吸收稳定系统工艺流程现状和新流程开发_新的节能工艺流程开发

吸收稳定系统工艺流程现状和新流程开发(Ⅱ

)———新的节能工艺流程开发

陆恩锡　张慧娟　朱霞林

华南理工大学化学工程研究所(广东省广州市510640)

摘要:针对现有“双塔流程”的缺点,应用流程模拟和总体优化技术,提出了一个新的节能的吸收稳定系统工艺流程。该流程采用油吸收脱乙烷塔代替原有的吸收塔和解吸塔,并对换热网络重新进行了匹配,从而取消了原“双塔流程”的两股返回物料,新流程不但增加了产品的回收率,而且还降低了能耗。新流程与“双塔流程”相比,按催化裂化装置1.2M t/a 处理量计,在同样的进料和产品规格下,年净增经济效益达11.44×106RM B 。

主题词:吸收塔　稳定塔　流程设计　节能　优化

针对吸收稳定系统“双塔流程”的缺点,采用美国Aspen T ech 公司的流程模拟软件ASPE N P LUS 作为研究开发工具,提出一个既有别于原“单塔流程”,又不同于“双塔流程”的新的节能的吸收稳定系统。应用计算机模拟开发新流程时,除了遵循吸收稳定系统的评价方法所规定的原则外,还有两处需对原规定作出调整,一是规定干气中C =3摩尔分数不变,即新流程的干气C =3摩尔分数和“双塔流程”一样,均为3%;二是补充吸收剂的流量不予固定,只要满足所有产品规格即可。在完全相同的进料和产品规格下对新旧流程进行比较。与新流程进行对比的现有流程也为某1.2Mt/a 的催化裂化装置。

新的、节能的吸收稳定系统工艺流程如图1所示[1]

。

图1　新的吸收稳定系统工艺流程

1—油吸收脱乙烷塔;2—再吸收塔;3—稳定塔

压缩富气和粗汽油分别进入油吸收脱乙烷塔中部和顶部,该塔塔顶气相出料进入再吸收塔,分离为干气和富吸收油;塔釜釜液直接进入稳定塔,稳定塔塔顶出液化石油气产品,塔釜采出稳定汽油。稳定汽油先作为油吸收脱乙烷塔塔釜再沸器的热源,然后再用来加热该塔的中间再沸器。从

中间再沸器出来的稳定汽油温度已降至80～90℃,再用水冷至约40℃,此后分成两股,一股作

为补充吸收剂,返回油吸收脱乙烷塔,另一股作为稳定汽油产品。

1　新的吸收稳定系统工艺流程特点1.1　取消了原“双塔流程”的两股返回物料

取消了原“双塔流程”中的吸收塔釜液和解吸塔塔顶气相两股返回物料,从而使得操作费用得以较大幅度的下降。1.2　油吸收脱乙烷塔的应用采用新型油吸收脱乙烷塔取代了“双塔流程”中的吸收塔和解吸塔。该油吸收脱乙烷塔也不同于“单塔流程”中的吸收解吸塔。其实质是一个复杂蒸馏塔,由于设置了塔顶冷凝器,可以通过调节回流比有效地控制塔顶气相产品的质量。因而从根本上解决了原“单塔流程”产品质量较难控制的问题。

“双塔流程”中单独吸收塔和和解吸塔的效率是比较低的。而蒸馏塔的效率一般在60%以上,新流程物系条件下,可达60%～70%,远较单独吸收塔和解吸塔为高。因而采用油吸收脱乙烷塔除了可以取消返回物料外,还提高了塔的效率。

为充分利用装置内部的低温热量,该复杂蒸馏塔还辅以中间冷却器、中间再沸器等节能技术。

收稿日期:2001-03-02。

作者简介:陆恩锡,教授,博士生导师,1966年毕业于清华大学工程化学系,主要从事化工过程模拟和优化的研究。

炼　油　设　计

2001年7月 PETRO LE UM REFI NERY E NGI NEERI NG 第31卷第7期

通过流程模拟,匹配出最佳工艺参数,如塔板数、进料位置、进料数量、中间冷却器和中间再沸器的适宜位置和负荷大小、塔的适宜温度剖面等。

1.3　换热网络优化匹配

“双塔流程”换热网络匹配不够合理是造成能耗较大的重要原因之一。新系统开发中重新对换热网络进行了优化匹配,取消了解吸塔和稳定塔的进料预热器。稳定塔釜液直接用来作为油吸收脱乙烷塔塔釜再沸器的热源,从该再沸器出来的稳定汽油再用于加热该塔的中间再沸器。由中间再沸器出来的稳定汽油温度则已降低到80～90℃,然后再进入水冷却器。稳定汽油水冷却器的热负荷可减少一半之多,不仅较大地降低了冷却水的消耗,还充分利用了系统内部的热量,取得了较好的节能效果。

1.4　提高了C4以上烃类的回收能力

由于采用了油吸收脱乙烷塔,较大地增强了对C4以上烃类和汽油馏分的分离回收能力。与“双塔流程”相比,在同等条件下,干气中这部分物料的含量有较大幅度降低。因而增加了液化石油气和稳定汽油的产量,提高了总体经济效益。

表1分别给出了“双塔流程”的吸收塔塔顶气相和新流程油吸收脱乙烷塔塔顶气相有关组分的质量流量。可以看出新流程从C4组分到汽油馏分的流量均比双塔流程要小,也即新流程采用油吸收脱乙烷塔使分离能力得以提高。

表1　吸收塔塔顶和油吸收脱乙烷塔

塔顶气相组分质量流量比较　kg/h

项　目双塔流程新流程

非烃气体35233523

CH430893089

ΣC

257935792

ΣC

3902893

ΣC

4121106

ΣC

51004813

汽油馏分13811061

总流量1581415276

1.5　节省设备投资

新流程不仅产品回收率高、能耗低、流程简单合理,并且设备数量较“双塔流程”有一定的减少,设备投资也较“双塔流程”低。对于吸收稳定系统,设备费用主要由塔器和换热器所组成,根据模拟结果即可估算出设备投资,表2和表3分别给出了塔器和换热器的投资比较。从表2可见,新流程的塔器投资较“双塔流程”低11.42×104RM B 。对于换热器的设备投资,情况也类似,新流程要低44.08×104RM B。

表2　新流程和“双塔流程”塔器投资比较

项　目

新流程

脱乙　再吸　稳定

烷塔　收塔　塔　

双塔流程

吸收　解吸　再吸　稳定

塔 塔 收塔　塔　直径/mm

2200/

2400

1200

1600/

2600

220024001200

1800/

2600板数60204030302040

设备费用/

104RM B

102.515.0273.0449.9760.0115.0277.02总计/

104RM B

190.60202.02表3　新流程和“双塔流程”换热器投资比较

项　目

新流程

换热面　费用/104

积/m2　RM B

双塔流程

换热面　费用/104

积/m2　RM B

压缩富气冷却器75244.82

解吸塔进料预热器1037.22

稳定塔进料预热器43 3.23

脱乙烷塔附属

换热器(共5台)

122368.14

吸收塔中段回流

冷却器(共2台)

24016.02

解吸塔再沸器22713.61

稳定塔冷凝器119254.36126160.84

稳定塔再沸器37017.5933614.69

稳定汽油水冷器42020.1791443.91

总计3205160.263876204.34

2　新流程与双塔流程经济效益比较

表4是根据流程模拟得出的产品产量和公用工程消耗比较。

表4　两种流程产品产量及公用工程消耗对比项　目双塔流程新流程进系统物料总流量3/kg・h-1123090123090出系统物料总流量/kg・h-1123090123090

　干气1409913755

　液化石油气2351123532

　稳定汽油7026670782

　富吸收油1521415021

公用工程消耗

　水/t・h-113611129

　电/(kW・h)・h-1318260

　蒸汽/t・h-126.3521.17

3进入系统的物料包括压缩富气、粗汽油和贫吸收油。

从表4数据可知,新流程干气产量较双塔流程小,这是由于新流程采用了油吸收脱乙烷塔,分离能力有较大的提高,虽然干气中C3摩尔分数的规定均为3%,但新流程对于C4以上烃类和汽油

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