文章编号： 1671-0460（2019）06-1347-04
Abstract： The quench system of ethylene plant generates diluted steam mainly by recovering the heat of quench oil， and the heat recovery of pan oil and quench water supplies heat to the subsequent system. Therefore， the energy recovery of quench system is an important factor affecting energy consumption. In this paper， the process simulation of quench oil system was carried out. According to the simulation results of quench oil system， the relevant operating variables of gasoline fractionator were adjusted and optimized， and good results were obtained.
Key words： Ethylene plant; Gasoline fractionator; Pan oil; Optimizing operation
乙烯装置汽油分馏塔主要作用是将裂解炉出口的高温裂解气利用循环急冷油进行降温，塔釜采出为燃料油馏分，塔顶气相为裂解汽油及轻组分进入水冷塔，同时通过盘油所携带的高品位热能为相应温度级的用户提供热源。汽油分馏塔塔顶温度控制原则为保证水蒸气不在塔内冷凝，同时保证汽油的干点。塔釜温度控制的原则是既要保证急冷油的黏度也要保证其闪点在指标范围内[1，2]。
通过流程模拟出的结果，对汽油分馏塔的影响因素进行单一变量控制进行优化调整，确保该系统的指标在考核范围内的基础上，使該系统的高品位热能能够得到充分的利用。
1 汽油分馏塔系统介绍
裂解气经裂解气总管，进入汽油分馏塔，该塔分为急冷油循环段、盘油循环段和精馏段。裂解气首先进入汽油分馏塔，与向下分布的油相直接接触换热，换热后，大部分裂解气中的燃料油组分被冷凝至塔底。裂解气继续上移到盘油段，和盘油组分继续换热，盘油被冷凝至盘油槽内保证盘油循环。在盘油循环过程中，盘油的热量将与用户换热回收余热。被冷却的裂解气继续上升至精馏段，在精馏段与水冷塔系统来的汽油接触换热。裂解汽油回流的作用是提供冷物流冷凝裂解气中的重组分，同时保证裂解汽油的干点。
汽油分馏塔塔釜的急冷油通过急冷油泵抽出，分别通过与工艺水换热发生稀释蒸汽、进入重燃料油汽提塔与轻烃炉的裂解气或高压蒸汽进行汽提和作为急冷器降温介质。盘油利用盘油循环泵P-1211从盘油槽抽出后分为四股，第一股盘油通过返回阀到循环急冷油回流中，主要控制盘油槽的液位;第二股盘油作为冲洗油，经冲洗油增压泵P-1212A/S增压后送至各用户，第三股盘油与汽油分馏塔顶部采出轻燃料油汇合后送至轻质燃料油汽提塔C-1240，利用DS进行直接汽提，汽提出轻组分返回至汽油分馏塔的顶部，其余盘油作为盘油循环，通过与用户换热器进行热量回收后返回汽油分馏塔第11块塔盘。轻燃料油汽提塔釜组分与重燃料油汽提塔釜的组分混合后至储罐。
2 汽油分馏塔的影响因素分析
2.1 汽油分馏塔侧线采出的影响
汽油分馏塔C-1240轻燃料油侧线采出量主要影响裂解汽油、盘油及塔釜急冷油等各股物料的组成，进而通过组成的改变影响热量的分布，侧线采出量的影响见图1。
由图1可知，汽油分馏塔的塔顶及塔底温度均与侧线采出有密切关系，但相对较轻的组分被采出后会影响到急冷油的黏度，此模拟采用急冷油中沸点高于350 ℃的重组分含量来反应急冷油的黏度，见图2，侧线采出量的增加势必会导致塔釜急冷油组分中轻组分的相对增加，一般急冷油的黏度随塔釜温的升高而上升。当急冷油的黏度过大时，会使急冷油的流动性变差，影响稀释蒸汽的发生量，同时也会使急冷油泵的功率增大，影响系统设备和管道的操作[3]。
2.2 汽油回流量的影响
汽油回流的主要作用控制汽油分馏塔顶温，同时控制汽油产品的干点，保持汽油分馏塔塔顶温在合理范围之内，保证裂解气中的水蒸气不在塔内冷凝。
图4表现出了汽油分馏塔的顶温与汽油回流量由直接关系，增加汽油回流量会使低温的汽油下降至汽油分馏塔釜，从而降低塔釜温度，汽油回流量对汽油分馏塔顶温度的影响有一个极小值，当汽油回流量高于此极小值时，增加汽油循环量则顶温也会随之升高。如果提高汽油分馏塔釜温度，虽然提高了热源的温度，相应发生稀释蒸汽的量会增加，但在实际生产中要严格监测急冷油的黏度，急冷油的过低或过高都会给急冷油系统带来较大的影响，黏度过低容易造成急冷油泵不上量，黏度过高会使急冷油在管道中的流动性变差，阻力变大，急冷油泵的功率增大，同时也会影响稀释蒸汽系统的取热效果变差，发生稀释蒸汽量也会随之减少。
如图5所示，汽油回流量的增加，会导致轻组分下降至塔釜，塔釜重油中轻组分相对增多，从而急冷油黏度降低。急冷油的比热与其组分中的重组分有着直接的关系，重组分多则比热大，相反则小。
在该塔中，汽油回流量增大首先会影响盘油段的热量，然后再由盘油段向下传递，直至急冷油塔釜，所以汽油回流对该塔内油品的组成有较大影响。
2.3 盘油循环量的影响
盘油的循环量对整个分馏塔的溫度分布有着较大的影响。在实际操作过程中应在保证盘油用户需求的同时尽量增大急冷油的取热量来保证稀释蒸汽的发生量，其具体影响见图6。
如图6所示，盘油循环量对塔顶和塔釜的温度有较大的影响，对急冷水塔温度影响不明显。
如图7所示，增大盘油循环量，使盘油的取热量增大，导致热量从急冷油中的柴油组分增加，温度随之降低。
2.4 急冷油循环量的影响
急冷油循环可分为两路，分别为返塔急冷油循环和去急冷器急冷油循环。而急冷器的出口温度主要由被降温的循环急冷油来保证，塔釜温度主要由返塔急冷油来控制，因此只考虑返塔急冷油的影响。
如图8所示，去急冷器的急冷油循环量对急冷器出口温度影响较大，当急冷油循环量加倍时，急冷器出口温度约降了14 ℃。
如图9所示，塔釜的温度与至急冷器急冷油的循环量有直接关系，但对急冷油塔顶温度的降低作用不显著，同时去急冷器急冷油循环量对急冷水塔温度影响不大。
3 工艺优化
汽油分馏塔的操作不仅影响装置的能耗，同时也会给工艺操作带来较大的影响[5]。汽油分馏塔的影响因素包括急冷油塔侧线轻燃料油采出量、汽油回流量、盘油循环量、急冷油循环量。该塔在优化前主要存在汽油干点高、分馏塔塔釜温度低、装置外补DS量偏大等问题。通过分析该装置急冷油塔侧线采出量不够，导致汽油干点超标，进而增大汽油回流量来降低汽油产品干点，过高的汽油回流量会使整个塔的轻组分下移，降低了急冷油的温度，进而影响取热量，使稀释蒸汽发生量降低。
基于模拟结果对该塔的操作进一步分析，找出了影响因素并做出了方向性的调整。主要通过阶段性的减小汽油回流量、加大侧线轻燃料油的采出量、调整盘油循环量等手段来解决原来汽油干点高、塔釜温低、DS外补量大等问题，在此期间，装置加大离线组分分析力度，根据分析结果及时作出相应调整。主要调整及相关参数变化见表1。
通过表1可以看出，通过增大汽油分馏塔侧线轻燃料油的采出量、减少汽油回流量的调整，塔内的温度分布发生了较大的变化。塔顶温度由于汽油组分中的柴油组分相对减少后有了下降趋势，同时汽油干点也呈下降趋势。塔釜温度由于重组分的相对减少呈上升趋势，但在调整过程中及时的进行离线色谱分析，急冷油的粘度虽然有上升趋势，但均控制在指标要求范围内。塔釜温度的升高，使急冷油与工艺水的温差增大，稀释蒸汽发生量相应提高，同时外补中压蒸汽量相应的减少。
4 结 论
乙烯装置急冷系统对装置的稳定运行和能耗方面有着较大的影响。该文通过优化汽油分馏塔汽油回流量、轻燃料油采出量、盘油循环量等相关变量，汽油分馏塔的运行状态得到良好的改善，汽油分馏塔的汽油干点降低的同时，外补中压蒸汽量也有所降低，为日后乙烯装置高负荷生产出现汽油干点高、急冷油黏度高、急冷外补蒸汽量大等问题提供调整方向。
参考文献：
[1]王松汉. 乙烯装置技术与运行[M]. 北京： 中国石化出版社， 2009.
[2]陈滨. 乙烯工学[M]. 北京： 化学工业出版社， 1997.
[3] 侯青山，于庆恩，何国栋. 乙烯装置急冷油粘度增长机理的研究[J]. 乙烯工业，2003（2）：32-34.
[4]朱懋斌， 冯霄. 乙烯装置汽油分馏塔系统中循环急冷油流量对产品的影响[J]. 计算机与应用化学， 2008（4）：399-404.
[5]罗淑娟， 李东风. 乙烯装置汽油分馏塔模拟与探讨[J]. 化工进展， 2009，28（增刊）：489-492.
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