芳烃联合装置的产品结构优化

芳烃联合装置的产品结构优化

发表时间：2019-08-02T14:23:57.703Z 来源：《防护工程》2019年8期作者：韩瑞

[导读] 从炼化一体化的角度考虑，部分中间物料既可以做进一步分离和转化。

中国石油乌鲁木齐石化公司炼油厂总值班室新疆乌鲁木齐 830019

摘要：芳烃产品价格大幅下滑，苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和混合二甲苯等芳烃类主要产品价格低于汽油价格，且与原料石脑油价格进一步缩小，特别是产品苯的价格一度低于原料石脑油的价格，芳烃装置效益受到很大程度的影响。

关键词：芳烃联合装置；产品结构优化；

从炼化一体化的角度考虑，部分中间物料既可以做进一步分离和转化，也可以直接作为产品产出。部分产品不仅可以作为芳烃产品，而且可以作为高辛烷值汽油调和组分，产品结构调整潜力很大。

一、芳烃产品

芳烃原料，受上游炼厂加工能力和乙烯能力影响，中国石化集团公司部分芳烃联合装置的原料结构。石脑油资源所占比例相对较大，除石脑油外，两套芳烃合计外购中间原料相对中国石化明显较少，这使得产品结构中，三苯收率仅能维持在行业中游的水平。同时，乙烯裂解汽油的资源仅维持在9．2％～9．7％，难与中国石化加工乙烯裂解汽油比例相对较大的企业对比，也因此限制了产品结构中三苯收率的提高。芳烃装置是效益大户，其效益直接影响分公司化工板块的绩效指标，同时芳烃装置也是能耗大户，有较高的耗能强度、较复杂的工艺物流和换热网络，存在比较多的低温余热。

二、芳烃联合装置的产品结构优化

1.生产任务的优化。芳烃装置肩负的主要生产任务有生产苯、对二甲苯、邻二甲苯，副产低成本氢气供炼油区域，并外供高辛烷值汽油调和组分。装置主要功能部分重整和PX侧重点略有不同，对于重整部分，因为目前石脑油和芳烃差价较大，向炼油部分供氢以及提供高辛烷值汽油方面起着重要作用，两套装置需维持高负荷运行；而PX装置主要任务为生产三苯产品，为化工板块创造经济效益，由于有外购原料，装置生产方案可以灵活调节，受上游装置波动影响相对较小。因此PX装置可以根据化工市场行情变化进行不同生产方案的绩效核算，建立有效的经济评价体系，通过调整歧化装置负荷和配比、二甲苯精馏单元参数、异构化催化剂活性等操作优化，调整三苯产品产量、比例、外甩甲苯/碳九（C7/C9）量，以求达到产品效益最大化。

2.装置负荷优化。原油品种的多样化使重整原料组成变化较大，同时外购混二甲苯的流量和质量不稳定，导致 PX装置加工原料组分相对波动较大，装置生产方案或各单元负荷要进行频繁的调整，既不利于装置运行的稳定，也不利于节能优化项目的开展，分公司原油和汽煤柴油品在线调和系统，有效地减少了组分波动对于生产装置和产品质量的影响。如果厂罐容量有富余，可以考虑适当增加重整原料和混二甲苯库容，并进行适当的调和，这样有利于装置原料流量和组成稳定进而保证负荷稳定，为后续操作参数优化创造较良好条件。根据芳烃装置的特点，生产负荷达70%以后，在装置继续提负荷的过程中，能耗总量增加不多，但装置单耗会有明显下降，维持高负荷生产可有效地降低装置单位能耗，提升装置经济效益。因此在原料充足和经济效益合理情况下，应尽量提高装置运行负荷。

3.催化剂的更新。随着运转周期的增加，装置催化剂和吸附剂的性能逐渐下降，装置能耗和产量等绩效指标也会随之降低，适时进行催化剂更换，同时优化操作参数可以带来产品结构的优化和公用工程消耗的下降。经过几年的发展，目前最新型芳烃催化剂已经陆续工业化，如歧化催化剂、异构化催化剂、吸附剂，这些催化剂的性能较装置目前在用的催化剂无论在产能、产品分布还是能耗方面都有很大的进步。因此在用好现有催化剂的同时，还要不断跟进新技术发展，提前交流评估，为后续择机换剂扩能改造计划顺利实施提供保障。

4.单元操作节能优化。对于芳烃工艺，主要的能耗是燃料气和蒸汽，总共约占装置能耗的85%~90%，其他如水、电、风等消耗相对较小，因此芳烃的节能重点要围绕提高燃料气和蒸汽使用效率来开展。燃料气大部分是供给各精馏塔重沸炉，剩余供预加氢、重整、歧化、异构化反应炉使用，因此加热炉操作优化对于芳烃装置尤为重要。提高加热炉效率主要通过降低排烟温度、降低过剩空气系数、提高空气温度、加强炉墙保温等途径实施。PX装置蒸汽主要有中压蒸汽和低压蒸汽，主要供给歧化、异构化循环氢压缩机系统C101/C301使用，其余主要做工艺加热和伴热使用，现仅就动力系统优化潜能进行分析。重沸炉和加热蒸汽的热量大部分在精馏分离过程中消耗，因此精馏塔的操作优化尤为重要。精馏塔的优化可从工艺优化着手，控制好物料平衡和分离精度，以实现节能的目的。

5.换热网络节能优化。吸附开工加热器E210原先设计使用3.5 MPa、400℃中压蒸汽减温减压至249℃，加热吸附短循环进料至177℃，因E210处于PX装置中压蒸汽管线末端，为保证备用，需长时间疏水，同时因蒸汽压力高换热器容易出现内漏，蒸汽减温减压使用存在用能浪费。联合装置中有比较多的热联合，比如二甲苯塔、甲苯塔采取提压操作，塔顶油气给其他塔做热源，能有效地回收汽化潜热，降低装置能耗。苯塔、甲苯塔热联合，甲苯塔加压操作，塔顶油气给苯塔做热源。随着气化率的上升，冷凝器的热负荷以较大的比例增加，与此同时，塔釜再沸器的热负荷只有中等程度或很小的变化。在冷凝器处于低温状态、使用冷剂的价格较高、进料为泡点或过冷时，可以取得十分显著的经济效益。

6.装置间的节能优化。芳烃低温热利用也存在较多问题：水泄漏的风险，如果泄漏会造成异构化催化剂、吸附剂的永久性损坏，更换成本高昂；节能投资成本较高，目前上海石化2#芳烃正在做低温热利用改造，投资约1.2亿元；低温蒸汽、热水发电效率低，低压汽发电效率约30%，低温水发电效率5% 。随着节能技术的进步，镇海炼化、海南炼化、这类装置可以考虑采用阿尔法拉法板式换热器，降低换热器水泄漏的风险，并在相应的工艺管线上安装多组水分析仪进行监控并设置旁路及联锁切除设施；石化芳烃装置周边此类装置设置较远，但离热电运行部较近，热电除盐水加热脱氧是很好的低温热肼，用量较大且稳定，可以考虑两部门热联合可能性，还可以考虑生活区供暖、溴化锂制冷、工艺管线伴热、吸收式热泵等方式，但这些都存在季节性等问题，应优先考虑加热伴热这样的工艺用能需求，以替代高品位蒸汽消耗。总之，低温热利用必须在系统全局范围内统筹考虑规划，改造费用不足的情况可考虑合同能源管理EPC。歧化、异构化、重整稳定塔、汽提塔顶干气有时作为装置燃料气直接烧掉造成较大的浪费。目前分公司有轻烃回收装置可对这部分资源进行部分回收，如能学习镇海炼化芳烃、乙烯、炼油装置间资源整合优化，对回收后的C2/C3/C4各组分进行清晰分割，C2去扬子或扬巴乙烯，C3去饱和液化气和丙烯，C4去丁烷装置，资源利用效率最优化，单对芳烃装置而言会增加系统瓦斯的消耗，因为其热值相对较低，故能耗报表数据可能会增大，但对公司整体效益应该有利。另外，在公司层面做生产方案分配时，要兼顾炼油和化工生产效益最大化，合理分配切割原料馏程，