炼化企业吸收稳定系统中影响吸收的操作因素浅析

摘　要：吸收稳定系统的任务是将富气和粗汽油分离成干气(C1、C2)、液化气(C3、C4)及稳定汽油,并保证产品质量。但干气“不干”即干气中携带的C3 及以上组分含量的现象有时存在；而后续液化气、稳定汽油或C2组分超标影响质量或产品收率大幅度降低。这都是吸收稳定系统第一步的吸收操作不当引起的。本文结合催化装置的生产实际,找出最优的操作参数解决这一问题。

关键词：吸收　解吸　温度 压力 干气

一、前言

吸收稳定系统是催化裂化装置的后部处理过程，主要由吸收塔、解析塔、稳定塔、再吸收塔及相应的辅助设备构成。作用是利用吸收和精馏方法将富气和粗汽油分离成干气(C1、C2)、液化气(C3、C4)及稳定汽油。

二、催化装置吸收与解吸的基本原理

吸收是分离气体混合物的过程．利用混合气体中各组分在溶剂中溶解度的不同达到分离的目的。反之则是解析过程。在吸收塔内，吸收剂自塔顶入塔下行，与由塔底上升的烃类混合气体在塔板上进行多次气、液逆流接触，使得有效成分(关键组分C3及C3以上)在随气体上升的过程逐渐被吸收油溶解而由气相转入液相之中。由于相平衡的关系，吸收剂在富含C3及C3以上组分同时，也不可避免地吸收了相当数量的C2组分，这就需要解析塔进一步脱除其中的C2组分。吸收塔底的富吸收油用泵送至解吸塔。液流自解吸塔顶下行，与解吸塔底重沸器加热后逆流而上温度较高的气相在塔板上相互接触．使溶解在富吸收油中的C2组分被脱吸出来，进入气相中，再经过冷却返回吸收塔底部。解吸塔底来的脱乙烷汽油进入稳定塔脱除C3、C4，塔顶得到液化气，塔底得到稳定汽油。此系统即催化裂化装置的吸收稳定系统。

三、影响吸收的操作因素

影响吸收的操作因素很多，主要有：油气比、操作温度、操作压力、吸收塔结构、吸收剂和溶质气体性质等。对具体装置来讲，如何利用优良的操作参数（温度、压力、油气比等）达到最优的吸收解析效果，从而提高目标产品的优效性成为关键性因素。

1.油气比

油气比是指吸收油用量（粗气油与稳定汽油）与进塔的压缩富气量之比。当催化裂化装置的处理量与操作条件一定时，吸收塔的进气量也基本保持不变，油气比大小取决于吸收剂用量的多少。增加吸收油用量，可以增加吸收推动力，从而提高吸收速率，即加大油气比，利于吸收完全。

从下图可以更形象的说明油气比与吸收的关系：

备注：（1）直线AB是操作线，其斜率L/G就是油气比；

（2）直线CD是平衡线，其斜率K是平衡常数，在温度压力恒定情况下，K值是不变的；

（3）操作线上任一点M与平衡线间的垂直距离即为吸收推动力；

从图可以看出来，当油气比增大，既L/G增大，操作线就会向上移动，与平衡线之间的距离就会加大，从而就加大了吸收的推动力。

实际操作中，油气比过大，会使过多的C2组分也被吸收，加大解析塔的负荷，同时影响后续产品的质量；再者，吸收油用量越大，吸收塔顶贫气（C1、C2组分）带出的油量也越多，而加大了再吸收塔与分馏塔的负荷，从而导致操作费用增加。另一方面，油气比也不可过少，它受到最小油气比限制。当油气比减少时，吸收油用量减少，吸收推动力下降，富吸收油浓度增加。当吸收油用量减少到使富吸收油操作浓度等于平衡浓度时，吸收推动力为零，是吸收油用量的极限状况，称为最小吸收油用量，其对应的油气比即为最小油气比。实际操作中采用的油气比应为最小油气比的1.1——2.0倍，一般吸收油与压缩富气的质量比大约为2.

2.操作温度

在吸收压力不变的情况下，吸收温度是影响吸收效果的重要因素。吸收温度低，气体溶质溶解度大，吸收速度快，有利于提高吸收率。吸收操作需达到的指标：干气尽可能干，C3 含量不大于3％(体积分数)，实际操作中C3及以上组分含量当然是越低越好。

下面是一组有关于干气C3及C3以上组分的分析数据，从中可以了解到温度对吸收的影响

备注：（1）数据来源于某催化装置

（2）此数据分析是在吸收压力恒定的情况下进行的

从上述列表可以看出，温度越高，干气中C3及C3以上组分就越多，从而会引起“干气不干”的问题，同时会影响后路液化气的产量，所以要想使干气达到相应的指标，就应相应地降低吸收温度。

由于吸收油吸收富气的过程有放热效应，吸收油自塔顶流到塔底，温度有所升高。因此，在塔的中部设有两个中段冷却回流，经冷却器用冷却水将其热量取走，以降低吸收油温度。

降低吸收油温度，对吸收操作是有利的。然而吸收油温度的降低，要靠降低入塔富气、粗气油、稳定汽油的冷却温度和增加塔的中段冷却取出量，这要过多地消耗冷剂用量，使操作费用增大。吸收塔温度太低，使再吸收塔的温度降低而使轻柴油粘度增大，反而降低再吸收塔的吸收效果。同时也使解析塔的温度降低而增大解析塔的能耗。一般以控制约为40℃左右较为合适。

3.操作压力

在一定温度下，分压是直接决定溶解度（气液两相处于平衡状态时，溶质在液相中的含量称为溶解度）的参数。总压不同意味着溶质的分压不同。只要气相中组分的分压大于其溶液的平衡分压，吸收过程便会进行下去。

下有一组数据，可以说明压力与吸收的关系：

由图可以看出来，在温度一定时压力越高，干气中C3以上组分含量就越少，所以提高压力有利于吸收。

提高吸收塔操作压力，有利于吸收过程的进行。但加压吸收需要使用用大型压缩机，使塔壁增厚，费用增大。同时, 随着吸收压力的提高, 相应地解吸塔压力也随之升高, 将被迫提高解吸塔塔底温度,进一步增加能耗。实际操作中，吸收塔压力由压缩机的能力及吸收塔前各个设备的压降所决定，多数情况下，塔的压力很少是可调的。

四、结论

吸收塔操作的好坏直接影响着各个产品的质量，增大油气比，低温高压都有利于吸收，但是吸收稳定系统各个塔之间的操作并不是孤立的体系，各塔操作相互联系、相互影响,同时整个系统又与分馏系统、气压机系统密切联系的,优化操作应综合考虑还要考虑能耗、生产成本等经济因素。根据上面分析以及对目前炼油催化装置的考察得出吸收系统操作参数如下所示：

针对各个催化装置处理量，原料油性质，催化剂选用等相关因素不同吸收塔相关操作参数给出一个相关范围，用来根据实际情况参考。

参考文献

[1]梁凤印等，流化催化裂化 北京：中国石化出版社，2008年1月.

[2] 林世雄，石油炼制工程 北京：石油工业出版社，1988.

[2] 程丽华，石油炼制工艺学 北京：中国石化出版社，2007年9月.

[4]马伯文，催化裂化装置技术问答（第二版） 北京：中国石化出版社，2005年1月.

[5]陈敏恒，丛德滋等，化工原理（下册） 北京：化学工业出版社，2000年2月.