隔板塔在催化重整的应用效果分析

2023-11-24黄小瑜王金华

石油石化绿色低碳 2023年5期

黄小瑜，王金华

（洛阳瑞泽石化工程有限公司，河南洛阳 470000）

催化重整是石油炼制的重要过程之一，通过催化重整反应使石脑油转变为富含芳烃的重整生成油。重整生成油可以作为汽油调和组分，同时可得到苯、甲苯、二甲苯等重要的化工原料。催化重整装置规模大，重整生成油的分馏部分流程长，设备数量多，能耗在很大程度上影响重整产品的生产成本。

随着环保要求越来越高，国内外对汽油组分要求日渐苛刻，降低苯和芳烃含量已成大趋势。重整生成油作为调和油的应用有所减少，作为芳烃产品的应用逐步扩大。但近些年随着市场波动，重整装置产的汽油调和组分和芳烃产品效益也不稳定，及时调整产品线对炼油装置提高经济效益至关重要。

随着安全环保要求的全面升级，占地面积的局限严重影响和制约装置建设规模。因此，优化、简化重整生成油的分馏工艺流程，实现灵活操作对全装置节能意义重大。

1 隔板塔研究进展

随着化工技术发展，行业竞争加剧，具有节能优势的隔板精馏亦称为分壁精馏（DWC（Dividing Wall Column），Kaibel塔）技术，受到更多关注和应用。隔板塔精馏是一种完全热耦合的蒸馏塔，具有能耗低、投资少等优点[1-5]。

隔板塔即在普通精馏塔内设置一垂直隔板，使单塔实现两塔的功能，避免两塔流程中中间组分的返混，并提高热力学效率，大幅降低能耗。同时，采用隔板塔技术，可节省一个精馏塔及附属设备（包括冷凝器、再沸器、回流罐、回流泵等），减少设备投资，节约占地面积。

目前全世界大约有300座隔板塔在运行，大部分为填料塔。根据实践验证，对于多组分分离（一般为三组分），隔板精馏技术能够节能20%～30%，节省投资20%～30%。隔板精馏工艺技术主要由BASF，UOP，KBR，Bayer等少数国外公司掌握，装置应用绝大部分在国外。全球隔板精馏塔（DWC）应用数量统计见图1。

图1 全球隔板塔（DWC）数量统计

国内隔板精馏技术的研究起步比较晚，大多停留在理论研究阶段，工业实施规模小，分离精度低，经济效益不明显。目前为止，隔板塔在连续重整装置应用较多的是脱庚烷塔、二甲苯塔、苯—甲苯塔。

2 普通精馏与隔板塔精馏工艺对比

某炼厂100万吨/年连续重整装置采用隔板塔分馏工艺，该文将该工艺与普通精馏工艺进行了对比。

常规精馏方法可实现一塔分离两组分混合物，当混合物中含有两个以上组分时须使用多个精馏塔才能完成分离[6]。以三组分混合物分离为例，常规分离方法需两个精馏塔，中间组分在第一个精馏塔中存在再混合现象，降低能效；采用隔板塔精馏进行三组分分离只需一个塔，大幅降低占地面积和设备投资，能耗较两塔流程可节约30%左右。隔板塔是一种典型的化工强化设备，可实现轻组分A、中间组分B和重组分C三组分混合物的清晰分割，但对所分离物系的组成、相对挥发度、所分离物系纯度、塔操作压力及进料组成都有一定要求[2,7]。该装置分离的重整生成油满足隔板塔精馏对原料的要求。

该装置选用的隔板塔精馏技术，目前在国内炼油装置中应用已超过50套。随着化工行业竞争加剧，对精馏能耗要求不断提高，隔板精馏技术随着设计手段日趋成熟，逐渐被市场和用户认可，已经取得了显著的经济效益。图2、3为普通精馏和隔板塔精馏流程对比。

超微粉碎技术对灵芝中三萜类成分溶出的影响…………………………………………………… 张福君等（5）：599

图2 普通双塔精馏

图3 隔板塔单塔精馏

2.1 重整生成油普通精馏工艺

近些年，催化重整装置的原料石脑油普遍偏重，重整汽油颜色偏深，重组分含量较高。重整生成油需通过脱庚烷塔、二甲苯塔、重芳烃塔三塔得到C6和C7组分、混合二甲苯、C9和C10组分（汽油调和组分）和重芳烃。重整生成油的普通精馏工艺见图4虚线框部分。

图4 重整生成油普通精馏工艺流程

（1）重整生成油脱除C5组分后，C6及组分送至脱庚烷塔进料，脱庚烷塔塔顶出C6、C7组分，送至抽提单元进行芳烃和非芳烃的分离；脱庚烷塔底产品C8及组分送至二甲苯塔分离。脱庚烷塔和二甲苯采用热联合方式利用二甲苯塔提压操作，二甲苯塔塔顶气作为脱庚烷塔底重沸器的热源，采用该方式可节能15%。

（2）二甲苯塔（操作压力0.6 MPa）塔顶分馏出混合二甲苯产品送出装置，为了节能二甲苯塔顶回流罐采用热回流，二甲苯塔塔顶气为脱庚烷塔提供热源，塔底的C9及产品送至重芳烃塔分离，由于二甲苯塔底温度310～320 ℃，温度较高，采用加热炉为该塔提供热源。

（3）重芳烃塔采用常压操作，塔顶分离出C9、C10组分作为汽油调和组分送出装置，塔底的重组分送至柴油罐区调和，重芳烃塔底利用二甲苯塔塔底物流作为热源。

通过以三个精馏塔的分离才能得到C6C7组分、混合二甲苯、C9C10组分和重芳烃，流程长，能耗高，占地大，一次性投资高。

2.2 重整生成油隔板塔精馏工艺

为解决重整汽油干点高的问题、并在满足汽油中苯含量要求的同时降低装置能耗、优化工艺流程，脱庚烷塔和二甲苯塔选用隔板塔精馏工艺。两个隔板塔可实现普通精馏三个塔的精馏功能，大大降低装置一次性投资和操作费用。此外，还可实现灵活操作，满足多变的市场需求。重整生成油隔板塔精馏工艺流程见图5虚线框部分。

图5 重整生成油隔板塔分馏工艺流程

（1）重整生成油脱除C5组分后，C6及组分送至脱庚烷塔进料，塔顶分馏出C6组分送至抽提单元；塔侧线抽出的C7组分可根据市场需求进抽提单元实现芳烃和非芳烃的分离，也可直接作为汽油调和组分送出装置；塔底的C8及产品送至二甲苯塔进料。脱庚烷塔塔底采用二甲苯塔塔顶气作为热源，采用热联合方式可节能15%左右。

（2）二甲苯塔塔顶分馏出混合二甲苯产品送出装置，塔顶回流罐采用热回流；塔底侧线液相采出C9、C10组分冷却至40 ℃作为汽油调和组分送至罐区；塔底分馏出的重芳烃冷却至40 ℃送至柴油罐区。二甲苯塔塔底物流作为重芳烃塔重沸器热源。

采用两个隔板塔，可以实现三个普通精馏塔精馏功能，得到C6组分、C7组分、混合二甲苯、C9～C10汽油调和组分和重芳烃。流程简单，能耗低，占地少，一次性投资低。