1#重整装置脱戊烷塔塔顶气优化利用方案探讨

2014-03-25赵宏海徐志良

石油化工技术与经济 2014年5期

赵宏海徐志良

(上海众一石化工程有限公司，200540)(中国石化上海石油化工股份有限公司芳烃部，200540)

中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)芳烃部3#芳烃联合装置1#连续重整装置采用了美国环球油品(UOP)公司的第一代连续重整技术，于1984年建成投产，可处理加氢裂化重石脑油400 kt/a，1998年6月，该装置进行了扩能改造，加工能力提高到500 kt/a。

与2#、3#连续重整装置相比，1#连续重整装置工艺相对落后，在副产品回收方面，没有设置液化气(LPG)回收工艺。目前，1#重整装置脱戊烷塔塔顶产生的干气(以下简称1#重整干气)直接送燃料气系统，而2#、3#连续重整装置脱戊烷塔设置了塔顶干气返回再接触流程，该技术可以提高LPG以及重整氢的收率。

1#重整装置的干气中绝大部分为C3、C4的LPG馏分，同时，该股干气中C2、丙烷及正构烷烃等优质的乙烯裂解原料组分也较高[1-2]。为优化利用1#重整装置的轻烃资源，设想通过实施技术改造，从1#重整装置的干气中回收LPG，或者与其他装置产生的干气合并后外送烯烃部2#乙烯装置作裂解原料。对此，需对比分析1#重整干气优化利用技术方案的可操作性和经济性。

1 1#重整干气现状

目前，1#连续重整装置脱戊烷塔(DA-301)塔顶产生的1.9 t/h(1 260 m3/h)干气经过4#芳烃联合装置1#异构化装置脱氯罐(DA-705)气相脱氯后直接进入燃料气系统。表1为典型的1#重整装置干气的组成。

表1 1#重整装置干气组成(未经脱氯处理)

由表1数据可见：1#重整装置脱戊烷塔DA-301塔顶干气主要成分为氢气、甲烷、C2、丙烷以及丁烷等，该股干气中LPG及以上馏分占46.57%(体积分数)；同时，该股干气含60.71%(体积分数)的C2、C3及正构烷烃等优质的乙烯裂解原料组分；未经脱氯处理的1#重整装置干气中有11 mL/m3的杂质氯化氢，在水存在的条件下，氯化氢对设备和管线有较强的腐蚀性。

2 两种利用方案可行性分析

1#重整装置干气中的轻烃和氢气具有较高的利用价值。为充分发挥上海石化炼油化工一体化的优势，优化轻烃等资源的配置，拟通过实施技术改造，将1#重整装置干气中的轻烃和氢气进行回收利用，或者外送2#乙烯装置作乙烯裂解料，以替代部分石脑油。

2.1 回收LPG方案

3#芳烃联合装置2#连续重整装置和3#连续重整装置均采用了UOP公司的第三代超低压连续重整技术，该技术是当前世界上最高水平的催化重整工艺。在产品回收方面，设置了LPG回收工艺，即重整反应产物经再接触系统后返回到脱戊烷塔，脱戊烷塔塔顶气返回再接触系统回收LPG及氢气。因此，与未设置LPG回收工艺的1#重整装置相比，2#连续重整装置和3#连续重整装置的LPG及氢气的回收率均有一定程度的提高。

2.1.1 工艺流程

回收LPG方案是通过增设物料输送管线，将1#重整装置脱氯后的干气直接送2#重整装置或3#重整装置增压机二级入口分液罐，通过再接触系统回收LPG及氢气。同时，目前的工艺流程中1#重整装置干气经过4#芳烃联合装置1#异构化装置DA-705气相脱氯后进入燃料气系统，即脱氯罐DA-705设置在4#芳烃联合装置。为减少物料输送系统的压力损失，同时便于项目实施后的操作与管理，设想在1#连续重整装置内增设1台气相脱氯罐。

以2#重整装置为例，回收LPG方案的工艺流程示意见图1，云线内为需增设的内容。

1#重整装置脱戊烷塔DA-301塔顶产生的干气经过增设的脱氯罐进行脱氯处理后与来自2#重整装置的重整产物(分离罐D-202的重整氢)及脱戊烷塔C-201来的干气合并，进入增压机二级入口分液罐D-203进行气液分离。分离的气相产物经重整氢增压机三级入口分液罐D-204增压后进入再接触罐D-205处理后，送入3#芳烃联合装置4#变压吸附(PSA)装置回收氢气。液相产物经分液罐D-203分离后返回至重整产物分离罐D-202。

图1 1#重整干气回收液化气工艺流程示意

2.1.2 存在的问题

目前，2#重整分液罐D-203和3#重整分液罐D-3203的罐底调节阀LV21501、LV321001阀平均开度均达90%左右，两个调节阀基本没有调节余量，若再增加负荷，可能会影响装置的正常运行。

2.2 乙烯裂解料方案

2009年2月及2010年6月，分两阶段实施了“芳烃部干气送2#烯烃装置作裂解原料”项目[2]，将2#芳烃联合装置以及4#芳烃联合装置副产的6股干气物料外送烯烃部2#烯烃装置。项目实施后，提高了副产干气的附加值，产生的经济效益较为显著。

2.2.1 工艺流程

乙烯裂解料方案是通过增设物料输送管线，将经过脱氯后的1#重整装置的干气与其他干气合并后送烯烃部2#乙烯装置生产高附加值产品。

1#重整装置脱戊烷塔DA-301塔顶产生的干气经4#芳烃联合装置1#异构化装置脱氯塔DA-705进行脱氯处理,与来自1#歧化装置歧化汽提塔DA-501塔顶气、1#异构化装置脱庚烷塔DA-702塔顶气、4#芳烃2#歧化装置歧化汽提塔C-501塔顶气和2#异构化装置脱庚烷塔C-701塔顶气合并后进入GB-703压缩机入口缓冲分液罐，气相产物经增压后进入压缩机出口分液罐，再与2#芳烃胺处理与液化气回收装置脱丁烷塔DA-901的塔顶气和C3/C4分馏塔DA-911的塔顶气合并后送2#烯烃装置。

乙烯裂解料方案干气送2#烯烃装置工艺流程示意见图2，云线内为增设的流程。

图2 1#重整干气送2#烯烃工艺流程示意

2.2.2 存在的问题

外送干气的管线管径为150 mm和200 mm，而与2#烯烃装置连接管线的管径为100 mm，若增加外送干气，则2#烯烃装置接收管线存在瓶颈。

2.3 可行性分析结果

回收LPG方案通过新增管道及脱氯罐将1#重整装置的干气送至2#或3#重整装置回收LPG及重整氢气。目前2#重整装置分液罐D-203和3#重整装置分液罐D-3203罐生产操作接近满负荷，增加1#重整装置干气回收的LPG后，不利于1#重整装置的长周期稳定运行。由于2#或3#重整装置产品回收系统的调节系统没有足够的操作余量，需要对其调节控制系统进行改造，改造工作量较大，而且存在影响现装置正常平稳操作的可能性。

目前，芳烃部已有6股干气物料送至2#烯烃装置作乙烯裂解料，其中4股干气通过GB-703增压后外送。1#重整装置干气经4#芳烃联合装置1#异构化装置脱氯塔DA-705脱氯后，可与其他4股干气合并后通过GB-703增压后外送。因此，乙烯裂解料方案改造仅需新增管道,不影响其他生产装置的稳定运行。2#烯烃装置连接管线管径的瓶颈问题可以依托预留的甩头位置，通过增设输送管线解决。

由以上分析可知，乙烯裂解料方案改造内容简单，且不对其他相关装置产生影响，具有一定的可行性。

3 两种方案经济效益评价

3.1 回收LPG方案

以2014年7月财务数据为计算基准，LPG、天然气和重整氢气的价格分别设定为5 457，3 790，13 000元/t，回收氢气和LPG变动成本参考2#重整油分离装置变动加工费121.55元/t，回收氢气与LPG后需要补充干气量以天然气替代，天然气与干气折标因子分别为1.225 4和0.95，以装置年操作时间8 000 h，1#重整干气外送量为1.9 t/h计，则：

回收氢气和LPG后需要补充干气量：(1.16%+71.61%)×1.9=1.38 t/h

补充的干气折合天然气：1.38×0.95/1.225 4=1.07 t/h

年补充天然气费用：1.07×8 000×3 790=3 224.2万元

回收氢气和LPG方案的年边际效益：1.16%×1.9×0.8×13 000+71.61%×1.9×0.8×5 457-121.55×1.9×0.8-3 224.2=2 876.04万元

LPG回收方案每年产生的效益为2 760万元。

3.2 乙烯裂解料方案

乙烯过程模拟软件SPYRO广泛应用于乙烯原料裂解性能的评价、裂解产物组成的测算以及裂解炉运行周期的测算，该软件可模拟计算出不同原料方案下双烯收率和经济效益。

利用SPYRO软件模拟考察了石脑油、1#重整干气为裂解原料进行裂解后的裂解气组成，并以2014年7月财务数据对两种原料利用方案的经济性进行计算分析，结果见表2。

表2 SPYRO软件模拟测算结果

注： 1)石脑油、1#重整干气价格为5 950，4 160元/t，未扣除变动成本；

2)包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯和氢气

由表2可见：以1#重整干气为裂解原料，裂解产物中双烯收率为57.57%，较石脑油原料高出11.15个百分点；裂解产物中高附加值产品的收率为63.83%，较石脑油原料高4.68个百分点。由表2中还可发现：1#重整装置干气原料产品价值为7 466.88元/t，比石脑油原料高106.49元/t；若干气价格以4 160元计，1#重整干气原料效益为3 306.88元/t，与石脑油相比，两者效益相差1 896.49元/t。由此可见，与石脑油相比，1#重整干气更适合作乙烯裂解料。

按装置年操作时间8 000 h，1#重整干气外送流量为1.9 t/h，2#乙烯装置变动成本以851元/t计，则年经济效益：(7 466.88-4 160-851)×1.9×8 000/10 000=3 732.94万元