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24 炼 油 与 化 工 R E F I NI NG A ND C H E MI C A L I ND U S T R Y 第 2 4 卷 吸收法油气回收工艺的优化计算 廖 昌建 ， 刘忠生 ， 朱颖红 ， 高玲玲 1 ． 中国石油化丁股份有限公司抚顺石油化1 二 研究院， 辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 ； 2 ． 温州市瑞博催化剂有限公司， 浙江 温州 3 2 5 0 2 8 ； 3 ． 中国石油天 然气股份有限公司抚顺石化分公 司， 辽 宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 摘要 采用A S P E NP L U S 模拟软件， 选用A S P E N R a t e S e p 计算模型和S H B WR 热力学方法， 以油气处 理量 1 5 0m ／ h 为基础， 对吸收油性质、 吸收温度、 液气比、 填料高度、 压力等操作参数进行了计算和 分析。结果表明一 1 0 “ 柴油在液气比1 5 0【 J ／ r n 3 、 填料高度4 m、 吸收温度 l 0℃的条件下， 排放气净化后 能达标排放， 装置的总烃回收率大于9 5 ％。 关键词 油气回收； 吸收法； A S P E N P L U S ； 烃回收率 中图分类号X 7 0 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 4 9 6 2 2 0 t 3 0 6 0 0 2 4 0 3 酸性水罐 区是炼油厂最大 的污水罐 区 ， 罐顶 气中含有高浓度 H S 、 N H ， 、 有机硫化物、 油气 、 水蒸 汽和空气 。其中， 油气 的浓度为 2 0 ％～ 4 5 ％， 排放气 中存在 H s 、 有机硫化物与罐顶金属反应生成 F e S 。罐顶气直接排放， 易发生中毒事件 ， 产生恶 臭污染和浪费油气资源。国内已有或曾采用过的 酸性水罐区排放气处理技术， 都 以脱除H S 为重 点 ， 如吸附法 、 氢氧化钠碱 液吸收法 、 吸收氧化法 等 。这些方法均未 回收排放气中的大量油气 。因 此 ， 国内外都十分重视酸性水罐区气体污染物的 减排和治理⋯。 目前常用 的油气 回收技术有吸附法 、 冷凝法 、 膜分离法 、 吸收法 ， 以及它们 的组合技术 。文中 选择吸收法处理酸性水罐排放气 ， 采用A S P E N P L U S 模拟软件， 对吸收工艺中的相关参数进行了 优化计算， 模拟计算结果已应用于工业装置口 。 1油气组成 某炼油厂酸性水罐排放废气量为 1 5 0 m ／ h ， 总 烃浓度 4 1 3 g ／ m ， 组成见表 1 。 表1 炼油厂酸性水罐排放油气组成 2工艺过程 1 确定热力学方法 目 前 ， 用于计算气相物性的状态方程较多， 但 广泛应用于较宽气体密度范围的、 同时含有非极 性和极性化合物的状态方程相对较少。适用于烃 类 物 系 的状 态 方程 主要 有 R K、 S R K、 P R、 B WR、 S HB WR及 L K方程 。其 中， B WR方程是使 用最 为 普通的状态方程之一， 用于计算烃类物系的相平 衡和热力学性质较为广泛 ， 但对于低 温体 系有 一 定 的局 限性 。修正后 的S H B WR方程是用 于烃类 物系计算气一液平衡模型的最佳模型之一。因此 热力学方法选择了S H B WR状态方程 】 。 2 工艺流程优化计算 采用A S P E N P L U S 模拟软件计算 、 优化吸收流 程。其中， 吸收塔选用了A S P E N R a t e S e p 模型， 油 气处理量 1 5 0 m ／ h ， 吸收油采用 一 l 0 柴油 ， 塔 内填 料为 3 8 mm鲍尔环 。对吸收油性质 、 吸收温度 、 液 气比、 填料高度 、 压力等操作参数分别进行计算分 析。以烃回收率为判断依据 ， 确定柴油吸收油气 过程的最佳工艺条件 ， 烃 回收率按公式 1 计算。 1 00％1 一 J 式中 一烃回收率， ％； W 一油气进口质量流量 ， k g ／ h ； 厂 油气出口质量流量， k g ／ h 。 3结果与讨论 3 ． 1吸收油性质与温度的关 系 由吸收油的实沸点曲线， 计算吸收油温度对 其粘度 和表面 张力 的影 响 ， 表 明吸收油粘度和表 面张力均随温度的升高而降低 ， 结果见图1 、 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 第6 期 廖吕建， 等． 吸收法油气回收T艺的优化计算 2 5 岔 ● 邑 n l一 撂 3 ’ 3 弓3 3 3 誊 3 揣 一l 0 0 1 0 2O 3 0 4O 温 度／ ℃ 图1 吸收油粘温与温度的关系 一 l 0 U 1 U 2 U j U 4 0 温度 ／ ℃ 图2 吸收油表面张力与温度的关系 3 ． 2吸收温度一 液气比对烃回收率的影响 吸收压力 1 0 1 ． 3 2 5 k P a ， 填料高度 3 m， 对不 同 吸收温度一液气比对烃回收率的影响进行计算。 在该操作条件下 ， 油气回收的最佳吸收温度范围 为5 ～ 1 5℃， 烃回收率随着液气比的增加而提高， 结 果见图3 。 图3 不同液气比回收率与温度关系 3 ． 3吸收温度一填料高度对烃回收率的影响 吸收压力 1 0 1 ．3 2 5 k P a ， 液气 比1 5 0 L ／ m ， 结果 见图4 。 9 9 6 7 9 9 4 5 釜 93 8 9 l 0 3 O 吸收温度／ ℃ 图4 不同填料高度回收率与吸收温度的关系 由图4 可知， 油气吸收的最佳温度随吸收填料 高度的增加而降低 ， 烃回收率随填料高度的增加 而增加。当填料高度为4 5 m时， 最佳吸收温度为 5 ～ 1 5 q C ， 净化尾气均能达标排放 。吸收油温度 降低， 可降低油气和吸收油之间的平衡蒸汽压， 有 利于油气吸收 ， 但在温度降低的同时， 吸收油的 粘度 和表面张力增加 ， 降低 了吸收油 的流动性能 和油气在液膜中的传质速率， 延长了气液接触平 衡时间 ] 。当吸收温度低 于某一温度值时 ， 烃 的回 收率降低。因此 ， 一 l 0 柴油吸收油气的过程中， 存 在一个最佳吸收温度 。 3 ． 4液气比一填料高度对烃回收率的影响 吸收温度 1 O℃、 压力 1 0 1 ． 3 2 5 k P a ， 结果见图5 。 图5 不同填料高度回收率 与液气比关系 由图5 可见， 填料高度增加， 延长了吸收过程 的气液传质时间， 可使净化气中油气浓度更接近 于气液平衡值 ， 从 而使 净化 排放气 的油气浓度 降 低。烃回收率随液气比增加而增加， 但4 m填料高 度， 要使排放气的烃回收率大于9 5 ％， 需要吸收液 气比在 1 0 0 L ／ m 以上。 3 ． 5液气比一操作压力对烃回收率的影响 吸收温度l 0℃， 填料高度4 m， 结果见图6 。 l 6 不 l司操作压力 回收率 与液气 比关系 从 图6可以看 出 ， 随着压力升高 ， 烃 回收率增 大； 但酸性水罐区排放气基本为常压， 要实现带压 吸收， 需要对排放气增压 ， 并相应提高吸收装置压 力等级 。 3 ． 6油气组成对烃回收率的影响 吸收压力为 1 O 1 ．3 2 5 k P a ， 液气 比1 5 0 L ／ m ， 填 料高度4 m， 吸收温度为 1 O ， 计算结果见表2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 炼 油 与 化 工 R E F I N I N G A N D C H E M I C A L I N D U S T R Y 第2 4 卷 表2 油气组成对烃回收率的影响 由表 2 可知， 总烃回收率为9 5 ． 1 3 ％， 净化排放 气体中总烃浓度为2 0 ． 1 3 g ／ m 。 4 工业应 用 在常压条件下 ， 液气 比为 1 5 0 L ／ m ， 采用 3 8 m m鲍尔环填料 ， 填料高度 4 m， 吸收温度为 1 O℃， 酸性水罐排放气经过低温柴油吸收后 ， 可达标排 放 ， 排放气和净化气 中烃浓度见表 3 。 表3 吸收塔进出口烃类化合物组成 由表3 可见， 有机物分子量越小烃回收率越 低， 乙烯的回收率不到 1 0 ％， 净化排放气中总烃回 收率大于9 5 ％， 烃 回收率的计算值与装置实际处 理效果基本一致。 5结论 1 利用A S P E N P L U S 模拟软件 ， 对低温柴油 吸收油气工艺温度 、 压力、 液气比、 填料高度和柴 油性质等参数进行了系统研究 ， 并将优化的结果 进 行 了工 业化 应用 ， 排 放气 的 总烃 回收 率高 于 9 5 ％， 净化排放气能达标排放 。 2 对 比分析模拟计算 和装置实测 的烃 回收 率数据 ， 表明烃回收率的计算值与装置实际处理 效果基本一致。 参考文献 [ 1 ]刘忠生， 郭兵兵．炼油厂酸性水罐区排放气量分析计算[ J 】 ． 当代化 工， 2 0 0 9 ， 3 8 3 2 4 8 - 2 5 1 ． [ 2 ]董军波， 黄维秋． 油气回收过程优化模拟[ J ] ．炼油技术与工程， 2 0 0 8 ， 3 8 1 4 2 - 4 5 ． [ 3 ]廖昌建， 王明星， 刘忠生． 吸收法回收油气工艺优化模拟计算[ J ] ． 当代化工， 2 0 1 0 ， 3 9 6 6 7 8 6 8 0 ． [ 4 ]陈明． 天然气处理系统工艺技术模拟分析[ O 1 ． 成都 西南石油学 院， 2 0 0 4 8 - 1 4 ． [ 5 ]刘忠生， 李凌波， 王俊英． 酸性水罐区排放气污染程度执行标准和 治理 目标 [ J ] ． 当代化工， 2 0 0 9 ， 3 8 4 3 9 3 3 9 6 ． [ 6 ] 谢红岩． 吸收法油气回收过程汽液平衡数据测定与工艺优化[ D ] ． 天津 天津大学， 2 0 0 9 2 7 3 2 ． [ 7 ]王丽华． 色谱法测定烷烃和芳烃在高碳烷烃中的亨利系数[ J ] ．高 等化学工程学报 ， 1 9 9 8 ，1 2 2 1 7 3 1 7 8 ． [ 8 ]林世雄． 石油炼制工程 第三版 [ M] ． 北京 石油工业出版社， 2 O O O． 2 5 2 6． 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 1 8 作者简介 廖昌建， 男， 工程师， 2 0 0 9 年硕士毕业于西北大学化学工艺 专业， 现从事石油化工工艺技术研究开发工作。 石化 信 息 新疆首套甲醇制汽油装置投产 据中国化工报等媒体2 0 1 3 年 1 0 月 1 3日报道， 由中国化学赛鼎工程有限公司总承包的新疆新业年产l 0 万吨甲醇制汽 油工程一次投料试车成功， 顺利产出合格的9 3 号汽油， 标志着新疆第一套甲醇制汽油装置成功投产。该项 目 采用赛鼎公司 一 步法甲醇制汽油工艺专利技术。 甲醇制汽油 M T G 工艺是 1 9 7 6 年由美国埃克森美孚公司开发， 将甲醇于Z S M一 5分子筛催化剂上转化成芳烃的基础上 发展而来。它首先以煤或天然气作原料生产合成气， 再以合成气制甲醇， 通过装有分子筛催化剂的绝热固定床反应器， 一 步反应将甲醇经过两次脱水后生成粗汽油、 液化石油气、 燃料气以及水 ， 粗汽油经精制后得到9 3号汽油。MT G有4种工艺 流程， 分别是固定床工艺、 流化床工艺、 多管式反应器工艺和一步法新工艺。埃克森美孚公司的固定床技术于 1 9 8 6 年在新 西兰工业化 ， 装置以天然气为原料， 甲醇生产能力为 1 6 0 0 k t ／ a ， 合成汽油能力为5 6 0 k t ／ a 。美国T G D S 公司在美国西弗吉尼 亚州建设煤制汽油工厂， 采用美孚公司的M T G工艺， 设计生产合成汽油7 5 0 k t ／ a ， 2 0 1 3 年已经投运。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m