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轉工況對比

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(簡稱惠州石化)二期芳烴抽提聯合裝置采用“兩頭一尾”相結合的工藝路線，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、甲苯混合物一起進入苯、甲苯精餾系統分離得到苯、甲苯產品。裝置經過一段時間的運行，生產平穩，產品收率及純度高。以下對芳烴抽提聯合裝置“兩頭一尾”工藝的應用情況進行介紹，以期為同類裝置的生產管理提供參考。

1 裝置概況

圖1為芳烴抽提聯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，生產苯、甲苯產品。通過裂解汽油加氫裝置和催化重整裝置預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；經過芳烴抽提后的混合芳烴送至苯、甲苯進料緩沖罐混合，再送至苯甲苯精餾部分生產苯、甲苯產品。A列和B列芳烴抽提單元均采用中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)SED抽提蒸餾工藝。A列抽提蒸餾塔分離后的非芳烴抽余油，根據其組分中環烷烴較多的特點將其作為重整原料；B列非芳烴塔分離后的抽余油，根據其組分中鏈烷烴較多的特點將其作為蒸汽裂解制乙烯裝置原料，從而實現原料“宜烯則烯、宜芳則芳”的充分利用。

圖1 芳烴抽提聯合裝置“兩頭一尾”工藝流程示意

2 原料及產品情況對比

2.1 原料對比

芳烴抽提聯合裝置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，對應兩列芳烴抽提裝置設計原料存在較大的不同。兩列抽提裝置原料設計與實際生產原料情況如表1所示。

表1 AB兩列抽提原料對比

表1 AB兩列抽提原料對比

項 目A列B列設計值實際值設計值實際值組成(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∕(mgBr·(100 g)-1)≤500294 257

從表1可以看出：B列抽提單元設計原料組成與實際較接近，而A列抽提單元實際原料中苯質量分數高出設計值約10百分點，存在較大偏差，成為后續A列回收塔提高操作負荷的瓶頸；B列原料的溴指數較高，在操作時烯烴含量高將影響苯、甲苯塔白土的使用壽命。經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料組分變化較大，故在芳烴抽提新裝置的設計時應充分考慮這兩種因素。

2.2 產品用途

從圖1可以看出，芳烴抽提聯合裝置“兩頭一尾”工藝路線充分考慮了組分對產品的影響。A列抽提C8+組分中非芳烴和乙苯含量高，如果用于生產二甲苯會降低二甲苯產品餾程，降低產品純度，且產品中的非芳烴和乙苯含量也會增加，不能滿足國家標準中二甲苯產品餾程不大于3 ℃的要求，將會降低產品附加值，故A列C8+組分用于汽油調合而B列C8+組分用于生產二甲苯產品；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，從而實現原料的充分利用。

3 生產操作情況對比

3.1 關鍵操作參數對比

裝置關鍵參數體現操作的經濟性，反映出操作瓶頸，芳烴抽提聯合裝置AB兩列抽提關鍵參數對比如表2所示。從表2可以看出，由于原料組分的差別，AB兩列溶劑進塔溫度和溶劑比兩操作參數的設計值和實際值均差異較大。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，改變原料分子間的相互作用，從而使相對揮發度發生變化，實現芳烴和非芳烴的分離[1]。裂解加氫汽油進料與重整脫戊烷油相比含有較多的C8環烷烴，C8環烷烴的沸點和性質與芳烴接近，A列抽提蒸餾塔通過提高溶劑進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揮發度增大，達到分離效果。

表2 AB兩列抽提單元關鍵參數對比

表2 AB兩列抽提單元關鍵參數對比

項 目A列B列設計值實際值設計值實際值抽提蒸餾塔塔壓∕kPa100997067抽提蒸餾塔塔底溫度∕℃172169173175抽提蒸餾塔進料溫度∕℃10010010093溶劑進塔溫度∕℃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)循環溶劑進料質量比。

2)汽提水循環溶劑質量比。

3.2 產品收率及質量考核

芳烴(苯、甲苯)回收率是抽提蒸餾工藝的重要考核指標，圖2為AB兩列苯、甲苯收率對比。從圖2可以看出，A列苯產品收率高于B列，甲苯產品收率低于B列。芳烴收率受兩方面的影響：①抽提進料組成的影響。A列裂解加氫汽油中苯質量分數為44%，而B列重整脫戊烷油中苯質量分數為5.36%，前者遠高于后者，而兩列抽余油中苯含量相同時，A列抽提苯收率高于B列。同理，在B列抽提進料中甲苯含量高于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。抽提蒸餾塔通過調節溶劑比、貧溶劑進塔溫度和進料溫度等操作參數控制靈敏板溫度，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

芳烴回收率受進料組成影響較大，在進料組成一定的情況下，主要通過調整靈敏板溫度和溶劑比等操作參數保證回收率[2]。但因AB兩列抽提進料組成差別較大，抽余油中苯、甲苯含量小幅波動不能通過產品收率直接反映出來，AB兩列產品收率考核指標應根據自身進料組成情況確定，從而達到指導生產的目的。

表3為裝置苯、甲苯產品質量指標，是該裝置重要的性能考核指標。從表3可以看出，該裝置苯產品純度均優于產品的設計指標，在保證產品純度的前提下抽提蒸餾單元的操作還可以進一步優化以提高產品收率。

表3 苯、甲苯產品質量

3.3 裝置能耗對比

芳烴抽提聯合裝置為“兩頭一尾”工藝路線，兩套抽提裝置公用工程是共用的，不能單獨計算每一套裝置的能耗，故能耗的計算按照兩套裝置統一考慮。由于生產負荷的變化對裝置的能耗影響較大，能耗計算選取標定期間的生產數據，以保證數據的準確性。AB兩列抽提單元能耗標定數據如表4所示。

表4 AB兩列抽提單元能耗標定數據

表4 AB兩列抽提單元能耗標定數據

項 目設計值標定值1標定值2標定值3進料量∕(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5 729.1845 6365 6285 635能耗∕(MJ·t-1) 循環水9.8657.1067.1067.106 除鹽水31.76831.76831.768 除氧水14.04530.09630.93231.350 凝結水-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2 028.8891 841.7081 841.2901 878.910

芳烴抽提聯合裝置使用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，標定期間生產負荷約為98.32%，接近滿負荷生產。3天標定期間平均單位能耗為1 853.830 MJt，比設計值(2 028.880 MJt)低167.059 MJt，表明兩套抽提裝置“兩頭一尾”工藝路線設置先進，整體能耗低。同時，裝置滿負荷生產時實際能耗還有進一步降低的空間。

抽提蒸餾工藝通過溶劑環丁砜對非芳烴和混合芳烴相對揮發度影響的不同，實現非芳烴和混合芳烴的分離，A列進料中混合芳烴占比80%(w)，B列進料中混合芳烴占比52%(w)。A列進料中芳烴含量高，需要較多的溶劑環丁砜溶解進料中的混合芳烴，其溶劑比為5.5，溶劑循環量大；B列進料中芳烴含量相對較低，溶劑比為3.7。溶劑循環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比B列的大。另外從表2可知，AB兩列抽提汽提水比的設計值均為0.018，而實際運行中A列汽提水比為0.017，B列汽提水比為0.015，均優于設計值。由于水的汽化潛熱遠大于油品[3]，故汽提水比大將導致裝置的操作能耗上升。實際操作中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%，明顯優于工藝包99.9%的指標要求，故后續的生產中可以在滿足甲苯回收率前提下適當降低汽提水比，以進一步降低裝置能耗。

3.4 溶劑氯離子含量及pH對比

圖3 AB系列貧溶劑質量的對比◆—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是衡量溶劑質量的重要指標，圖3為AB兩列貧溶劑性質的對比。從圖3可以看出，A列貧溶劑中氯離子含量低于B列。B列進料重整脫戊烷油在上游重整裝置雖然通過脫氯處理，但進料中含氯導致氯離子在環丁砜中發生累計，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]，導致B列貧溶劑pH長時間低于A列。當貧溶劑pH低于9時，溶劑系統需注入適量單乙醇胺(MEA)，以中和溶劑劣化生成的酸性物質，維持系統pH在中性水平，環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丁砜劣化產生的酸性物質，減緩設備腐蝕[6]。因B列抽提原料中含氯，故在實際生產中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]，以保證溶劑質量。

4 結 論

(1)芳烴抽提聯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”相結合的工藝路線，具有產品利用合理、裝置能耗低的優點。根據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)對于重整脫戊烷油，由于上游重整裝置注氯導致氯離子在循環溶劑中累積，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pH在中性水平。