裂解汽油加氢装置的技术分析

张军

摘 要：裂解汽油作为芳烃的主要来源，但如果不对其进行二段加氢处理，就很难获得苯、甲苯、二甲苯。因此，裂解汽油加氢装置发挥着承上启下的重要作用。本文主要从裂解汽油加氢装置的主要技术、流程、存在的问题以及一段与二段催化剂压差等的方面进行了详细的分析，并针对性的提出了改造的策略与具体的优化方案。

关键词：裂解汽油;加氢装置;技术分析

裂解汽油作为蒸汽裂解制乙烯的副产物，其组成成分主要为C5～C9+，裂解汽油的产量大约占乙烯产量的70%左右，在裂解汽油的原材料中，比如石脑油、轻柴油、加氢尾油等液体，其中的芳烃含量就占到了一半及以上。由此得出，裂解汽油是芳烃的主要来源。

1 裂解汽油加氢装置主要技术及流程分析

1.1 主要技术

裂解汽油加氢装置技术主要由全馏分加氢和中心馏分加氢这两种类型组成。全馏分加氢还可能会产生以下几个方面的变化：即在一段加氢处理后产生有脱C5与塔无脱C9塔，C6～C9进二段加氢;也可仅有脱C9塔进二段加氢，具体根据用户的需求而不断的变化着。随着社会对C5馏分需求的不断上升，我国的全馏分加氢正在呈逐年递减的趋势。为了避免这一问题的出现，我国上海的赛科石油化工公司已经将全馏分加氢改为了中心馏分加氢。

1.2流程分析

裂解汽油加氢装置如果从流程上进行分类的话大致可以分为以下3种类型，即：预分馏系统、反应系统以及稳定系统。具体流程如下：首先，将裂解汽油从解汽油储罐中取出经过脱戊烷塔及BTX塔，去除C5及C9，接着通过一段、二段反应器对其进行加氢处理，去除烯烃、单烯烃及S、O、N等的杂质，最后将其放入稳定系统中，最后待去除H2S气体之后形成芳烃装置的主要原料。

2 裂解汽油加氢装置存在的问题

2.1 装置负荷持续增加

在过去，对裂解汽油加氢装置的设计主要以常压与减压材料这两种原料为主，同时以石脑油为辅助性材料。而裂解汽油加氢装置在实际的生产过程中，随着原材料品质的不断上升，原以石脑油为辅助材料的比例正处于不断加大的过程中，几乎占到了裂解原材料的60%左右。从这个意义上来说，虽然说乙烯与裂解汽油的收率分别有了很大程度的提升，即每1h大约会多生产出裂解汽油约8-10t左右，但却在一定程度使得裂解汽油加氢装置的负荷持续增加。

2.2 一段反应器催化剂易产生中毒现象

裂解汽油加氢装置自应用以来，一段反应器催化剂就发生过很多次的中毒现象，其寿命也仅为短短的18个月。通过对一段反应器催化剂的技术检测分析得出：其中砷含量为10-6及以上。由于裂解汽油加氢装置在原设计过程中，其原料采用的是砷常压柴油和减压柴油为主，因此，在乙烯裂解装置和加氢装置内，都没有对脱砷系统进行合理的设置。但是，随着原材料品质的不断上升，含砷石脑油的原料逐渐进入到了乙烯装置中，为了有效的防止一段反应器催化器再次发生中毒的现象，后来便在裂解汽油加氢装置的原料罐区内增添了石脑油脱砷装置，并经过改造并投产以后，其中的砷成分已经完全的降低至了标准的范围之内。而当继续经过一段时间的投产以后，一段反应器催化器再次发生了中毒的事故。究其原因如下：裂解汽油加氢装置中原料的脱砷能力依然没有达到相关的要求，经过短期的操作之后，脱砷催化剂反应器出现的失效造成了砷成分超标的现象;少量砷成分的石脑油在经过高温裂解之后，砷成分就会在裂解汽油中形成浓缩的现象，其中的含量依然高达80×10-9及以上，这是造成一段反应器催化器反复中毒的根本原因之一。

2.3 二段反应器催化剂上升速度快

裂解汽油加氢装置在加入原料并经过使用之后，工作人员就发现了二段反应器催化剂上升速度快的问题，同时，随着二段反应器催化剂上升的速度，使得氢气循环压缩机的循环量逐渐的得到了降低，直至降低至了压缩机最小的循环范围之内，造成了压缩机无法正常运行的现象，裂解汽油加氢装置被迫停车。

3 裂解汽油加氢装置的技术分析

3.1 有效减少塔内反混，提高塔板分离效率

将脱C5塔进料分别通过轻和重两股物流的形式，依次分别进入到塔的不同位置中，如此一来，便可以有效的减少塔内原料的反混现象，提高了塔板的分离效率。如果能在同样的塔板数量与进料条件下可以实现同样的分离要求，回比流则可以下降约30个百分点，以一套800kt/a的乙烯配套裂解汽油加氢装置为例，脱C5塔釜消耗至少1-2h的蒸汽消耗。

3.2 对热换流程进行优化

铜鼓对裂解汽油加氢装置中所有的冷热物流系统进行分析之后得出：对热换流程进行优化，同时利用裂解汽油加氢装置中的热物料的热量，可以有效的减少循环水以及蒸汽的消耗。采用SEI夹点技术对裂解汽油加氢装置进行分析，得出其温度为117°。再根据夹点的原理分析得出：裂解汽油加氢装置不通过夹点传递热量;夹点以上及以下均不采用冷公用工程。根据以上分析进一步得出：对热换流程进行优化，可有效降低裂解汽油加氢装置能耗10个百分点。

3.3 对分离塔进行优化，降低回比率

在对裂解汽油加氢装置的设计过程中：要结合裂解汽油加氢装置中的主要装置对流程中的3塔分别进行塔板数与回流比的技术分析，得出“R-N”曲线;分别对不同的塔板进行进料板位置的优化，进而找出最合理的进料板位置，通过对分离塔进行优化，可有效降低5个百分点的能耗消耗。就比如在齐鲁2号的加氢装置中，对C5塔的原设计仅为40块板，但经过改造之后，回流比下降了约一半左右。

3.4 采用高效换热器替换传统加热炉

裂解汽油加氢装置中的加热炉会产生一定量的烟气，给环境造成了较大的污染，因此，各加氢装置均呼吁采用高效加热炉的方式替换传统加热炉。比如，目前中国石化工程建设公司采用的是4台串联式的BFS和BFU型换热器。大量实践证明：当二段反应器的温度上升至40°的时候，便可停止加热炉的使用。再比如燕山制苯车间与盘锦裂解汽油加氢装置已经停止了对加热炉的使用。相反的，当段反应器的温度没有达到40°的时候，暂不能停止加热炉，正确的做法是将加热炉开到最小火嘴。如果说，要完全停止对加热炉的使用，建议采用高效换热器替换传统加热炉，因为高效加热炉的最高温度仅为20°左右，此时方可停炉。再如：镇海裂解汽油加氫装置的二段反应器的温度就被合理的控制在了25°-30°之间，同时也预计使用高效加热炉，现已全面实现投入使用。

3.5 大力研发新的一段加氢催化剂

在裂解汽油加氢装置中的一段加氢催化剂的是在低温的条件下实施的，通过液相加氢，一段加氢催化剂的反应热不仅不能得到充分的利用，反而还会消耗大量的水资源，所以，大力研发新的一段加氢催化剂已经势在必得。目前，在我国的上海石化研究院正在研发新的一段加氢催化剂，并在其中多加入二烯烃和烯基芳烃，少加入氢单烯烃，可以在一定程度上满足一段加氢催化剂的基本需求，即双烯值>1。而又将剩余量的单烯烃在加入到二段加氢气中，进而促进二段加氢剂放热量的提升，最后在通过进出料换热器将二段加氢气中的热量充分的利用起来，以此来达到降低裂解汽油加氢装置的能耗。

4 结语

综上所述，通过以上对裂解汽油加氢装置的项目分析，目前，我国的裂解汽油加氢装置与2010年的裂解汽油加氢装置相比，下降了约40%左右。同时，在这十年时间中，裂解汽油加氢装置也在不断的开发和延伸着新的技术。目前，我国的裂解汽油加氢装置已经处于了世界领先的地位之上。

参考文献：

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