一种降低重整汽油中苯含量新技术的首次工业应用

一种降低重整汽油中苯含量新技术的首次工业应用
罗妍
【摘要】重整装置所产重整生成油以调合汽油为目的时,存在C6+重整配苯抽提装置及C7+重整这两种脱除苯的技术方案.前者技术方案在目前较为广泛使用,后者使用较少.本文以相同重整进料规模为基准点,通过对比两种方案的装置组成结构、反应条件及反应产物、单元规模及物料平衡、能耗及投资、财务评价结果等,并根据国内首套C7+连续重整进料工业运转结果的数据分析,得出了C7+重整进料方案的技术可能性及经济适用性.即对于相同的重整进料规模,若苯价格在6 514元/t以下,则C7+重整进料方案经济效益优于C6+重整配苯抽提装置的方案.设计中应结合具体装置及全厂总流程规划来确定最终重整进料工艺方案,以确保装置的技术性和经济性最佳.
【期刊名称】《炼油技术与工程》
【年(卷),期】2016(046)006
【总页数】6页(P14-19)
【关键词】重整汽油;原料对比;苯含量;工业应用
【作者】罗妍
【作者单位】中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003
【正文语种】中文
重整汽油是清洁汽油主要调合的组分，同时也是调合汽油中苯的主要来源。

由于汽车尾气中的苯是空气污染及致癌危险的重要因素之一，因此，各国车用汽油标准对
苯含量的限制越来越严格。

GB 17930—2013《车用汽油》中规定，限制车用汽
油中苯体积分数不大于1%，因此，降低全厂调合汽油中苯含量的关键是加强重整汽油中苯含量的有效控制。

在催化重整过程中，苯的主要来源有:①原料中原有的苯;②环己烷脱氢生成苯;③甲基环戊烷异构为环己烷，然后脱氢生成苯;④芳烃脱烷基生成苯。

通常，原料中的
环己烷几乎100%转化为苯，大约一半的甲基环戊烷和20%的C6烷烃转化为苯，较重芳烃脱烷基生成苯的量与重整装置的操作压力和苛刻度有关。

故降低重整汽油中的苯含量主要有两种途径:①脱除重整原料中的苯以及苯的前躯物;②当苯生成后，从重整生成油中将其除去。

目前国内重整装置最常用的方式是第2种途径，即以
馏分为原料进行重整反应，配套苯抽提装置脱除苯，抽余油作为高辛烷值汽油调合组分。

近年来，一些炼油厂选择C+7馏分作为重整反应原料，控制苯前躯物在重
整反应进料中的总质量分数，从而控制全厂汽油池中的苯含量。

下面对采用和重整进料的某0．60 Mt/a连续重整装置进行对比，有利于设计方案比选与优化。

此次对比基于石脑油加氢单元进料组成及重整反应部分进料量相同，重整反应苛刻度同为产品RON102，两种进料均采用国产超低压连续重整工艺成套技术和国产
重整催化剂PS-Ⅵ。

1．1 原料
两种进料方案的原料均为常减压装置的直馏石脑油、加氢精制装置的加氢石脑油和自罐区来的油气田轻烃。

混合进料组成及杂质含量见表1。

1．2 产品
两种重整进料都以生产高辛烷值汽油调合组分并副产重整氢气和液化石油气等为目的。

不同的是，为满足国标要求重整进料方案还生产副产品苯，质量可达GB/T 3405—2011《石油苯》的规格。

2．1 装置组成结构对比
两种方案的工艺流程见图1～2。

方案中，通过石脑油加氢单元将重整进料中苯前躯物全部脱除，剩余馏分送往重整单元进行反应，反应后的重整生成油经稳定塔脱除燃料气及液化石油气组分后作为低苯汽油送入汽油池。

同样，方案也先通过石脑油加氢单元将不利于重整反应的切除，然后送入重整单元。

两种方案的不同处是方案进料需配苯抽提装置来脱除反应产生的苯。

重整汽油先进入脱己烷塔分出C5～C6馏分，控制甲苯质量分数小于200 μg/g，随后送入苯抽提装置进行苯与抽余油的分离。

由于重整汽油中的氯离子极易与环丁砜发生化学反应，使其变成酸性介质，并在高温下与烯烃生成聚合物，使系统中的pH值迅速下降，导致设备腐蚀更加严重，因此，需将重整汽油中的氯离子脱除。

故方案较方案多增设两个重整汽油脱氯罐。

2．2 反应条件及产物对比
2．2．1 重整反应进料组成
根据中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院的反算结果，若重整生成油中苯体积分数小于1%，则重整进料C6馏分质量分数应小于0．5%。

按此分离精度要求，经石脑油分馏塔切割后的方案与方案重整单元组成对比见表2。

2．2．2 反应条件及反应产物
两种方案的反应条件及产物对比见表3。

从表3可见，在相同的辛烷值及催化剂生焦速率基准下，由于方案将较难发生反应的组分(如甲基环戊烷等)都已切除，故方案的氢油比略低，平均床层温度(WABT)及平均入口温度(WAIT)略低，温降略大。

反应产物中方案在液体收率、芳烃产率及纯氢产率方面均比方案高，且稳定汽油中苯质量分数为0．93%，能满足标准对苯含量的要求。

2．3 单元规模及物料平衡对比
2．3．1 装置规模
两种方案的各单元规模及石脑油分馏塔参数对比见表4。

由表4可见，对于重整进料，其原料的切割馏程通常为65～175℃，因此，石脑油分馏塔的主要目的是切
除石脑油中的馏分。

对于重整进料，需要将原料中的苯前躯物(主要为正己烷、环
己烷、甲基环戊烷和苯)切入拔头油馏分，故对分馏的精度要求更苛刻，塔盘直径、层数及回流比均大于进料重整。

相同重整反应进料规模下方案石脑油加氢单元规模要比方案大。

2．3．2 物料平衡
根据PROⅡ软件模拟，两种方案的物料平衡见表5。

由表5可见，由于方案重整
反应温度较为缓和，裂解较少，故经稳定塔进行馏分切割后，燃料气、液化石油气收率比方案分别低0．26%和1．15%液体收率比方案高3% (收率对应重整单元
进料)。

2．4 能耗及投资比较
2．4．1 各单元加热炉负荷
通过模拟计算，两种方案下各单元加热炉负荷见表6。

由表6可知，由于方案石脑油加氢规模较大且石脑油分馏塔分离精度较高，因此石脑油加氢进料加热炉、汽提塔重沸炉、石脑油分馏塔重沸炉负荷均比方案有显著提高。

影响“四合一炉”负荷的因素为重整反应热及重整进料加热炉(补偿重整进料换热器热端温差)。

重整反应热与重整进料中的环烷含量以及产品中的芳烃、纯氢、干气、液化石油气及戊烷油的收率有关;重整进料加热炉负荷与混合进料换热器热端温差及氢油比有关。

因此
方案“四合一炉”负荷(28．32 MW)比方案(30．26 MW)略小。

稳定塔重沸炉负荷方案比方案略小，因为方案反应产物中含轻组分较多，故需要更多的热量将轻组分蒸到塔顶。

2．4．2 能耗
两种方案的公用工程消耗及能耗见表7。

两种方案中，由于循环氢纯度及氢油比区
别较大，故导致压缩机透平蒸汽用量有所差别。

由表7可见方案比方案能耗减少0．602 GJ/t。

2．4．3 辅助材料消耗比较
两种方案辅材用量的区别主要在于石脑油加氢催化剂及脱氯剂、重整油脱氯剂及苯抽提装置所需环丁砜、白土等。

辅助材料消耗对比见表8。

1)，2)，3)单位为t。

2．4．4 工程费及定员
两方案的工程费用对比见表9。

方案较方案工程费用减少3 855万元，且减少苯抽提装置平面占地约5 500 m2。

两方案操作人员均按内操、外操配置，采用四班三倒制，设3个岗位。

重整装置
操作人员定员28人，另配备工艺工程师、设备工程师各1人，管理人员2人，总计32人;苯抽提装置操作人员定员12人，另配备工艺工程师、设备工程师各1人，管理人员2人，总计16人。

故方案较方案定员少16人。

2．5 财务评价及结果比较
两方案的财务评价结果详见表10。

由表10看出方案税后财务内部收益率为21．42%，方案为18．67%，因此方案略优于方案。

近年来，化工产品的价格波动较大。

若其他产品价格不动、苯产品不含税价格大于6 514元/t时方案内部收
益率会大于21．42%，则方案优于方案。

国内第一套连续重整装置于2014年7月投料并产出合格的重整汽油。

开工初期及生产运行平稳后重整进料组成中含量及稳定汽油中苯含量关系见表11。

从表11
可看出，开工初期控制精制石脑油中质量分数小于0．32%，产出的重整汽油中的苯质量分数为1%左右，一旦原料或塔系波动，苯含量就有超标的风险，因此装置运行平稳后，基本控制精制石脑油中组分质量分数在0．05%以下，对应产出重整汽油中的苯质量分数为0．5%左右。

经调合后的汽油产品中的苯含量满足国Ⅴ汽
油标准的要求。

(1)当重整装置所产重整生成油以调合汽油为目的时重整进料方案及重整进料方案
均能够生产满足全厂调合汽油苯含量指标要求的重整汽油。

(2)对于炼化一体化企业方案较方案可得到更轻的裂解原料，同样数量的石脑油原料，可生产更多的乙烯、丙烯等重要的化工原料。

(3)对于相同的重整进料规模，若苯价格在6 514元/t以下，则方案经济效益优于
方案。

若苯价格在6 514元/t以上，则方案优于方案。

(4)方案较方案需要更严苛的操作。

方案实施的前提是严格控制石脑油分馏塔的分
离精度，一旦原料或塔系波动使C6馏分进重整单元的含量增加，则重整汽油中的苯含量就会有超标风险。

方案更适用于汽油池调合中苯含量允许范围较大的炼油厂。

(5)方案中，若轻石脑油的苯含量低或炼油厂对汽油辛烷值要求不高，则可以直接
调合成汽油。

否则，需送入异构化装置进行苯饱和及C5～C6烷烃异构化反应，
最终反应产物才可作为汽油调合组分。

对于全厂总流程规划，经济效益需另行计算。

【相关文献】
［1］马爱增，张大庆，潘锦程，等．降低汽油中苯含量的技术选择［J］．石油炼制与化工，2009，40(9):1-7．。