輕烴資源優化潛力分析及改進措施探討

劉小雋（遼寧石化職業技術學院， 遼寧 錦州 121001）

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輕烴資源優化潛力分析及改進措施探討

劉小雋（遼寧石化職業技術學院， 遼寧 錦州 121001）

摘要：本文分析了某石化公司輕烴資源利用現狀，討論了煉廠飽和液化氣、C5/C6等輕烴資源利用存在的問題和優化的潛力，提出了改進措施和建議。通過對煉廠飽和液化氣的優化改造，進一步充分利用丙烷和異丁烷等，提高附加值。通過對降低拔頭油產量，分離出異戊烷增產汽油調合組分，對輕石腦油進行改質等措施對C5/C6輕烴資源優化利用。

關鍵詞：輕烴；資源；優化；措施

0 引言

某石化公司輕油收率比平均值低0.27個百分點，綜合商品率比平均值低0.31個百分點。飽和液化氣、C5/C6輕烴等資源較豐富，在加工能力不變的前提下，要進一步提升指標和效益，必須改變目前飽和液化氣、C5/C6輕烴等資源利用不合理和不夠優化的現狀。

1 飽和液化氣的綜合利用

1.1 飽和液化氣資源統計

隨著天然氣工業的發展，C3/C4烴作為傳統民用液化氣的用量將逐漸減少，合理利用C3/C4資源成為亟待研究解決的問題，同時也是提高煉化企業經濟效益的重要手段。

公司液化氣主要產自催化裂化裝置、焦化裝置、重整裝置，共計約59.2萬噸，其中丙烯資源17.4萬噸，作為聚丙烯裝置的原料C4烯烴資源16.1萬噸，主要作為MTBE裝置、C4芳構化裝置的原料；剩余丙烷資源7.9萬噸，異丁烷資源12.2萬噸，正丁烷資源5.4萬噸，主要作為商品液化氣銷售。

1.2 飽和液化氣資源優化利用措施

（1）丙烷脫氫制丙烯

丙烷脫氫制丙烯技術主要有UOP公司的Oleflex工藝，ABB公司的Catofin工藝等，是具有較好發展前景的丙烷轉化技術［1］。丙烷脫氫裝置是用高純度富丙烷原料生產高純度聚合級丙烯，同時副產氫氣，其丙烯的單程收率為32%～55%，國外已經投產和在建的裝置有20余套，全部建成后的產能規模將達到670多萬噸，國內擬建在建裝置規模也達到527萬噸/年。

（2）異丁烷的利用

異丁烷脫氫制異丁烯，是解決異丁烯短缺問題主要競爭技術之一，包括異丁烷無氧脫氫和催化氧化脫氫兩種技術。無氧脫氫生產異丁烯已實現工業化，氧化脫氫技術仍處于研究階段。

烷基化裝置生產優質汽油，是異丁烷和低分子烯烴經催化生成一種異構烷烴混合物，與含有大量烯烴的催化汽油和大量芳烴的重整汽油相比，有辛烷值高、兩種辛烷值差值小、揮發性好，燃燒清潔性好的特點，是各種汽油高辛烷值的調合組分。

目前公司丙烷、異丁烷資源量相對較小，建設丙烷脫氫、異丁烷脫氫，或烷基化裝置的規模較小，未來應規劃好飽和液化氣的深度利用，提高附加值。

2 C5/C6輕烴的綜合利用

2.1 C5/C6輕烴資源現狀

公司C5/C6輕烴資源主要來自重整裝置拔頭油、重整戊烷油、芳烴抽余油及富余的柴油加氫裝置石腦油。2013年全年生產輕石腦油約31.9萬噸，乙烯料出廠21.3萬噸，將富余10.6萬噸石腦油。

輕石腦油辛烷值低，其RONC為71，如果調合成93號乙醇組分油，則1噸輕石腦油需要1.6噸混合芳烴來調合。按照2013 年4月份價格測算，每調合1噸石腦油，則虧損1724元。如果不調合汽油，只能降價銷售。這將對生產平衡和效益帶來嚴重影響。一方面控制輕石腦油的產量，另一方面將輕石腦油轉化為其它高附加值產品，才能解決這一問題。

2.2 C5/C6輕烴資源優化利用措施

（1）優化重整裝置操作，減少乙烯裂解料產量

進一步優化重整裝置生產，提高加工負荷，避免原料石腦油過剩，這是從源頭控制乙烯裂解料產量的重要手段。重整裝置石腦油加工量提高到125噸/時，可達到石腦油平衡。

根據生產數據分析，拔頭油中C6以上重組分含量高達38.7%，其中C6以上環烷烴、芳烴含量達11.3%，不僅損失了優質的芳烴原料，而且造成拔頭油產量過高。如果將拔頭油C6以上重組份的含量控制在15%以內，每年可減少輕石腦油產量4萬噸。對預分餾塔進料換熱系統進行了改造，提高進料溫度，有助于塔的優化操作，減少拔頭油產量。

（2）增上異戊烷分離設施

公司重整拔頭油、戊烷油每年產量20萬噸，目前主要作為乙烯裂解原料。而其中含有24%的異戊烷不是理想的裂解原料，其裂解乙烯收率13.6%、丙烯收率23%，總收率只有36.6%，與正戊烷裂解相比差距較大。但異戊烷卻是優質的汽油調合組分，其辛烷值RONC為92.3，MONC為90.3。不同結構烴類裂解性能、辛烷值及沸點見表1、表2。

表1 不同結構烴類裂解乙烯、丙烯收率［2］

增上異戊烷分離塔，分離異戊烷增產優質汽油調合組分，同時提高了乙烯裂解料的質量，滿足下游用戶的要求。增上異戊烷分離設施，需要結合原料性質及產品分離精度要求，核算設計分離塔，保證分離效果。重整拔頭油、戊烷油首先經過脫除液化氣組分后，再進入異戊烷分離塔。經過模擬核算，增上60層塔盤的異戊烷分離塔后，可得到5萬噸異戊烷餾分油，異戊烷含量85%左右，研究法辛烷值91.8，馬達法辛烷值89.3，是優質汽油調合組分。異戊烷餾分組成見表3。

表2 C5、C6同分異構體的沸點和辛烷值表［3］

表3 異戊烷餾分油組成

（3） C5/C6輕烴改質技術對比

煉廠C5/C6輕烴通常作為乙烯裂解裝置原料銷售，由于乙烯裂解原料輕質化及煤化工行業的發展，其作為裂解原料的需求減少。采用改質技術將C5/C6輕烴轉化為汽油組分或芳烴原料，是提高其附加值，拓展其應用空間的有效途徑。

① C5/C6異構化技術

C5/C6正構烷烴的異構化反應是在臨氫和催化劑條件下，發生的結構異構化反應，反應條件緩和，液體收率高達97%以上。異構化油硫含量低、無烯烴、無芳烴，RON最高可高達92，且研究法辛烷值與馬達法辛烷值差值只有1～2個單位［3］。對提高汽油抗爆指數有利，是清潔汽油的理想組分。異構化流程可以根據產品辛烷值指標的要求，設計為一次通過流程，或循環流程。一次通過流程異構化油的RONC一般可提高10～12個單位，循環流程異構化油的RONC最高可達到92。國內異構化技術主要是RIPP的RISO異構化技術，已有多套裝置運行。

②輕烴非臨氫改質技術

非臨氫改質技術是以重整拔頭油、戊烷油、焦化加氫石腦油、富含烯烴的C4組分等為原料，在固定床反應器中，進行非臨氫催化反應。通過碳四烯烴的疊合和脫氫環化以及石腦油的選擇裂解、異構、齊聚和脫氫芳構化等一系列的催化反應，達到提高直餾汽油辛烷值的目的［4］。同時把高烯烴含量的重碳四轉化為以丙烷和丁烷為主的車用液化氣的調合組分。該技術原料適應性強，可單獨加工石腦油，也可摻混C4原料，催化劑具有一定的抗中毒能力，反應原料無需精制，反應條件比較緩和。改質后汽油辛烷值RONC達到85～90。單獨加工石腦油時，汽油收率較低，約為74%左右，摻混30%的C4組分時，汽油收率相對于石腦油進料達到100%以上。

③輕石腦油芳構化技術

輕石腦油芳構化技術是以輕石腦油為原料，在固定床反應器中進行裂化、齊聚、環化、脫氫等反應，將石腦油轉化為富含芳烴的汽油調合組分。該技術反應條件較為苛刻，反應溫度370～520℃，體積空速0.3～0.7h-1，液體產品收率低，一般在65%～70%之間。汽油芳烴含量35%左右，辛烷值RONC約90。

對比上述輕烴改質技術，異構化技術操作條件緩和，液體收率高，非臨氫改質技術原料適應性強，汽油辛烷值較高。芳構化技術操作條件較為苛刻，液體收率低。因此，異構化技術和非臨氫改質技術更具優勢，建設異構化裝置或非臨氫改質裝置，將輕石腦油進行改質，用于生產汽油。

2.3 C5/C6輕烴資源優化利用效果

現階段通過優化重整裝置操作，維持高負荷生產，可保持原料石腦油的產用平衡，通過優化預分餾塔的操作，提高分離精度，可減少拔頭油產量4萬噸，通過增上異戊烷分離設施，可進一步減少拔頭油產量5萬噸。預計全年可控制輕石腦油產量在15萬噸左右，減輕了乙烯裂解料出廠壓力。

3 結語

①公司在輕烴資源利用方面存在巨大潛力，優化改造的技術措施，大部分輕烴資源可以回收利用。

②通過對C5/C6輕烴資源的優化利用，可增產汽油調合組分5萬噸，減少乙烯裂解料的產量，控制輕石腦油年產量在15萬噸左右。即增加了高附加值產品，又減少了因大量石腦油降價銷售或調合汽油造成的損失，每年增效或降低損失1億元以上。

參考文獻：

［1］朱義才.丙烷脫氫制丙烯技術經濟分析［J］.當代石油化工，2012，212（8）：36-38.

［2］安寧.優化乙烯裝置和重整裝置原料的有效途徑［J］.石化技術，2003，10（1）：12.

［3］馬愛增.從石腦油和輕烴資源增產汽油的技術及措施［J］.石油煉制與化工，2009，40（11）：3-4.

［4］吳小平.直餾汽油摻碳四非臨氫改質技術的工業應用［J］.石油煉制與化工，2005，36（8）：23.