芳烴聯(lián)合裝置原料優(yōu)化措施及效果

張彩娟 周歡華

( 中國石化上海石油化工股份有限公司芳烴部，200540)

中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)芳烴部共有2 套芳烴聯(lián)合裝置:芳烴1#裝置(1#連續(xù)重整裝置及下游裝置)和芳烴2#裝置(2#連續(xù)重整裝置及下游裝置)。芳烴1#裝置對二甲苯的生產(chǎn)能力為235 kt/a;芳烴2#裝置對二甲苯的生產(chǎn)能力為600 kt/a。2 套芳烴聯(lián)合裝置的工藝路線基本相同，主要區(qū)別在于芳烴1#裝置異構(gòu)化單元采用了乙苯轉(zhuǎn)化工藝路線，芳烴2#裝置采用了乙苯脫乙基工藝路線。

2010 年以來，國內(nèi)苯、甲苯、對二甲苯以及混合二甲苯等主要芳烴產(chǎn)品的價(jià)格大幅度回升，尤其是對二甲苯，價(jià)格一度達(dá)到13 500 元/t。為提高芳烴聯(lián)合裝置的生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)整體經(jīng)濟(jì)效益的最大化，通過分析對二甲苯產(chǎn)量影響因素，采取了一系列措施，不僅擴(kuò)大了芳烴聯(lián)合裝置原料來源，而且提高了以對二甲苯為主的芳烴產(chǎn)品產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。

1 芳烴聯(lián)合裝置工藝及原料簡介

芳烴聯(lián)合裝置主要由連續(xù)重整、芳烴抽提、歧化及烷基轉(zhuǎn)移、二甲苯精餾、吸附分離和異構(gòu)化等裝置組成。芳烴裝置工藝流程見圖1。

圖1 芳烴聯(lián)合裝置工藝流程

根據(jù)上海石化物料平衡，能夠滿足芳烴聯(lián)合裝置連續(xù)重整進(jìn)料要求的原料有3 種:來自煉油部中壓加氫重石腦油、預(yù)加氫精制石腦油和芳烴部的高壓加氫重石腦油。芳烴聯(lián)合裝置的部分中間物料來自芳烴部1#芳烴聯(lián)合裝置的乙烯裂解混合二甲苯和甲苯。除此之外，還通過處理外購的中間物料——混合二甲苯來進(jìn)一步提高對二甲苯產(chǎn)量。上海石化16 Mt/a 煉油改造工程第2 聯(lián)合裝置建成開車后，芳烴部的1.7 Mt/a 預(yù)加氫裝置生產(chǎn)的精制石腦油除供第2 聯(lián)合裝置的1 套煉油型重整苯抽提裝置(3#連續(xù)重整裝置和4#芳烴抽提裝置)作為原料外，剩余部分替代原煉油部的預(yù)加氫精制石腦油。

2 影響芳烴聯(lián)合裝置對二甲苯產(chǎn)量的因素

2.1 原料性質(zhì)的影響

重整裝置原料的餾程、芳烴潛含量(以下簡稱芳潛，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))的變化直接影響到重整反應(yīng)的苛刻度和芳烴產(chǎn)率，而甲苯、混合二甲苯等中間物料的質(zhì)量則影響到下游裝置的負(fù)荷。

進(jìn)料餾程是影響芳烴產(chǎn)率的重要因素。重整進(jìn)料的初餾點(diǎn)過低，會(huì)導(dǎo)致部分C5等輕質(zhì)餾分進(jìn)入系統(tǒng)，C5烷烴及環(huán)烷烴在重整過程中不僅不能轉(zhuǎn)化成芳烴，而且會(huì)發(fā)生加氫裂化等副反應(yīng)，使重整產(chǎn)物的C5以下輕組分增多、液體產(chǎn)品收率下降、催化劑積炭速率增加，影響下游裝置苯及對二甲苯的產(chǎn)量。重整進(jìn)料終餾點(diǎn)太高，則C10及以上重組分含量增加，也會(huì)加速催化劑的積炭［1-2］。

原料的芳潛是描述重整原料品質(zhì)的具體指標(biāo)，主要反映原料中芳烴和環(huán)烷烴含量的變化［3］。芳潛越高，生成油中的芳烴產(chǎn)率或辛烷值越高;芳潛越低，在相同的工況條件下，要達(dá)到同樣的產(chǎn)品辛烷值或芳烴產(chǎn)率，反應(yīng)苛刻度就越高，催化劑積炭速率越大。表1 為2 套芳烴連續(xù)重整裝置典型的原料組成。

表1 芳烴連續(xù)重整裝置原料組成 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

經(jīng)檢測，芳烴連續(xù)重整裝置原料精制石腦油的芳潛為33.92%，加氫重石腦油的芳潛為50.75%。由此可知:加氫裝置重石腦油中的芳烴和環(huán)烷烴總量較高，其芳潛較高;精制石腦油中的芳烴和環(huán)烷烴的總量較低，芳潛僅為33.92%，因此精制石腦油的品質(zhì)較差。另外，無論是加氫重石腦油還是精制石腦油均含有一定量的C5及以下的輕質(zhì)組分和C10及以上重組分。

由于2 套重整裝置原料中均含有C5及以下輕組分，導(dǎo)致重整反應(yīng)中加氫裂化副反應(yīng)增加，芳烴收率降低，生成油中非芳烴組分增加，繼而導(dǎo)致抽提裝置負(fù)荷上升，產(chǎn)品中抽余油增加。預(yù)加氫裝置精制石腦油芳潛低則影響到重整裝置反應(yīng)的苛刻度和芳烴產(chǎn)率。

2.2 外購混合二甲苯質(zhì)量和供應(yīng)不穩(wěn)定

2010—2012 年芳烴聯(lián)合裝置平均年處理外購混合二甲苯381 kt，約占芳烴聯(lián)合裝置加工原料的20.55%(設(shè)計(jì)值)，與中國石油化工股份有限公司天津分公司、齊魯分公司等企業(yè)相比，外購原料明顯較多［4］。

外購混合二甲苯主要用作二甲苯精餾裝置的補(bǔ)充原料。由于目前中國石油化工股份有限公司沒有頒布適用于芳烴聯(lián)合裝置的混合二甲苯企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，受不同生產(chǎn)裝置工藝特性以及運(yùn)輸過程中不確定因素的影響，外購的混合二甲苯性質(zhì)不穩(wěn)定，氯、非芳和水等物質(zhì)的含量波動(dòng)較大，其產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)裝置的要求存在較大的差距;此外受臺(tái)風(fēng)、雷雨等天氣的影響，船期無法準(zhǔn)時(shí)到港，其供應(yīng)難以得到保障，影響了對二甲苯產(chǎn)量的穩(wěn)定性。

3 芳烴裝置原料優(yōu)化措施

重整原料性質(zhì)及外購混合二甲苯質(zhì)量及其供應(yīng)穩(wěn)定性等因素是影響芳烴聯(lián)合裝置滿負(fù)荷運(yùn)行的主要原因，最終影響到對二甲苯產(chǎn)量。經(jīng)過分析，可以通過以下途徑來解決上述問題。

3.1 適當(dāng)提高重整進(jìn)料初餾點(diǎn)

從2011 年第4 季度起，對2 套芳烴連續(xù)重整裝置的原料初餾點(diǎn)進(jìn)行控制。為減少重整原料中C5以下的輕質(zhì)組分以及C6烷烴、環(huán)己烷等對苯的形成有利的成分以多產(chǎn)對二甲苯，將芳烴部高壓加氫重石腦油、煉油部中壓加氫重石腦油的初餾點(diǎn)分別從78.98 ℃、78.03 ℃提高到84 ℃左右，同時(shí)將預(yù)加氫精制石腦油的初餾點(diǎn)控制在88 ℃左右。結(jié)果重整產(chǎn)物的輕組分得到了控制，其中苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少了約1.5%，重整生成油中混合二甲苯等組分富集，二甲苯收率相對提高，下游2 套歧化裝置也可以多加工重芳烴(主要是C10)，從而進(jìn)一步提高了對二甲苯產(chǎn)量。

以3#重整連續(xù)裝置為例，在裝置處理量接近情況下，將進(jìn)料初餾點(diǎn)提高9 ℃，結(jié)果重整汽油的產(chǎn)率提高3.34 個(gè)百分點(diǎn)。表2 為3#重整連續(xù)裝置初餾點(diǎn)調(diào)整前后液體產(chǎn)品收率變化情況。

表2 初餾點(diǎn)調(diào)整前后液體產(chǎn)品收率變化

由于下游2 套歧化裝置處理C10重組分的能力均較高，為多加工C10重芳烴，未調(diào)整重整進(jìn)料的干點(diǎn)。

3.2 將加氫裂解汽油抽余油用作重整原料

能夠滿足重整裝置需要的原料除加氫裂化重石腦油、預(yù)加氫精制石腦油外，乙烯裂解汽油經(jīng)芳烴抽提后的抽余油也是一種合適的重整原料。資料顯示，重整單元通過混兌乙烯裂解抽余油，可達(dá)到增產(chǎn)芳烴，尤其是苯的目的［1］。考慮到近年來苯價(jià)格不斷上漲，為充分挖掘重整裝置的潛力，將原作為汽油調(diào)合組分的乙烯加氫裂解汽油抽余油用作重整原料。

表3 為芳烴部1#芳烴聯(lián)合裝置乙烯裂解抽余油的組成(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))。

表3 乙烯裂解抽余油組成 %

由表3 可見:乙烯裂解C6抽余油中環(huán)烷烴和芳烴總量高達(dá)57.15%，C6、C7混合后的抽余油中環(huán)烷烴與芳烴總量達(dá)到43.90%。根據(jù)重整反應(yīng)特性，抽余油中的C6、C7環(huán)烷烴分別是苯與甲苯的前身物，C6、C7環(huán)烷烴是提高石腦油芳潛的有效組分。加氫裂解汽油抽余油用作重整原料，可進(jìn)一步擴(kuò)大芳烴聯(lián)合裝置原料來源，增加芳烴總量，提高裝置運(yùn)行效益。

由于上海石化芳烴部1#芳烴聯(lián)合裝置1#芳烴抽提裝置采用Krupp koppers 公司的嗎呋啉抽提蒸餾技術(shù)，受芳烴抽提單元加工工藝的限制，該抽余油中含有堿性氮化物嗎啉。氮含物會(huì)降低重整催化劑的反應(yīng)活性，不能滿足直接作為重整原料的要求，只能作為汽油調(diào)合組分。由于抽余油的辛烷值較低，需采用大量甲苯、二甲苯進(jìn)行調(diào)合，芳烴被大量用于汽油生產(chǎn)。為使乙烯裂解抽余油滿足重整原料要求，考慮到1.7 Mt/a 預(yù)加氫裝置處理能力尚有潛力，通過增設(shè)一根從1#芳烴抽提裝置至預(yù)加氫裝置的抽余油輸送管線，將這部分抽余油先作為預(yù)加氫裝置的進(jìn)料，經(jīng)重整裝置后再進(jìn)入抽提裝置。

1.7 Mt/a 預(yù)加氫裝置摻兌乙烯裂解抽余油后，精制石腦油的芳潛平均提高3 個(gè)百分點(diǎn)，其品質(zhì)得到了提升。

3.3 3#重整裝置增加脫C7 工序

16 Mt/a 煉油改造工程二聯(lián)合裝置中的3#重整裝置為煉油型重整苯抽提裝置，原設(shè)計(jì)中僅設(shè)置了脫C6塔，C7及以上餾分用作高標(biāo)號(hào)汽油調(diào)和組分，而不作為下游裝置生產(chǎn)芳烴的原料。

為降低對外購混合二甲苯的依賴，同時(shí)使3#重整裝置的芳烴資源得到優(yōu)化利用，對煉油部原催化穩(wěn)定塔系進(jìn)行了改造，用于3#重整脫C7及以上組分的臨時(shí)設(shè)施。整改措施落實(shí)后生產(chǎn)的C8及以上芳烴經(jīng)白土塔脫烯烴，作為2 套吸附分離裝置二甲苯精餾塔的原料。

采取上述措施后，減少了對外購混合二甲苯的依賴。與2012 年平均水平相比，2013 年1—3月，混合二甲苯的外購量平均下降90%以上。

3.4 優(yōu)化重石腦油配置

芳烴2#裝置于2009 年9 月投料開車，該裝置技術(shù)先進(jìn)，其中2#重整反應(yīng)部分采用UOP 第3 代超低壓(0.35 MPa)重整工藝，配套的催化劑再生部分是采用了UOP 近年開發(fā)的Cyclemax 再生工藝，連續(xù)再生部分催化劑循環(huán)量1 362 kg/h，再生能力較大。與1#重整、3#重整相比，由于采用了較苛刻的反應(yīng)條件(C5及以上重整生成油苛刻度RON 為106)，2#重整催化劑具有較高的生產(chǎn)靈活性，可適應(yīng)重石腦油干點(diǎn)較高的條件，對多烷基芳烴的處理量增加，增產(chǎn)的C10芳烴作為歧化裝置原料。

考慮到2#連續(xù)重整裝置的技術(shù)先進(jìn)性和生產(chǎn)的靈活性，1.7 Mt/a 預(yù)加氫裝置投運(yùn)后，對高芳潛的加氫裂化重石腦油進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)配，加氫裂化重石腦油全部用于2#重整裝置，1#、3#重整裝置全部加工預(yù)加氫精制石腦油，使芳烴2#裝置實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷、高苛刻度運(yùn)行，提高了對二甲苯產(chǎn)品的產(chǎn)量。

3.5 提高相關(guān)裝置負(fù)荷

高壓加氫裂化裝置設(shè)計(jì)滿負(fù)荷進(jìn)料量為187.5 t/h。在確保裝置安穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，為多生產(chǎn)重石腦油，將該裝置的投料量提高到200 t/h，裝置處理量可從1.5 Mt/a 提高到1.7 Mt/a。

預(yù)加氫精制石腦油設(shè)計(jì)滿負(fù)荷進(jìn)料量為202.38 t/h。為多生產(chǎn)精制石腦油，自從2012 年9 月投料開車后，盡可能提高該裝置的投料量，目前已達(dá)到230 t/h，裝置處理量可從1.7 Mt/a 提高到1.93 Mt/a。

2012 年年初開始，為降低生產(chǎn)成本，芳烴部1#芳烴聯(lián)合裝置1#抽提裝置甲苯抽提系統(tǒng)停運(yùn)，而裂解汽油中的甲苯餾分和混二甲苯全部用于調(diào)和汽油。隨著純苯價(jià)格的上漲，為多產(chǎn)純苯，1#抽提甲苯抽提系統(tǒng)重新投入使用，將甲苯作為1#、2#歧化及烷基化裝置進(jìn)料，提高了2 套歧化裝置的負(fù)荷。同時(shí)，考慮到2#異構(gòu)化裝置為乙苯轉(zhuǎn)化工藝，將乙苯含量較高的裂解混合二甲苯作為2#異構(gòu)化裝置進(jìn)料，以增加純苯產(chǎn)量。

4 實(shí)施效果

4.1 對二甲苯產(chǎn)量增加產(chǎn)生的效益

芳烴原料優(yōu)化后對二甲苯產(chǎn)品產(chǎn)量有了大幅度提高。與2012 年7—9 月(各套裝置均正常運(yùn)行的數(shù)據(jù))平均值相比，2013 年3 月對二甲苯產(chǎn)量提高了10.6 kt。根據(jù)2013 年3 月財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，對二甲苯的毛利為300 元/t，年增效可達(dá)3 816 萬元(300 ×12 ×10.6 =3 816)。

4.2 減少外購混合二甲苯增加的效益

芳烴2#裝置2012 年11 月與2013 年2 月的對二甲苯產(chǎn)量基本相同，2012 年11 月該裝置僅加工外購混合二甲苯，2013 年2 月僅加工來自3#重整裝置的芳烴(C+8A)。效益分析采用2012 年11 月與2013 年2 月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，原料及產(chǎn)品單價(jià)均為2013 年2 月的數(shù)據(jù)。

芳烴聯(lián)合裝置加工混合二甲苯與C+8 A 的經(jīng)濟(jì)效益比較見表4。

表4 芳烴裝置加工兩種不同原料的經(jīng)濟(jì)效益比較

續(xù)表4

由表4 可見:加工外購混合二甲苯與加工3#重整C+8A 相比，每小時(shí)可產(chǎn)生效益15 593.85元，按年運(yùn)行時(shí)間8 400 h 計(jì)，年增效益1.3 億元。

5 結(jié)論

(1)重整裝置原料性質(zhì)、外購混合二甲苯是影響芳烴裝置滿負(fù)荷、高苛刻度運(yùn)行的關(guān)鍵;

(2)采取適當(dāng)提高重整進(jìn)料初餾點(diǎn)、將加氫裂解汽油抽余油作重整原料、在3#重整增設(shè)脫C7工序及優(yōu)化重石腦油配置等措施后，對二甲苯的產(chǎn)量大大提高，混合二甲苯外購量大幅下降;

(3)由于大幅減少外購混合二甲苯并優(yōu)化了原料配置，在對二甲苯產(chǎn)量相同(79 t/h)的情況下，每年可增加效益1 億元以上。

［1］ 徐承恩.催化重整工藝與工程［M］.北京:中國石化出版社，2006:88 -104.

［2］ 侯祥麟.中國煉油技術(shù)［M］. 北京:中國石化出版社，2001:155 -178.

［3］ 李成棟.催化重整裝置技術(shù)問答［M］.北京:中國石化出版社，2005:6 -7.

［4］ 侯強(qiáng).芳烴聯(lián)合裝置的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化［J］.石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2011，27(6):12 -16.