大型乙烯工程裂解汽油加氢关键技术思考

杨奎忠

摘 要：近些年来，随着我国社会经济的蓬勃发展，带动了乙烯工程的不断发展，传统的裂解汽油加氢技术已经不能满足社会发展的需求，这就需要对其进行优化升级。鉴于此，本文首先介绍了裂解汽油加氢的概念、作用以及相关技术，然后对裂解汽油加氢技术的改进进行研究，最后对裂解汽油加氢工艺流程进行了拓展和延伸。以期为我国乙烯工程裂解汽油加氢关键技术的优化发展提供参考。

关键词：裂解汽油;汽油加氢;乙烯

随着我国经济的发展，我国乙烯工业得到了快速的发展，对乙烯裂解汽油加氢技术的重视程度不断增加，对其进行优化研究势在必行。裂解汽油原料的组成会对加氢处理效果产生一定的影响，在选择最佳的乙烯裂解装置，对其进行高温处理后，可以在一定程度上增加芳烃的产量，从而增加大型乙烯工程裂解汽油加氢处理后的经济效益。此外，还能够降低汽油裂解装置的能量消耗，减少芳烃的损失，并提高工艺流程的生产效率。

1 概述

1.1 来源和作用

裂解汽油（PG）是蒸汽裂解制乙烯的副产物，其组成为C5～C9+裂解汽油的产量是乙烯产量的60%～70%;在以石脑油、轻柴油、加氢尾油等液体烃作蒸汽裂解的原料时，裂解汽油是最主要的副产物，其中芳烃含量约占50%，因此是重要的芳烃来源。对1套800kt/a的乙烯装置，配套450～550kt/a的裂解汽油加氢装置;对1套1000kt/a的乙烯装置，配套600～700kt/a的裂解汽油加氢装置。裂解汽油虽是重要的芳烃来源，但若不经过二段加氢，则不能通过芳烃抽提获得苯、甲苯、二甲苯（BTX）。因此，裂解汽油加氢起着承上（乙烯）启下（芳烃抽提及下游芳烃用户）的作用。

1.2 全馏分加氢技术

全馏分加氢还可有几个变化，在一段加氢后有脱C5塔无脱C9塔，C6～C9进二段加氢;也可仅有脱C9塔，C5～C8进二段加氢，视用户的需求而变化。

随着对C5馏分综合利用的需要，国内全馏分加氢逐渐减少，如上海赛科和福建乙烯均将全馏分加氢改为中心馏分加氢，切出C5馏分去抽提异戊二烯、间戊二烯和双环戊二烯，甚至把异戊烯去醚化生产TAME（甲基叔戊基醚）。

2 对裂解汽油加氢技术的改进

2.1 减少塔内返混，提高塔板分离效率

将脱C5塔进料分成轻重两股物流，分别进入塔的不同部位，如此进料方式减少了塔内物料的返混，提高了塔的分离效率，在同样的塔板数和进料量条件下达到同样的分离要求，回流比可下降30%。对1套与800kt/a乙烯配套的裂解汽油加氢，脱C5塔釜可减少蒸汽消耗1～2t/h。

2.2 换热流程优化

通过对裂解汽油加氢装置的所有冷热物流进行夹点分析，优化换热流程，充分利用装置内热物料的热量，减少了循环水的用量和蒸汽消耗。采用夹点分析技术，得到裂解汽油加氢装置的夹点温度为117℃，根据夹点分析原理。

①不要通过夹点传递热量;②夹点以上不使用冷公用工程（CW）;③夹点以下不使用热公用工程（蒸汽）。根据上述分析，对裂解汽油的换热流程进行优化，可降低装置能耗10%以上。

2.3 优化裂解汽油加氢装置的分离塔设计

在设计裂解汽油加氢装置时，首先要根据裂解汽油的组成对流程中的3塔进行塔板数（N）和回流比（R）的分析，得到“R-N”曲线，找出最优的理论板数。其次，对各个塔进行进料板位置的优化，找出最佳进料板位置。通过对分离塔的设计优化，可降低能耗5%以上。如齐鲁2号加氢装置脱C5塔原设计仅40块板。改造后增加了塔板，回流比可下降50%。

2.4 采用高效换热器，停开加热炉

①加热炉有烟气排放，污染环境，因此，各加氢装置均希望停用加热炉。采用4台串联的BFS或BFU型换热器。实践表明：当二段加氢反应器的温升大于40℃时，可停用加热炉，但二段加氢反应器的温升小于40℃时，不能停用加热炉，往往是加热炉开到最小火嘴，而二段进出料换热器却开着旁路，即部分热物流未进入进出料换热器，而是走换热器旁路，热量未充分利用;②若要完全停用加热炉，建议采用高效换热器，即使二段加氢反应器温升仅20多摄氏度，也可停炉;③开发新的一段加氢催化剂。

3 裂解汽油加氢工艺流程的拓展

3.1 增加C8馏分抽提苯乙烯装置

粗裂解汽油中含有4%～5.5%的苯乙烯。在2000年前，我國的乙烯装置能力普遍在600kt/a以下，因此，裂解汽油中的苯乙烯含量不足10kt/a，达不到抽提苯乙烯的经济规模（20kt/a苯乙烯），另外抽提苯乙烯技术也不够成熟。进入21世纪，国内的乙烯装置能力普遍提高到800kt/a以上，其中副产裂解汽油中的苯乙烯含量已达到25～35kt/a。同时，裂解C8馏分抽提苯乙烯的技术取得突破，促成C8抽提苯乙烯技术走向工业化。

3.2 C8抽提苯乙烯的经济价值

①苯乙烯的价值比C8馏分高;②苯乙烯被抽提后，裂解汽油加氢氢耗减少;③抽余的C8馏分价值升高。其原因是抽余C8馏分中乙苯含量可小于20%，这股C8可作PX装置的原料，若苯乙烯不被抽出，则加氢成为乙苯，使得裂解C8馏分中乙苯含量高达40%～50%，不能作为PX装置的原料。

3.3 C8馏分抽提苯乙烯技术在裂解汽油加氢

装置中的位置C8馏分抽提苯乙烯装置，原裂解汽油加氢装置中的脱C9塔，改为脱C8、C9塔，该塔仅需要改变操作条件，无需进一步改造。

4 裂解汽油加氢工艺流程的延伸

4.1 C6+增产BTX技术

BTX是重要的基本有机原料，用途广泛，但裂解C9+馏分，目前价值很低，主要作燃料或加氢后作溶剂油。C6+增产BTX的技术，称为APU（先进的工艺单元）技术。APU的核心是在氢氛围下把C9+中的重芳烃、茚、双环戊二烯转化为BTX，其主要反应有如下几类：

①C9以上芳烃脱烷基生成BTX;②烷基转移反应：甲苯和三甲苯生成二甲苯;③茚和双环戊二烯转化为BTX;④非芳裂解为乙烷、丙烷、少量丁烷。

通过上述反应后，加氢后的C6+转化为轻烃和BTX及少量重组分。这样，原加氢C6～C8需经芳烃抽提获得BTX的工艺流程，就无需芳烃抽提，即无需外界加入溶剂，就可使非芳和BTX分离。

4.2 APU技术的经济效益

APU技术与芳烃抽提相比，不仅增产芳烃，能耗下降，且产出大量的乙烷、丙烷、丁烷等轻烃，这些轻烃比石脑油又可多产乙烯、丙烯，因此APU技术的经济效益可从3方面进行计算。

①能耗下降，可降低能耗成本约800万元/a;②芳烃产量增加37.4kt/a，这些芳烃的增加主要是由C9+转化而来，按芳烃与C9+的价格差1000元/t，则增效3740万元;③由于APU产出了72.1kt/a的轻烃（乙烷、丙烷、丁烷），轻烃返回乙烯装置裂解，可多产乙烯、丙烯。若按轻烃比石脑油增值500元/t，则其增效3600万元/a。

从另一角度看，芳烃抽提产出抽余油52.1kt/a，轻烃比抽余油多20kt/a，这些轻烃是从C9+来的，轻烃比C9+增值3600万元/a。总之，用APU技术替代芳烃抽提技术，从经济性上比较，有很大的优势。

5 结语

目前的能耗与2010年时的裂解汽油加氢装置相比，下降了35%～40%。其裂解汽油加氢技术处于世界领先地位。近10年来，裂解汽油加氢技术又开发和延伸了多种技术，如裂解汽油（C8馏分）抽提苯乙烯技术，增产BTX（APU）技术等。

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