降低重整汽油中苯含量的原料預(yù)分餾方案

郎 寶，王學(xué)川，馬思聃，張 婷

(中國(guó)石化勝利油田分公司石油化工總廠，山東 東營(yíng) 257000)

降低重整汽油中苯含量的原料預(yù)分餾方案

郎 寶，王學(xué)川，馬思聃，張 婷

(中國(guó)石化勝利油田分公司石油化工總廠，山東 東營(yíng) 257000)

比較了通過(guò)采用脫己烷塔切除C6組分和優(yōu)化調(diào)整預(yù)加氫預(yù)分餾塔來(lái)降低苯前身物的兩種降低重整穩(wěn)定汽油苯含量的生產(chǎn)方案，采用后者可以使重整裝置的綜合能耗降低147.97 MJ/t，重整汽油收率提高7.36百分點(diǎn)，裝置總液體收率提高0.69百分點(diǎn)，氣體和損失降低0.35百分點(diǎn)，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益每月增加578.34萬(wàn)元。并對(duì)預(yù)分餾塔系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化提出了合理化解決措施。

預(yù)分餾 重整 汽油 苯 優(yōu)化

中國(guó)石化勝利油田分公司石油化工總廠(以下簡(jiǎn)稱勝利石化)150 kt/a催化重整裝置由中國(guó)石化洛陽(yáng)石油化工工程公司設(shè)計(jì)，于2004年初開工建設(shè)，2004年12月建成，一次性開車投產(chǎn)成功。該裝置采用固定床半再生工藝，用于生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分。2009年，由于汽油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)要求苯體積分?jǐn)?shù)小于1%，原穩(wěn)定汽油產(chǎn)品苯含量過(guò)高，影響出廠調(diào)合汽油的質(zhì)量，降低穩(wěn)定汽油產(chǎn)品苯含量是企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。本文主要介紹勝利石化通過(guò)優(yōu)化重整原料預(yù)分餾操作來(lái)降低重整汽油苯含量的生產(chǎn)情況，并與本裝置原通過(guò)脫己烷塔系統(tǒng)降低汽油苯含量的生產(chǎn)方案作對(duì)比，為以生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分為目的的重整裝置調(diào)整生產(chǎn)方案提供參考。

1 技術(shù)方案

在原重整裝置穩(wěn)定塔后增加一個(gè)脫己烷塔，將穩(wěn)定汽油中含苯較高的C6餾分脫除。在初期產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，但2014年隨著對(duì)輕石腦油及混合芳烴等產(chǎn)品征收消費(fèi)稅以及出廠調(diào)合汽油摻兌高辛烷值重整汽油的比例需求變大，這種采用脫己烷塔脫除C6餾分來(lái)降低重整汽油的苯含量的生產(chǎn)方案(方案A)效益差和能耗高的問(wèn)題凸顯。為了節(jié)能降耗和提高重整裝置的經(jīng)濟(jì)效益，勝利石化加氫重整車間在原有設(shè)備基礎(chǔ)上調(diào)整了生產(chǎn)方案，采用了通過(guò)優(yōu)化原料預(yù)分餾操作來(lái)降低重整汽油苯含量的生產(chǎn)方案(方案B)并成功得到工業(yè)應(yīng)用，停用了脫己烷塔系統(tǒng)。

2 原料預(yù)分餾降低重整汽油苯含量的應(yīng)用情況分析

2.1 重整預(yù)處理原料油來(lái)源及性質(zhì)

重整預(yù)處理單元加工原料主要為直餾石腦油和加氫焦化石腦油的混合油，原料油性質(zhì)見表1。在重整反應(yīng)條件下，環(huán)己烷大部分轉(zhuǎn)化生成苯，大約50% 的甲基環(huán)戊烷和20%的C6烷烴轉(zhuǎn)化為苯，將環(huán)己烷、甲基環(huán)戊烷和C6烷烴定義為苯的前身物，只要脫除重整原料中苯的前身物，就能最大限度控制苯的生成，將重整油中苯含量控制在最低水平[1]。從表1中原料族組成來(lái)看，直餾石腦油摻煉比例增大，預(yù)處理原料的芳烴潛含量增大，其中C5組分含量為10.42%～12.75%，苯前身物C6組分含量在16%左右，分餾塔要脫除的C5及苯前身物C6質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占預(yù)處理原料的28%左右。

表1 重整預(yù)處理單元加工原料性質(zhì)

注： 只列出了原料中C5及苯前身物C6的含量，其余組分未列出。

2.2 主要操作條件的調(diào)整

裝置原設(shè)計(jì)重整預(yù)處理單元分餾塔塔盤數(shù)為40，用于脫除混合C5輕組分，只脫除約12%左右的C5組分。假若通過(guò)分餾塔來(lái)脫除C6-苯前身物組分，分餾塔塔頂負(fù)荷將增加1倍多，在不改變分餾塔構(gòu)件的前提下，只能通過(guò)提高分餾塔塔底溫度和塔頂溫度，加大回流量，提高其分離效率。

2014年10月，加氫重整車間開始對(duì)預(yù)加氫分餾塔進(jìn)行提溫。提溫前穩(wěn)定原料性質(zhì)，并且調(diào)整預(yù)加氫汽提塔操作，將C4-組分由預(yù)加氫汽提塔脫除完全，保證預(yù)加氫分餾塔回流油中C4-組分含量盡量低。提溫時(shí)，在保證預(yù)加氫分餾塔塔頂回流溫度小于50 ℃的前提下，提高預(yù)加氫分餾塔塔底溫度，使得預(yù)加氫分餾塔塔頂溫度在方案A基礎(chǔ)上開始以4 ℃為一個(gè)區(qū)間進(jìn)行提溫，每個(gè)溫度點(diǎn)恒溫8 h，最高不超過(guò)120 ℃，最終，方案B分餾塔頂溫度較方案A提高了31 ℃，底溫提高了26 ℃，使得重整穩(wěn)定塔塔底油的苯體積分?jǐn)?shù)控制在小于2.5%，達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求，停運(yùn)脫己烷系統(tǒng)。

表2是預(yù)加氫分餾塔提溫過(guò)程中的操作參數(shù)及結(jié)果。從表2可以看出：提高預(yù)加氫分餾塔塔頂溫度，重整精制油中的C6組分含量下降，由原來(lái)的21.5%下降到了2.3%，這說(shuō)明現(xiàn)有預(yù)加氫分餾塔的操作條件基本能夠?qū)⒕朴椭蠧6以下組分控制在2.5%以下；2014年10月27日16：00至29日16：00提溫期間，雖然重整精制油中的C6組分減少，但是穩(wěn)定塔塔底油苯含量變化不大，維持在5%左右，10月29日開始，主要是由于精制油C6組分中苯的前身物環(huán)己烷和甲基環(huán)戊烷被逐漸脫除，穩(wěn)定塔塔底油的苯含量才開始逐漸降低，苯體積分?jǐn)?shù)由提溫前的5.53%下降到了2.40%，達(dá)到重整汽油苯體積分?jǐn)?shù)不大于2.5%的產(chǎn)品質(zhì)量要求；隨著預(yù)加氫分餾塔塔頂產(chǎn)品混合C5中C6組分含量不斷增加，其辛烷值(RON)不斷下降，由75.8下降到了63.7。這是由于提溫初期，辛烷值高且沸點(diǎn)相對(duì)較低的C6異構(gòu)烷烴組分首先從精制油中脫除，當(dāng)預(yù)加氫分餾塔塔頂溫度超過(guò)92 ℃時(shí)，難揮發(fā)的辛烷值低的正己烷等組分逐漸從精制油中分離出來(lái)，導(dǎo)致分餾塔塔頂輕石腦油辛烷值不斷下降。

表2 預(yù)加氫分餾塔提溫過(guò)程中操作參數(shù)及分析結(jié)果

2.3 物料平衡數(shù)據(jù)

表3是方案A和方案B產(chǎn)品收率數(shù)據(jù)對(duì)比情況。由表3看出，采用方案B后，重整汽油收率由原來(lái)的49.89%提高到57.25%，提高了7.36百分點(diǎn)，裝置總液體收率由88.54%提高到89.24%，提高了0.69百分點(diǎn)，氣體+損失降低0.35百分點(diǎn)。采用方案B汽油收率上升的原因一方面是重整反應(yīng)部分進(jìn)料中大部分為C7以上組分，發(fā)生加氫裂化等副反應(yīng)減少，另一方面是因?yàn)椴捎梅桨窤時(shí)穩(wěn)定塔分離效果較差，導(dǎo)致部分汽油組分摻雜到了重整液化氣中。

2.4 裝置能耗數(shù)據(jù)

表4是方案A和方案B重整裝置能耗數(shù)據(jù)對(duì)比情況。從表4看出：采用方案B，重整穩(wěn)定塔底油苯含量合格后作為汽油產(chǎn)品直接外送，脫己烷系統(tǒng)停運(yùn)，脫己烷系統(tǒng)能耗為0；生產(chǎn)輕石腦油后，燃料氣消耗量明顯減少，燃料氣單耗由1 243.13 MJ/t下降到了1 083.46 MJ/t，裝置綜合能耗由1 960.00 MJ/t下降到了1 812.03 MJ/t，能耗降低了147.97 MJ/t。因?yàn)榇蟛糠直角吧砦飶念A(yù)加氫分餾塔塔頂拔出，重整反應(yīng)部分進(jìn)料量顯著降低，而此，重整四合一爐瓦斯消耗量下降明顯。

表3 方案A和方案B的產(chǎn)品收率數(shù)據(jù)對(duì)比 w，%

表4 方案A和方案B的重整裝置能耗數(shù)據(jù)對(duì)比 MJ/t

注：熱載體外輸熱為脫己烷系統(tǒng)提供熱源。

2.5 預(yù)加氫分餾塔塔頂輕石腦油的處理

預(yù)加氫分餾塔塔頂輕石腦油組成見表5。由表5可知，輕石腦油從重整進(jìn)料中脫除苯和生成苯的前身物后，分餾塔塔頂?shù)妮p石腦油含有體積分?jǐn)?shù)為2.3% 左右的芳烴。辛烷值較低，RON一般低于70，勝利石化汽油池中高辛烷值的重整汽油所占比例較小，對(duì)辛烷值要求較高，重整預(yù)加氫分餾塔塔頂輕石腦油產(chǎn)品量大且辛烷值較低，不能直接作為汽油調(diào)合組分。但是輕石腦油中烷烴含量超過(guò)75%，可作為蒸汽裂解制乙烯原料，其收率比普通石腦油高。經(jīng)過(guò)總廠協(xié)調(diào)，將分餾塔塔頂產(chǎn)品輕石腦油作為中國(guó)石化天津分公司蒸汽裂解制乙烯互供原料，解決了輕石腦油的銷售問(wèn)題，同時(shí)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

表5 預(yù)加氫分餾塔塔頂輕石腦油組成

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

表6是方案A和方案B的產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益核算表。預(yù)加氫原料按照每月處理14 139 t計(jì)算，產(chǎn)品價(jià)格計(jì)算按照2015年1月銷售價(jià)為準(zhǔn)，且已去除消費(fèi)稅和增值稅，液化氣部分包含預(yù)加氫含硫液化氣和重整液化氣兩部分。從表6可以看出，生產(chǎn)輕石腦油后，每月產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益增加約578.34萬(wàn)元。

表6 方案A和方案B的產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益核算

4 問(wèn)題及解決措施

通過(guò)提高重整預(yù)加氫裝置分餾塔塔底溫度以切除苯的前身物來(lái)降低重整穩(wěn)定汽油中的苯含量，分餾塔塔頂生產(chǎn)輕石腦油，停用了脫己烷系統(tǒng)，冬季基本可以滿足生產(chǎn)要求。但由于重整預(yù)加氫裝置分餾塔負(fù)荷提高，分餾塔塔頂回流溫度及塔頂產(chǎn)品外送能力不能滿足工藝要求，提出以下措施：

(1) 提高分餾塔塔頂空冷后水冷器的冷卻能力。原設(shè)計(jì)分餾塔頂后水冷器規(guī)格型號(hào)LBES500-1.6-55-6/25-4I，換熱面積為55 m2，冷卻能力不足，建議更換水冷器或在原基礎(chǔ)上新增1臺(tái)水冷器。

(2) 更換其中1臺(tái)分餾塔回流泵。原設(shè)計(jì)分餾塔回流泵規(guī)格型號(hào)為ZA25-2315，流量11.2 m3/h，出口壓力0.88 MPa，揚(yáng)程為92 m，設(shè)計(jì)泵出口總流量為6 733 kg/h，生產(chǎn)輕石腦油后所需流量正常為12 132 kg/h，原泵不能滿足需求，需更換。

(3) 重新核算分餾塔重沸器熱載體流量調(diào)節(jié)閥及孔板流量計(jì)及外送輕石腦油流量調(diào)節(jié)閥及質(zhì)量流量計(jì)是否滿足工藝要求。

5 結(jié) 論

(1) 通過(guò)停用脫己烷系統(tǒng)，優(yōu)化150 kt/a半再生催化重整裝置預(yù)加氫分餾塔的操作，切除苯的前身物來(lái)降低重整汽油的苯含量，分餾塔塔頂生產(chǎn)輕石腦油，使得重整汽油苯含量不大于2.5%，且辛烷值保持在97左右，滿足作為合格產(chǎn)品外送的要求。

(2) 與原生產(chǎn)方案A相比，采用優(yōu)化預(yù)分餾塔的操作生產(chǎn)方案，重整裝置的綜合能耗降低147.97 MJ/t，重整汽油收率提高7.36百分點(diǎn)，裝置總液體收率提高0.69百分點(diǎn)，氣體和損失降低0.35百分點(diǎn)，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益每月增加578.34萬(wàn)元。

(3) 采用生產(chǎn)方案B后，重整預(yù)加氫裝置分餾塔負(fù)荷提高，相關(guān)聯(lián)的設(shè)備需要進(jìn)一步改造才能夠達(dá)到更滿意的效果。

[1] 張大慶，馬愛增，王杰廣，等.原料預(yù)分餾降低重整汽油中苯含量[J].石油煉制與化工，2010，41(5)：7-9

APPLICATION OF FEED PREFRACTIONATION TECHNOLOGY FOR REDUCING BENZENE IN REFORMING GASOLINE

Lang Bao， Wang Xuechuan， Ma Sidan， Zhang Ting

(GeneralPetrochemicalWorksofShengliOilField，SINOPEC，Dongying，Shandong257000)

Two pathways (the dehexanizer and the feed prefractionation) for reducing the benzene content in stabilized reforming gasoline were compared. It is found that the comprehensive energy consumption of the reformer unit decreases by 147.97 MJ/t through feed prefractionation， the reforming gasoline yield increases by 7.36 percenfage points， and the total liquid yield increases by 0.69 percenfage points， gas and the loss reduce by 0.35 percenfage points. The economic benefit increases by 5.783 4 million Yuan per month， and suggestions for further optimization of the prefractionation system are put forward.

prefractionation； reforming； gasoline； benzene； optimization

2015-03-26； 修改稿收到日期： 2015-04-26。

郎寶，碩士，工程師，2009年畢業(yè)于北京化工大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè)，現(xiàn)從事煉油工藝技術(shù)工作，已發(fā)表論文6篇。

郎寶，E-mail：langbao.slyt@sinopec.com。