輕烴資源優(yōu)化潛力分析及改進(jìn)措施探討

劉小雋（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 遼寧 錦州 121001）

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輕烴資源優(yōu)化潛力分析及改進(jìn)措施探討

劉小雋（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 遼寧 錦州 121001）

摘要：本文分析了某石化公司輕烴資源利用現(xiàn)狀，討論了煉廠飽和液化氣、C5/C6等輕烴資源利用存在的問(wèn)題和優(yōu)化的潛力，提出了改進(jìn)措施和建議。通過(guò)對(duì)煉廠飽和液化氣的優(yōu)化改造，進(jìn)一步充分利用丙烷和異丁烷等，提高附加值。通過(guò)對(duì)降低拔頭油產(chǎn)量，分離出異戊烷增產(chǎn)汽油調(diào)合組分，對(duì)輕石腦油進(jìn)行改質(zhì)等措施對(duì)C5/C6輕烴資源優(yōu)化利用。

關(guān)鍵詞：輕烴；資源；優(yōu)化；措施

0 引言

某石化公司輕油收率比平均值低0.27個(gè)百分點(diǎn)，綜合商品率比平均值低0.31個(gè)百分點(diǎn)。飽和液化氣、C5/C6輕烴等資源較豐富，在加工能力不變的前提下，要進(jìn)一步提升指標(biāo)和效益，必須改變目前飽和液化氣、C5/C6輕烴等資源利用不合理和不夠優(yōu)化的現(xiàn)狀。

1 飽和液化氣的綜合利用

1.1 飽和液化氣資源統(tǒng)計(jì)

隨著天然氣工業(yè)的發(fā)展，C3/C4烴作為傳統(tǒng)民用液化氣的用量將逐漸減少，合理利用C3/C4資源成為亟待研究解決的問(wèn)題，同時(shí)也是提高煉化企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。

公司液化氣主要產(chǎn)自催化裂化裝置、焦化裝置、重整裝置，共計(jì)約59.2萬(wàn)噸，其中丙烯資源17.4萬(wàn)噸，作為聚丙烯裝置的原料C4烯烴資源16.1萬(wàn)噸，主要作為MTBE裝置、C4芳構(gòu)化裝置的原料；剩余丙烷資源7.9萬(wàn)噸，異丁烷資源12.2萬(wàn)噸，正丁烷資源5.4萬(wàn)噸，主要作為商品液化氣銷(xiāo)售。

1.2 飽和液化氣資源優(yōu)化利用措施

（1）丙烷脫氫制丙烯

丙烷脫氫制丙烯技術(shù)主要有UOP公司的Oleflex工藝，ABB公司的Catofin工藝等，是具有較好發(fā)展前景的丙烷轉(zhuǎn)化技術(shù)［1］。丙烷脫氫裝置是用高純度富丙烷原料生產(chǎn)高純度聚合級(jí)丙烯，同時(shí)副產(chǎn)氫氣，其丙烯的單程收率為32%～55%，國(guó)外已經(jīng)投產(chǎn)和在建的裝置有20余套，全部建成后的產(chǎn)能規(guī)模將達(dá)到670多萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)擬建在建裝置規(guī)模也達(dá)到527萬(wàn)噸/年。

（2）異丁烷的利用

異丁烷脫氫制異丁烯，是解決異丁烯短缺問(wèn)題主要競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)之一，包括異丁烷無(wú)氧脫氫和催化氧化脫氫兩種技術(shù)。無(wú)氧脫氫生產(chǎn)異丁烯已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，氧化脫氫技術(shù)仍處于研究階段。

烷基化裝置生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油，是異丁烷和低分子烯烴經(jīng)催化生成一種異構(gòu)烷烴混合物，與含有大量烯烴的催化汽油和大量芳烴的重整汽油相比，有辛烷值高、兩種辛烷值差值小、揮發(fā)性好，燃燒清潔性好的特點(diǎn)，是各種汽油高辛烷值的調(diào)合組分。

目前公司丙烷、異丁烷資源量相對(duì)較小，建設(shè)丙烷脫氫、異丁烷脫氫，或烷基化裝置的規(guī)模較小，未來(lái)應(yīng)規(guī)劃好飽和液化氣的深度利用，提高附加值。

2 C5/C6輕烴的綜合利用

2.1 C5/C6輕烴資源現(xiàn)狀

公司C5/C6輕烴資源主要來(lái)自重整裝置拔頭油、重整戊烷油、芳烴抽余油及富余的柴油加氫裝置石腦油。2013年全年生產(chǎn)輕石腦油約31.9萬(wàn)噸，乙烯料出廠21.3萬(wàn)噸，將富余10.6萬(wàn)噸石腦油。

輕石腦油辛烷值低，其RONC為71，如果調(diào)合成93號(hào)乙醇組分油，則1噸輕石腦油需要1.6噸混合芳烴來(lái)調(diào)合。按照2013 年4月份價(jià)格測(cè)算，每調(diào)合1噸石腦油，則虧損1724元。如果不調(diào)合汽油，只能降價(jià)銷(xiāo)售。這將對(duì)生產(chǎn)平衡和效益帶來(lái)嚴(yán)重影響。一方面控制輕石腦油的產(chǎn)量，另一方面將輕石腦油轉(zhuǎn)化為其它高附加值產(chǎn)品，才能解決這一問(wèn)題。

2.2 C5/C6輕烴資源優(yōu)化利用措施

（1）優(yōu)化重整裝置操作，減少乙烯裂解料產(chǎn)量

進(jìn)一步優(yōu)化重整裝置生產(chǎn)，提高加工負(fù)荷，避免原料石腦油過(guò)剩，這是從源頭控制乙烯裂解料產(chǎn)量的重要手段。重整裝置石腦油加工量提高到125噸/時(shí)，可達(dá)到石腦油平衡。

根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，拔頭油中C6以上重組分含量高達(dá)38.7%，其中C6以上環(huán)烷烴、芳烴含量達(dá)11.3%，不僅損失了優(yōu)質(zhì)的芳烴原料，而且造成拔頭油產(chǎn)量過(guò)高。如果將拔頭油C6以上重組份的含量控制在15%以?xún)?nèi)，每年可減少輕石腦油產(chǎn)量4萬(wàn)噸。對(duì)預(yù)分餾塔進(jìn)料換熱系統(tǒng)進(jìn)行了改造，提高進(jìn)料溫度，有助于塔的優(yōu)化操作，減少拔頭油產(chǎn)量。

（2）增上異戊烷分離設(shè)施

公司重整拔頭油、戊烷油每年產(chǎn)量20萬(wàn)噸，目前主要作為乙烯裂解原料。而其中含有24%的異戊烷不是理想的裂解原料，其裂解乙烯收率13.6%、丙烯收率23%，總收率只有36.6%，與正戊烷裂解相比差距較大。但異戊烷卻是優(yōu)質(zhì)的汽油調(diào)合組分，其辛烷值RONC為92.3，MONC為90.3。不同結(jié)構(gòu)烴類(lèi)裂解性能、辛烷值及沸點(diǎn)見(jiàn)表1、表2。

表1 不同結(jié)構(gòu)烴類(lèi)裂解乙烯、丙烯收率［2］

增上異戊烷分離塔，分離異戊烷增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油調(diào)合組分，同時(shí)提高了乙烯裂解料的質(zhì)量，滿足下游用戶(hù)的要求。增上異戊烷分離設(shè)施，需要結(jié)合原料性質(zhì)及產(chǎn)品分離精度要求，核算設(shè)計(jì)分離塔，保證分離效果。重整拔頭油、戊烷油首先經(jīng)過(guò)脫除液化氣組分后，再進(jìn)入異戊烷分離塔。經(jīng)過(guò)模擬核算，增上60層塔盤(pán)的異戊烷分離塔后，可得到5萬(wàn)噸異戊烷餾分油，異戊烷含量85%左右，研究法辛烷值91.8，馬達(dá)法辛烷值89.3，是優(yōu)質(zhì)汽油調(diào)合組分。異戊烷餾分組成見(jiàn)表3。

表2 C5、C6同分異構(gòu)體的沸點(diǎn)和辛烷值表［3］

表3 異戊烷餾分油組成

（3） C5/C6輕烴改質(zhì)技術(shù)對(duì)比

煉廠C5/C6輕烴通常作為乙烯裂解裝置原料銷(xiāo)售，由于乙烯裂解原料輕質(zhì)化及煤化工行業(yè)的發(fā)展，其作為裂解原料的需求減少。采用改質(zhì)技術(shù)將C5/C6輕烴轉(zhuǎn)化為汽油組分或芳烴原料，是提高其附加值，拓展其應(yīng)用空間的有效途徑。

① C5/C6異構(gòu)化技術(shù)

C5/C6正構(gòu)烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)是在臨氫和催化劑條件下，發(fā)生的結(jié)構(gòu)異構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)條件緩和，液體收率高達(dá)97%以上。異構(gòu)化油硫含量低、無(wú)烯烴、無(wú)芳烴，RON最高可高達(dá)92，且研究法辛烷值與馬達(dá)法辛烷值差值只有1～2個(gè)單位［3］。對(duì)提高汽油抗爆指數(shù)有利，是清潔汽油的理想組分。異構(gòu)化流程可以根據(jù)產(chǎn)品辛烷值指標(biāo)的要求，設(shè)計(jì)為一次通過(guò)流程，或循環(huán)流程。一次通過(guò)流程異構(gòu)化油的RONC一般可提高10～12個(gè)單位，循環(huán)流程異構(gòu)化油的RONC最高可達(dá)到92。國(guó)內(nèi)異構(gòu)化技術(shù)主要是RIPP的RISO異構(gòu)化技術(shù)，已有多套裝置運(yùn)行。

②輕烴非臨氫改質(zhì)技術(shù)

非臨氫改質(zhì)技術(shù)是以重整拔頭油、戊烷油、焦化加氫石腦油、富含烯烴的C4組分等為原料，在固定床反應(yīng)器中，進(jìn)行非臨氫催化反應(yīng)。通過(guò)碳四烯烴的疊合和脫氫環(huán)化以及石腦油的選擇裂解、異構(gòu)、齊聚和脫氫芳構(gòu)化等一系列的催化反應(yīng)，達(dá)到提高直餾汽油辛烷值的目的［4］。同時(shí)把高烯烴含量的重碳四轉(zhuǎn)化為以丙烷和丁烷為主的車(chē)用液化氣的調(diào)合組分。該技術(shù)原料適應(yīng)性強(qiáng)，可單獨(dú)加工石腦油，也可摻混C4原料，催化劑具有一定的抗中毒能力，反應(yīng)原料無(wú)需精制，反應(yīng)條件比較緩和。改質(zhì)后汽油辛烷值RONC達(dá)到85～90。單獨(dú)加工石腦油時(shí)，汽油收率較低，約為74%左右，摻混30%的C4組分時(shí)，汽油收率相對(duì)于石腦油進(jìn)料達(dá)到100%以上。

③輕石腦油芳構(gòu)化技術(shù)

輕石腦油芳構(gòu)化技術(shù)是以輕石腦油為原料，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行裂化、齊聚、環(huán)化、脫氫等反應(yīng)，將石腦油轉(zhuǎn)化為富含芳烴的汽油調(diào)合組分。該技術(shù)反應(yīng)條件較為苛刻，反應(yīng)溫度370～520℃，體積空速0.3～0.7h-1，液體產(chǎn)品收率低，一般在65%～70%之間。汽油芳烴含量35%左右，辛烷值RONC約90。

對(duì)比上述輕烴改質(zhì)技術(shù)，異構(gòu)化技術(shù)操作條件緩和，液體收率高，非臨氫改質(zhì)技術(shù)原料適應(yīng)性強(qiáng)，汽油辛烷值較高。芳構(gòu)化技術(shù)操作條件較為苛刻，液體收率低。因此，異構(gòu)化技術(shù)和非臨氫改質(zhì)技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)，建設(shè)異構(gòu)化裝置或非臨氫改質(zhì)裝置，將輕石腦油進(jìn)行改質(zhì)，用于生產(chǎn)汽油。

2.3 C5/C6輕烴資源優(yōu)化利用效果

現(xiàn)階段通過(guò)優(yōu)化重整裝置操作，維持高負(fù)荷生產(chǎn)，可保持原料石腦油的產(chǎn)用平衡，通過(guò)優(yōu)化預(yù)分餾塔的操作，提高分離精度，可減少拔頭油產(chǎn)量4萬(wàn)噸，通過(guò)增上異戊烷分離設(shè)施，可進(jìn)一步減少拔頭油產(chǎn)量5萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)全年可控制輕石腦油產(chǎn)量在15萬(wàn)噸左右，減輕了乙烯裂解料出廠壓力。

3 結(jié)語(yǔ)

①公司在輕烴資源利用方面存在巨大潛力，優(yōu)化改造的技術(shù)措施，大部分輕烴資源可以回收利用。

②通過(guò)對(duì)C5/C6輕烴資源的優(yōu)化利用，可增產(chǎn)汽油調(diào)合組分5萬(wàn)噸，減少乙烯裂解料的產(chǎn)量，控制輕石腦油年產(chǎn)量在15萬(wàn)噸左右。即增加了高附加值產(chǎn)品，又減少了因大量石腦油降價(jià)銷(xiāo)售或調(diào)合汽油造成的損失，每年增效或降低損失1億元以上。

參考文獻(xiàn)：

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