催化裂化装置吸收稳定系统改造及效果

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳，471012)

某公司1#催化装置吸收稳定系统由压缩富气分液罐、吸收塔、解吸塔、稳定塔、再吸收塔及部分机泵、冷换设备组成，从1984年生产出合格汽油至今，已运行30余年。

压缩富气经气压机出口复合空冷器冷却后，进入富气分液罐，分离出的气体进入吸收塔底部，与吸收剂(粗汽油、稳定汽油)进行逆向接触，完成气体中C3及C3+组分吸收过程。吸收塔底抽出的富吸收油含大量C2及C2-组分，需通过解吸塔将其解吸出来。解吸过程中少量C3及C3+组分又被释放，随解吸气再次被送到吸收塔进行吸收。解吸塔底抽出脱乙烷汽油，进入稳定塔将C3、C4(液化气组分)及汽油组分分离；吸收塔顶气体经过再吸收塔后，得到催化干气。

近年来，夏季生产时常出现吸收塔冲塔、液化气C5+含量和稳定汽油蒸汽压不合格等情况，吸收稳定系统成为制约装置提高负荷的重要原因。为改变这一现状，2019年1#催化装置改造中，整体更换吸收塔、稳定塔；更新解吸塔、再吸收塔塔内件及更新5台复合式空冷器；取消解吸塔热进料，增加中间重沸器。改造后，吸收塔处理能力明显提高，稳定塔分离效果显著，产品质量进一步改善，能耗有所下降。

1 改造前吸收稳定系统存在问题

1.1 吸收塔处理能力有限

吸收塔的主要作用是控制干气中C3+含量。原吸收塔投用至今，更换过数次塔盘，干气中的C3+含量虽能达标，但由于气压机出口3台复合空冷器冷却能力不足，夏季气温升高，进入吸收塔的富气流量随之增大，且该塔的塔径较小，处理能力有限，导致吸收塔经常发生冲塔事故。

1.2 稳定塔分离效果不佳

液态烃中C5+含量和稳定汽油蒸汽压是催化裂化装置重要的产品质量控制指标。夏季生产中，稳定汽油蒸汽压要求≤56kPa，控制较严格，但原稳定塔分离能力不足，液化气C5+含量和汽油蒸汽压很难同时合格。原稳定塔顶复合空冷器冷却负荷不足，导致夏季塔顶压力偏高，经常需要通过放不凝气控制稳定塔压力，不凝气放至气压机入口，气压机负荷增大，进而制约装置处理能力。

2 改造优化主要内容

2.1 吸收塔、稳定塔整体更新

本次改造，对吸收塔、稳定塔进行全面更新，塔体加粗加高，塔盘数增加，塔盘开孔率增大，并选用ADV高效浮阀塔盘。改造前后两塔参数对比如表1所示。

ADV高效浮阀顶部开有正三角形排列水平喷射的小阀孔(如图1所示)，可充分利用浮阀上部的传质空间，使气体分散更加细密均匀，气流方向更加有利于气液接触和湍动，由于部分气流经阀顶小孔喷出，减少了阀周边喷出的气速，也减少了高负荷时各阀间的气流对冲，从而减少了雾沫夹带，相应提高了气相处理量。此外，ADV高效浮阀具有特殊的阀脚结构，塔板上开有与之装配相适应的阀孔，使阀片在工作时不会旋转，并有导向作用，这对于消除塔板上液体滞留现象是有利的，提高了液体分布的均匀度[1]。

表1 吸收塔、稳定塔改造前后参数对比

图1 ADV高效浮阀和普通浮阀

2.2 部分复合空冷器更新

吸收稳定系统原有复合空冷运行周期长，翅片管结垢、变形严重，冷却电机经常出现故障，冷却效果不佳。本次改造中，气压机出口复合空冷器更新3台，稳定塔顶复合空冷器更新1台，并增加1台。如图2所示，选用的新型复合型高效空冷器，实现风和水的三次重复利用，潜热换热、显热换热兼备，蒸发式、空冷式、水冷式等多种冷却方式共存，结构稳定可靠，使用范围广，还能有效实现节能节水。

图2 新型复合型高效空冷器

2.3 解吸塔流程优化

按进料方式，解吸塔有4种流程：热进料、冷进料、冷热双股进料和冷进料+中间换热流程。热进料的优点是有效减少塔底再沸器热负荷，缺点是解吸气流量较大，进而导致吸收系统气相及冷却负荷增大；冷进料具有解吸气较少、吸收效果良好等优点，但解吸塔底再沸器所需热量大幅增加。

本次改造，取消解吸塔热进料流程，增设中间重沸器。原有的冷热双股进料流程，热路进入解吸塔中上部，导致塔中上部温度偏高，液气比降低，大量C3以上组分随不凝气被带回吸收塔，加重吸收系统气相负荷和冷却负荷。此外，将温度不同但组成相同的凝缩油分别送入解吸塔的不同位置，破坏了塔内合理的浓度分布，导致传质返混，对解吸效果造成很大影响。采用中间换热流程，不但能解决以上问题，还能降低解吸塔底再沸器的热负荷，并有效利用稳定汽油的低温位物料加热解吸塔中间介质[2]。

3 改造后运行效果

为检验吸收稳定系统改造后效果，选取2018年7月28日-8月3日、8月17日-8月21日与2019年7月31日-8月3日进行对比，如表2所示，三个时间段内反应温度为515℃，进料量170t/h左右，选取时间段均为高硫油生产阶段，残炭、密度、530℃含量及残渣量较为接近。

3.1 吸收塔运行情况

改造后，吸收塔工况有了很大改善。从表3可以看出，相同的原料性质和进料量下，由于气压机出口更新3台高效复合空冷器，富气冷后温度由73℃降至38.7℃。进料量提高，进入吸收塔的富气量变化不大，表明更多富气被冷却成液态。进入吸收塔富气流量换算成质量流量为32411.8kg/h，处于最大流量41919kg/h和最小流量26766kg/h之间，吸收塔的负荷还有很大的提升空间。同时新塔对干气中重组分的吸收效果显著，干气中C3+含量得到有效控制，大约下降1%(v/v)，这些C3+组分进入液态烃中，能够取得良好的经济效益。

3.2 解吸塔运行情况

由于解吸塔热路进料的取消和中间重沸器的投用，开工后解吸气量明显下降。从表4可以看出，解吸气量从12000m3/h降至5700 m3/h，减小了C3+以上的组分在吸收塔、解吸塔和气压机出口分液罐之间循环。吸收稳定系统内各处气体流量减小，气压机出口复合空冷器冷却负荷得到释放。吸收塔气相负荷的减小，能够有效降低能耗。解吸塔塔底抽出温度和液态烃C2-组分含量几乎无变化，塔底分馏一中侧重沸器返塔温度升高，而1.0MPa蒸汽侧重沸器返塔温度降低，蒸汽用量较改造前有所下降。

3.3 稳定塔运行情况

本次改造中稳定塔顶冷回流管线整体扩径，冷回流流量大幅提升，从60t/h提高到85t/h。更新并增加一台高效复合空冷器后，塔顶回流冷却效果也得到进一步增强，冷回流返塔温度从46℃降至44℃。从表5可以看出，在塔顶温度相同的情况下，液化气C5+含量从1.5%(v/v)降至0.2%(v/v)，基本上将C5+以上组分完全分离至稳定汽油中。稳定汽油蒸汽压稍有下降，能够稳定控制在60kPa左右。改造后的稳定塔很好地解决了以往液化气C5+和稳定汽油蒸汽压不能兼顾的问题，在重要产品质量控制方面有了很大的提升。

表2 三个时期生产参数对比

表3 三个时期吸收塔工况对比

表4 三个时期解吸塔工况对比

表5 三个时期稳定塔工况对比

4 结论

1#催化裂化装置吸收稳定系统经过提升改造，吸收塔处理能力明显提高，稳定塔分离效果显著，产品质量进一步改善，能耗有所下降，困扰1#催化装置多年的处理量受限、干气C3+含量偏高、液化气C5+含量偏高等问题得到很好的解决，同时实现了良好的经济效益。

(1)以干气组成的1%进入液态烃计算，可增产液态烃540吨/年，实现经济效益48.6万元/年；以液态烃组成的1%进入稳定汽油计算，可增产稳定汽油3654吨/年，实现经济效益29.03万元/年。

(2)气压机出口复合空冷器和吸收塔更新，处理能力有了很大提升，干气C3+含量有所下降。

(3)取消解吸塔热路进料，增加中间重沸器，减小了C3+组分在吸收塔、解吸塔和气压机出口分液罐之间循环，吸收稳定系统各处气体流量减小，气压机出口复合空冷器冷却负荷得到释放，同时吸收塔气相负荷减小，有效降低能耗。

(4)稳定塔及塔顶冷回流复合空冷部分更新，在有效控制稳定汽油蒸汽压的同时，液态烃C5+含量明显下降。