煤制油項目煉油裝置副產氣回收利用探討

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

目前，國內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、加氫裂化反應系統冷低分氣富含氫氣、輕烴類；加氫精制、加氫裂化分餾系統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、裂化反應系統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定部分液化氣和石腦油的回收率，提高了裝置的經濟效益；變壓吸附法(PSA)操作簡便，回收率高。精制裂化分餾系統分餾塔頂氣、輕烴類是采用吸收脫吸方法，此方法節省能源，工藝簡單，經濟效益較高。

減壓塔頂氣采用通入燃料氣管網作為燃料氣使用。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、裂化反應系統冷低分氣回收工藝為：精制、裂化反應系統冷低分氣送至膜分離系統，自膜分離系統滲透氣經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，產出純度達99.9%的氫氣。非滲透氣送裂化單元吸收脫吸塔、穩定塔，進一步吸收、分離出LPG、穩定石腦油。

分餾系統分餾塔頂氣回收工藝為：精制單元分餾塔頂富氣經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，經富氣壓縮機壓縮后送裂化吸收脫吸塔、穩定塔進行吸收分離，分餾塔頂分離罐液相粗石腦油送精制穩定塔吸收處理，穩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。穩定塔底產出穩定石腦油。裂化單元分餾塔頂富氣經富氣壓縮機壓縮后送裂化吸收脫吸塔、穩定塔進行吸收、分離，裂化分餾塔頂粗石腦油送裂化吸收脫吸塔、穩定塔進行吸收分離，產出LPG、石腦油產品，裂化吸收塔頂副氣(裂化干氣)送燃料氣管網燃燒。

異構脫蠟裝置：后加氫精制反應系統冷低分氣富含氫氣、輕烴類；后加氫精制分餾系統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。

后加氫精制反應系統冷低分氣主要采取通入燃料氣管網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分餾塔頂氣回收工藝：后加氫精制分餾系統分餾塔頂氣經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尾氣壓縮機壓縮后進入異構脫蠟穩定塔進行吸收處理；后加氫精制分餾塔頂分離器液相粗石腦油經泵升壓后送至異構脫蠟穩定塔進行吸收處理。穩定塔頂產出LPG產品，塔底產出石腦油產品。

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作為燃料氣進行燃燒處理。

2 煤制油煉油裝置副產氣回收工藝分析

1) 油品加工裝置：從以上的副產氣回收利用中不難發現，精制單元設置穩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、裂化整個系統中似乎是多此一舉。此處，可考慮精制不設置穩定塔，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、穩定塔吸收處理。經分析物料組成發現，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，還可以提高經濟效益。

2) 異構脫蠟裝置：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，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之前需要進行脫硫。

表3 異構脫蠟冷低分氣組分

圖1 異構脫蠟低分氣組分表

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

3) 根據市場需求，我公司新增60萬t/a減底油異構脫蠟項目，此項目投產后，加工裝置加氫精制減底油直接去異構脫硫裝置。加氫裂化單元將擱置，然而，加氫裂化單元的吸收穩定系統相對獨立，且裂化單元設置吸收脫吸塔與穩定塔對富氣、粗石腦油進行吸收，比精制單元及異構脫蠟單元單設一個穩定塔吸收效果較好。

異構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組成比異構脫蠟裝置LPG組成相對較純?？梢钥紤]將異構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、穩定塔進行再回收利用。

3 結語

1) 油品加工裝置分餾塔頂富氣回收工藝。

可以優化精制、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裂化富氣壓縮機壓縮后送裂化吸收脫吸塔、穩定塔進行吸收、分離；精制、裂化分餾塔頂粗石腦油經泵加壓后混合送裂化吸收脫吸塔、穩定塔進行吸收、分離處理，產出LPG、石腦油產品。

2) 異構脫蠟項目投產后工藝改進。

油品加工裝置精制單元正常運行；裂化反應系統、分餾系統停止運行；裂化膜分離系統、吸收穩定系統繼續穩定運行；異構脫蠟裝置正常運行。

冷低分氣回收工藝：油品加工裝置精制反應系統冷低分氣進入膜分離系統，異構脫蠟裝置后精制反應冷低分氣先通入脫硫罐脫硫，后送入膜分離系統，油品加工裝置精制反應冷低分氣與異構脫蠟裝置后精制反應冷低分氣經膜分離系統后，滲透氣經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、穩定塔回收提純產出LPG、穩定石腦油。

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脫蠟裝置后精制分餾塔頂富氣混合經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，再經穩定塔進一步分離提純LPG、穩定石腦油。精制分餾塔頂粗石腦油、后精制分餾塔頂粗石腦油分別經泵加壓后送裂化單元吸收脫吸塔進行吸收脫吸，再經穩定塔進一步分離提純產出LPG、穩定石腦油。