以重整脫戊烷油與裂解加氫汽油為原料的芳烴抽提裝置運(yùn)轉(zhuǎn)工況對(duì)比

劉超華，范 渺

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

中海油惠州石化有限公司(簡(jiǎn)稱惠州石化)二期芳烴抽提聯(lián)合裝置采用“兩頭一尾”相結(jié)合的工藝路線，即AB兩列抽提單元的原料分別來自裂解汽油加氫裝置和催化重整裝置，“一尾”指AB兩列抽提的苯、甲苯混合物一起進(jìn)入苯、甲苯精餾系統(tǒng)分離得到苯、甲苯產(chǎn)品。裝置經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，生產(chǎn)平穩(wěn)，產(chǎn)品收率及純度高。以下對(duì)芳烴抽提聯(lián)合裝置“兩頭一尾”工藝的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，以期為同類裝置的生產(chǎn)管理提供參考。

1 裝置概況

圖1為芳烴抽提聯(lián)合裝置工藝流程示意。A列抽提單元的原料為裂解加氫汽油，B列抽提單元的原料為重整裝置脫戊烷油，AB兩列共用一套苯、甲苯精餾系統(tǒng)，生產(chǎn)苯、甲苯產(chǎn)品。通過裂解汽油加氫裝置和催化重整裝置預(yù)分餾部分從塔頂分離出C6～C7組分作為AB兩列芳烴抽提部分的原料；經(jīng)過芳烴抽提后的混合芳烴送至苯、甲苯進(jìn)料緩沖罐混合，再送至苯甲苯精餾部分生產(chǎn)苯、甲苯產(chǎn)品。A列和B列芳烴抽提單元均采用中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院(簡(jiǎn)稱石科院)SED抽提蒸餾工藝。A列抽提蒸餾塔分離后的非芳烴抽余油，根據(jù)其組分中環(huán)烷烴較多的特點(diǎn)將其作為重整原料；B列非芳烴塔分離后的抽余油，根據(jù)其組分中鏈烷烴較多的特點(diǎn)將其作為蒸汽裂解制乙烯裝置原料，從而實(shí)現(xiàn)原料“宜烯則烯、宜芳則芳”的充分利用。

圖1 芳烴抽提聯(lián)合裝置“兩頭一尾”工藝流程示意

2 原料及產(chǎn)品情況對(duì)比

2.1 原料對(duì)比

芳烴抽提聯(lián)合裝置A列以裂解加氫汽油為原料，B列以催化重整脫戊烷油為原料。由于原料及其加工工藝的差異，對(duì)應(yīng)兩列芳烴抽提裝置設(shè)計(jì)原料存在較大的不同。兩列抽提裝置原料設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)原料情況如表1所示。

表1 AB兩列抽提原料對(duì)比

表1 AB兩列抽提原料對(duì)比

項(xiàng) 目A列B列設(shè)計(jì)值實(shí)際值設(shè)計(jì)值實(shí)際值組成(w),% 非芳烴22.3519.4121.2221.58 苯34.2044.437.715.36 甲苯22.1621.1320.6917.61 C8芳烴19.7914.7526.6124.04 C9芳烴1.5<0.0117.3420.02 C10+芳烴6.4311.24w(硫)∕(μg·g-1)≤0.50.5≤0.50.3溴指數(shù)∕(mgBr·(100 g)-1)≤500294 257

從表1可以看出：B列抽提單元設(shè)計(jì)原料組成與實(shí)際較接近，而A列抽提單元實(shí)際原料中苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)高出設(shè)計(jì)值約10百分點(diǎn)，存在較大偏差，成為后續(xù)A列回收塔提高操作負(fù)荷的瓶頸；B列原料的溴指數(shù)較高，在操作時(shí)烯烴含量高將影響苯、甲苯塔白土的使用壽命。經(jīng)了解大部分裝置裂解加氫汽油原料中苯含量均較高，且隨著裂解汽油原料的變化，以裂解加氫汽油為原料的芳烴抽提進(jìn)料組分變化較大，故在芳烴抽提新裝置的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮這兩種因素。

2.2 產(chǎn)品用途

從圖1可以看出，芳烴抽提聯(lián)合裝置“兩頭一尾”工藝路線充分考慮了組分對(duì)產(chǎn)品的影響。A列抽提C8+組分中非芳烴和乙苯含量高，如果用于生產(chǎn)二甲苯會(huì)降低二甲苯產(chǎn)品餾程，降低產(chǎn)品純度，且產(chǎn)品中的非芳烴和乙苯含量也會(huì)增加，不能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中二甲苯產(chǎn)品餾程不大于3 ℃的要求，將會(huì)降低產(chǎn)品附加值，故A列C8+組分用于汽油調(diào)合而B列C8+組分用于生產(chǎn)二甲苯產(chǎn)品；A列抽提蒸餾塔分離出的非芳烴抽余油作為重整原料，B列非芳烴塔分離出的抽余油作為蒸汽裂解制乙烯原料，從而實(shí)現(xiàn)原料的充分利用。

3 生產(chǎn)操作情況對(duì)比

3.1 關(guān)鍵操作參數(shù)對(duì)比

裝置關(guān)鍵參數(shù)體現(xiàn)操作的經(jīng)濟(jì)性，反映出操作瓶頸，芳烴抽提聯(lián)合裝置AB兩列抽提關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比如表2所示。從表2可以看出，由于原料組分的差別，AB兩列溶劑進(jìn)塔溫度和溶劑比兩操作參數(shù)的設(shè)計(jì)值和實(shí)際值均差異較大。重整生成油和裂解加氫汽油中，不僅含有與芳烴沸點(diǎn)相近的非芳烴，而且某些非芳烴可與芳烴形成共沸物，因而難以通過普通精餾方法得到高純度芳烴，只能通過加入選擇性溶劑，改變?cè)戏肿娱g的相互作用，從而使相對(duì)揮發(fā)度發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)芳烴和非芳烴的分離[1]。裂解加氫汽油進(jìn)料與重整脫戊烷油相比含有較多的C8環(huán)烷烴，C8環(huán)烷烴的沸點(diǎn)和性質(zhì)與芳烴接近，A列抽提蒸餾塔通過提高溶劑進(jìn)塔溫度以提高芳烴在溶劑中的溶解度，并增加溶劑比使芳烴和非芳烴的相對(duì)揮發(fā)度增大，達(dá)到分離效果。

表2 AB兩列抽提單元關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比

表2 AB兩列抽提單元關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比

項(xiàng) 目A列B列設(shè)計(jì)值實(shí)際值設(shè)計(jì)值實(shí)際值抽提蒸餾塔塔壓∕kPa100997067抽提蒸餾塔塔底溫度∕℃172169173175抽提蒸餾塔進(jìn)料溫度∕℃10010010093溶劑進(jìn)塔溫度∕℃114115103102溶劑比1)4.905.603.973.70回收塔塔壓∕kPa-45-25-60-45汽提水比2)0.0180.0170.0180.015

1)循環(huán)溶劑進(jìn)料質(zhì)量比。

2)汽提水循環(huán)溶劑質(zhì)量比。

3.2 產(chǎn)品收率及質(zhì)量考核

芳烴(苯、甲苯)回收率是抽提蒸餾工藝的重要考核指標(biāo)，圖2為AB兩列苯、甲苯收率對(duì)比。從圖2可以看出，A列苯產(chǎn)品收率高于B列，甲苯產(chǎn)品收率低于B列。芳烴收率受兩方面的影響：①抽提進(jìn)料組成的影響。A列裂解加氫汽油中苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44%，而B列重整脫戊烷油中苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.36%，前者遠(yuǎn)高于后者，而兩列抽余油中苯含量相同時(shí)，A列抽提苯收率高于B列。同理，在B列抽提進(jìn)料中甲苯含量高于A列、抽余油中甲苯含量相同的情況下，B列甲苯收率高于A列。②控制抽余油中苯、甲苯損失量。抽提蒸餾塔通過調(diào)節(jié)溶劑比、貧溶劑進(jìn)塔溫度和進(jìn)料溫度等操作參數(shù)控制靈敏板溫度，減少抽余油中夾帶苯、甲苯的量。

圖2 AB兩列苯、甲苯收率對(duì)比 —A列苯收率； —B列苯收率； —A列甲苯收率； —B列甲苯收率

芳烴回收率受進(jìn)料組成影響較大，在進(jìn)料組成一定的情況下，主要通過調(diào)整靈敏板溫度和溶劑比等操作參數(shù)保證回收率[2]。但因AB兩列抽提進(jìn)料組成差別較大，抽余油中苯、甲苯含量小幅波動(dòng)不能通過產(chǎn)品收率直接反映出來，AB兩列產(chǎn)品收率考核指標(biāo)應(yīng)根據(jù)自身進(jìn)料組成情況確定，從而達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。

表3為裝置苯、甲苯產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，是該裝置重要的性能考核指標(biāo)。從表3可以看出，該裝置苯產(chǎn)品純度均優(yōu)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指標(biāo)，在保證產(chǎn)品純度的前提下抽提蒸餾單元的操作還可以進(jìn)一步優(yōu)化以提高產(chǎn)品收率。

表3 苯、甲苯產(chǎn)品質(zhì)量

3.3 裝置能耗對(duì)比

芳烴抽提聯(lián)合裝置為“兩頭一尾”工藝路線，兩套抽提裝置公用工程是共用的，不能單獨(dú)計(jì)算每一套裝置的能耗，故能耗的計(jì)算按照兩套裝置統(tǒng)一考慮。由于生產(chǎn)負(fù)荷的變化對(duì)裝置的能耗影響較大，能耗計(jì)算選取標(biāo)定期間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。AB兩列抽提單元能耗標(biāo)定數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 AB兩列抽提單元能耗標(biāo)定數(shù)據(jù)

表4 AB兩列抽提單元能耗標(biāo)定數(shù)據(jù)

項(xiàng) 目設(shè)計(jì)值標(biāo)定值1標(biāo)定值2標(biāo)定值3進(jìn)料量∕(t·d-1) 裂解加氫汽油1 260.1681 1561 1561 158 重整脫戊烷油4 469.0164 4804 4724 477 合計(jì)5 729.1845 6365 6285 635能耗∕(MJ·t-1) 循環(huán)水9.8657.1067.1067.106 除鹽水31.76831.76831.768 除氧水14.04530.09630.93231.350 凝結(jié)水-86.317-84.436-86.526-86.526 電80.42384.43684.43685.690 3.5 MPa蒸汽2 294.8621 782.3521 787.3681 823.734 1.0 MPa蒸汽-99.651000 0.45 MPa蒸汽-184.338-9.614-13.794-14.212 合計(jì)2 028.8891 841.7081 841.2901 878.910

芳烴抽提聯(lián)合裝置使用3.5 MPa蒸汽作為熱源，蒸汽為本裝置主要能耗。從表4可以看出，標(biāo)定期間生產(chǎn)負(fù)荷約為98.32%，接近滿負(fù)荷生產(chǎn)。3天標(biāo)定期間平均單位能耗為1 853.830 MJt，比設(shè)計(jì)值(2 028.880 MJt)低167.059 MJt，表明兩套抽提裝置“兩頭一尾”工藝路線設(shè)置先進(jìn)，整體能耗低。同時(shí)，裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)實(shí)際能耗還有進(jìn)一步降低的空間。

抽提蒸餾工藝通過溶劑環(huán)丁砜對(duì)非芳烴和混合芳烴相對(duì)揮發(fā)度影響的不同，實(shí)現(xiàn)非芳烴和混合芳烴的分離，A列進(jìn)料中混合芳烴占比80%(w)，B列進(jìn)料中混合芳烴占比52%(w)。A列進(jìn)料中芳烴含量高，需要較多的溶劑環(huán)丁砜溶解進(jìn)料中的混合芳烴，其溶劑比為5.5，溶劑循環(huán)量大；B列進(jìn)料中芳烴含量相對(duì)較低，溶劑比為3.7。溶劑循環(huán)量大主要影響貧溶劑泵和富溶劑泵的電耗，故A列抽提裝置的電耗應(yīng)比B列的大。另外從表2可知，AB兩列抽提汽提水比的設(shè)計(jì)值均為0.018，而實(shí)際運(yùn)行中A列汽提水比為0.017，B列汽提水比為0.015，均優(yōu)于設(shè)計(jì)值。由于水的汽化潛熱遠(yuǎn)大于油品[3]，故汽提水比大將導(dǎo)致裝置的操作能耗上升。實(shí)際操作中A列汽提水比高于B列，故理論上A列抽提單元的能耗比B列高。汽提蒸汽的作用之一是降低回收塔塔底貧溶劑中的甲苯含量，以保證甲苯的回收率。從圖2可以看出，B列在1—8月的甲苯回收率約為99.94%，明顯優(yōu)于工藝包99.9%的指標(biāo)要求，故后續(xù)的生產(chǎn)中可以在滿足甲苯回收率前提下適當(dāng)降低汽提水比，以進(jìn)一步降低裝置能耗。

3.4 溶劑氯離子含量及pH對(duì)比

圖3 AB系列貧溶劑質(zhì)量的對(duì)比◆—A列貧溶劑pH； ▲—B列貧溶劑pH； ■—A列貧溶劑氯離子； ●—B列貧溶劑氯離子

貧溶劑氯離子含量和pH是衡量溶劑質(zhì)量的重要指標(biāo)，圖3為AB兩列貧溶劑性質(zhì)的對(duì)比。從圖3可以看出，A列貧溶劑中氯離子含量低于B列。B列進(jìn)料重整脫戊烷油在上游重整裝置雖然通過脫氯處理，但進(jìn)料中含氯導(dǎo)致氯離子在環(huán)丁砜中發(fā)生累計(jì)，增加體系酸性，并在高溫下與烯烴生成聚合物[4]，使溶劑體系pH迅速下降[5]，導(dǎo)致B列貧溶劑pH長(zhǎng)時(shí)間低于A列。當(dāng)貧溶劑pH低于9時(shí)，溶劑系統(tǒng)需注入適量單乙醇胺(MEA)，以中和溶劑劣化生成的酸性物質(zhì)，維持系統(tǒng)pH在中性水平，環(huán)丁砜劣化形成的磺酸可與MEA生成胺鹽沉積物。由此可見，添加MEA在一定程度上可中和環(huán)丁砜劣化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，減緩設(shè)備腐蝕[6]。因B列抽提原料中含氯，故在實(shí)際生產(chǎn)中A列貧溶劑pH高于B列，其單乙醇胺的注入量明顯低于B列；A列抽提單元再生塔排渣和溶劑過濾器清理頻次明顯低于B列抽提單元。定期清理溶劑再生塔殘液可有效降低溶劑中氯離子含量[7]，以保證溶劑質(zhì)量。

4 結(jié) 論

(1)芳烴抽提聯(lián)合裝置兩列抽提均采用石科院的抽提蒸餾工藝，采用“兩頭一尾”相結(jié)合的工藝路線，具有產(chǎn)品利用合理、裝置能耗低的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)裂解加氫汽油和重整脫戊烷油原料組分不同，A列抽余油和B列抽余油分別作為重整裝置和蒸氣裂解制乙烯裝置原料。

(3)對(duì)于重整脫戊烷油，由于上游重整裝置注氯導(dǎo)致氯離子在循環(huán)溶劑中累積，加速溶劑的劣化，故重整脫戊烷油抽提溶劑較裂解加氫汽油抽提溶劑pH低，日常操作中需注入MEA，保持溶劑系統(tǒng)pH在中性水平。