催化重整裝置提高效益的措施

李莜

（中國石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江 大慶 163711）

由于疫情影響，市場對石油化工產品的需求量大幅下降，導致一些化工原料的價格產生較大波動。其中石油苯（以下簡稱苯）的價格下跌幅度較大，已低于生產苯的原料價格。催化重整裝置苯抽提單元如果繼續生產苯，勢必影響企業的經濟效益。文中介紹了某石化公司催化重整裝置通過合理調整部分單元的工藝控制參數來實現抽提單元停運，停產苯，增產合格的高辛烷值汽油。

1 裝置簡介

某石化公司催化重整裝置以常減壓裝置的初頂、常頂石腦油和來自加氫裂化裝置的加氫裂化重石腦油為原料，主要產品有高辛烷值汽油、苯，副產品有氫氣、戊烷油、瓦斯氣。裝置設計操作時間為8 000 h/a，重整部分處理量為30×104t/a，抽提部分處理量為8×104t/a。

2 停運抽提單元增產高辛烷值汽油面臨的問題

2.1 高辛烷值汽油中苯的含量

隨著環保意識提高及汽車尾氣污染嚴重，環保法規對汽車尾氣排放的限制日趨嚴格［1］。燃油汽車排放的尾氣中的苯是造成空氣污染的重要因素。苯的毒性較強，是1類致癌物質。為此，車用汽油中對苯的含量限制日漸嚴格［2］。按照中國現行標準，成品車用汽油中苯的含量應≯0.8%［3］。

該催化重整裝置正常生產流程中，重整生成油進入脫戊烷穩定塔T202。戊烷油經塔頂排出，C6、C7組分經側線送至抽提單元，剩余C8及以上組分經塔底排出作為高辛烷值汽油送出裝置。當抽提單元停運時，C6、C7組分將進入塔底導致高辛烷值汽油中苯的含量超標，進而影響全廠調和汽油中苯的含量。

2.2 裝置熱載體系統熱量平衡

催化重整裝置熱載體系統利用加熱爐對流室余熱為裝置部分換熱器提供熱源。熱載體系統設有2級壓控，1級換熱器有換H102、換H104、換H206，2級換熱器有換H309/1.2、換H316。

催化重整裝置熱載體系統工藝流程見圖1。

熱載體首先自容R401經泵B401分別送至4合1爐對流室和3合1爐對流室取熱，不足的熱量由爐L401提供。被加熱后的熱載體經上述換熱器后返回至容R401完成循環。其中換H309/1.2、換H316均為抽提系統換熱器。

經計算，若抽提系統停止運行，剩余換熱器的合計取熱量要小于4合1爐對流室和3合1爐對流室所提供的熱量。如此會導致隨著熱載體的循環運轉，整個熱載體系統的溫度會越來越高。而容R401為敞口容器，當熱載體返回容R401的溫度超過230℃時就會導致熱載體發生自燃。

3 解決方案

3.1 調整工藝參數，降低苯含量

重整反應中生成的苯主要源自如下反應過程：（1）環己烷（CH）脫氫；（2）甲基環戊烷（MCP）異構脫氫；（3）C6烷烴環化脫氫；（4）烷基苯脫烷基脫氫反應。其中前3類反應是苯的主要生成途徑［4］，即環己烷、甲基環戊烷和C6烷烴是重整反應中生成苯的前驅體。

原料中環己烷幾乎100%轉化為苯，約50%的甲基環戊烷和20%的C6烷烴轉化為苯［5］，若在預分餾系統中將前驅體脫除，即可降低重整生成油中的苯含量，以保證高辛烷值汽油中苯含量合格。

該裝置預分餾塔設計工況為塔頂脫除C5及以下組分，若要充分脫除環己烷、甲基環戊烷等C6組分需提高塔底溫度，提高塔頂拔出率。在生產調整中先將預分餾塔底溫度由160℃提升至168℃。

此2種工況下得到的原料油組成見表1。

表1 不同塔底溫度下原料油的組成

由表1可見，通過提高塔底溫度可有效切割原料油中苯的前驅體。將加氫裂化重石腦油初餾點由84℃升至96℃，蒸發脫水塔底溫度由198℃升至209℃。調整前、后重整進料和重整生成油組成見表2、3和表4、5。

表2 調整前重整進料的組成/%

表3 調整前重整生成油的組成/%

表4 調整后重整進料的組成/%

由表中數據可以看出，通過調整加氫裂化重石腦油初餾點和蒸發脫水塔的塔底溫度，重整生成油中苯的含量有較大幅度的下降,保證了抽提系統停工后塔T202底產出的高辛烷值汽油完全可以滿足分廠對汽油調和苯含量的要求。

表5 調整后重整生成油的組成/%

3.2 熱載體系統熱量平衡

抽提系統停運后，汽提塔底重沸器H309/1、2和白土塔進料加熱器H316將停運，導致熱載體取熱量下降［6］。

根據公式Q=cmΔt計算，3臺換熱器合計取熱量Q1=9 700 MW，熱載體加熱爐L401加熱量Q2=7 360 MW，ΔQ=Q1-Q2=2 340 MW。

由此可見即使熱載體加熱爐L401停運，也將剩余熱量2 340 MW，出現熱量過剩，無法達到熱平衡。此時熱載體返回熱載體罐R401的溫度將提高至225～230℃，已經超過了熱載體罐的設計溫度220℃，無法滿足其安全使用要求。

由于熱載體罐R401為敞口罐，正常生產中與空氣接觸，且熱載體成分為400SN潤滑油基礎油，其開口閃點為230℃，當熱載體返回R401的溫度達到225～230℃時，熱載體發生自燃的安全風險較高。熱載體系統原設計有熱載體冷卻器H401,由于該冷卻器使用年限較長已報廢停用。故需要尋找其他途徑對熱載體進行取熱。

由于汽提塔T303可進行單塔水循環，若維持T303單塔水循環，可用T303底重沸器H309/1.2對熱載體系統進行取熱。所需水循環量m可由下式計算得出：

經計算所需水循環量m=1 036 kg/h，即T303水循環量1 036 kg/h即可滿足熱載體取熱的需求。

4 實際操作及效果

催化重整車間于2020年8月13日按計劃進行抽提單元停工，具體操作調整如下：

（1）提高預分餾塔T101底溫度，由157℃提至172℃，提高預加氫進料初餾點至95.5℃；

（2）提高T201底溫度，由198℃提至210℃，提高重整進料初餾點至95.5℃；

（3）重整生成油中苯含量由4.3%下降至1.94%，經過重整反應生成的苯減少10 t/d。

具體增效如下：

（1）停運離心泵3臺，節約電能1 068 kW·h/d，折合人民幣600元/d；

（2）停運蒸汽加熱器1臺，節省蒸汽50.4 t/d，折合人民幣11 000元/d；

（3）停冷卻器3臺，節省循環水4 680 t/d，折合人民幣1 500元/d；

（4）停熱載體加熱器1臺，節省瓦斯386.6 Nm3/d，折合人民幣400元/d；

（5）增產高辛烷值汽油60 t/d，扣除苯停產的影響，實際增效折合人民幣68 000元/d。

該方案實施后，不但增效81 500元/d，達到了提質增效的目的，同時也減輕了崗位操作人員的勞動強度。

5 結束語

通過調整預分餾操作可有效的切除環己烷、甲基環戊烷、六元烷烴等苯的前驅體，降低重整生成油中苯含量，使其滿足汽油調和苯含量的要求。同時預分餾系統切割出的輕石腦油可以作為原料輸送至乙烯裂解裝置，提高乙烯產量，獲得更大的經濟效益。