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《化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)雜志》2014年第二期

1預(yù)處理單元存在的問題及優(yōu)化措施

2011年大檢修后，重整裝置處理量逐步提高，C101原設(shè)計處理量為105t/h，但實(shí)際已經(jīng)達(dá)到130t/h，超設(shè)計負(fù)荷嚴(yán)重，導(dǎo)致該塔進(jìn)料溫度逐步由設(shè)計溫度130℃降至90℃，塔底重沸爐逐漸達(dá)負(fù)荷上限，操作卡邊，整個系統(tǒng)操作難度增大，時而沖塔，分離精度較差，使重整進(jìn)料品質(zhì)下降。加之石腦油進(jìn)料干點(diǎn)較低，使更多不符合重整進(jìn)料的輕組分需從C101頂拔出，進(jìn)一步加大了C101和塔底重沸爐(H101)的負(fù)荷，造成H101逐漸超負(fù)荷上限，裝置液收和芳含指標(biāo)下降。針對C101和H101超負(fù)荷和滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)瓶頸，2012年11月，利用原汽油預(yù)分餾塔T3301改造實(shí)現(xiàn)了部分常壓石腦油直供，70t/h石腦油經(jīng)過T3301升溫至90℃，與罐區(qū)石腦油(30℃)一起作為C101的來料，使C101的進(jìn)料溫度提高30℃，改善了重整預(yù)分餾塔溫度，提高了重整裝置負(fù)荷，為重整預(yù)分餾塔的進(jìn)一步優(yōu)化提供了思路。但隨著改造后處理量大幅增加，C101仍然卡邊操作，H101爐膛溫度仍然接近負(fù)荷上限(800℃)。另外，進(jìn)料溫度的提高，影響整個換熱網(wǎng)絡(luò)的效率，將部分進(jìn)料用蒸汽加熱，導(dǎo)致預(yù)分餾單元冷卻負(fù)荷增加。因此，為徹底解決C101和H101的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)瓶頸，經(jīng)理論分析，2013年5月預(yù)處理單元在原設(shè)計基礎(chǔ)上增加一臺換熱器E112，圖2為原料預(yù)處理單元改造后流程。重整分餾塔操作條件是影響精制油初餾點(diǎn)的主要因素，其進(jìn)料量、進(jìn)料溫度及工作溫度、壓力、回流量與回流溫度都會對精制油的初餾點(diǎn)造成重要影響。為保證精制油的質(zhì)量，增上石腦油進(jìn)料換熱器后，對預(yù)分餾塔C101系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，控制預(yù)分餾塔C101塔底溫度在165℃以上(改造前因H101熱負(fù)荷限制，C101塔底溫度在160℃)，將塔頂壓力由0.35MPa提至0.40MPa，并逐步將塔頂回流量由25t/h增加至35t/h左右，控制回流比在0.20以上。

2優(yōu)化效果

為便于分析，選2013年5月增加E112前后操作相對平穩(wěn)的4月和6月工藝情況進(jìn)行對比。同時，4月到6月期間，石腦油進(jìn)料性質(zhì)相對平穩(wěn)，減少了石腦油性質(zhì)變化對其他操作參數(shù)的影響。表1為石腦油性質(zhì)分析，4月和6月石腦油初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)均變化不大，其他性質(zhì)也相對穩(wěn)定。

2.1提高C101分離精度催化重整裝置的任務(wù)是生產(chǎn)低分子石油芳烴如苯、甲苯和二甲苯等，從化學(xué)反應(yīng)來看，要求重整進(jìn)料組分為具有大于或等于6個碳的烷烴及環(huán)烷烴，若想石腦油原料利用率達(dá)到最高，原料預(yù)處理過程中脫除的組分應(yīng)為6個碳以下的組分。預(yù)處理單元改造后，H101負(fù)荷明顯降低，C101底溫基本能維持在165℃(正負(fù)偏差不大于2℃)，分離效果大幅增強(qiáng)，拔頭油終餾點(diǎn)從91℃下降到70.5℃，拔頭油中大于或等于C6組分明顯減少。2013年4月和6月拔頭油性質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表2。由表2可見:改造后，拔頭油中大于或等于C6組分從38.77%降低到34.59%，其中拔頭油中大于或等于C7組分從9.29%降低到3.36%，C101拔出率明顯提高。

2.2提供更適宜的重整進(jìn)料組分連續(xù)重整過程是以含C6～C11烴的石腦油為原料，在一定的操作條件和催化劑作用下，原料烴分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重新排列，使環(huán)烷烴和烷烴環(huán)化成芳烴和異構(gòu)烷烴，同時副產(chǎn)氫氣的過程。因此，小于或等于C5的組分不是理想的重整進(jìn)料，如果在預(yù)加氫的石腦油分餾塔中，能將該部分組分分離出去，不但能提高反應(yīng)產(chǎn)物的液體收率，而且還將有效的節(jié)省重整反應(yīng)器加熱爐的能耗。重整進(jìn)料初餾點(diǎn)是評估優(yōu)化操作的重要條件，改造前后重整進(jìn)料性質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表3。由表3可見:改造后重整進(jìn)料初餾點(diǎn)由70.05℃上升到74.84℃，基本達(dá)到目標(biāo)值75℃。重整進(jìn)料初餾點(diǎn)的提高，使小于或等于C5組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由1.73%減少到1.01%，減少了0.72百分點(diǎn)。另外，正構(gòu)烷烴在重整中最容易發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，其次是加氫裂化反應(yīng)，最不容易發(fā)生脫氫環(huán)化成芳烴的反應(yīng)，而且工業(yè)裝置中，鏈烷烴脫氫環(huán)化反應(yīng)受動力學(xué)限制，只能進(jìn)行到一定程度，達(dá)不到熱力學(xué)平衡。因此，需從預(yù)分餾塔頂分離出去這些組分，除了C5正構(gòu)烷烴外，還有C6正構(gòu)烷烴。改造后，C6正構(gòu)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.74%減至5.48%，減少了0.26百分點(diǎn)。重整進(jìn)料品質(zhì)增強(qiáng)后，重整反應(yīng)液相收率相對提高，4月份裝置總液收為80.77%，6月份裝置總液收為84.00%，提高3.23百分點(diǎn)。另外，氫氣產(chǎn)率也有所增加，4月平均產(chǎn)氫量438.5m3/t(相對重整進(jìn)料量)，6月平均產(chǎn)氫量442.5m3/t，增加了4m3/t。

2.3提高重整裝置處理量增上石腦油進(jìn)料換熱器后，預(yù)處理單元處理量明顯提高。改造前后加工量變化見表4。2013年4月預(yù)處理系統(tǒng)總加工量76266t(含加氫石腦油)，6月預(yù)處理系統(tǒng)總加工量88157t(含加氫石腦油)，較4月份提高15%。除送罐區(qū)精制油外，4月份重整進(jìn)料量65431t，生產(chǎn)重整生成油共計52846t;6月重整進(jìn)料量72828t，生產(chǎn)重整生成油共計61173t。目前，在不往罐區(qū)送精制油時重整裝置處理量穩(wěn)定在100t/h，較改造前提高7t/h。因重整處理量有所提高，為保證重整生成油的芳烴含量，重整反應(yīng)溫度相應(yīng)增加。4月平均反應(yīng)溫度517℃，6月重整反應(yīng)平均處理量90.32t/h，平均反應(yīng)溫度525℃。操作條件變化后，2013年6月重整生成油芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值78.05%，較2013年4月平均值77.64%提高0.41百分點(diǎn)，同時裝置總液收提高3.23百分點(diǎn)。3.4改善預(yù)處理單元熱負(fù)荷分布因H101負(fù)荷所限，致使C101底溫難以達(dá)到目標(biāo)值165℃。而預(yù)處理單元增加E112后，優(yōu)化了換熱網(wǎng)絡(luò)，熱負(fù)荷有所轉(zhuǎn)移，石腦油進(jìn)料溫度由90℃提高至115℃，降低了H101負(fù)荷。同時，因C101底出料溫度有所降低，使進(jìn)空冷A102的溫度降低了13.8℃，降低了進(jìn)預(yù)加氫分離罐的空冷和水冷負(fù)荷。雖然塔底進(jìn)出料換熱效果優(yōu)化后，預(yù)加氫進(jìn)料溫度有所降低，使預(yù)加氫進(jìn)料加熱爐H102負(fù)荷有所增加，但因H102負(fù)荷仍有提升空間，熱負(fù)荷的轉(zhuǎn)移不影響預(yù)處理單元的操作。綜上所述，改造后，H102負(fù)荷增加，H101和A102負(fù)荷降低，改善了H101超負(fù)荷運(yùn)行的情況。雖然增加E112后熱負(fù)荷有所轉(zhuǎn)移，但因C101塔盤氣液相分布更加合理，6月份裝置的重整進(jìn)料能耗整體有所降低，從73.20kgEO/t降低到68.70kgEO/t，降低了6.14%。

3預(yù)處理單元改造后存在的問題及建議

預(yù)處理單元經(jīng)過改造后，C101分餾效果明顯增強(qiáng)，徹底解決了石腦油預(yù)分餾塔進(jìn)料溫度低帶來的問題，但仍然存在一些問題影響連續(xù)重整裝置的穩(wěn)定操作。1)經(jīng)過運(yùn)行優(yōu)化后，C101分離精度有所改善，拔頭油干點(diǎn)由之前最高102℃下降至70℃，但拔頭油中仍有部分C6～C7組分，其中比較適合重整進(jìn)料的環(huán)烷烴及芳烴組分仍有8.51%，說明預(yù)分餾塔C101分離效果差，需要擇機(jī)進(jìn)行核算，更換高效塔盤。同時建議常壓石腦油直供部分發(fā)揮部分拔頭作用，脫除一部分小于或等于C5組分，減輕C101負(fù)荷。2)因石腦油進(jìn)塔增加1臺換熱器，石腦油進(jìn)料壓降有所增加，石腦油經(jīng)原料泵P101升壓后進(jìn)預(yù)分餾塔C101，泵出口壓力較高，達(dá)到了1.17MPa，而實(shí)際進(jìn)塔壓力0.46MPa，壓降較大。主要原因是由于加工量高，且石腦油中輕組分較多，導(dǎo)致整個進(jìn)料管線和設(shè)備壓降陡增。另外，P101流量及壓力遠(yuǎn)超過設(shè)計量，為保證石腦油進(jìn)料量，罐區(qū)泵和預(yù)處理石腦油進(jìn)料泵P101不得不同時雙泵運(yùn)行，增加裝置能耗。建議更換揚(yáng)程較大的罐區(qū)泵或石腦油進(jìn)料泵，保證預(yù)處理部分進(jìn)料量。3)改造后預(yù)處理單元分餾效果明顯增強(qiáng)，但因石腦油進(jìn)料部分為常壓初頂油和常頂油直供，進(jìn)重整裝置前缺少化驗(yàn)分析，會存在石腦油進(jìn)料帶水和石腦油部分餾程干點(diǎn)高的潛在危險，如不能及時發(fā)現(xiàn)，會對重整催化劑性能產(chǎn)生較大影響。因此，應(yīng)對常壓直供石腦油加強(qiáng)采樣分析，保證重整裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4結(jié)語

重整裝置是煉油裝置的重要組成部分，做好生產(chǎn)優(yōu)化工作不僅可以提高裝置的運(yùn)行效益，而且能保證裝置的長周期平穩(wěn)運(yùn)行。預(yù)處理單元增上石腦油換熱器后，C101分餾效果明顯增強(qiáng)，重整進(jìn)料中小于或等于C5的組分明顯減少，拔頭油中大于或等于C6組分明顯降低，進(jìn)料中的芳烴潛含量有所增加，氫氣產(chǎn)率逐步上升，同時降低了裝置能耗，徹底解決了石腦油預(yù)分餾塔進(jìn)料溫度不高帶來的問題，為連續(xù)重整裝置大沖量運(yùn)行提供了保證。

作者：任研研郭建波湯帥單位：中國石油化工股份有限公司洛陽分公司三聯(lián)合車間