裂解汽油加氫裝置的技術(shù)分析

張軍

摘 要：裂解汽油作為芳烴的主要來源，但如果不對其進行二段加氫處理，就很難獲得苯、甲苯、二甲苯。因此，裂解汽油加氫裝置發(fā)揮著承上啟下的重要作用。本文主要從裂解汽油加氫裝置的主要技術(shù)、流程、存在的問題以及一段與二段催化劑壓差等的方面進行了詳細的分析，并針對性的提出了改造的策略與具體的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：裂解汽油;加氫裝置;技術(shù)分析

裂解汽油作為蒸汽裂解制乙烯的副產(chǎn)物，其組成成分主要為C5～C9+，裂解汽油的產(chǎn)量大約占乙烯產(chǎn)量的70%左右，在裂解汽油的原材料中，比如石腦油、輕柴油、加氫尾油等液體，其中的芳烴含量就占到了一半及以上。由此得出，裂解汽油是芳烴的主要來源。

1 裂解汽油加氫裝置主要技術(shù)及流程分析

1.1 主要技術(shù)

裂解汽油加氫裝置技術(shù)主要由全餾分加氫和中心餾分加氫這兩種類型組成。全餾分加氫還可能會產(chǎn)生以下幾個方面的變化：即在一段加氫處理后產(chǎn)生有脫C5與塔無脫C9塔，C6～C9進二段加氫;也可僅有脫C9塔進二段加氫，具體根據(jù)用戶的需求而不斷的變化著。隨著社會對C5餾分需求的不斷上升，我國的全餾分加氫正在呈逐年遞減的趨勢。為了避免這一問題的出現(xiàn)，我國上海的賽科石油化工公司已經(jīng)將全餾分加氫改為了中心餾分加氫。

1.2流程分析

裂解汽油加氫裝置如果從流程上進行分類的話大致可以分為以下3種類型，即：預(yù)分餾系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)以及穩(wěn)定系統(tǒng)。具體流程如下：首先，將裂解汽油從解汽油儲罐中取出經(jīng)過脫戊烷塔及BTX塔，去除C5及C9，接著通過一段、二段反應(yīng)器對其進行加氫處理，去除烯烴、單烯烴及S、O、N等的雜質(zhì)，最后將其放入穩(wěn)定系統(tǒng)中，最后待去除H2S氣體之后形成芳烴裝置的主要原料。

2 裂解汽油加氫裝置存在的問題

2.1 裝置負荷持續(xù)增加

在過去，對裂解汽油加氫裝置的設(shè)計主要以常壓與減壓材料這兩種原料為主，同時以石腦油為輔助性材料。而裂解汽油加氫裝置在實際的生產(chǎn)過程中，隨著原材料品質(zhì)的不斷上升，原以石腦油為輔助材料的比例正處于不斷加大的過程中，幾乎占到了裂解原材料的60%左右。從這個意義上來說，雖然說乙烯與裂解汽油的收率分別有了很大程度的提升，即每1h大約會多生產(chǎn)出裂解汽油約8-10t左右，但卻在一定程度使得裂解汽油加氫裝置的負荷持續(xù)增加。

2.2 一段反應(yīng)器催化劑易產(chǎn)生中毒現(xiàn)象

裂解汽油加氫裝置自應(yīng)用以來，一段反應(yīng)器催化劑就發(fā)生過很多次的中毒現(xiàn)象，其壽命也僅為短短的18個月。通過對一段反應(yīng)器催化劑的技術(shù)檢測分析得出：其中砷含量為10-6及以上。由于裂解汽油加氫裝置在原設(shè)計過程中，其原料采用的是砷常壓柴油和減壓柴油為主，因此，在乙烯裂解裝置和加氫裝置內(nèi)，都沒有對脫砷系統(tǒng)進行合理的設(shè)置。但是，隨著原材料品質(zhì)的不斷上升，含砷石腦油的原料逐漸進入到了乙烯裝置中，為了有效的防止一段反應(yīng)器催化器再次發(fā)生中毒的現(xiàn)象，后來便在裂解汽油加氫裝置的原料罐區(qū)內(nèi)增添了石腦油脫砷裝置，并經(jīng)過改造并投產(chǎn)以后，其中的砷成分已經(jīng)完全的降低至了標準的范圍之內(nèi)。而當繼續(xù)經(jīng)過一段時間的投產(chǎn)以后，一段反應(yīng)器催化器再次發(fā)生了中毒的事故。究其原因如下：裂解汽油加氫裝置中原料的脫砷能力依然沒有達到相關(guān)的要求，經(jīng)過短期的操作之后，脫砷催化劑反應(yīng)器出現(xiàn)的失效造成了砷成分超標的現(xiàn)象;少量砷成分的石腦油在經(jīng)過高溫裂解之后，砷成分就會在裂解汽油中形成濃縮的現(xiàn)象，其中的含量依然高達80×10-9及以上，這是造成一段反應(yīng)器催化器反復(fù)中毒的根本原因之一。

2.3 二段反應(yīng)器催化劑上升速度快

裂解汽油加氫裝置在加入原料并經(jīng)過使用之后，工作人員就發(fā)現(xiàn)了二段反應(yīng)器催化劑上升速度快的問題，同時，隨著二段反應(yīng)器催化劑上升的速度，使得氫氣循環(huán)壓縮機的循環(huán)量逐漸的得到了降低，直至降低至了壓縮機最小的循環(huán)范圍之內(nèi)，造成了壓縮機無法正常運行的現(xiàn)象，裂解汽油加氫裝置被迫停車。

3 裂解汽油加氫裝置的技術(shù)分析

3.1 有效減少塔內(nèi)反混，提高塔板分離效率

將脫C5塔進料分別通過輕和重兩股物流的形式，依次分別進入到塔的不同位置中，如此一來，便可以有效的減少塔內(nèi)原料的反混現(xiàn)象，提高了塔板的分離效率。如果能在同樣的塔板數(shù)量與進料條件下可以實現(xiàn)同樣的分離要求，回比流則可以下降約30個百分點，以一套800kt/a的乙烯配套裂解汽油加氫裝置為例，脫C5塔釜消耗至少1-2h的蒸汽消耗。

3.2 對熱換流程進行優(yōu)化

銅鼓對裂解汽油加氫裝置中所有的冷熱物流系統(tǒng)進行分析之后得出：對熱換流程進行優(yōu)化，同時利用裂解汽油加氫裝置中的熱物料的熱量，可以有效的減少循環(huán)水以及蒸汽的消耗。采用SEI夾點技術(shù)對裂解汽油加氫裝置進行分析，得出其溫度為117°。再根據(jù)夾點的原理分析得出：裂解汽油加氫裝置不通過夾點傳遞熱量;夾點以上及以下均不采用冷公用工程。根據(jù)以上分析進一步得出：對熱換流程進行優(yōu)化，可有效降低裂解汽油加氫裝置能耗10個百分點。

3.3 對分離塔進行優(yōu)化，降低回比率

在對裂解汽油加氫裝置的設(shè)計過程中：要結(jié)合裂解汽油加氫裝置中的主要裝置對流程中的3塔分別進行塔板數(shù)與回流比的技術(shù)分析，得出“R-N”曲線;分別對不同的塔板進行進料板位置的優(yōu)化，進而找出最合理的進料板位置，通過對分離塔進行優(yōu)化，可有效降低5個百分點的能耗消耗。就比如在齊魯2號的加氫裝置中，對C5塔的原設(shè)計僅為40塊板，但經(jīng)過改造之后，回流比下降了約一半左右。

3.4 采用高效換熱器替換傳統(tǒng)加熱爐

裂解汽油加氫裝置中的加熱爐會產(chǎn)生一定量的煙氣，給環(huán)境造成了較大的污染，因此，各加氫裝置均呼吁采用高效加熱爐的方式替換傳統(tǒng)加熱爐。比如，目前中國石化工程建設(shè)公司采用的是4臺串聯(lián)式的BFS和BFU型換熱器。大量實踐證明：當二段反應(yīng)器的溫度上升至40°的時候，便可停止加熱爐的使用。再比如燕山制苯車間與盤錦裂解汽油加氫裝置已經(jīng)停止了對加熱爐的使用。相反的，當段反應(yīng)器的溫度沒有達到40°的時候，暫不能停止加熱爐，正確的做法是將加熱爐開到最小火嘴。如果說，要完全停止對加熱爐的使用，建議采用高效換熱器替換傳統(tǒng)加熱爐，因為高效加熱爐的最高溫度僅為20°左右，此時方可停爐。再如：鎮(zhèn)海裂解汽油加氫裝置的二段反應(yīng)器的溫度就被合理的控制在了25°-30°之間，同時也預(yù)計使用高效加熱爐，現(xiàn)已全面實現(xiàn)投入使用。

3.5 大力研發(fā)新的一段加氫催化劑

在裂解汽油加氫裝置中的一段加氫催化劑的是在低溫的條件下實施的，通過液相加氫，一段加氫催化劑的反應(yīng)熱不僅不能得到充分的利用，反而還會消耗大量的水資源，所以，大力研發(fā)新的一段加氫催化劑已經(jīng)勢在必得。目前，在我國的上海石化研究院正在研發(fā)新的一段加氫催化劑，并在其中多加入二烯烴和烯基芳烴，少加入氫單烯烴，可以在一定程度上滿足一段加氫催化劑的基本需求，即雙烯值>1。而又將剩余量的單烯烴在加入到二段加氫氣中，進而促進二段加氫劑放熱量的提升，最后在通過進出料換熱器將二段加氫氣中的熱量充分的利用起來，以此來達到降低裂解汽油加氫裝置的能耗。

4 結(jié)語

綜上所述，通過以上對裂解汽油加氫裝置的項目分析，目前，我國的裂解汽油加氫裝置與2010年的裂解汽油加氫裝置相比，下降了約40%左右。同時，在這十年時間中，裂解汽油加氫裝置也在不斷的開發(fā)和延伸著新的技術(shù)。目前，我國的裂解汽油加氫裝置已經(jīng)處于了世界領(lǐng)先的地位之上。

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