重整裝置原料優(yōu)化調(diào)整及效果

吳 翔

（中國石化上海石油化工股份有限公司芳烴部，200540）

重整裝置原料優(yōu)化調(diào)整及效果

吳 翔

（中國石化上海石油化工股份有限公司芳烴部，200540）

介紹了催化重整裝置目前的原料現(xiàn)狀，根據(jù)裝置情況，對重整原料和生成油組分了分析，通過采取適當(dāng)提高重整原料初餾點、優(yōu)化原料配置等措施，優(yōu)化調(diào)整重整原料。原料調(diào)整后，重整裝置有效負(fù)荷提高，達(dá)到了進一步增產(chǎn)的目的。

重整裝置 原料組成 優(yōu)化

催化重整工藝是以辛烷值較低的石腦油為原料，生產(chǎn)高辛烷值汽油組分和芳烴，副產(chǎn)富氫氣體和液化石油氣。在工業(yè)化生產(chǎn)中，主要用于生產(chǎn)高辛烷值車用汽油調(diào)和組分和基本有機原料苯、甲苯和C8芳烴。

隨著石油煉制和石油化工的發(fā)展，石油芳烴已占主導(dǎo)地位，其生產(chǎn)原料主要來自催化重整和高溫裂解汽油。世界BTX（苯、甲苯、混二甲苯）芳烴生產(chǎn)中，重整芳烴占53%，高溫裂解芳烴約占25%。此外催化重整C9芳烴是甲苯歧化／烷基轉(zhuǎn)移生產(chǎn)苯和二甲苯的原料，催化重整亦已成為芳烴生產(chǎn)的主要途徑。

中國石化上海石油化工股份有限公司（以下簡稱上海石化）芳烴部目前擁有3套重整裝置，其中1＃、2＃連續(xù)重整裝置均以生產(chǎn)芳烴為主要目的，3＃重整裝置以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的。

芳烴與汽油生產(chǎn)最主要的差異在于原料的選擇。通過對重整生成油產(chǎn)率及組成等性質(zhì)分析，選擇最合適的原料，既可以使目的產(chǎn)物的收率最大化，又可以大大降低裝置的綜合能耗，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

1 重整原料的選擇與產(chǎn)品的分布

催化重整工藝是以C6～C11石腦油為原料，在一定的操作條件和催化劑的作用下，原料（烴）分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重新排列，使環(huán)烷烴及烷烴轉(zhuǎn)化為芳烴或異構(gòu)烷烴。現(xiàn)有的催化重整裝置主要生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)和組分或芳烴。

1.1 餾程

重整反應(yīng)中最主要的是生成芳烴的反應(yīng)，這類反應(yīng)大多數(shù)是碳原子數(shù)不變的脫氫反應(yīng)，例如環(huán)己烷脫氫生成苯，正庚烷環(huán)化脫氫生成甲苯。因此在選擇餾程時應(yīng)根據(jù)芳烴的碳原子數(shù)、重整過程中進行的化學(xué)反應(yīng)和有關(guān)單體烴的沸點來確定。生產(chǎn)各種產(chǎn)品時的適宜餾程列于表1。

表1 生產(chǎn)各種產(chǎn)品時的適宜餾程［1］

C6～C8主要烴類的沸點分別為60～81，80～111，110～145℃，因此，當(dāng)生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯時，重整原料的餾程一般選擇60～85，85～110，110～145℃。沸點小于60℃的烴類分子中的碳原子數(shù)小于6，原料中含有小于60℃餾分進入重整裝置，不能增加芳烴產(chǎn)率，只會降低裝置的有效處理能力或加快積炭速率。

重整進料餾程目前一般為76～177℃，初餾點偏低，且干點過高，影響了產(chǎn)品分布，加快積炭速率。對同一種原料來說，改變其初餾點和干點，將顯著改變原料的組成。表2列出了不同初餾點的原料對產(chǎn)物分布的影響。

表2 不同初餾點的原料組成及產(chǎn)物分布情況

圖1為重整原料終餾點與積炭速率的關(guān)系。原料終餾點選取180℃，是因為在重整反應(yīng)轉(zhuǎn)化后其沸點將增加20～30℃，如果原料終餾點過高，重整汽油的終餾點會超過汽油標(biāo)準(zhǔn)。此外終餾點過高，在重整過程中多環(huán)芳烴量會增加，加速催化劑的積炭速率，縮短生產(chǎn)周期。從圖1可以得出：當(dāng)終餾點超過180℃時，隨著終餾點的提升高，催化劑積炭速率幾乎呈直線上升。

圖1 重整原料終餾點與積炭速率的關(guān)系

1.2 重整指數(shù)

重整原料油質(zhì)量主要取決于其環(huán)烷烴和芳烴的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），原料中環(huán)烷烴和芳烴的含量越高，生成油的芳烴產(chǎn)量越大，辛烷值越高。通常用重整指數(shù)來描述重整原料油質(zhì)量的具體指標(biāo)［2］，即∑（N＋A）或∑（N＋2A），重整指數(shù)高則表明原料油質(zhì)量好。國內(nèi)常用芳烴潛含量來表示，但是原料中芳烴潛含量只能說明生產(chǎn)芳烴的可能性，芳烴產(chǎn)率高低還要取決于催化劑性能及操作條件。

1.3 重整進料組成

原料組成對重整反應(yīng)有重要影響，在重整過程中，根據(jù)碳原子數(shù)以及結(jié)構(gòu)的不同，環(huán)烷烴轉(zhuǎn)化為芳烴的速度存在著較大差異，此外，部分烷烴也轉(zhuǎn)化為芳烴。因此，原料的組成對重整生成油收率和產(chǎn)品分布有較大影響。

表3中各裝置產(chǎn)物中環(huán)烷烴含量相當(dāng)，表明其反應(yīng)深度相當(dāng)。一般認(rèn)為芳烴潛含量越高其生成油芳烴收率也越高，但從表中數(shù)據(jù)可知，原料1與原料2芳潛基本相當(dāng)，但是芳烴收率卻相差4個百分點；而原料3的芳潛含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原料4的芳潛，但是兩者的生成油芳烴收率卻基本相當(dāng)。因此，芳烴潛含量只是粗略估算原料好壞的一個判斷依據(jù)，原料的組成對產(chǎn)物分布的影響很大。

原料3雖然為貧料（芳烴潛含量低），但芳烴收率達(dá)到了72.88%，C8芳烴收率更是高達(dá)30.36%，是一個相當(dāng)好的重整進料，適合生產(chǎn)芳烴型重整裝置。

原料4為富料（芳烴潛含量高），從C6到C＋10均有分布，雖然其芳烴收率是4種原料中最高的，達(dá)到了74.55%，但其生成油中的C＋10芳烴含量比原料3高了11.52個百分點，而C8芳烴含量比原料3低了8.38個百分點，其不適合生產(chǎn)芳烴的重整裝置，但其生產(chǎn)油的有效組分大多為汽油調(diào)和組分，故完全滿足生產(chǎn)汽油的重整裝置要求。

表3 各進料組成與產(chǎn)物分布

續(xù)表3

綜上所述，芳烴收率的高低雖然是檢驗芳烴聯(lián)合裝置的重要指標(biāo)，但是目的產(chǎn)物的收率才是我們的生產(chǎn)目標(biāo)，因此根據(jù)目的產(chǎn)物的組成控制進料組分是一個必要的手段，既可以使目的產(chǎn)物收率最大化，也可以大大降低裝置的綜合能耗［3］。

2 重整原料優(yōu)化措施及效果

按照目前的煉油工藝及技術(shù)，能夠提供滿足重整所需要的原料類型有直餾石腦油、加氫裂化石腦油、焦化石腦油、催化裂化石腦油、乙烯裂解抽余油［4］。

上海石化目前重整原料的主要有高壓加氫重石腦油、中壓加氫重石腦油、預(yù)加氫直餾石腦油3股餾分，共計2 500 kt／a。受上游煉廠加工能力和乙烯能力影響，根據(jù)石腦油平衡和質(zhì)量考察情況，按照“宜芳則芳、宜烯則烯”的原則，將芳烴潛含量高的加氫裂化石腦油和環(huán)烷烴、芳烴含量高的直餾石腦油也全部作為重整原料，提高重整裝置負(fù)荷，實現(xiàn)效益最大化。

2.1 原油的優(yōu)化選擇

從2013年起，上海石化對原油采購進行了適當(dāng)調(diào)整，盡量采購環(huán)烷烴、芳烴含量高的原油。2013年上海石化原油總加工量為15.67 Mt，其中巴士拉輕質(zhì)原油占原油總加工量的32.76%，沙特中質(zhì)油占21.74%，阿曼油占13.64%，伊朗重質(zhì)原油占6.20%。表4為不同原油的鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳烴含量情況。

表4 不同原油的鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳烴含量情況 %

從表4可知：罕戈原油常頂油中環(huán)烷烴、芳烴含量最高，科威特原油中環(huán)烷烴、芳烴含量最低。

2.2 適當(dāng)提高重整原料初餾點

2012年以來，適當(dāng)提高重整原料的初餾點進行控制，1＃重整進料初餾點由2011年的78.9℃提高至2012年的84.4℃，2＃重整進料初餾點由2011年的79.1℃提高至2012年的86.7℃，2013年3套重整原料初餾點基本控制在85℃以上，以提高重整裝置有效負(fù)荷及原料的質(zhì)量，進一步增產(chǎn)芳烴產(chǎn)品。

以3＃重整裝置為例，在處理量基本相同的情況下，將進料初餾點提高約9℃，重整生成油收率提高了2.61個百分點，催化劑積炭速率明顯下降。表5為3＃重整裝置進料初餾點調(diào)整前后C＋5液體收率（簡稱液收）及待生催化劑碳含量變化情況。

表5 C＋5液收及待生催化劑碳含量變化

從表5可以看出：初餾點優(yōu)化后，C＋5液收明顯上升。重整進料終餾點未作調(diào)整，主要是3＃重整裝置的生成油用于汽油調(diào)和組分和生產(chǎn)芳烴，其終餾點的控制已比較理想。

2.3 合理調(diào)整重石腦油原料的配置

上海石化3套重整裝置原料由高壓、中壓加氫裂化和預(yù)加氫供應(yīng)。加氫裂化重石腦油是生產(chǎn)芳烴的優(yōu)質(zhì)原料，芳烴潛含量高，在51%左右；直餾預(yù)加氫精制石腦油芳烴潛含量較低，在35%左右。

因上海石化3套重整裝置工藝上存在差異，1＃連續(xù)重整采用UOP一代技術(shù)，反應(yīng)壓力高；2＃、3＃連續(xù)重整采用UOP三代技術(shù)，2＃連續(xù)重整以生產(chǎn)芳烴為主要目的，3＃連續(xù)重整是以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的。因此，為了增產(chǎn)芳烴產(chǎn)品，優(yōu)化了原料結(jié)構(gòu)，加氫裂化重石腦油和中壓加氫裂化重石腦油全部供給2＃重整裝置生產(chǎn)PX產(chǎn)品，芳烴潛含量低的精制石腦油供1＃、3＃重整裝置。

2＃重整原料優(yōu)化后，高壓加氫裂化重石腦油約50 t／h，中壓加氫裂化約45 t／h，全部供應(yīng)2＃重整。在裝置處理量基本相同的情況下，芳烴潛含量上升了約6.88個百分點，重整生成油收率提高了2.8個百分點，芳烴產(chǎn)率提高了4.85個百分點。表6為2＃重整裝置原料優(yōu)化前后主要經(jīng)濟指標(biāo)變化情況。

表6 原料優(yōu)化前后與技術(shù)指標(biāo)變化

續(xù)表6

從表6可知：原料優(yōu)化后，各項技術(shù)指標(biāo)得到明顯改善，特別是芳烴產(chǎn)率有了很大提高，脫戊烷油收率和純氫產(chǎn)率的上升對提高裝置經(jīng)濟效益的效果十分明顯。

2.4 裂解抽余油的合理利用

乙烯裂解抽余油分苯抽余油和甲苯抽余油，苯抽余油抽出量（設(shè)計值）為7.3 t／h，甲苯抽余油抽出量（設(shè)計值）為1.2 t／h，以前送油品做汽油調(diào)和組分。由于抽余油辛烷值較低，影響汽油調(diào)合質(zhì)量，需要用高辛烷值的甲基叔丁基醚（MTBE）、二甲苯進行調(diào)和，造成高辛烷值資源的浪費。然而乙烯裂解抽余油富含碳六環(huán)烷烴，是較為理想的重整原料以增產(chǎn)苯產(chǎn)品。為了提高乙烯裂解抽余油的附加值，同時隨著國內(nèi)純苯市場發(fā)展趨勢較好，生產(chǎn)純苯經(jīng)濟效益較好。為達(dá)到效益最大化，把1＃抽提抽余油（乙烯裂解抽余油）增加管線送至預(yù)加氫裝置處理后作為生產(chǎn)芳烴原料，2013年累計摻煉裂解抽余油52.7 kt，從而提高原料中的C6、C7環(huán)烷烴含量，提高純苯產(chǎn)量。經(jīng)煉油全流程模型進行了重整產(chǎn)品模擬計算，每噸混合抽余油可生產(chǎn)0.31 t苯、0.09 t甲苯和0.09 t混二甲苯產(chǎn)品。表7為乙烯裂解抽余油典型的分析數(shù)據(jù)，苯抽余油和甲苯抽余油的辛烷值（研究法）分別為62.3和57.9。

表7 乙烯裂解抽余油典型的分析數(shù)據(jù) %

從表7可以看出：苯抽余油中環(huán)烷烴含量高達(dá)56.90%，甲苯抽余油中環(huán)烷烴含量也有17.80%；從組分上看，乙烯裂解抽余油做重整原料可以增產(chǎn)苯和甲苯，但對于主產(chǎn)PX的芳烴裝置效果不佳，抽余油中大多為C6和C7組分，C6和C7組分鏈烷烴的轉(zhuǎn)化率很低，而且有副反應(yīng)發(fā)生，會產(chǎn)生很多液化石油氣組分，產(chǎn)氫也會相對降低。

乙烯裂解抽余油作為重整原料，其目的產(chǎn)物為苯和甲苯，若用作重整原料，須根據(jù)市場和生產(chǎn)情況綜合考慮。

3 結(jié)語

（1）目前重整進料的構(gòu)成屬于芳烴和汽油兼顧型，如果要最大化生產(chǎn)PX則應(yīng)嚴(yán)格控制重整進料餾程；如果要提高苯的產(chǎn)率，則可以考慮用乙烯裂解抽余油作為重整進料。

（2）根據(jù)原料族組成和芳烴潛含量只能粗略判斷原料的優(yōu)劣，只有從原料的組成出發(fā)，根據(jù)催化重整反應(yīng)規(guī)律和催化劑特點，才能科學(xué)預(yù)測重整產(chǎn)率和產(chǎn)物分布。

（3）上海石化要充分利用煉化一體化優(yōu)勢，在進行重整原料優(yōu)化時，應(yīng)根據(jù)市場需求，合理調(diào)配3套連續(xù)重整的原料，最大限度地提高目的產(chǎn)物的收率，從而使收益最大化。

（4）通過提高重整進料初餾點，提高了芳烴的產(chǎn)率，保證了重整裝置的有效運行負(fù)荷。

［1］ 徐承恩.催化重整工藝與工程［M］.北京：中國石化出版社，2006.

［2］ 李成棟.催化重整裝置技術(shù)問答［M］.3版.北京：中國石化出版社，2010.

［3］ 李成棟.催化重整操作指南［M］.北京：中國石化出版社，2001.

［4］ 侯祥麟.中國煉油技術(shù)［M］.2版.北京：中國石化出版社，2001.

Material Optimization and Adjustment of Reforming C4Plant and the Effects

Wu Xiang
（Aromatics Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.200540）

The current status of material of catalytic reforming palnt was introduced.Based on the plant situation，the reforming material and constituents of generated oil were analyzed.The reforming material was adjusted through increasing dropping point and optimizing material configuration.After adjustment of materiial，the effective load of reforming plant was improved，and gained the target of increasing output.

reforming plant，material constituents，optimization

1674－1099 （2014）04－0011－05

TE624

A

2014－06－30。

吳翔，男，1966年出生，2013年畢業(yè)于華東師范大學(xué)會計專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事芳烴生產(chǎn)工作。