催化裂化輕汽油醚化裝置大處理量工業(yè)試生產(chǎn)

李秀強(qiáng) 李林 葉曉明 王瑛

中國(guó)石油蘭州石化公司煉油廠

催化裂化輕汽油醚化裝置大處理量工業(yè)試生產(chǎn)

李秀強(qiáng) 李林 葉曉明 王瑛

中國(guó)石油蘭州石化公司煉油廠

為解決催化裂化輕汽油醚化裝置不能完全加工上游催化汽油加氫裝置生產(chǎn)的輕汽油的問(wèn)題，以提高煉廠經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)公司效益最大化，提出了催化裂化輕汽油醚化裝置大處理量工業(yè)生產(chǎn)，裝置處理量由設(shè)計(jì)處理量的60t／h提高至70t／h以上。通過(guò)一個(gè)月的工業(yè)試生產(chǎn)，與裝置標(biāo)定期間相比：醇烯物質(zhì)的量比下降0.17，空速增大0.24h－1，第一、二醚化反應(yīng)器入口溫度分別提高10.9℃、13.2℃，醚化分餾塔塔底溫度降低3.4℃，其他工藝參數(shù)與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)；醚化汽油辛烷值達(dá)到99.2，裝置能耗下降3.24×105kJ／t；醚化汽油收率增加3.53%；裝置運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量滿(mǎn)足汽油調(diào)和要求，年增加經(jīng)濟(jì)效益2 688萬(wàn)元。

催化裂化輕汽油 醚化裝置 大處理量 辛烷值 收率

中國(guó)石油蘭州石化公司0.5Mt／a輕汽油醚化裝置采用中國(guó)石油蘭州化工研究中心開(kāi)發(fā)的輕汽油醚化技術(shù)，以遼寧丹東明珠特種樹(shù)脂有限公司生產(chǎn)的D005－IIS樹(shù)脂催化劑為醚化催化劑，以加氫脫硫后的催化輕汽油為原料，生產(chǎn)低烯烴、高辛烷值的汽油產(chǎn)品［1］。該裝置于2012年11月建成投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)一次開(kāi)車(chē)成功，生產(chǎn)出合格的醚化汽油產(chǎn)品［2］。

蘭州石化公司3.0Mt／a重油催化裂化裝置和1.2 Mt／a重油催化裂化裝置并行，催化裂化汽油在保證1.8Mt／a催化汽油加氫裝置滿(mǎn)負(fù)荷生產(chǎn)的前提下，剩余部分進(jìn)行堿洗脫硫醇。1.8Mt／a催化汽油加氫裝置生產(chǎn)的輕汽油產(chǎn)量大約為75t／h，而0.5Mt／a輕汽油醚化裝置設(shè)計(jì)最大加工量為66t／h，催化汽油加氫裝置生產(chǎn)的輕汽油不能全部進(jìn)行加工。在這種情況下，部分輕汽油將返回汽油罐區(qū)，一方面導(dǎo)致罐區(qū)汽油烯烴含量高，影響汽油產(chǎn)品的調(diào)和，另一方面部分輕汽油未能轉(zhuǎn)化成附加值較高的醚化汽油產(chǎn)品，不利于提高公司經(jīng)濟(jì)效益。為解決上述問(wèn)題，提升經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)公司效益最大化，充分發(fā)揮裝置潛能，提出了0.5 Mt／a輕汽油醚化裝置大處理量生產(chǎn)。在對(duì)裝置工藝流程、設(shè)備負(fù)荷、安全生產(chǎn)等方面進(jìn)行了全面評(píng)估，按要求辦理了工藝變更手續(xù)后，開(kāi)始進(jìn)行裝置大處理量工業(yè)試生產(chǎn)，裝置加工量從60t／h逐步提高至70t／h以上。本文對(duì)工業(yè)試生產(chǎn)期間裝置運(yùn)行情況進(jìn)行了分析。

1 裝置工藝流程

0.5 Mt／a輕汽油醚化裝置工藝流程如圖1所示。來(lái)自1.8Mt／a催化汽油加氫裝置的輕汽油和甲醇混合后依次進(jìn)入第一醚化反應(yīng)器R－101、第二醚化反應(yīng)器R－102，在一定反應(yīng)溫度、壓力、催化劑存在的條件下發(fā)生醚化反應(yīng)，反應(yīng)后的醚化產(chǎn)物進(jìn)入醚化分餾塔C－101，分餾后塔底醚化汽油送出裝置，塔頂剩余C5與甲醇的混合物進(jìn)入甲醇萃取塔C－102，經(jīng)萃取后塔頂剩余C5送出裝置，塔底甲醇進(jìn)入甲醇回收塔C－103回收以循環(huán)使用。

2 大處理量工業(yè)試生產(chǎn)情況

2013年10月，進(jìn)行了裝置大處理量工業(yè)試生產(chǎn)，裝置加工量從60t／h逐步提高至70t／h以上，對(duì)工業(yè)試生產(chǎn)期間裝置運(yùn)行情況進(jìn)行了如下分析討論。

2.1 原料性質(zhì)

在裝置大處理量工業(yè)試生產(chǎn)期間，原料主要性質(zhì)如表1所示。從表1數(shù)據(jù)看出，在工業(yè)試生產(chǎn)期間，輕汽油中C5、C6叔碳烯烴含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，與裝置標(biāo)定期間相比，C5叔碳烯烴含量下降、C6叔碳烯烴含量略有增加。輕汽油中叔碳烯烴含量的下降，會(huì)影響叔碳烯烴轉(zhuǎn)化率及醚化汽油收率。

表1 輕汽油原料性質(zhì)Table 1 Properties of light gasoline material

2.2 主要操作條件

裝置在大處理量工業(yè)試生產(chǎn)期間主要操作條件見(jiàn)表2。

由表2可以看出，與裝置標(biāo)定期間相比，在工業(yè)試生產(chǎn)期間，由于裝置處理量的增大，空速明顯上升，醇烯物質(zhì)的量比下降0.17，第一、二醚化反應(yīng)器入口溫度分別提高10.9℃、13.2℃，溫升分別降低2.8℃、0.4℃。其主要原因是從2 0 1 2年1 1月開(kāi)工至2 0 1 3年10月，催化劑使用近一年時(shí)間，催化劑活性有所下降。為了增加催化劑活性，提高C5、C6叔碳烯烴轉(zhuǎn)化率，相應(yīng)提高了第一、第二醚化反應(yīng)器入口溫度；由于原料中總叔碳烯烴含量比裝置標(biāo)定期間下降，反應(yīng)器溫升也相應(yīng)下降；為了增大醚化汽油收率，醚化分餾塔塔底溫度降低了3.4℃，從而使醚化汽油出裝置量增加；裝置其他工藝參數(shù)與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)。由于裝置原料中叔碳烯烴含量的下降，空速上升及醚化汽油出裝置量的增加，勢(shì)必導(dǎo)致醚化汽油中總醚含量的下降。

表2 裝置主要操作條件Table 2 Main operation parameters

2.3 醚化汽油質(zhì)量分析

輕汽油原料經(jīng)醚化反應(yīng)后，分餾塔塔底醚化汽油質(zhì)量如表3所示。由表3可以看出，工業(yè)試生產(chǎn)期間醚化汽油研究法辛烷值達(dá)到99.2，比標(biāo)定期間略低，比設(shè)計(jì)值高1.3；醚化汽油中MTBE（甲基叔丁基醚）、TAME（甲基叔戊基醚）質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到3.68%、38.80%，還有一部分C7醚化物，總醚質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到42.48%，產(chǎn)品質(zhì)量合格，滿(mǎn)足汽油調(diào)和要求，但較設(shè)計(jì)值和標(biāo)定期間低，一方面是因?yàn)樵现惺逄枷N含量低于標(biāo)定期間和設(shè)計(jì)值，另一方面是由于催化劑使用近一年時(shí)間，催化劑活性有所下降，叔碳烯烴轉(zhuǎn)化率相對(duì)下降，且分餾塔塔底溫度相應(yīng)下降，醚化汽油出裝置量增加，總醚含量有所降低。

表3 醚化汽油質(zhì)量Table 3 Quality of etherification gasoline

2.4 裝置能耗

裝置在工業(yè)試生產(chǎn)期間能耗如表4所示。從表4可以看出，裝置能量消耗主要為1.0MPa蒸汽，其次是電耗和循環(huán)水消耗，分別比裝置標(biāo)定期間能耗、設(shè)計(jì)能耗低3.24×105kJ／t、5.42×105kJ／t。其原因主要是裝置加工量增大，能耗單耗相應(yīng)下降，使得裝置總能耗下降。

表4 裝置能耗Table 4 Energy consumption of the unit

2.5 裝置物料平衡

由表5物料平衡可以看出，工業(yè)試生產(chǎn)期間，因提高了裝置加工量，且進(jìn)行了操作調(diào)整，降低了分餾塔塔底溫度，醚化汽油收率較標(biāo)定期間增加3.53%，產(chǎn)量增加6.96t／h，剩余C5收率雖下降，但產(chǎn)量也較標(biāo)定期間增加5.23t／h，產(chǎn)品產(chǎn)量增加顯著，經(jīng)濟(jì)效益明顯。醚化汽油收率較設(shè)計(jì)值低，主要是因?yàn)檩p汽油原料中C5、C6叔碳烯烴含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，影響了醚化汽油中的總醚含量。為保證醚化汽油中總醚含量合格，操作中將醚化分餾塔塔底溫度控制在合適的范圍，使得醚化汽油收率相對(duì)較低。

表5 物料平衡Table 5 Materials balance

2.6 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

按照汽油辛烷值提高2.0個(gè)單位，加工成本115元／t原料，汽油價(jià)格6 431元／t，甲醇價(jià)格3 005元／t，提高一個(gè)辛烷值增值約120元／t計(jì)算。

（1）大處理量生產(chǎn)前的經(jīng)濟(jì)效益。2013年1～9月，裝置共加工輕汽油365 019t，消耗甲醇29 006t，生產(chǎn)醚化汽油133 901t，剩余C5259 963t，加工時(shí)間6 552h。經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算如下：

甲醇轉(zhuǎn)化為汽油的效益：29 006×（6 431－3 005）＝9 937.5萬(wàn)元

辛烷值增加的效益：365 019×120×2.0＝8 760.5萬(wàn)元

總加工成本：365 019×115＝4 197.7萬(wàn)元

總效益：9 937.5＋8 760.5－4 197.7＝14 500.3萬(wàn)元

小時(shí)效益：14 500.3÷6 552＝2.213萬(wàn)元／h

（2）大處理量生產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì)效益。2013年10～12月，裝置共加工輕汽油156 478t，消耗甲醇10 428 t，生產(chǎn)醚化汽油63 222t，剩余C5103 617t，加工時(shí)間為2 183h。經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算如下：

甲醇轉(zhuǎn)化為汽油的效益：10 428×（6 431－ 3 005）＝3 572.6萬(wàn)元

辛烷值增加的效益：156 478×120×2.0＝3 755.5萬(wàn)元

總加工成本：156 478×115＝1 799.5萬(wàn)元

總效益：3 572.6＋3 755.5－1 799.5＝5 528.6萬(wàn)元

小時(shí)效益：5 528.6÷2 183＝2.533萬(wàn)元／h

（3）增加效益。按照每年運(yùn)行時(shí)間8 400h計(jì)算，大處理量生產(chǎn)后增加效益為：

大處理量生產(chǎn)后增加效益：（2.533－2.213）× 8 400＝2 688萬(wàn)元

3 結(jié)論

（1）裝置大處理量工業(yè)試生產(chǎn)期間，處理量由60 t／h提高至70t／h以上，與裝置標(biāo)定期間相比：醇烯物質(zhì)的量比下降0.17，空速增大0.24h－1，第一、二醚化反應(yīng)器入口溫度分別提高10.9℃、13.2℃，醚化分餾塔塔底溫度降低3.4℃，其他工藝參數(shù)與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。

（2）醚化汽油辛烷值達(dá)到99.2，比標(biāo)定期間略低，比設(shè)計(jì)值高1.3，總醚含量達(dá)到42.48%，產(chǎn)品質(zhì)量合格，滿(mǎn)足汽油調(diào)和要求。

（3）與標(biāo)定期間相比，裝置能耗下降3.24×105kJ／t，醚化汽油收率增加3.53%，產(chǎn)品產(chǎn)量顯著增加。

（4）裝置大處理量工業(yè)生產(chǎn)后，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益2 688萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］李林，陳允璽.催化裂化輕汽油醚化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用［J］.煉油技術(shù)與工程，2014，44（4）：17－19.

［2］劉小維，張平，李林.提高催化裂化汽油辛烷值方法的研究進(jìn)展［J］.化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)，2013，42（7）：33－35.

Trial production of FCC light gasoline etherification unit with large processing capacity

Li Xiuqiang，Li Lin，Ye Xiaoming，Wang Ying
（Oil Refinery of Lanzhou Petrochemical Company of PetroChina，Lanzhou730060，China）

In order to solve the problem that the FCC light gasoline from FCC gasoline hydrogenation unit was not refined completely by FCC light gasoline etherification unit，the trial production of FCC light gasoline etherification unit with large processing capacity was presented to increase the economic benefit of refinery and gain more benefits to our company.The processing capacity of FCC light gasoline etherification unit was raised from 60t／h to over 70t／h，through one month trial production，compared with the calibration data，the results showed that molar ratio of methanol／tert－olefins decreased by 0.17，space velocity increased by 0.24h－1，inlet temperature of first and second etherification reactor increased by 10.9℃and 13.2℃respectively，column bottom temperature of etherification fractionator decreased by 3.4℃，and other process parameters were almost the same with calibration data；the RON for etherifying gasoline reached 99.2，the unit energy consumption decreased 3.24×105kJ／t，and the yield of etherifying gasoline increased by 3.53%.The unit is stable in operation，the etherifying gasoline quality meet the blending requirement，and the economic benefit increase 26.88million yuan annually.

FCC light gasoline，etherification unit，large processing capacity，RON，yield

李秀強(qiáng)（1974－），男，高級(jí)工程師，碩士，2008年畢業(yè)于四川大學(xué)材料工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任職于中國(guó)石油蘭州石化公司煉油廠，從事煉油生產(chǎn)技術(shù)管理工作。E－mail：lixiuqiang＠petrochina.com.cn

TE624.4＋1

A

10.3969／j.issn.1007－3426.2015.05.009

2015－04－24；

2015－07－17；編輯：康 莉