1、炼油厂燃料气中及 优化回收利用廖忠陶中国石油玉门油田分公司炼油化工总厂摘要：目的 回收利用炼厂燃料气中的 及，提高经济效益。方法 通过对不同来源的燃料气分析对比，找出其中富、高 燃料气。优化 利用及回收流程，增加脱氢膜面积，提高 回收量。利用催化装置和焦化装置的吸收稳定系统回收燃料气中的。结果 技改总投资 万元，可回收 ，增效 万元年；回收量可增加 ，降低制氢成本 万元年。结论 该方案充分利用炼厂现有吸收稳定系统及现有脱氢系统扩容，具有投资少、效益好、见效快的优点，对玉门炼化总厂高质量发展具有重要意义。关键词：燃料气；脱硫脱氢；吸收稳定；回收利用 ：引用格式：廖忠陶炼油厂燃料气中及优化回收利用
2、石油与天然气化工，（）：，（）：，：，：；中国石油玉门油田分公司炼油化工总厂（以下简称玉炼），是一家燃料润滑油特油综合型炼油化工企业，其配套原油加工规模为 ，自 年实施燃料型短流程调整以来，先后停开了酮苯脱蜡、丙烷脱沥青、润滑脂等套生产装置，转型为燃料型炼油厂，并保留了航空液压油装置。由于转型前加工流程长，燃料气不能满足自用，常减压装置在冬季还需增加减渣火嘴用以弥补燃料气量的不足；实施短流程调整后，加工流程缩短，燃料气量存在较大富余，富余燃料气外输玉门油田水电厂燃煤锅炉使用。然而部分燃料气中或 含量较高，自用或外销会造成效益的巨大损失。因此，玉炼对全厂燃料气系统进行了优化改造以回收和，改造投用
3、后取得了较好的经济效益。玉炼燃料气系统优化前运行状况 氢气馏程不合理、尾氢未充分利用玉炼富氢燃料气脱硫脱氢系统于 年投用，采用先脱硫再通过膜分离氢气回收工艺，该工艺具有结构简单、占地面积少、运行成本低的特点。但由于脱氢系 统 的 膜 面 积 不 足，组 膜 芯 的 总 面 积 只 有 ，而需进入脱氢系统的富氢原料气量高达 以上，因膜芯面积不足，富氢燃料气在膜芯中流量过大（），氢气渗透率低，回收的 纯度（体积分数，下同）虽然高达 以上，但回收率仅为，远低于其他炼化企业使用膜分离工艺后 的 回收率。部分 因未能被回收而随非渗透气排入炼厂高压燃料气管网，导致高压燃 石 油 与 天 然 气 化 工第
4、卷第期 作者简介：廖忠陶，高级工程师，年毕业于中国石油大学（华东）化学工程与工艺专业，已发表多篇论文，长期从事炼化生产运行管理工作。：料气 体积分数达到 ，既影响了加热炉热效率，也造成了效益的流失，同时，回收率低使得制氢装置 负 荷 增 加，制 备 氢 原 料 气 多 消 耗 了 焦 化 干 气 。将 重整装置预加氢单元高分外排氢（流量 、（）、（）作为 航煤加氢装置新氢，经航煤加氢后的尾氢纯 度 上 升 至 （流 量 、（），与 重 整 装 置 高 分 外 排 氢（流 量 、（）、（）共同作为 柴油改质装置新氢。但柴油改质装置只耗氢 ，造成柴油改质装置尾氢排放量高达 ，这部分尾氢流量大，其中
5、硫质量浓度高达 ，因此，只能进入脱硫脱氢系统，从而增加了 脱 硫 脱 氢 系 统 负 荷。同 时，制 氢 装 置 产 氢 ，脱硫脱氢系统回收 ，两路氢气混合后作为 汽油加氢装置和 柴油 精 制 装 置 新 氢 使 用，其 中 汽 油 加 氢 消 耗 新 氢 ，排 尾 氢 ，柴 油 精 制 消 耗 新 氢 ，排尾氢 。优化前及尾气利用流程如图所示。部分燃料气、含量较高玉炼燃料气以含氢量高低可分为富氢燃料气和贫氢燃料气，富氢燃料气主要来源于重整、汽油加氢、柴油改质等装置的临氢系统高分罐、低分罐、循环氢压缩机入口分液罐等，另外，富氢燃料气脱氢后的非渗透气中体积分数仍然偏高（），仍可定义为富氢燃料 气
6、，其 他 定 义 为 贫 氢 燃 料 气（体 积 分 数低于）。典型易回收富氢燃料气组成见表。表典型易回收富氢燃料气组成装置部位流量（）压力（）（）（）（）重整低分罐 汽油加氢循环氢压缩机入口分液罐 柴油精制循环氢压缩机入口分液罐 柴油精制低分罐 柴油改质高分罐 柴油改质低分罐 膜分离膜后非渗透气 注：柴油精制装置外排 已脱硫；柴油改质装置外排 未脱硫。廖忠陶炼油厂燃料气中及优化回收利用 表典型易回收高 燃料气组成装置部位流量（）压力（）（）（）（）常减压三顶瓦斯液环泵出口 重整蒸发塔塔顶回流罐 汽油加氢分馏塔塔顶回流罐 汽油加氢稳定塔塔顶回流罐 柴油精制汽提塔塔顶回流罐 柴油改质汽提塔塔顶回
7、流罐 异构化稳定塔塔顶回流罐 玉炼燃料气按含量多少可分为干气和富气，其中，催化、焦化装置吸收稳定系统排放的燃料气为干气（体积分数低于），其余各装置分液罐、回流罐排放的燃料气大部分为富气。典型易回收高富气组成见表。玉炼燃料气中、含量高的原因玉炼燃料气中含量偏高除了工艺流程不完善、脱氢系统膜面积不足的原因外，催化干气中含量高也是原因之一：玉炼半再生重整装置外排纯度为，为保证汽油池烯烃体积分数满足国中不大于 的指标，重整装置长期高负荷多生产重整汽油，重整外排氢因氢纯度低只供下游的柴油改质装置 使 用，导 致 柴 油 改 质 装 置 外 排 氢 量 高 达 。脱氢系统膜面积不足，使得非渗透气中体积分数
8、仍高达；重整装置、柴油改质装置及柴油精制装置低分罐氢纯度较高，这是因为在临氢系统较高的压力环境下，高分罐反应生成油中溶解了大量，其工艺特点导致进入低分罐闪蒸出的富氢气体中 体积分数达到 ；脱硫催化干气组分中体积分数达到 ，从而导致全厂高压燃料气系统内含量升高。玉炼燃料气 含量高的原因包括设计缺陷、操作条件改变等因素：重整装置在 年进行原料预处理加工流程调整，将原有流程“原料预分馏切割出拔头油加氢脱硫汽提塔脱除硫化氢”调整为“原料全馏分加氢汽提塔脱除硫化氢分馏塔切割出拔头油”，经过流程调整后拔头油硫含量大幅降低，但汽提塔进料负荷增加，且增加均为不大于 的轻烃，导致塔顶回流罐富气流量及 含量均大幅
9、上升；催化装置吸收稳定系统吸收烃组分效果不理想，使汽油中、组分偏高，进入下游的催化汽油加氢装置预分馏塔后，导致预分馏塔塔顶回流罐富气中含量偏高。催化汽油加氢和芳构化过程中产生的低碳烃 进 入 稳 定 塔 中，而 稳 定 塔 设 计 操 作 压 力 偏 低（），导致回流罐富气中含量偏高；柴油改质装置原设计为“加氢脱硫改质提高十六烷值”，将其调整为“加氢脱硫异构降凝”串联工艺，目的是尽可能多地生产重整原料和低凝柴油。由于第二反应器中的异构裂解反应，提高粗汽油产量的同时必然伴生大量低碳烃，而柴油改质装置塔顶最高操作压力仅为 ，低压必然导致回流罐富气流量大且含量高；随着国柴油标准的实施，柴油闪点由不低
10、于 提高到不低于 ，而进管道中销售的柴油闪点要求不低于 ，为保证柴油闪点合格，柴油改质和柴油精制装置汽提塔均需加大汽提蒸汽量，从而导致塔顶气相负荷大幅增加，汽提塔在较低压力下，其回流罐富气中含量必然增加。玉炼富、高燃料气优化回收方案燃料气回收 和 可采用变压吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法及其组合工艺。其中，变压吸附法分离所得产品纯度高，且要求原料气中以上烃类含量及硫含量极低，同时应避免吸附剂快速失活，该法适用于 的提纯，其回收的 纯度较高，但回收率低于冷凝法；吸收法通常用于回收轻烃、液化气，一般采用汽、柴油组分作为吸收剂；冷凝法（深冷）采用液氨或丙烷做冷却介质，既可用于回收轻烃，也可用于 提
11、纯（重整氢提纯的 纯度提高），其 回收率最高，但由于膨胀机能耗较高，不适用于氢含量 石 油 与 天 然 气 化 工第 卷第期 偏低的燃料气回收；膜分离法不适用于燃料气中回收，因为液相介质吸附在膜的孔隙中，堵塞膜的孔隙，导致分离效率大幅降低，膜分离法适用于高纯度继续提纯和中等氢含量的燃料气回收。结合玉炼实际情况，以上种方法中，吸收法适用于高燃料气回收，对回收率较高，如镇海炼化就是采用新建吸收稳定系统来回收初、常、减顶富气中的。膜分离法适用于回收富氢燃料气中的，具有投资相对较少、操作成本较低、安全风险较低的优势。膜分离后的非渗透气中 含量大幅上升，又可以利用吸收稳定系统回收，这两种工艺组合可进一步
12、提高回收高价值组分的效益。优化回收方案 优化航煤加氢尾氢流程将航煤加氢尾氢（）由以前全部进柴油改质装置用作新氢，调整为 进柴油改质，剩余 进汽油加氢装置作为新氢，可减少柴油改质尾氢进入膜分离装置流量约 。将汽油加氢高分罐尾氢由进脱氢系统低压分支调整为进脱氢系统高压分支富氢燃料气脱氢系统低压分支最大处理负荷为 ，将航煤尾氢 改为进汽油加氢作为新氢后，柴油改质新氢量减少，尾氢也相应减少，使得膜分离高压分支负荷降低，处理能力有了富余；将汽油加氢高分尾氢（）由以前进脱氢系统低压分支调整至进脱氢系统高压分支。脱氢系统增加膜芯提高回收率脱氢系统原来只有组膜芯，膜面积不足，导致非渗透气中 体积分数为 ，年检
13、修期间新增组膜芯，新增膜面积 ，设计与原组膜芯并联使用时导致膜前后压差过低，对 回收效果不如串联使用好，故选用与原膜芯串联使用。串联投用后，回收量提高到 ，比技改前约 增 加 （并 联 投 用 只 比 技 改 前 约 增 加表优化回收后脱氢效果类别一级入口富氢气体 一级出口非渗透气 二级出口非渗透气 回收氢气 ），纯度仍在 以上，出口非渗透气 体积分数降低至 。优化后 及尾气利用流程如图所示，优化回收后的脱氢效果见表。高燃料气优化回收方案为配套玉炼常减压 原油加工规模，催化装置设计加工负荷为 ，气压机设计最大负廖忠陶炼油厂燃料气中及优化回收利用 荷为 ；催化装置近年来实际加工负荷为 左右（包括
14、柴油回炼量），气压机实际负荷为 ，有 富余量。焦化装置设计加 工 负 荷 为 ，气 压 机 设 计 最 大 负 荷 为 ；焦化实际加工负荷为 左右，气压机实际负荷为 ，有 富余量。本着充分利用现有装置、投资少、见效快的原则，利用现有催化、焦化装置气压机及吸收稳定系统负荷的富余量，将易回收的高 燃料气就近分别改为通向焦化装置、催化装置吸收稳定系统回收。将同在厂区东面的常减压、汽油加氢、柴油精制、柴油改质装置中的易回收高燃料气就近改为通向焦化气压机入口，利用焦化吸收稳定系统回收液体产品；将同在厂区西面的重整、异构化装置中的易回收高燃料气就近改为通向催化气压机入口，进入催化吸收稳定系统回收液体产品。
15、回收技改项目于 年检修期间完成，于 年月 日投用，投用后回收效果明显。利用延迟焦化装置吸收稳定系统回收高 燃料气的方案及效果常减压装置紧邻焦化装置，将常减压装置三顶瓦斯（）经液环泵升压至 后，将燃料气压入焦化装置气压机入口分液罐（）。将汽油加氢装置分馏塔塔顶回流罐中的燃料气（，）、稳 定 塔 塔 顶 回 流 罐 燃 料 气（，）自压进焦化装置气压机入口分液罐。将柴油精制装置汽提塔塔顶回流罐中的燃料气（，）自压进焦化装置气压机入口分液罐。柴油改质装置距离焦化装置较远，分馏塔塔顶回流罐原设计操作压力为 ，因采用异构降凝方案，导致塔顶气相负荷增加，为保证柴油闪点合格，同时又能自压进焦化气压机入口分液
16、罐，将操作压力由 提高至 。利用焦化装置气压机和吸收稳定系统负荷富余量来回收以上燃料气中 组分，进焦化气压机的高燃料气流量增加 ，每天能回收液态烃及粗汽油共计。利用焦化装置回收组分流程如图所示，项目投用后焦化再吸收塔塔顶干气组成列于表。表焦化再吸收塔塔顶干气组成类别焦化湿气 焦化干气 利用催化裂化装置吸收稳定系统回收高燃料气的方案及效果将重整装置蒸发塔塔顶回流罐中的高燃料气自压至催化装置气压机入口分液罐，将异构化装置稳定塔塔顶回流罐中的高燃料气自压至催化气压机入口分液罐。另外，由于异构化预分馏塔顶异戊烷油中含、组分多，直接调合汽油会影响蒸气压，这部分异戊烷油改为通向催化气压机入口分液罐。利用催化装置气压机和吸收稳定系统回收以上燃料气、异戊烷油，进入催化气压机入口分液罐的高 燃料气流量增加 、异戊烷油，催化装置每天能回收液态烃。利用催化装置回收 组分流程如图所示。利用焦化、催化装置吸收稳定系统中的高燃料气带来的运行风险及应对措施富气进入吸收稳定系统，增加了气压机和吸收稳 石 油 与 天 然 气 化 工第 卷第期 定单元的负荷，需要及时调整气压机反飞动量，确保其在正常工况内运行。吸收稳定单
