吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝流程研究

1、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝流程研究目 錄u緒論緒論u吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝流程的沿革吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝流程的沿革u新工藝流程開發(fā)研究新工藝流程開發(fā)研究u兩種流程能耗與經濟效益的比較兩種流程能耗與經濟效益的比較u新工藝流程的主要特點新工藝流程的主要特點u結結 論論項目來源和主要研究內容項目來源和主要研究內容u項目來源項目來源 項目來源于石化企業(yè)吸收穩(wěn)定裝置的優(yōu)化改造。項目來源于石化企業(yè)吸收穩(wěn)定裝置的優(yōu)化改造。u主要研究內容主要研究內容以系統(tǒng)分析和過程模擬技術為基礎，對吸以系統(tǒng)分析和過程模擬技術為基礎，對吸收穩(wěn)定系統(tǒng)進行新的省能的工藝流程研究。收穩(wěn)定系統(tǒng)進行新的省能的工藝流程研究。采用華賁教授創(chuàng)立的三環(huán)節(jié)分解協(xié)調優(yōu)

2、化采用華賁教授創(chuàng)立的三環(huán)節(jié)分解協(xié)調優(yōu)化方法，綜合集成方法，綜合集成,整體優(yōu)化整體優(yōu)化,設計新流程。設計新流程。在相同的進出口條件下，對新流程和雙塔在相同的進出口條件下，對新流程和雙塔流程進行分析比較。流程進行分析比較?；ち鞒棠M技術化工流程模擬技術u化工流程模擬技術的發(fā)展化工流程模擬技術的發(fā)展u化工流程模擬技術的特點化工流程模擬技術的特點在煉油和石化領域，取代了實驗室實驗在煉油和石化領域，取代了實驗室實驗.。不受壓力、溫度、物料、設備和儀表等等不受壓力、溫度、物料、設備和儀表等等條件的限制，節(jié)省了費用和時間。條件的限制，節(jié)省了費用和時間。較高的準確性和可靠性較高的準確性和可靠性國外很多煉油、

3、石化企業(yè)已將國際著名的國外很多煉油、石化企業(yè)已將國際著名的化工模擬軟件，如化工模擬軟件，如ASPEN PLUSASPEN PLUS和和PRO/IIPRO/II等等作為企業(yè)標準。作為企業(yè)標準。熱力學方法熱力學方法熱力學方法研究的進展已經可以準確的應用狀態(tài)方程計算石油熱力學方法研究的進展已經可以準確的應用狀態(tài)方程計算石油餾份和烴類的熱力學性質。如廣泛采用的餾份和烴類的熱力學性質。如廣泛采用的 PR 狀態(tài)方程，是狀態(tài)方程，是 Peng-Robinson 于于 1976 年提出的半經驗半理論方程，通過數(shù)萬點的實年提出的半經驗半理論方程，通過數(shù)萬點的實驗數(shù)據(jù)回歸了方程中的各項系數(shù)，其準確性已獲普遍承認。

4、大多驗數(shù)據(jù)回歸了方程中的各項系數(shù)，其準確性已獲普遍承認。大多數(shù)情況下混合物相平衡常數(shù)的計算，平均誤差小于數(shù)情況下混合物相平衡常數(shù)的計算，平均誤差小于 5%，這已是十，這已是十分高的準確度。該方法的準確性不僅為實驗數(shù)據(jù)所證實，也為如分高的準確度。該方法的準確性不僅為實驗數(shù)據(jù)所證實，也為如乙烯、常減壓、氣分和吸收穩(wěn)定等裝置的生產數(shù)據(jù)所肯定。如乙乙烯、常減壓、氣分和吸收穩(wěn)定等裝置的生產數(shù)據(jù)所肯定。如乙烯裝置中的乙烯塔塔頂基本為純乙烯烯裝置中的乙烯塔塔頂基本為純乙烯（濃度為（濃度為 99.96%） ，丙烯塔） ，丙烯塔塔頂為純丙烯塔頂為純丙烯（99.6%） ；由） ；由 PR 方程所算的溫度和實驗值方

5、程所算的溫度和實驗值（純組（純組分實驗值比較容易獲得）相差小于分實驗值比較容易獲得）相差小于 1 C，和生產裝置的實測值也，和生產裝置的實測值也十分吻合。準確的熱力學性質計算為流程模擬計算的準確性提供十分吻合。準確的熱力學性質計算為流程模擬計算的準確性提供了保證。了保證。 催化裂化裝置是我國主要的原油加工裝置之一。催化裂化裝置是我國主要的原油加工裝置之一。它是將重質油輕質化，生產液化氣、汽油和柴油的它是將重質油輕質化，生產液化氣、汽油和柴油的重要裝置。根據(jù)重要裝置。根據(jù)19981998年的統(tǒng)計，全國催化裂化裝置年的統(tǒng)計，全國催化裂化裝置的生產能力已達的生產能力已達72007200萬噸萬噸/ /

6、年。而吸收穩(wěn)定系統(tǒng)是催年。而吸收穩(wěn)定系統(tǒng)是催化裂化裝置中的后處理系統(tǒng)，它將催化裂化反應產化裂化裝置中的后處理系統(tǒng)，它將催化裂化反應產物分離成干氣、液化氣和穩(wěn)定汽油產品。物分離成干氣、液化氣和穩(wěn)定汽油產品。本催化裂本催化裂化裝置與一般的催化裝置工藝流程基本相同，即由化裝置與一般的催化裝置工藝流程基本相同，即由三個部分組成：反應三個部分組成：反應-再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和吸收穩(wěn)再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。定系統(tǒng)。因而吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的產品收率和能耗對整因而吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的產品收率和能耗對整個裝置的經濟效益有著十分重要的作用。因此，即個裝置的經濟效益有著十分重要的作用。因此，即使我國催化裂化生產能力的一

7、半改造為新流程，每使我國催化裂化生產能力的一半改造為新流程，每年的總計經濟效益也有上億元。年的總計經濟效益也有上億元。催化裂化裝置簡介催化裂化裝置簡介雙塔流程圖雙塔流程圖(PFD) 12.8Kg/cm12.8Kg/cm2 2的壓縮富氣與吸收塔塔底的富吸收油及脫吸塔頂部的脫的壓縮富氣與吸收塔塔底的富吸收油及脫吸塔頂部的脫吸氣混合后，冷凝冷卻，然后進平衡罐進行氣液分離。液相稱作凝縮吸氣混合后，冷凝冷卻，然后進平衡罐進行氣液分離。液相稱作凝縮油，被穩(wěn)定汽油加熱至油，被穩(wěn)定汽油加熱至 7070 C C 后用泵打入脫吸塔塔頂，氣相直接進入吸后用泵打入脫吸塔塔頂，氣相直接進入吸收塔底部。收塔底部。粗汽油作

8、為吸收劑直接進入吸收塔頂部，穩(wěn)定汽油作為補充吸收劑粗汽油作為吸收劑直接進入吸收塔頂部，穩(wěn)定汽油作為補充吸收劑用泵打入吸收塔頂。為取走吸收過程中放出的熱量，吸收塔采用兩個用泵打入吸收塔頂。為取走吸收過程中放出的熱量，吸收塔采用兩個中段回流來冷卻。中段回流來冷卻。貧氣由吸收塔頂部排出，進入再吸收塔底部。來自分餾塔系統(tǒng)的輕貧氣由吸收塔頂部排出，進入再吸收塔底部。來自分餾塔系統(tǒng)的輕柴油作為再吸收劑，由再吸收塔頂部打入，以回收貧氣帶出的汽油組柴油作為再吸收劑，由再吸收塔頂部打入，以回收貧氣帶出的汽油組分。再吸收塔底部富吸收柴油返回主分餾塔。塔頂干氣至氣體脫硫系分。再吸收塔底部富吸收柴油返回主分餾塔。塔頂

9、干氣至氣體脫硫系統(tǒng)或排入燃料氣管網(wǎng)。統(tǒng)或排入燃料氣管網(wǎng)。進入脫吸塔塔頂?shù)哪s油，脫去進入脫吸塔塔頂?shù)哪s油，脫去 C C2 2以下的輕組分，脫乙烷汽油由以下的輕組分，脫乙烷汽油由脫吸塔底部用泵抽出，與穩(wěn)定汽油換熱后，進入穩(wěn)定塔，以分離液化脫吸塔底部用泵抽出，與穩(wěn)定汽油換熱后，進入穩(wěn)定塔，以分離液化氣餾分和汽油餾分。氣餾分和汽油餾分。液化氣自穩(wěn)定塔塔頂分出，一部分作為塔頂回流，其余部分送去脫硫液化氣自穩(wěn)定塔塔頂分出，一部分作為塔頂回流，其余部分送去脫硫或直接作為產品出裝置。穩(wěn)定汽油從重沸器底部出來先后加熱脫乙烷或直接作為產品出裝置。穩(wěn)定汽油從重沸器底部出來先后加熱脫乙烷汽油與凝縮油，再經冷卻水冷

10、卻后，分為兩路：一路用泵送至吸收塔汽油與凝縮油，再經冷卻水冷卻后，分為兩路：一路用泵送至吸收塔塔頂作為補充吸收劑，另一路作為產品出裝置。塔頂作為補充吸收劑，另一路作為產品出裝置。新工藝流程流程圖新工藝流程流程圖(PFD)1 12 2. .8 8K Kg g/ /c cm m2 2的的壓壓縮縮富富氣氣進進入入汽汽液液平平衡衡罐罐進進行行汽汽液液分分離離。氣氣相相直直接接進進入入油油吸吸收收脫脫乙乙烷烷塔塔的的第第2 20 0 塊塊理理論論板板，液液相相用用泵泵打打入入第第2 25 5 塊塊理理論論板板。粗粗汽汽油油作作為為吸吸收收劑劑直直接接進進入入油油吸吸收收脫脫乙乙烷烷塔塔塔塔頂頂，穩(wěn)穩(wěn)定定

11、汽汽油油作作為為補補充充吸吸收收劑劑用用泵泵打打入入油油吸吸收收脫脫乙乙烷烷塔塔塔塔頂頂。塔塔頂頂氣氣體體經經塔塔頂頂冷冷凝凝器器冷冷凝凝后后，進進入入一一平平衡衡罐罐。貧貧氣氣直直接接進進入入再再吸吸收收塔塔底底部部，液液相相用用泵泵打打回回油油吸吸收收脫脫乙乙烷烷塔塔頂頂。為為取取走走吸吸收收過過程程中中放放出出的的熱熱量量，在在油油吸吸收收脫脫乙乙烷烷塔塔第第1 15 5 塊塊板板采采用用一一個個中中段段回回流流來來冷冷卻卻。為為有有效效地地利利用用能能量量，在在塔塔的的底底部部設設一一中中間間再再沸沸器器。來來自自分分餾餾塔塔系系統(tǒng)統(tǒng)的的輕輕柴柴油油作作為為再再吸吸收收劑劑，由由再再吸

12、吸收收塔塔頂頂部部打打入入，以以回回收收貧貧氣氣帶帶出出的的汽汽油油組組分分。再再吸吸收收塔塔底底部部富富吸吸收收柴柴油油返返回回分分餾餾塔塔系系統(tǒng)統(tǒng)。塔塔頂頂干干氣氣至至氣氣體體脫脫硫硫系系統(tǒng)統(tǒng)或或排排入入燃燃料料氣氣管管網(wǎng)網(wǎng)。脫脫乙乙烷烷汽汽油油由由油油吸吸收收脫脫乙乙烷烷塔塔底底部部用用泵泵抽抽出出，直直接接進進入入穩(wěn)穩(wěn)定定塔塔，以以分分離離液液化化氣氣餾餾分分和和汽汽油油餾餾分分。液液化化氣氣自自穩(wěn)穩(wěn)定定塔塔塔塔頂頂分分出出，一一部部分分作作為為塔塔頂頂回回流流，其其余余部部分分送送去去脫脫硫硫或或直直接接作作為為產產品品出出裝裝置置。穩(wěn)穩(wěn)定定汽汽油油從從重重沸沸器器底底部部出出來來先

13、先做做油油吸吸收收脫脫乙乙烷烷塔塔塔塔底底再再沸沸器器熱熱源源，然然后后加加熱熱油油吸吸收收脫脫乙乙烷烷塔塔中中間間再再沸沸器器，再再經經冷冷卻卻水水冷冷卻卻后后，分分為為兩兩路路：一一路路用用泵泵送送至至吸吸收收塔塔塔塔頂頂作作為為補補充充吸吸收收劑劑，另另一一路路作作為為產產品品出出裝裝置置。圖圖1 吸收脫吸單塔流程簡圖吸收脫吸單塔流程簡圖 圖圖2 吸收脫吸雙塔流程簡圖吸收脫吸雙塔流程簡圖雙塔流程的嚴重缺陷雙塔流程的嚴重缺陷u脫吸塔頂氣相、吸收塔釜液返回系統(tǒng)的脫吸塔頂氣相、吸收塔釜液返回系統(tǒng)的最開始處，相當于進料量的大量返回物最開始處，相當于進料量的大量返回物料在系統(tǒng)中循環(huán)，必然造成能量的

14、浪費。料在系統(tǒng)中循環(huán)，必然造成能量的浪費。u單獨的吸收塔、脫吸塔效率都比較低下，單獨的吸收塔、脫吸塔效率都比較低下，這又造成了能量的損失這又造成了能量的損失。單塔流程的控制問題單塔流程的控制問題u吸收和脫吸屬于多級多組分分離的范疇，吸收和脫吸屬于多級多組分分離的范疇，必須遵循蒸餾分離過程的基本原理。必須遵循蒸餾分離過程的基本原理。u在石化領域，同一塔內，塔頂、塔釜對在石化領域，同一塔內，塔頂、塔釜對分離要求均有嚴格規(guī)定的蒸餾塔比比皆分離要求均有嚴格規(guī)定的蒸餾塔比比皆是，而且長期以來操作良好。是，而且長期以來操作良好。u過程控制的進步和發(fā)展，特別是先進控過程控制的進步和發(fā)展，特別是先進控制技術的

15、蓬勃發(fā)展，使得控制更不成為制技術的蓬勃發(fā)展，使得控制更不成為問題。問題。新流程的開發(fā)思路新流程的開發(fā)思路u取取消雙塔流程中的兩股返回物料消雙塔流程中的兩股返回物料u采用復雜蒸餾塔取代原有的吸收塔采用復雜蒸餾塔取代原有的吸收塔和脫吸塔和脫吸塔u換熱網(wǎng)絡的合理匹配換熱網(wǎng)絡的合理匹配雙塔流程的選定雙塔流程的選定u取自某大型煉油廠的催化裂化裝置取自某大型煉油廠的催化裂化裝置u進料數(shù)據(jù)、產品規(guī)格等參數(shù)來自現(xiàn)場的進料數(shù)據(jù)、產品規(guī)格等參數(shù)來自現(xiàn)場的實測標定數(shù)據(jù)和有關規(guī)定實測標定數(shù)據(jù)和有關規(guī)定u模擬結果與生產數(shù)據(jù)符合較好模擬結果與生產數(shù)據(jù)符合較好u與新流程有相同的比較基準與新流程有相同的比較基準進料條件和原料

16、組成進料條件和原料組成恩 氏 曲 線 或 組 成物料壓力Kg/cm2溫度C流量t/hHK 5% 10%30%50%70%90% 95%KK粗汽油12.54039.94054 6899 124 150 186212貧吸收油9.54030.0 193.5220229.5248269.5295 324 340347富氣12.84027.0N2 5.2 CO2 1.23 CO 0.54 O2 1.3 H2 12.0C1 15.34 C2 7.4 C2= 8.92 C30 4.12 C3= 15.82IC40 5.14 NC40 1.20 BUT1 4.85 IBTE 2.2BTT2 3.97 BTC2

17、 1.53 NC5 10.98產品規(guī)格表產品規(guī)格表 干氣中C3濃度3% 液化氣中C2含量1% 液化氣中 C5以上組分含量2% 穩(wěn)定汽油中C4含量1%產品產量一覽表產品產量一覽表 產品產量 ( t/h )新工藝流程雙塔流程 干氣13.75214.099 液化氣23.53523.511 穩(wěn)定汽油70.78170.266過程系統(tǒng)的經濟活動過程系統(tǒng)的經濟活動1616,39,39 可以描述如下：可以描述如下：B+T = S-MB+T = S-M- -( (Oe+Od+Oc)Oe+Od+Oc)式中：式中：B B純利潤；純利潤；T T稅收；稅收；S S銷售收入；銷售收入；M M物耗物耗OeOe能耗；能耗；O

18、dOd設備費；設備費；OcOc其它費用其它費用研究目的主要在于比較兩種流程經濟效益的優(yōu)劣。因而研究目的主要在于比較兩種流程經濟效益的優(yōu)劣。因而經濟效益比較的函數(shù)簡化為：經濟效益比較的函數(shù)簡化為：總經濟效益總經濟效益 P P = = 銷售收入銷售收入 S S - - 能耗費能耗費 OeOe有關價格分別如下：冷卻水有關價格分別如下：冷卻水0.250.25 元元/ /噸，中壓蒸汽噸，中壓蒸汽8080 元元/ /噸， 電噸， 電0.40.4 元元/ /度， 干氣度， 干氣600600 元元/ /噸， 液化氣噸， 液化氣14501450元元/ /噸，穩(wěn)定汽油噸，穩(wěn)定汽油20502050 元元/ /噸。噸

19、。兩種流程能耗費和經濟效益表兩種流程能耗費和經濟效益表單位：萬元單位：萬元/年年銷售收入水電蒸汽總能耗費總經濟效益新流程1499832028011871469148514雙塔流程14927727210216862060147217相對值706-70-22-499-5911297新工藝流程的主要特點新工藝流程的主要特點u取消了雙塔流程中的兩股返回物料取消了雙塔流程中的兩股返回物料u采用復雜蒸餾塔代替原有的吸收塔和脫采用復雜蒸餾塔代替原有的吸收塔和脫吸塔吸塔u換熱網(wǎng)絡的合理匹配換熱網(wǎng)絡的合理匹配(穩(wěn)定塔取消進料預穩(wěn)定塔取消進料預熱器熱器)u分離汽油餾分的能力提高分離汽油餾分的能力提高u新流程設備費用較雙塔流程節(jié)省新流程設備費用較雙塔流程節(jié)省系統(tǒng)能量平衡匯總表系統(tǒng)能量平衡匯總表能 量 (MKcal/hr) 項 目新流程雙塔流程