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连续重整装置原料预处理分析

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《化学工业与工程技术杂志》2014年第二期

1预处理单元存在的问题及优化措施

2011年大检修后,重整装置处理量逐步提高,C101原设计处理量为105t/h,但实际已经达到130t/h,超设计负荷严重,导致该塔进料温度逐步由设计温度130℃降至90℃,塔底重沸炉逐渐达负荷上限,操作卡边,整个系统操作难度增大,时而冲塔,分离精度较差,使重整进料品质下降。加之石脑油进料干点较低,使更多不符合重整进料的轻组分需从C101顶拔出,进一步加大了C101和塔底重沸炉(H101)的负荷,造成H101逐渐超负荷上限,装置液收和芳含指标下降。针对C101和H101超负荷和满负荷运转瓶颈,2012年11月,利用原汽油预分馏塔T3301改造实现了部分常压石脑油直供,70t/h石脑油经过T3301升温至90℃,与罐区石脑油(30℃)一起作为C101的来料,使C101的进料温度提高30℃,改善了重整预分馏塔温度,提高了重整装置负荷,为重整预分馏塔的进一步优化提供了思路。但随着改造后处理量大幅增加,C101仍然卡边操作,H101炉膛温度仍然接近负荷上限(800℃)。另外,进料温度的提高,影响整个换热网络的效率,将部分进料用蒸汽加热,导致预分馏单元冷却负荷增加。因此,为彻底解决C101和H101的高负荷运转瓶颈,经理论分析,2013年5月预处理单元在原设计基础上增加一台换热器E112,图2为原料预处理单元改造后流程。重整分馏塔操作条件是影响精制油初馏点的主要因素,其进料量、进料温度及工作温度、压力、回流量与回流温度都会对精制油的初馏点造成重要影响。为保证精制油的质量,增上石脑油进料换热器后,对预分馏塔C101系统进行了优化调整,控制预分馏塔C101塔底温度在165℃以上(改造前因H101热负荷限制,C101塔底温度在160℃),将塔顶压力由0.35MPa提至0.40MPa,并逐步将塔顶回流量由25t/h增加至35t/h左右,控制回流比在0.20以上。

2优化效果

为便于分析,选2013年5月增加E112前后操作相对平稳的4月和6月工艺情况进行对比。同时,4月到6月期间,石脑油进料性质相对平稳,减少了石脑油性质变化对其他操作参数的影响。表1为石脑油性质分析,4月和6月石脑油初馏点和终馏点均变化不大,其他性质也相对稳定。

2.1提高C101分离精度催化重整装置的任务是生产低分子石油芳烃如苯、甲苯和二甲苯等,从化学反应来看,要求重整进料组分为具有大于或等于6个碳的烷烃及环烷烃,若想石脑油原料利用率达到最高,原料预处理过程中脱除的组分应为6个碳以下的组分。预处理单元改造后,H101负荷明显降低,C101底温基本能维持在165℃(正负偏差不大于2℃),分离效果大幅增强,拔头油终馏点从91℃下降到70.5℃,拔头油中大于或等于C6组分明显减少。2013年4月和6月拔头油性质分析数据见表2。由表2可见:改造后,拔头油中大于或等于C6组分从38.77%降低到34.59%,其中拔头油中大于或等于C7组分从9.29%降低到3.36%,C101拔出率明显提高。

2.2提供更适宜的重整进料组分连续重整过程是以含C6~C11烃的石脑油为原料,在一定的操作条件和催化剂作用下,原料烃分子结构发生重新排列,使环烷烃和烷烃环化成芳烃和异构烷烃,同时副产氢气的过程。因此,小于或等于C5的组分不是理想的重整进料,如果在预加氢的石脑油分馏塔中,能将该部分组分分离出去,不但能提高反应产物的液体收率,而且还将有效的节省重整反应器加热炉的能耗。重整进料初馏点是评估优化操作的重要条件,改造前后重整进料性质分析数据见表3。由表3可见:改造后重整进料初馏点由70.05℃上升到74.84℃,基本达到目标值75℃。重整进料初馏点的提高,使小于或等于C5组分的质量分数由1.73%减少到1.01%,减少了0.72百分点。另外,正构烷烃在重整中最容易发生异构化反应,其次是加氢裂化反应,最不容易发生脱氢环化成芳烃的反应,而且工业装置中,链烷烃脱氢环化反应受动力学限制,只能进行到一定程度,达不到热力学平衡。因此,需从预分馏塔顶分离出去这些组分,除了C5正构烷烃外,还有C6正构烷烃。改造后,C6正构烷烃的质量分数由5.74%减至5.48%,减少了0.26百分点。重整进料品质增强后,重整反应液相收率相对提高,4月份装置总液收为80.77%,6月份装置总液收为84.00%,提高3.23百分点。另外,氢气产率也有所增加,4月平均产氢量438.5m3/t(相对重整进料量),6月平均产氢量442.5m3/t,增加了4m3/t。

2.3提高重整装置处理量增上石脑油进料换热器后,预处理单元处理量明显提高。改造前后加工量变化见表4。2013年4月预处理系统总加工量76266t(含加氢石脑油),6月预处理系统总加工量88157t(含加氢石脑油),较4月份提高15%。除送罐区精制油外,4月份重整进料量65431t,生产重整生成油共计52846t;6月重整进料量72828t,生产重整生成油共计61173t。目前,在不往罐区送精制油时重整装置处理量稳定在100t/h,较改造前提高7t/h。因重整处理量有所提高,为保证重整生成油的芳烃含量,重整反应温度相应增加。4月平均反应温度517℃,6月重整反应平均处理量90.32t/h,平均反应温度525℃。操作条件变化后,2013年6月重整生成油芳烃质量分数平均值78.05%,较2013年4月平均值77.64%提高0.41百分点,同时装置总液收提高3.23百分点。3.4改善预处理单元热负荷分布因H101负荷所限,致使C101底温难以达到目标值165℃。而预处理单元增加E112后,优化了换热网络,热负荷有所转移,石脑油进料温度由90℃提高至115℃,降低了H101负荷。同时,因C101底出料温度有所降低,使进空冷A102的温度降低了13.8℃,降低了进预加氢分离罐的空冷和水冷负荷。虽然塔底进出料换热效果优化后,预加氢进料温度有所降低,使预加氢进料加热炉H102负荷有所增加,但因H102负荷仍有提升空间,热负荷的转移不影响预处理单元的操作。综上所述,改造后,H102负荷增加,H101和A102负荷降低,改善了H101超负荷运行的情况。虽然增加E112后热负荷有所转移,但因C101塔盘气液相分布更加合理,6月份装置的重整进料能耗整体有所降低,从73.20kgEO/t降低到68.70kgEO/t,降低了6.14%。

3预处理单元改造后存在的问题及建议

预处理单元经过改造后,C101分馏效果明显增强,彻底解决了石脑油预分馏塔进料温度低带来的问题,但仍然存在一些问题影响连续重整装置的稳定操作。1)经过运行优化后,C101分离精度有所改善,拔头油干点由之前最高102℃下降至70℃,但拔头油中仍有部分C6~C7组分,其中比较适合重整进料的环烷烃及芳烃组分仍有8.51%,说明预分馏塔C101分离效果差,需要择机进行核算,更换高效塔盘。同时建议常压石脑油直供部分发挥部分拔头作用,脱除一部分小于或等于C5组分,减轻C101负荷。2)因石脑油进塔增加1台换热器,石脑油进料压降有所增加,石脑油经原料泵P101升压后进预分馏塔C101,泵出口压力较高,达到了1.17MPa,而实际进塔压力0.46MPa,压降较大。主要原因是由于加工量高,且石脑油中轻组分较多,导致整个进料管线和设备压降陡增。另外,P101流量及压力远超过设计量,为保证石脑油进料量,罐区泵和预处理石脑油进料泵P101不得不同时双泵运行,增加装置能耗。建议更换扬程较大的罐区泵或石脑油进料泵,保证预处理部分进料量。3)改造后预处理单元分馏效果明显增强,但因石脑油进料部分为常压初顶油和常顶油直供,进重整装置前缺少化验分析,会存在石脑油进料带水和石脑油部分馏程干点高的潜在危险,如不能及时发现,会对重整催化剂性能产生较大影响。因此,应对常压直供石脑油加强采样分析,保证重整装置安全稳定运行。

4结语

重整装置是炼油装置的重要组成部分,做好生产优化工作不仅可以提高装置的运行效益,而且能保证装置的长周期平稳运行。预处理单元增上石脑油换热器后,C101分馏效果明显增强,重整进料中小于或等于C5的组分明显减少,拔头油中大于或等于C6组分明显降低,进料中的芳烃潜含量有所增加,氢气产率逐步上升,同时降低了装置能耗,彻底解决了石脑油预分馏塔进料温度不高带来的问题,为连续重整装置大冲量运行提供了保证。

作者:任研研郭建波汤帅单位:中国石油化工股份有限公司洛阳分公司三联合车间

化学工业与工程技术杂志责任编辑:田老师    阅读:人次