煤制油項目煉油裝置副產(chǎn)氣回收利用探討

付鵬兵， 蔡俊艷

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200)

引 言

近年來，煤制油項目發(fā)展迅速，在煤制油煉油階段副產(chǎn)氣較多，如何更好地回收副產(chǎn)氣已經(jīng)成為該項目的一項重要研究課題[1]。合理回收副產(chǎn)氣不僅可以提高產(chǎn)品產(chǎn)量，更重要的是實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

目前，國內(nèi)外煤制油煉油裝置中，回收利用富氣、輕餾組分中氫氣、LPG、石腦油的方法通常有深冷分離法、膜分離法、變壓吸附法(PSA)、吸收脫吸法、作為燃料氣回收使用5種[2-3]。

1 煤制油煉油裝置副產(chǎn)氣回收工藝

在我公司煤制合成油煉油裝置中，以上5種方法全部用到。

油品加工裝置中加氫精制、加氫裂化反應(yīng)系統(tǒng)冷低分氣富含氫氣、輕烴類；加氫精制、加氫裂化分餾系統(tǒng)分餾塔頂氣富含氫氣、輕烴類；加氫精制、加氫裂化減壓塔頂氣含少量輕烴。

精制、裂化反應(yīng)系統(tǒng)的冷低分氣采用膜分離法和變壓吸附法(PSA)。采用膜分離法，可以降低非滲透氣中氫氣的分壓，提高非滲透氣在吸收穩(wěn)定部分液化氣和石腦油的回收率，提高了裝置的經(jīng)濟效益；變壓吸附法(PSA)操作簡便，回收率高。精制裂化分餾系統(tǒng)分餾塔頂氣、輕烴類是采用吸收脫吸方法，此方法節(jié)省能源，工藝簡單，經(jīng)濟效益較高。

減壓塔頂氣采用通入燃料氣管網(wǎng)作為燃料氣使用。減壓塔頂氣含少量輕烴和氮氣，利用價值不大，故直接作為燃料氣使用。

精制、裂化反應(yīng)系統(tǒng)冷低分氣回收工藝為：精制、裂化反應(yīng)系統(tǒng)冷低分氣送至膜分離系統(tǒng)，自膜分離系統(tǒng)滲透氣經(jīng)滲透氣壓縮機壓縮后送至尾氣制氫單元進行變壓吸附提純，產(chǎn)出純度達99.9%的氫氣。非滲透氣送裂化單元吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔，進一步吸收、分離出LPG、穩(wěn)定石腦油。

分餾系統(tǒng)分餾塔頂氣回收工藝為：精制單元分餾塔頂富氣經(jīng)冷卻后至分餾塔頂分離罐，分餾塔頂分離罐氣相送裂化單元，經(jīng)富氣壓縮機壓縮后送裂化吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔進行吸收分離，分餾塔頂分離罐液相粗石腦油送精制穩(wěn)定塔吸收處理，穩(wěn)定塔頂富氣同分餾塔頂富氣一起送裂化單元進行吸收處理。穩(wěn)定塔底產(chǎn)出穩(wěn)定石腦油。裂化單元分餾塔頂富氣經(jīng)富氣壓縮機壓縮后送裂化吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔進行吸收、分離，裂化分餾塔頂粗石腦油送裂化吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔進行吸收分離，產(chǎn)出LPG、石腦油產(chǎn)品，裂化吸收塔頂副氣(裂化干氣)送燃料氣管網(wǎng)燃燒。

異構(gòu)脫蠟裝置：后加氫精制反應(yīng)系統(tǒng)冷低分氣富含氫氣、輕烴類；后加氫精制分餾系統(tǒng)分餾塔頂氣富含氫氣、輕烴類；后加氫精制輕減壓、重減壓塔頂氣含少量輕烴。

后加氫精制反應(yīng)系統(tǒng)冷低分氣主要采取通入燃料氣管網(wǎng)作為燃料氣進行燃燒，過剩部分進行放空處理。

后加氫精制分餾系統(tǒng)分餾塔頂氣回收工藝：后加氫精制分餾系統(tǒng)分餾塔頂氣經(jīng)冷卻后至后加氫精制分餾塔頂分離器，后加氫精制分餾塔頂分離器頂氣相經(jīng)尾氣壓縮機壓縮后進入異構(gòu)脫蠟穩(wěn)定塔進行吸收處理；后加氫精制分餾塔頂分離器液相粗石腦油經(jīng)泵升壓后送至異構(gòu)脫蠟穩(wěn)定塔進行吸收處理。穩(wěn)定塔頂產(chǎn)出LPG產(chǎn)品，塔底產(chǎn)出石腦油產(chǎn)品。

后加氫精制輕減壓塔、重減壓塔塔頂氣采取通入燃料氣管網(wǎng)作為燃料氣進行燃燒處理。

2 煤制油煉油裝置副產(chǎn)氣回收工藝分析

1) 油品加工裝置：從以上的副產(chǎn)氣回收利用中不難發(fā)現(xiàn)，精制單元設(shè)置穩(wěn)定塔對精制分餾塔頂粗石腦油進行吸收操作，富氣再送裂化吸收脫吸處理，在精制、裂化整個系統(tǒng)中似乎是多此一舉。此處，可考慮精制不設(shè)置穩(wěn)定塔，精制、裂化分餾塔頂富氣合并處理，精制裂化分餾塔頂粗石腦油合并處理，全部送裂化吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔吸收處理。經(jīng)分析物料組成發(fā)現(xiàn)，精制、裂化分餾塔頂富氣組成及含量如表1。

表1 精制、裂化分餾塔頂富氣組分

精制、裂化分餾塔頂粗石腦油組成及含量，如表2。

表2 精制、裂化分餾塔頂粗石腦油組分

從表1、表2中可以進一步證實，精制與裂化單元分餾塔頂富氣組成相同，各組分比例相似；精制與裂化單元分餾塔頂粗石腦油組成相同，各組分比例相似；精制裂化單元分餾塔頂富氣、塔頂粗石腦油完全可以合并處理。合并處理不僅可以簡化工藝流程，還可以提高經(jīng)濟效益。

2) 異構(gòu)脫蠟裝置：后精制冷低分氣組成及組分如表3和圖1所示。

從表3及圖1可以看出，后精制冷低分氣組分中含氫量達85%以上，且后精制低分氣產(chǎn)量為180 kg/h，直接作為燃料氣燃燒有些浪費，可以考慮去油品加工裝置加氫裂化膜分離系統(tǒng)，分離提純其中氫氣。但是，在此處需要解決硫含量高的問題，在后精制低分氣進加工裝置膜分離系統(tǒng)之前需要進行脫硫。

表3 異構(gòu)脫蠟冷低分氣組分

圖1 異構(gòu)脫蠟低分氣組分表

異構(gòu)脫蠟裝置設(shè)置穩(wěn)定塔回收后精制分餾塔頂富氣、粗石腦油，此工藝與精制、裂化單元吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工藝基本一致，也可以考慮合并處理。

3) 根據(jù)市場需求，我公司新增60萬t/a減底油異構(gòu)脫蠟項目，此項目投產(chǎn)后，加工裝置加氫精制減底油直接去異構(gòu)脫硫裝置。加氫裂化單元將擱置，然而，加氫裂化單元的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)相對獨立，且裂化單元設(shè)置吸收脫吸塔與穩(wěn)定塔對富氣、粗石腦油進行吸收，比精制單元及異構(gòu)脫蠟單元單設(shè)一個穩(wěn)定塔吸收效果較好。

異構(gòu)脫蠟裝置與加氫裂化單元LPG組成成分對比見表4。

表4 LPG組成對比

從表4可以看出，加氫裂化單元LPG組成比異構(gòu)脫蠟裝置LPG組成相對較純。可以考慮將異構(gòu)脫蠟后精制分餾塔頂富氣、粗石腦油引至油品加工裝置裂化單元吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔進行再回收利用。

3 結(jié)語

1) 油品加工裝置分餾塔頂富氣回收工藝。

可以優(yōu)化精制、裂化分餾塔頂副氣、輕烴回收工藝為：精制、裂化分餾塔頂氣混合經(jīng)裂化富氣壓縮機壓縮后送裂化吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔進行吸收、分離；精制、裂化分餾塔頂粗石腦油經(jīng)泵加壓后混合送裂化吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔進行吸收、分離處理，產(chǎn)出LPG、石腦油產(chǎn)品。

2) 異構(gòu)脫蠟項目投產(chǎn)后工藝改進。

油品加工裝置精制單元正常運行；裂化反應(yīng)系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)停止運行；裂化膜分離系統(tǒng)、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定運行；異構(gòu)脫蠟裝置正常運行。

冷低分氣回收工藝：油品加工裝置精制反應(yīng)系統(tǒng)冷低分氣進入膜分離系統(tǒng)，異構(gòu)脫蠟裝置后精制反應(yīng)冷低分氣先通入脫硫罐脫硫，后送入膜分離系統(tǒng)，油品加工裝置精制反應(yīng)冷低分氣與異構(gòu)脫蠟裝置后精制反應(yīng)冷低分氣經(jīng)膜分離系統(tǒng)后，滲透氣經(jīng)滲透氣壓縮后送尾氣PSA提純氫氣，非滲透氣送入裂化吸收脫吸塔、穩(wěn)定塔回收提純產(chǎn)出LPG、穩(wěn)定石腦油。

分餾塔頂富氣、粗石腦油回收工藝：油品加工裝置精制分餾塔頂富氣與異構(gòu)脫蠟裝置后精制分餾塔頂富氣混合經(jīng)裂化單元富氣壓縮機壓縮后進入裂化吸收脫吸塔進行吸收脫吸，再經(jīng)穩(wěn)定塔進一步分離提純LPG、穩(wěn)定石腦油。精制分餾塔頂粗石腦油、后精制分餾塔頂粗石腦油分別經(jīng)泵加壓后送裂化單元吸收脫吸塔進行吸收脫吸，再經(jīng)穩(wěn)定塔進一步分離提純產(chǎn)出LPG、穩(wěn)定石腦油。