产要求，岗位员工要在弄透装置工艺流程、工艺指标、应急事故处置预案及生产原理上下功夫，锻造出硬技能，切实做到精准、快速消除生产中遇到的难题，确保装置安稳运行。