隔板塔在催化重整的應用效果分析

黃小瑜，王金華

（洛陽瑞澤石化工程有限公司，河南洛陽 470000）

催化重整是石油煉制的重要過程之一，通過催化重整反應使石腦油轉變為富含芳烴的重整生成油。重整生成油可以作為汽油調和組分，同時可得到苯、甲苯、二甲苯等重要的化工原料。催化重整裝置規模大，重整生成油的分餾部分流程長，設備數量多，能耗在很大程度上影響重整產品的生產成本。

隨著環保要求越來越高，國內外對汽油組分要求日漸苛刻，降低苯和芳烴含量已成大趨勢。重整生成油作為調和油的應用有所減少，作為芳烴產品的應用逐步擴大。但近些年隨著市場波動，重整裝置產的汽油調和組分和芳烴產品效益也不穩定，及時調整產品線對煉油裝置提高經濟效益至關重要。

隨著安全環保要求的全面升級，占地面積的局限嚴重影響和制約裝置建設規模。因此，優化、簡化重整生成油的分餾工藝流程，實現靈活操作對全裝置節能意義重大。

1 隔板塔研究進展

隨著化工技術發展，行業競爭加劇，具有節能優勢的隔板精餾亦稱為分壁精餾（DWC（Dividing Wall Column），Kaibel塔）技術，受到更多關注和應用。隔板塔精餾是一種完全熱耦合的蒸餾塔，具有能耗低、投資少等優點[1-5]。

隔板塔即在普通精餾塔內設置一垂直隔板，使單塔實現兩塔的功能，避免兩塔流程中中間組分的返混，并提高熱力學效率，大幅降低能耗。同時，采用隔板塔技術，可節省一個精餾塔及附屬設備（包括冷凝器、再沸器、回流罐、回流泵等），減少設備投資，節約占地面積。

目前全世界大約有300座隔板塔在運行，大部分為填料塔。根據實踐驗證，對于多組分分離（一般為三組分），隔板精餾技術能夠節能20%～30%，節省投資20%～30%。隔板精餾工藝技術主要由BASF，UOP，KBR，Bayer等少數國外公司掌握，裝置應用絕大部分在國外。全球隔板精餾塔（DWC）應用數量統計見圖1。

圖1 全球隔板塔（DWC）數量統計

國內隔板精餾技術的研究起步比較晚，大多停留在理論研究階段，工業實施規模小，分離精度低，經濟效益不明顯。目前為止，隔板塔在連續重整裝置應用較多的是脫庚烷塔、二甲苯塔、苯—甲苯塔。

2 普通精餾與隔板塔精餾工藝對比

某煉廠100萬噸/年連續重整裝置采用隔板塔分餾工藝，該文將該工藝與普通精餾工藝進行了對比。

常規精餾方法可實現一塔分離兩組分混合物，當混合物中含有兩個以上組分時須使用多個精餾塔才能完成分離[6]。以三組分混合物分離為例，常規分離方法需兩個精餾塔，中間組分在第一個精餾塔中存在再混合現象，降低能效；采用隔板塔精餾進行三組分分離只需一個塔，大幅降低占地面積和設備投資，能耗較兩塔流程可節約30%左右。隔板塔是一種典型的化工強化設備，可實現輕組分A、中間組分B和重組分C三組分混合物的清晰分割，但對所分離物系的組成、相對揮發度、所分離物系純度、塔操作壓力及進料組成都有一定要求[2,7]。該裝置分離的重整生成油滿足隔板塔精餾對原料的要求。

該裝置選用的隔板塔精餾技術，目前在國內煉油裝置中應用已超過50套。隨著化工行業競爭加劇，對精餾能耗要求不斷提高，隔板精餾技術隨著設計手段日趨成熟，逐漸被市場和用戶認可，已經取得了顯著的經濟效益。圖2、3為普通精餾和隔板塔精餾流程對比。

超微粉碎技術對靈芝中三萜類成分溶出的影響…………………………………………………… 張福君等（5）：599

圖2 普通雙塔精餾

圖3 隔板塔單塔精餾

2.1 重整生成油普通精餾工藝

近些年，催化重整裝置的原料石腦油普遍偏重，重整汽油顏色偏深，重組分含量較高。重整生成油需通過脫庚烷塔、二甲苯塔、重芳烴塔三塔得到C6和C7組分、混合二甲苯、C9和C10組分（汽油調和組分）和重芳烴。重整生成油的普通精餾工藝見圖4虛線框部分。

圖4 重整生成油普通精餾工藝流程

（1）重整生成油脫除C5組分后，C6及組分送至脫庚烷塔進料，脫庚烷塔塔頂出C6、C7組分，送至抽提單元進行芳烴和非芳烴的分離；脫庚烷塔底產品C8及組分送至二甲苯塔分離。脫庚烷塔和二甲苯采用熱聯合方式利用二甲苯塔提壓操作，二甲苯塔塔頂氣作為脫庚烷塔底重沸器的熱源，采用該方式可節能15%。

（2）二甲苯塔（操作壓力0.6 MPa）塔頂分餾出混合二甲苯產品送出裝置，為了節能二甲苯塔頂回流罐采用熱回流，二甲苯塔塔頂氣為脫庚烷塔提供熱源，塔底的C9及產品送至重芳烴塔分離，由于二甲苯塔底溫度310～320 ℃，溫度較高，采用加熱爐為該塔提供熱源。

（3）重芳烴塔采用常壓操作，塔頂分離出C9、C10組分作為汽油調和組分送出裝置，塔底的重組分送至柴油罐區調和，重芳烴塔底利用二甲苯塔塔底物流作為熱源。

通過以三個精餾塔的分離才能得到C6C7組分、混合二甲苯、C9C10組分和重芳烴，流程長，能耗高，占地大，一次性投資高。

2.2 重整生成油隔板塔精餾工藝

為解決重整汽油干點高的問題、并在滿足汽油中苯含量要求的同時降低裝置能耗、優化工藝流程，脫庚烷塔和二甲苯塔選用隔板塔精餾工藝。兩個隔板塔可實現普通精餾三個塔的精餾功能，大大降低裝置一次性投資和操作費用。此外，還可實現靈活操作，滿足多變的市場需求。重整生成油隔板塔精餾工藝流程見圖5虛線框部分。

圖5 重整生成油隔板塔分餾工藝流程

（1）重整生成油脫除C5組分后，C6及組分送至脫庚烷塔進料，塔頂分餾出C6組分送至抽提單元；塔側線抽出的C7組分可根據市場需求進抽提單元實現芳烴和非芳烴的分離，也可直接作為汽油調和組分送出裝置；塔底的C8及產品送至二甲苯塔進料。脫庚烷塔塔底采用二甲苯塔塔頂氣作為熱源，采用熱聯合方式可節能15%左右。

（2）二甲苯塔塔頂分餾出混合二甲苯產品送出裝置，塔頂回流罐采用熱回流；塔底側線液相采出C9、C10組分冷卻至40 ℃作為汽油調和組分送至罐區；塔底分餾出的重芳烴冷卻至40 ℃送至柴油罐區。二甲苯塔塔底物流作為重芳烴塔重沸器熱源。

采用兩個隔板塔，可以實現三個普通精餾塔精餾功能，得到C6組分、C7組分、混合二甲苯、C9～C10汽油調和組分和重芳烴。流程簡單，能耗低，占地少，一次性投資低。

3 兩種分餾工藝能耗對比

催化重整中的汽油組分C6～C11，采用普通精餾需三個塔，可得到C6～C7組分、C8組分、C9～C10組分和組分；但采用隔板塔精餾僅需兩個塔即可達到分離目的，兩種工藝負荷對照見表1。

表1 普通精餾與隔板塔精餾負荷對比 MW

由表1可知，采用普通精餾工藝塔頂總負荷為30.26 MW，塔底總負荷為27.39 MW。采用隔板塔精餾工藝塔頂總負荷為25.1 MW，塔底總負荷為24.7 MW。與普通精餾工藝相比，塔頂總負荷減小17.05%，塔底總負荷減小11.72%。

若將塔頂負荷折算成電耗，塔底負荷折算成燃料氣消耗，相應能耗對比見表2。按照電費0.7元/度、燃料氣價3 000元/噸，每年裝置的運行費用可節省712萬元。因此采用隔板塔工藝，可大大節約能耗，減少裝置運行費用，降低產品生產成本，提高經濟效益。

表2 普通精餾與隔板塔精餾能耗對比

4 兩種分餾工藝投資

普通三塔分餾工藝與隔板塔精餾一次性投資對比。由表3可知，隔板塔工藝的單塔投資成本較普通精餾塔高，但一次投資總成本比普通精餾工藝低，可節省投資200萬元，節省投資約11.4%。

表3 普通精餾與隔板塔精餾投資對比 萬元

5 小結

一套100萬/年連續重整裝置，重整生成油分離規模為80萬噸/年，分離組分，得到C6～C7、C8、C9～C10和組分，采用隔板塔精餾工藝比普通精餾工藝投資大約可減少11.4%，一年的運行費用可節省712萬元，經濟效益非常可觀。重整生成油分餾采用隔板塔工藝明顯優于普通精餾工藝，主要體現在以下幾個方面：

（1）隔板塔技術可簡化重整生成油的分餾流程，節省占地、減少投資；

（2）達到相同的分離效果，隔板塔工藝的能耗較普通精餾工藝低，塔頂總負荷減小17.05%，塔底總負荷減小11.72%，減少運行費用，降低生產成本，提高裝置收益。

（3）脫庚烷塔采用隔板塔技術可靈活調節甲苯去芳烴產品和調和汽油比例，適應市場需求變化；

（4）二甲苯塔采用隔板塔技術液相側采，在能耗最低的情況下解決了普通精餾工藝二甲苯塔塔底汽油調和油干點高、顏色深的問題。