白油加氫裝置分餾塔加熱方案比較

吳仕生 王洋 盧峰 呂聯(lián)

摘? ? ? 要：采用加氫法以柴油餾分為原料生產輕質白油，為滿足產品質量要求，分餾塔可采用重沸爐加熱方案和進料加熱爐方案。產品分餾塔采用重沸爐加熱方案，具有操作穩(wěn)定，石腦油、輕質白油產品含水低，含油污水排放少等優(yōu)點，但塔釜溫度較高，塔底油存在熱分解的風險;產品分餾塔采用進料加熱爐加熱方案，具有流程簡單， 塔釜溫度低，塔底油不會發(fā)生熱分解等優(yōu)點，與重沸爐加熱方案相比，進料加熱爐方案減少設備、管道投資120余萬元，加工每噸原料裝置能耗減少38.86 MJ。因此，在設備和管道投資、裝置占地、能耗等方面，進料加熱爐加熱方案優(yōu)于重沸爐加熱方案。

關? 鍵? 詞：柴油餾分油;輕質白油;加氫精制;分餾塔;重沸爐方案;進料加熱爐方案

中圖分類號：TE 624? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2020）09-2084-04

Abstract： Light white oil is produced from diesel by hydrogenation， in order to meet product quality requirements， reboiler heating scheme and feed heating furnace scheme can be adopted for fractionator. The reboiler heating scheme has the advantages of stable operation， low water cut of naphtha and light white oil， and less oily sewage， etc. However， the temperature of the bottom oil is relatively high， and there is the risk of thermal decomposition of the bottom oil. The feed heating furnace scheme has the advantages of simple process， low temperature and no thermal decomposition risk of tower bottom oil. Compared with the reboiler heating scheme， the investment of equipment and pipeline of the feed heating furnace scheme is reduced by more than. 2 million Yuan， and the energy consumption per ton of raw materials of the unit is reduced by 38.86 MJ. Therefore， in terms of equipment and pipeline investment， unit occupation and energy consumption， the scheme of feed heating furnace is better than the reboiler heating scheme.

Key words： Diesel; Light white oil; Hydrotreating; Fractionator; Reboiler scheme; Feed heating furnace scheme

輕質白油即D系列溶劑油，又稱脫芳溶劑油、特種溶劑油，該產品與人們的衣食住行密切相關。輕質白油產品型號較多，不同型號應用行業(yè)不同，主要應用于日化、金屬加工、皮革、涂料、印染油墨、化工聚合、工業(yè)清洗劑等行業(yè)，還可作為工業(yè)用氣霧劑、剎蟲劑、油漆氣霧劑等氣霧劑的基礎原料。近幾年輕質白油作為新興環(huán)保溶劑油已被越來越多的下游企業(yè)認可，應用范圍十分廣泛，應用領域也在不斷擴大。

我國溶劑油市場質量良莠不齊，中低端市場占80%，山東和廣東是我國溶劑油的主要產區(qū)，目前國內生產情況是中低端產業(yè)過剩、高端產業(yè)不足。隨著國家環(huán)保政策的日趨嚴格以及相關法律法規(guī)的逐步完善，國內人們環(huán)保意識的增強和對生活品質要求日漸提高，各應用領域對輕質白油指標也提出了更嚴苛的要求，國內市場對輕質白油需求日益增加。NB/SH/T 0913—2015 中規(guī)定了Ⅰ、Ⅱ類輕質白油指標要求，Ⅰ類標準芳烴質量分數(shù)要低于0.5%，Ⅱ類標準芳烴質量分數(shù)要低于0.05%。輕質白油替代溶劑油作為環(huán)保溶劑油的時代已經來臨，輕質白油必將向清潔環(huán)保、低芳烴、無害化、高端低凝方向發(fā)展。

輕質白油的精制過程主要包括脫芳烴、脫硫和脫色3個過程[1]。目前輕質白油生產工藝多采用高壓加氫法，加氫部分可采用“加氫處理-異構脫? ? 蠟-補充精制”兩段加氫工藝，兩段反應分別采用獨立的循環(huán)氫系統(tǒng)和高低分系統(tǒng)。一段加氫處理后的反應產物經汽提塔后脫除H2S，硫、氮含量滿足要求后進入第二段反應，在貴金屬催化劑下發(fā)生異構降凝和芳烴飽和反應。分餾部分采用常壓-減壓分離工藝，常壓塔和減壓塔側線汽提塔切割出不同牌號的輕質白油產品。流程示意圖見圖1。

原料油經深度加氫精制實現(xiàn)脫硫、脫氮，使原料油中硫、氮等雜質的含量降低，在異構脫蠟-補充精制催化劑的作用下異構降凝、深度脫芳，提高產品的黏溫特性、顏色及穩(wěn)定性，最后通過精細切割獲得窄餾分產品[2-5，8]。輕質白油產品的餾程范圍在40 ℃的范圍內，其餾程寬窄直接決定著它的性能指標，餾程范圍越窄，性能越優(yōu)異，因此切割的精細程度對產品質量有著至關重要的影響。

1? 分餾塔加熱方案

由于異構脫蠟-補充精制反應的溫升較低，僅以異構脫蠟-補充精制反應產物為熱源不能滿足分餾塔的進料溫度要求，分餾部分需要設置加熱爐，既可以采用進料加熱爐將原料加熱到分離所需溫度進入分餾塔，也可采用設置重沸爐提供分餾塔所需的熱量[6-7]。

異構脫蠟段冷低分油與反應產物換熱后，進入進料加熱爐加熱，滿足分餾要求后進入分餾塔，分餾塔塔底采用過熱蒸汽汽提，流程如圖2，這種方式稱為進料加熱爐方案。

異構脫蠟段低分油與反應流出物換熱后進入分餾塔，分餾塔底設置重沸爐，流程如圖3，這種方式稱為重沸爐方案。

直餾柴油加氫裝置分餾塔多采用重沸爐方案，該方案具有適應性強、操作靈活等優(yōu)點 [6-7]。本文以某廠20萬t·a-1輕質白油加氫裝置為例，在反應部分條件相同的前提下，分別對分餾部分常壓塔的進料加熱爐方案和重沸爐方案進行模擬計算，從操作條件、產品質量、投資、能耗等方面進行對比。

2? 原料性質及操作條件

裝置原料為常三線直餾柴油，裝置所需氫氣由制氫裝置提供，純度為99.9%，溫度為40 ℃，壓力為2.0 MPa（G），原料性質見表1。加氫處理反應器入口氫分壓為15 MPa，加氫處理段體積空速為? ?0.5 h-1，氫油體積比為500∶1，平均反應溫度305 ℃，異構脫蠟-補充精制體積空速為1.0 h-1，氫油體積比為600∶1，平均反應溫度分別為290 ℃和220 ℃，主要反應條件見表2。分餾塔頂壓力為200 kPa（A），回流溫度40 ℃，主要操作條件見表3。

3? 工藝流程對比

在原料油、反應條件、氫油體積比、分餾塔操作壓力不變的情況下，采用PROⅡ模擬軟件分別對分餾塔重沸爐方案和進料加熱爐方案進行模擬計算，從產品性質、操作條件、設備投資、能耗等方面對兩種方案進行定量的分析比較。

與重沸爐方案相比，進料加熱爐方案中分餾塔采用過熱蒸汽汽提，塔頂石腦油產品、側線產品及塔底油含水，需要后續(xù)脫水處理。由表3可知，常壓塔頂回流罐及側線產品聚結脫水及塔底油后續(xù)脫水產生含油污水約0.72 t·h-1。常壓塔頂壓力為? ? 0.2 MPa，既能保證塔的分離要求，又能保證塔頂氣體能夠進入全廠燃料氣系統(tǒng)或進入裝置內加熱爐燃燒，避免了壓力太低需要設置壓縮機升壓才能回收利用的現(xiàn)象。

由表4可以看出，重沸爐方案的爐負荷高于加熱爐負荷，重沸爐出口溫度為348 ℃，高于進料加熱爐出口溫度310 ℃，溫度較高的情況下原料油有分解的可能，爐管容易結焦;加熱爐進料為24 t·h-1，重沸爐進料量為40 t·h-1，重沸爐循環(huán)量較大。

由表5可見，分餾塔采用重沸爐加熱方案和進料加熱爐方案的產品都能滿足輕質白油窄餾分要求，輕質白油Ⅰ（160～205 ℃），輕質白油Ⅱ（205～245 ℃）均能滿足輕質白油（NB/SH/T? 0913—2015）Ⅱ類指標要求。重沸爐的塔底溫度遠高于進料加熱爐方案的塔底溫度。重沸爐方案中塔頂石腦油產品、側線輕質白油產品和分餾塔底油均不含水分。進料加熱爐方案中輕質白油Ⅰ和輕質白油Ⅱ產品中含水量低，而石腦油產品和分餾塔底油含水較高，塔底油中的水需要在減壓塔中進一步脫除。

由表6可見，重沸爐方案由重沸爐和強制循環(huán)泵組成，與進料爐方案相比，增加了一組重沸爐強制循環(huán)泵，相應的管道、占地、加熱爐負荷均增加，設備、管道購置費用增加約120萬元。

分餾塔的進料加熱爐方案主要消耗蒸汽和燃料氣，重沸爐方案主要消耗燃料氣和電，2種方案的電、燃料氣和蒸汽的消耗對比見表7。按某廠? ?20萬t·a-1的加工規(guī)模計算，重沸爐方案加工每噸原料能耗相比增加38.86 MJ。

4? 結 論

1）與進料加熱爐方案相比，重沸爐方案的石腦油、輕質白油Ⅰ、輕質白油Ⅱ產品不含水，省去脫水設備，減少含油污水排放。

2）與重沸爐方案相比，進料加熱爐方案流程簡單，塔底溫度較低，在設備數(shù)量、管道、設備占地、投資等方面均優(yōu)于重沸爐方案。

3）與進料加熱爐方案相比，重沸爐方案塔底溫度較高，塔底油存在熱分解的可能。

4）重沸爐方案節(jié)省了過熱蒸汽用量，增加了燃料氣消耗量及用電量，加工每噸原料裝置能耗比加熱爐方案增加38.86 MJ。

綜上所述，本裝置中以常三線直餾柴油為原料生產輕質白油時，重沸爐方案和進料加熱爐方案的產品質量都能滿足要求，進料加熱爐方案流程簡單，在設備投資、裝置占地、能耗方面優(yōu)于重沸爐方案。

參考文獻

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