白油加氢装置分馏塔加热方案比较

吴仕生 王洋 卢峰 吕联

摘      要：采用加氢法以柴油馏分为原料生产轻质白油，为满足产品质量要求，分馏塔可采用重沸炉加热方案和进料加热炉方案。产品分馏塔采用重沸炉加热方案，具有操作稳定，石脑油、轻质白油产品含水低，含油污水排放少等优点，但塔釜温度较高，塔底油存在热分解的风险;产品分馏塔采用进料加热炉加热方案，具有流程简单， 塔釜温度低，塔底油不会发生热分解等优点，与重沸炉加热方案相比，进料加热炉方案减少设备、管道投资120余万元，加工每吨原料装置能耗减少38.86 MJ。因此，在设备和管道投资、装置占地、能耗等方面，进料加热炉加热方案优于重沸炉加热方案。

关  键  词：柴油馏分油;轻质白油;加氢精制;分馏塔;重沸炉方案;进料加热炉方案

中图分类号：TE 624       文獻标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）09-2084-04

Abstract： Light white oil is produced from diesel by hydrogenation， in order to meet product quality requirements， reboiler heating scheme and feed heating furnace scheme can be adopted for fractionator. The reboiler heating scheme has the advantages of stable operation， low water cut of naphtha and light white oil， and less oily sewage， etc. However， the temperature of the bottom oil is relatively high， and there is the risk of thermal decomposition of the bottom oil. The feed heating furnace scheme has the advantages of simple process， low temperature and no thermal decomposition risk of tower bottom oil. Compared with the reboiler heating scheme， the investment of equipment and pipeline of the feed heating furnace scheme is reduced by more than. 2 million Yuan， and the energy consumption per ton of raw materials of the unit is reduced by 38.86 MJ. Therefore， in terms of equipment and pipeline investment， unit occupation and energy consumption， the scheme of feed heating furnace is better than the reboiler heating scheme.

Key words： Diesel; Light white oil; Hydrotreating; Fractionator; Reboiler scheme; Feed heating furnace scheme

轻质白油即D系列溶剂油，又称脱芳溶剂油、特种溶剂油，该产品与人们的衣食住行密切相关。轻质白油产品型号较多，不同型号应用行业不同，主要应用于日化、金属加工、皮革、涂料、印染油墨、化工聚合、工业清洗剂等行业，还可作为工业用气雾剂、刹虫剂、油漆气雾剂等气雾剂的基础原料。近几年轻质白油作为新兴环保溶剂油已被越来越多的下游企业认可，应用范围十分广泛，应用领域也在不断扩大。

我国溶剂油市场质量良莠不齐，中低端市场占80%，山东和广东是我国溶剂油的主要产区，目前国内生产情况是中低端产业过剩、高端产业不足。随着国家环保政策的日趋严格以及相关法律法规的逐步完善，国内人们环保意识的增强和对生活品质要求日渐提高，各应用领域对轻质白油指标也提出了更严苛的要求，国内市场对轻质白油需求日益增加。NB/SH/T 0913—2015 中规定了Ⅰ、Ⅱ类轻质白油指标要求，Ⅰ类标准芳烃质量分数要低于0.5%，Ⅱ类标准芳烃质量分数要低于0.05%。轻质白油替代溶剂油作为环保溶剂油的时代已经来临，轻质白油必将向清洁环保、低芳烃、无害化、高端低凝方向发展。

轻质白油的精制过程主要包括脱芳烃、脱硫和脱色3个过程[1]。目前轻质白油生产工艺多采用高压加氢法，加氢部分可采用“加氢处理-异构脱    蜡-补充精制”两段加氢工艺，两段反应分别采用独立的循环氢系统和高低分系统。一段加氢处理后的反应产物经汽提塔后脱除H2S，硫、氮含量满足要求后进入第二段反应，在贵金属催化剂下发生异构降凝和芳烃饱和反应。分馏部分采用常压-减压分离工艺，常压塔和减压塔侧线汽提塔切割出不同牌号的轻质白油产品。流程示意图见图1。

原料油经深度加氢精制实现脱硫、脱氮，使原料油中硫、氮等杂质的含量降低，在异构脱蜡-补充精制催化剂的作用下异构降凝、深度脱芳，提高产品的黏温特性、颜色及稳定性，最后通过精细切割获得窄馏分产品[2-5，8]。轻质白油产品的馏程范围在40 ℃的范围内，其馏程宽窄直接决定着它的性能指标，馏程范围越窄，性能越优异，因此切割的精细程度对产品质量有着至关重要的影响。

1  分馏塔加热方案

由于异构脱蜡-补充精制反应的温升较低，仅以异构脱蜡-补充精制反应产物为热源不能满足分馏塔的进料温度要求，分馏部分需要设置加热炉，既可以采用进料加热炉将原料加热到分离所需温度进入分馏塔，也可采用设置重沸炉提供分馏塔所需的热量[6-7]。

异构脱蜡段冷低分油与反应产物换热后，进入进料加热炉加热，满足分馏要求后进入分馏塔，分馏塔塔底采用过热蒸汽汽提，流程如图2，这种方式称为进料加热炉方案。

异构脱蜡段低分油与反应流出物换热后进入分馏塔，分馏塔底设置重沸炉，流程如图3，这种方式称为重沸炉方案。

直餾柴油加氢装置分馏塔多采用重沸炉方案，该方案具有适应性强、操作灵活等优点 [6-7]。本文以某厂20万t·a-1轻质白油加氢装置为例，在反应部分条件相同的前提下，分别对分馏部分常压塔的进料加热炉方案和重沸炉方案进行模拟计算，从操作条件、产品质量、投资、能耗等方面进行对比。

2  原料性质及操作条件

装置原料为常三线直馏柴油，装置所需氢气由制氢装置提供，纯度为99.9%，温度为40 ℃，压力为2.0 MPa（G），原料性质见表1。加氢处理反应器入口氢分压为15 MPa，加氢处理段体积空速为   0.5 h-1，氢油体积比为500∶1，平均反应温度305 ℃，异构脱蜡-补充精制体积空速为1.0 h-1，氢油体积比为600∶1，平均反应温度分别为290 ℃和220 ℃，主要反应条件见表2。分馏塔顶压力为200 kPa（A），回流温度40 ℃，主要操作条件见表3。

3  工艺流程对比

在原料油、反应条件、氢油体积比、分馏塔操作压力不变的情况下，采用PROⅡ模拟软件分别对分馏塔重沸炉方案和进料加热炉方案进行模拟计算，从产品性质、操作条件、设备投资、能耗等方面对两种方案进行定量的分析比较。

与重沸炉方案相比，进料加热炉方案中分馏塔采用过热蒸汽汽提，塔顶石脑油产品、侧线产品及塔底油含水，需要后续脱水处理。由表3可知，常压塔顶回流罐及侧线产品聚结脱水及塔底油后续脱水产生含油污水约0.72 t·h-1。常压塔顶压力为    0.2 MPa，既能保证塔的分离要求，又能保证塔顶气体能够进入全厂燃料气系统或进入装置内加热炉燃烧，避免了压力太低需要设置压缩机升压才能回收利用的现象。

由表4可以看出，重沸炉方案的炉负荷高于加热炉负荷，重沸炉出口温度为348 ℃，高于进料加热炉出口温度310 ℃，温度较高的情况下原料油有分解的可能，炉管容易结焦;加热炉进料为24 t·h-1，重沸炉进料量为40 t·h-1，重沸炉循环量较大。

由表5可见，分馏塔采用重沸炉加热方案和进料加热炉方案的产品都能满足轻质白油窄馏分要求，轻质白油Ⅰ（160～205 ℃），轻质白油Ⅱ（205～245 ℃）均能满足轻质白油（NB/SH/T  0913—2015）Ⅱ类指标要求。重沸炉的塔底温度远高于进料加热炉方案的塔底温度。重沸炉方案中塔顶石脑油产品、侧线轻质白油产品和分馏塔底油均不含水分。进料加热炉方案中轻质白油Ⅰ和轻质白油Ⅱ产品中含水量低，而石脑油产品和分馏塔底油含水较高，塔底油中的水需要在减压塔中进一步脱除。

由表6可见，重沸炉方案由重沸炉和强制循环泵组成，与进料炉方案相比，增加了一组重沸炉强制循环泵，相应的管道、占地、加热炉负荷均增加，设备、管道购置费用增加约120万元。

分馏塔的进料加热炉方案主要消耗蒸汽和燃料气，重沸炉方案主要消耗燃料气和电，2种方案的电、燃料气和蒸汽的消耗对比见表7。按某厂   20万t·a-1的加工规模计算，重沸炉方案加工每吨原料能耗相比增加38.86 MJ。

4  结 论

1）与进料加热炉方案相比，重沸炉方案的石脑油、轻质白油Ⅰ、轻质白油Ⅱ产品不含水，省去脱水设备，减少含油污水排放。

2）与重沸炉方案相比，进料加热炉方案流程简单，塔底温度较低，在设备数量、管道、设备占地、投资等方面均优于重沸炉方案。

3）与进料加热炉方案相比，重沸炉方案塔底温度较高，塔底油存在热分解的可能。

4）重沸炉方案节省了过热蒸汽用量，增加了燃料气消耗量及用电量，加工每吨原料装置能耗比加热炉方案增加38.86 MJ。

综上所述，本装置中以常三线直馏柴油为原料生产轻质白油时，重沸炉方案和进料加热炉方案的产品质量都能满足要求，进料加热炉方案流程简单，在设备投资、装置占地、能耗方面优于重沸炉方案。

参考文献

[1]全辉.加氢生产低芳溶剂油技术[J].当代石油化工，2007（15）：38-44.

[2]苏江.荆门石化轻质白油生产技术的开发与应用[D].武汉：武汉工程大学，2016.

[3]宋君辉.加氢改造柴油馏分生产轻质白油和变压器油调和组分的研究[J].石油炼制与化工，2019（7）：40-45.

[4]姚春雷.加氢生产高档润滑油基础油和白油技术[J].润滑油，2015（1）：54-58.

[5]孙鹏.柴油高压加氢生产轻质白油技术的开发及工业应用[J].石油炼制与化工，2018（12）：71-74.

[6]赵秀文，王国旗，聂程，等.柴油加氢精制装置分馏流程比较[J].当代化工，2013，42（5）：593-595.

[7]王德会.柴油加氢精制装置分馏流程设计[J].炼油设计，1995，25（3）：9-12.

[8]刘平，姚春雷，全辉.FRIPP加氢生产超清洁溶剂油技术[J].当代化工，2007，36（4）：355-357.