第二章原料预处理

第三章原料预处理

作者：何宗付、石玉林（石科院17研究室）

催化重整是炼油和石化的骨干工艺技术之一，它以低辛烷值石脑油为原料，通过重整反应使其转化为高辛烷值汽油组分，或经抽提制取高纯度的基本有机化工原料—苯、甲苯和二甲苯等，同时副产大量廉价氢气，为下游临氢装置提供氢源，其重要性是不言而喻的。

但随着重整技术的发展，国内重整装置处理能力也不断扩大，常规的重整进料－直馏石脑油、加氢裂化石脑油逐渐不能满足生产需求，于是将二次加工汽油（如焦化汽油或催化裂化汽油）也按一定比例掺到直馏石脑油中作为重整进料。二次加工油的掺入，导致原料油中的硫、氮、烯烃以及金属杂质含量都非常高，原料预处理的操作难度提高，因此预处理技术的重要性也日益关键。

原料预处理的目的是为重整装置提供合格进料，预处理装置主要起以下三个方面的作用：

（1）对馏分组成的要求

根据装置生产要求不同，对原料馏程要求如下：

（2）对组成的要求

从烃组成的角度来说，芳烃潜含量较高的原料是比较理想的原料。芳潜低于28％的原料通常称为劣质原料，这种原料会影响催化重整的经济性。另外，进料不应含有C5以下的轻烃，轻烃不仅不利于生成芳烃，而且会带来许多不利的影响，如增加能耗，降低氢纯度等。

馏分组成是通过原料切割来完成，至于组成的要求与原料性质及切割点有关。

（3）对杂质含量的要求

杂质含量要求一般为：硫含量＜0.5ppm、氮含量＜0.5ppm、砷含量＜1ppb、铅含量＜10ppb、铜含量＜10ppb、水含量＜5ppm、氯含量＜0.5ppm。

针对原料中的杂质，在预处理部分是通过加氢脱砷、加氢精制、原料脱氯以及蒸发脱水来实现。

在本章中，将针对这重整装置对原料要求这三个方面，一一叙述重整预处理技术。

第一节原料油的切割

重整预分馏的目的，是在重整原料进入反应系统之前，首先将原料中过轻、过重组分分馏出去。分馏出去的轻组分通常叫“拔头油”，切割出的过重组分称为“切尾油”。预分馏过程的基本原理是利用原料混合物中的各种组分的沸点不同，将其切割成不同沸点范围的馏分。在生产高辛烷值汽油时，一般用80～180℃馏分。馏分的终馏点过高会使催化剂上的结焦过多，导致催化剂失活快及运转周期短。轻组分不仅不利于芳烃生成，而且增加了重整装置能耗和降低氢纯度。以生产BTX为主时，则宜用60～145℃馏分作原料。按切割流程在预处理系统中的先后位置不同，可分为前分馏流程和后分馏流程。所谓前分馏流程，顾名思义，就是先分馏，再进行加氢预处理。而后分馏流程则是先加氢预处理，再分馏。前分馏和后分馏流程又可以细分为：单塔蒸馏流程、双塔蒸馏流程、单塔开侧线流程。单塔预分馏通常用于切除原料中较轻的组分，即拔头，所以又称为拔头塔。双塔预分馏即采用两个塔，两个塔分别起拔掉轻组分和切除重组分的作用。单塔开侧线流程，塔顶出轻组分，塔底出重组分，侧线为重整进料的合格馏分。在工业装置上通常采用单塔流程，在本节中对前分馏流程和后分馏流程，以单塔流程进行描述。

一、前分馏流程

在前分馏流程中，全馏分石脑油从原料罐自流入装置经泵升压后分别与分馏塔塔顶出料和塔底出料换热后，进人分馏塔切割，分为轻重组分，塔顶轻组分出装置。塔底重组分与预分馏塔进料换热后，经泵升压后与预处理循环压缩机出来的氢气混合后，再与预加氢反应生成油换热到一定的温度后，进入预加氢加热炉，加热到反应所需的温度后，进加氢脱砷、加氢精制、脱氯等预处理反应器，生成

油再经换热器与进料换热后进入空冷器、水冷器，然后进入预加氢高分罐进行气液分离。分离出的氢气大部分经循环压缩机入口分液罐分液后进入预加氢循环压缩机作为预加氢循环氢（如果为一次通过流程，则氢气出装装置），高分生成油经过脱砷、加氢精制、脱氯等处理后，进蒸发脱水塔后得到合格的精制油作为重整装置的进料。抚顺石油三厂从IFP引进的40万吨/年连续重整装置预处理部分所采用的流程为前分馏流程。前分馏流程图见图3-1。前分馏流程的优点即可以降低重整预处理装置的负荷，又能保证拔头油中硫含量很低。但与后分馏流程相比，需要多设一个蒸发脱水塔用来脱除预精制油中的水和硫化氢，设备投资增加，操作费用也增加。

二、后分馏流程

在后分馏流程中，全馏分石脑油从原料罐自流入装置经泵升压后与预处理循环压缩机出来的氢气混合后与预加氢反应生成油换热到一定的温度后，进入预加氢加热炉，加热到所需的温度后，进入加氢脱砷、加氢精制、脱氯等预处理反应器后，生成油经换热器与进料换热后进入空冷器、水冷器冷凝冷却，然后进入预加氢高分罐进行气液分离。分离出的氢气大部分经循环压缩机入口分液罐分液后进入预加氢循环压缩机作为预加氢循环氢（如果为一次通过流程，则氢气出装置）。高分生成油进分馏塔，将产品油中轻组分、硫化氢和水从塔顶拔出，塔底合格精制油作为重整进料,工艺流程见图3-2。长岭低压组合床重整装置的预处理部分所采用流程为后分馏流程。在流程上比前分馏流程简单，预处理部分负荷较前分馏流程大。

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预分馏塔预加氢反应器脱氯罐高分蒸发脱水塔油循环压缩机预分馏塔顶空冷器空冷器

进料泵预分馏塔重沸泵预分馏塔回流泵

预加氢进料泵塔底重沸泵塔顶回流泵

图3-1 前分馏流程

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塔顶空冷器

脱丁烷塔

分馏塔回流泵预加氢反应器脱氯罐高分燃料气

循环压缩机预加氢进料泵分馏塔底重沸泵轻石脑油泵

分馏塔

图3-2 后分馏流程

第二节原料的脱砷

砷化物是非常有害的物质，原料中极少量的砷化物就能促使催化剂发生永久性中毒失活，特别是重整催化剂中的铂对砷更敏感，它能与As结合生成PtAs，永久性失活。通常催化重整催化剂要求进料中的砷含量小于1ppb，而一般的硫化型加氢催化剂对砷不象重整催化剂那么敏感，要求进料中砷含量小于200 ppb。我国的大庆原油和新疆原油都是含砷较高的原油（大庆常顶油中含砷量在400～1000ppb左右），因此，在加工含砷量高的原料油时，首先采用预脱砷的办法将原料油中常量砷（200～1000ppb）脱除，剩余的微量砷（＜200ppb）再由预精制剂深度脱砷，获得重整要求的原料油。这样即可以保证预加氢生成油中含砷量满足重整生产要求，又可以延长预加氢催化剂的使用寿命。

一、脱砷机理

石油原料中的砷化物通常具有R3As的形式，其中R为一个氢原子或一个碳氢集团，也可以是不同的碳氢集团。下面是一些砷化物的相应沸点：

这些砷化物在石油炼制过程中，按其沸点的高低，分别进入石脑油、柴油等馏分中。石脑油作为预精制进料，要求砷含量不宜过高，超过200ppb，会对加氢催化剂的活性和稳定性产生很大影响。于是国内外的研究单位对脱砷剂的脱砷机理进行了深入研究。在这里以加氢脱砷机理为例。

原料中的砷化物，在一定加氢条件下，在催化剂表面上，发生如下氢化反应：

R3As＋3H23RH +AsH3

氢化后的产物附着在脱砷剂表面，和脱砷剂中的活性金属发生反应，形成多种形