芳烴聯(lián)合裝置在新形勢(shì)下的運(yùn)行優(yōu)化

楊 峰，趙艷艷，朱自新，侯玉寶

(1.中國石化洛陽分公司，河南 洛陽 471012；2.洛陽市質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)中心)

2020年3月，中國石化洛陽分公司(簡(jiǎn)稱洛陽分公司)常減壓蒸餾裝置、加氫精制裝置、催化裂化裝置等煉油裝置逐步提高負(fù)荷。催化重整(簡(jiǎn)稱重整)裝置恢復(fù)93 th高負(fù)荷運(yùn)行以增產(chǎn)氫氣，芳烴抽提裝置隨重整生成油產(chǎn)量提高而需要高負(fù)荷運(yùn)行，但化工化纖市場(chǎng)低迷，歧化單元停運(yùn)，二甲苯裝置維持低負(fù)荷運(yùn)行，壓減對(duì)二甲苯(PX)、石油醚等化工產(chǎn)品產(chǎn)量，維持抽余油和芳烴汽油等汽油調(diào)合組分生產(chǎn)。在此情況下，制定了芳烴各裝置優(yōu)化目標(biāo)“抽提高負(fù)荷、PX低負(fù)荷”，即重整油預(yù)分餾單元、抽提單元高負(fù)荷運(yùn)行，二甲苯裝置中歧化單元停運(yùn)，異構(gòu)化單元、二甲苯分餾單元和吸附分離單元低負(fù)荷運(yùn)行。在以上優(yōu)化目標(biāo)的前提下，優(yōu)化芳烴聯(lián)合裝置板塊內(nèi)部單元運(yùn)行模式，以下對(duì)此進(jìn)行介紹。

1 抽提裝置運(yùn)行模式優(yōu)化

1.1 目前抽提裝置運(yùn)行模式

重整生成油收率與重整原料和反應(yīng)工藝條件密切相關(guān)[1]。洛陽分公司重整裝置采用連續(xù)再生技術(shù)，重整原料為直餾石腦油和直餾柴油(簡(jiǎn)稱直柴)經(jīng)2.60 Mta柴油加氫裝置處理后的石腦油(小于175 ℃)，重整生成油收率在85%左右。在重整裝置進(jìn)料量為93 th的條件下，重整生成油產(chǎn)量為79 th，重整生成油預(yù)分餾塔塔頂C6、C7組分采出量為43 th，而芳烴抽提單元最高原料處理量為40 th，成為重整生成油全部加工的瓶頸。2017年3月17日投用苯抽提蒸餾脫C6塔(簡(jiǎn)稱脫C6塔)，用于加工重整生成油預(yù)分餾塔塔頂富余的C6、C7餾分，脫C6塔塔底C7組分送至罐區(qū)調(diào)合汽油，塔頂C6及以下組分返回抽提裝置分離苯和非芳烴，從而降低抽提單元進(jìn)料中部分C7組分，實(shí)現(xiàn)預(yù)分餾塔塔頂C6、C7組分的全部加工。物料流程如圖1所示。

圖1 芳烴抽提各單元物料流程示意

1.2 存在的問題

目前工況下，抽提單元C6、C7組分采出量為43 th，而抽提單元滿負(fù)荷處理量為40 th，加工過程中富余3 th左右的C6、C7組分。脫C6塔投用并長(zhǎng)期運(yùn)行，增加了抽提裝置蒸汽、電、循環(huán)水等公用工程消耗，僅3.5 MPa蒸汽用量就增加了3.5 th，從而增加了裝置運(yùn)行成本。

表1為預(yù)分餾單元、抽提單元、脫C6塔最高負(fù)荷及目前狀態(tài)下的負(fù)荷情況。由表1可見，預(yù)分餾單元、抽提單元、脫C6塔均未達(dá)最高負(fù)荷，若將部分C6、C7組分暫儲(chǔ)存至罐區(qū)，脫C6塔可實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)行，既能實(shí)現(xiàn)重整生成油的全部加工，又可降低脫C6塔運(yùn)行時(shí)間，降低裝置運(yùn)行成本。

表1 抽提各單元最高負(fù)荷及目前負(fù)荷 th

表1 抽提各單元最高負(fù)荷及目前負(fù)荷 th

項(xiàng) 目預(yù)分餾單元抽提單元脫C6塔最高負(fù)荷824015目前負(fù)荷793812

1.3 優(yōu)化措施及效果

目前情況下脫C6塔塔底甲苯外甩量為5 th左右，若停運(yùn)脫C6塔，抽提負(fù)荷提高2 th至最高負(fù)荷，仍需外甩C6、C7組分3 th，可安排罐區(qū)收儲(chǔ)該富余部分的C6、C7組分。

罐區(qū)重整生成油共有G606，G607，G608 3個(gè)儲(chǔ)罐。正常情況下一個(gè)儲(chǔ)罐收儲(chǔ)3 000 t左右，在催化重整裝置波動(dòng)無合格生成油的情況下，為芳烴裝置供料；一個(gè)空罐備芳烴裝置異常情況下收儲(chǔ)重整生成油。因此，可騰出一個(gè)儲(chǔ)罐專門收儲(chǔ)C6、C7組分。外甩流程見圖1紅色線。

選擇G606罐收儲(chǔ)C6、C7組分，共可收儲(chǔ)3 000 t，按3 th外甩量計(jì)算，脫C6塔最長(zhǎng)可停運(yùn)40天。G606罐收滿C6、C7組分后，安排脫C6塔開工，保持高負(fù)荷15 th運(yùn)行，抽提單元仍保持高負(fù)荷40 th運(yùn)行，最大可回?zé)捁迏^(qū)C6、C7組分3 th，40天后外甩的C6、C7組分即可回?zé)捊Y(jié)束。按照80天一個(gè)運(yùn)行周期，脫C6塔間歇運(yùn)行模式，實(shí)際運(yùn)行和停運(yùn)時(shí)間各占40天。

因而，通過脫C6塔間歇運(yùn)行，充分利用相關(guān)單元裝置的生產(chǎn)能力，減少脫C6塔運(yùn)行時(shí)間，3.5 MPa蒸汽消耗量可降低3.5 th，按照中壓蒸汽161元t計(jì)算，一個(gè)運(yùn)行周期即可降低成本3.5×24×40×161=54萬元，月均降低成本20萬元。

2 甲苯生產(chǎn)流程優(yōu)化

2.1 甲苯生產(chǎn)存在的問題

目前，甲苯生產(chǎn)存在的問題主要有兩個(gè)：一是因汽油生產(chǎn)需要大量的甲苯及C9芳烴等高辛烷值汽油調(diào)合組分，所以在2019年大檢修時(shí)抽提裝置苯甲苯分餾單元的抽提甲苯塔未進(jìn)行檢修，且長(zhǎng)期未投用，不具備運(yùn)行條件。二是在重整生成油預(yù)分餾塔高負(fù)荷運(yùn)行條件下，塔頂C6、C7組分中夾帶有較多的C8組分，經(jīng)過芳烴抽提裝置分離和苯塔分餾后，苯塔塔底直接抽出的抽提甲苯中攜帶的C8組分較多，因而抽提甲苯可被送至芳烴汽油調(diào)合罐，調(diào)合生產(chǎn)汽油產(chǎn)品，但不能滿足合格甲苯出廠標(biāo)準(zhǔn)。流程優(yōu)化前抽提甲苯組成如表2所示，2020年5月的抽提甲苯中C8及以上組分平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%，超過了國家標(biāo)準(zhǔn)中Ⅰ號(hào)石油甲苯產(chǎn)品的C8芳烴含量要求。

表2 流程優(yōu)化前后抽提甲苯的組成對(duì)比 w，%

隨國內(nèi)新冠疫情狀況好轉(zhuǎn)，在化工化纖行情下滑情況下，降低PX產(chǎn)品產(chǎn)量，恢復(fù)多種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，是新形勢(shì)下企業(yè)扭虧脫困的應(yīng)對(duì)措施之一。對(duì)比分析了2020年4—6月Ⅰ號(hào)石油甲苯、92號(hào)乙醇汽油不含稅價(jià)格及芳烴汽油庫存變化情況，如表3所示。由表3可見，4月和5月Ⅰ號(hào)石油甲苯價(jià)格高于92號(hào)乙醇汽油價(jià)格，6月后92號(hào)乙醇汽油價(jià)格回升，開始高于Ⅰ號(hào)石油甲苯價(jià)格。同時(shí)由于5月汽油配置計(jì)劃較低，芳烴汽油庫存量大，增產(chǎn)甲苯有利于降低罐區(qū)庫存。

表3 甲苯、汽油價(jià)格及芳烴汽油庫存情況

2.2 優(yōu)化措施

PX生產(chǎn)低負(fù)荷運(yùn)行情況下，二甲苯分餾裝置歧化單元長(zhǎng)期停運(yùn)，歧化甲苯塔閑置，因此可將C8含量超標(biāo)的抽提單元甲苯改至歧化單元甲苯塔，脫除C8組分，生產(chǎn)合格的Ⅰ號(hào)石油甲苯。

現(xiàn)有裝置沒有將抽提單元甲苯送至歧化單元甲苯塔的流程。經(jīng)過前期設(shè)計(jì)，5月8日開始增加跨線施工，5月11日投用了改造后的新流程，產(chǎn)出合格的Ⅰ號(hào)石油甲苯。流程改動(dòng)如圖2所示，虛線為新增加跨線流程。優(yōu)化流程投用后的甲苯產(chǎn)品組成如表2所示。流程優(yōu)化后甲苯質(zhì)量合格。根據(jù)甲苯和汽油市場(chǎng)價(jià)格變動(dòng)及芳烴汽油庫存情況，調(diào)整甲苯和汽油調(diào)合組分生產(chǎn)后，提高了綜合加工效益。

圖2 抽提單元甲苯至歧化單元甲苯塔流程示意

2.3 優(yōu)化效果

由于市場(chǎng)對(duì)Ⅰ號(hào)石油甲苯需求量有限，及汽油和甲苯價(jià)格變動(dòng)較大，歧化單元甲苯塔優(yōu)化運(yùn)行模式，實(shí)施間斷運(yùn)行，2020年5月共生產(chǎn)Ⅰ號(hào)石油甲苯3 000 t，經(jīng)核算投用該流程后月度增效65萬元。

3 C8芳烴資源的綜合利用

2020年4—6月PX不含稅價(jià)格分別為3 353，3 489，3 756元t，長(zhǎng)期處于低位，同時(shí)考慮裝置運(yùn)行成本，以及PX銷售困難的情況，富余的C8組分作為汽油調(diào)合組分的效益優(yōu)于生產(chǎn)PX。

3.1 C8芳烴循環(huán)存在的問題

3.1.1 鄰二甲苯塔運(yùn)行問題目前因二甲苯塔提餾段下部分離效果較差，二甲苯塔塔底攜帶較多的PX和間二甲苯(MX)，導(dǎo)致鄰二甲苯塔塔頂無法產(chǎn)出合格的鄰二甲苯產(chǎn)品。從分析結(jié)果來看，二甲苯塔塔底C8芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%左右，其中90%以上是鄰二甲苯組分；鄰二甲苯塔正常運(yùn)行時(shí)，塔頂1.8 th的C8芳烴組分送至異構(gòu)化單元重新反應(yīng)，C8芳烴的4種異構(gòu)體達(dá)到反應(yīng)熱平衡。

在PX生產(chǎn)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，生產(chǎn)PX的效益低于生產(chǎn)芳烴汽油組分的效益，C8芳烴組分可以直接調(diào)合汽油；鄰二甲苯塔繼續(xù)運(yùn)行，分離C8芳烴和C9以上芳烴組分，增加了裝置能耗。

3.1.2 C8芳烴外甩流程的問題在PX吸附分離、二甲苯分餾、異構(gòu)化單元低負(fù)荷運(yùn)行下，鄰二甲苯塔停運(yùn)后系統(tǒng)C8芳烴仍有富余，需要間歇從吸附分離原料罐外甩C8芳烴至罐區(qū)，作為汽油調(diào)合組分。該C8芳烴中PX質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%左右，造成富PX料的大量浪費(fèi)。

3.2 優(yōu)化措施

3.2.1 停運(yùn)鄰二甲苯塔在無法產(chǎn)出合格鄰二甲苯產(chǎn)品的情況下，停運(yùn)鄰二甲苯塔，二甲苯塔塔底組分中攜帶質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的C8芳烴，直接送至重芳烴塔，隨重芳烴塔塔頂C9組分作為汽油調(diào)合組分。停用鄰二甲苯塔的作用有3個(gè)：一是降低熱量消耗，可減少二甲苯爐燃料氣消耗量0.3 th；二是減少C8芳烴循環(huán)量，降低二甲苯分餾、吸附分離和異構(gòu)化單元負(fù)荷，降低裝置能耗；三是異構(gòu)化單元更換為脫乙基型催化劑，C8芳烴環(huán)損高達(dá)2%(2020年3月裝置標(biāo)定數(shù)據(jù))，降低循環(huán)量可以減少C8芳烴消耗。

3.2.2 增加貧PX的C8芳烴料外甩流程根據(jù)吸附分離、二甲苯分餾和異構(gòu)化各單元低負(fù)荷安全運(yùn)行情況，在有富余情況下，還可以在貧PX的C8芳烴儲(chǔ)罐(異構(gòu)化單元進(jìn)料罐)處增加外甩C8芳烴流程，不再從富含PX的C8芳烴儲(chǔ)罐(吸附分離單元進(jìn)料罐)處外甩C8芳烴，可再增加貧PX的C8芳烴外甩量3 th左右，進(jìn)一步降低二甲苯分餾、吸附分離和異構(gòu)化3個(gè)單元的負(fù)荷，降低裝置能耗和PX損失，C8芳烴外甩流程優(yōu)化如圖3所示。圖3中紅色線為新增外甩流程，吸附分離單元進(jìn)料罐外甩C8芳烴中PX質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%，異構(gòu)化單元進(jìn)料罐外甩C8芳烴中PX質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%，通過增加新外甩流程，可減少因富PX組分C8芳烴去調(diào)合汽油帶來的PX損失風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 C8芳烴外甩流程優(yōu)化

3.3 C8芳烴資源綜合利用增效情況

停運(yùn)鄰二甲苯塔后，二甲苯單元加熱爐燃料氣消耗量降低0.3 th；同時(shí)增加貧PX的C8芳烴料外甩流程，可使異構(gòu)化單元負(fù)荷降低5 th，C8芳烴環(huán)損降低0.1 th，合計(jì)月度降本增效54萬元。

4 重芳烴塔優(yōu)化運(yùn)行

4.1 重芳烴塔運(yùn)行存在的問題

存在的問題主要有2個(gè)：一是在1號(hào)催化裂化裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，1號(hào)催化裂化分餾塔熱量不足，重芳烴回?zé)捲斐善浞逐s系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定；二是1號(hào)催化裂化裝置分餾塔分離的汽油組分和柴油組分被分別送至S Zorb裝置和直柴加氫裝置，擠占了S Zorb裝置和直柴加氫裝置的加工能力，延長(zhǎng)了物料的加工流程，增加了1號(hào)催化裂化、S Zorb和直柴加氫裝置的能耗和氫耗。氫耗增加主要是因?yàn)橹胤紵N組分中多環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)47%，高芳烴含量的柴油組分加氫過程中氫氣消耗較多[3-4]。

4.2 優(yōu)化措施及效益

2020年4月初，對(duì)重芳烴塔運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)塔頂汽油調(diào)合組分和塔底柴油組分的充分切割。優(yōu)化參數(shù)及塔頂、塔底餾程如表4所示。由表4可見，重芳烴塔調(diào)整優(yōu)化后基本實(shí)現(xiàn)了汽油調(diào)合組分和柴油組分的清晰分離。

柴油生產(chǎn)方面，3—4月精制柴油罐多環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為5.3%(柴油產(chǎn)品內(nèi)控指標(biāo)為6%)，每罐柴油(7 000 t)可調(diào)合重芳烴49 t，在目前直柴加氫裝置負(fù)荷下，1.7 th重芳烴可隨柴油餾出口進(jìn)柴油罐。

表4 重芳烴塔優(yōu)化參數(shù)及餾程分析

在日產(chǎn)柴油量不變的情況下，重芳烴塔調(diào)整優(yōu)化后直柴加氫裝置氫氣消耗量降低了595 m3h，日增效1.4萬元，月增效43萬元。

5 結(jié) 論

在新的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，經(jīng)過優(yōu)化芳烴聯(lián)合裝置運(yùn)行，脫C6塔間歇運(yùn)行，預(yù)分餾塔塔頂C6、C7間歇外甩罐區(qū)及回?zé)?，既可以滿足目前重整裝置高負(fù)荷運(yùn)行下生成油加工的需要，又可節(jié)省脫C6塔再沸蒸汽用量3.5 th。停運(yùn)鄰二甲苯塔及優(yōu)化C8芳烴外甩流程，減少二甲苯裝置內(nèi)部物料循環(huán)量，二甲苯裝置加熱爐燃料氣消耗量降低0.3 th，也降低了PX損失。增加抽提單元甲苯跨線流程，實(shí)施歧化單元甲苯塔間歇運(yùn)行，增加化工產(chǎn)品種類，實(shí)現(xiàn)增效。重芳烴塔操作優(yōu)化，在芳烴裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)汽油組分和柴油組分的充分切割，降低催化裂化裝置、加氫裝置能耗及氫耗。芳烴聯(lián)合裝置經(jīng)過以上綜合優(yōu)化，合計(jì)月度可降本增效182萬元，優(yōu)化效果明顯。