重整装置原料优化调整及效果

吴 翔

（中国石化上海石油化工股份有限公司芳烃部，200540）

重整装置原料优化调整及效果

吴 翔

（中国石化上海石油化工股份有限公司芳烃部，200540）

介绍了催化重整装置目前的原料现状，根据装置情况，对重整原料和生成油组分了分析，通过采取适当提高重整原料初馏点、优化原料配置等措施，优化调整重整原料。原料调整后，重整装置有效负荷提高，达到了进一步增产的目的。

重整装置 原料组成 优化

催化重整工艺是以辛烷值较低的石脑油为原料，生产高辛烷值汽油组分和芳烃，副产富氢气体和液化石油气。在工业化生产中，主要用于生产高辛烷值车用汽油调和组分和基本有机原料苯、甲苯和C8芳烃。

随着石油炼制和石油化工的发展，石油芳烃已占主导地位，其生产原料主要来自催化重整和高温裂解汽油。世界BTX（苯、甲苯、混二甲苯）芳烃生产中，重整芳烃占53%，高温裂解芳烃约占25%。此外催化重整C9芳烃是甲苯歧化／烷基转移生产苯和二甲苯的原料，催化重整亦已成为芳烃生产的主要途径。

中国石化上海石油化工股份有限公司（以下简称上海石化）芳烃部目前拥有3套重整装置，其中1＃、2＃连续重整装置均以生产芳烃为主要目的，3＃重整装置以生产高辛烷值汽油为目的。

芳烃与汽油生产最主要的差异在于原料的选择。通过对重整生成油产率及组成等性质分析，选择最合适的原料，既可以使目的产物的收率最大化，又可以大大降低装置的综合能耗，从而实现经济效益的最大化。

1 重整原料的选择与产品的分布

催化重整工艺是以C6～C11石脑油为原料，在一定的操作条件和催化剂的作用下，原料（烃）分子结构发生重新排列，使环烷烃及烷烃转化为芳烃或异构烷烃。现有的催化重整装置主要生产高辛烷值汽油调和组分或芳烃。

1.1 馏程

重整反应中最主要的是生成芳烃的反应，这类反应大多数是碳原子数不变的脱氢反应，例如环己烷脱氢生成苯，正庚烷环化脱氢生成甲苯。因此在选择馏程时应根据芳烃的碳原子数、重整过程中进行的化学反应和有关单体烃的沸点来确定。生产各种产品时的适宜馏程列于表1。

表1 生产各种产品时的适宜馏程［1］

C6～C8主要烃类的沸点分别为60～81，80～111，110～145℃，因此，当生产苯、甲苯、二甲苯时，重整原料的馏程一般选择60～85，85～110，110～145℃。沸点小于60℃的烃类分子中的碳原子数小于6，原料中含有小于60℃馏分进入重整装置，不能增加芳烃产率，只会降低装置的有效处理能力或加快积炭速率。

重整进料馏程目前一般为76～177℃，初馏点偏低，且干点过高，影响了产品分布，加快积炭速率。对同一种原料来说，改变其初馏点和干点，将显著改变原料的组成。表2列出了不同初馏点的原料对产物分布的影响。

表2 不同初馏点的原料组成及产物分布情况

图1为重整原料终馏点与积炭速率的关系。原料终馏点选取180℃，是因为在重整反应转化后其沸点将增加20～30℃，如果原料终馏点过高，重整汽油的终馏点会超过汽油标准。此外终馏点过高，在重整过程中多环芳烃量会增加，加速催化剂的积炭速率，缩短生产周期。从图1可以得出：当终馏点超过180℃时，随着终馏点的提升高，催化剂积炭速率几乎呈直线上升。

图1 重整原料终馏点与积炭速率的关系

1.2 重整指数

重整原料油质量主要取决于其环烷烃和芳烃的含量（质量分数，下同），原料中环烷烃和芳烃的含量越高，生成油的芳烃产量越大，辛烷值越高。通常用重整指数来描述重整原料油质量的具体指标［2］，即∑（N＋A）或∑（N＋2A），重整指数高则表明原料油质量好。国内常用芳烃潜含量来表示，但是原料中芳烃潜含量只能说明生产芳烃的可能性，芳烃产率高低还要取决于催化剂性能及操作条件。

1.3 重整进料组成

原料组成对重整反应有重要影响，在重整过程中，根据碳原子数以及结构的不同，环烷烃转化为芳烃的速度存在着较大差异，此外，部分烷烃也转化为芳烃。因此，原料的组成对重整生成油收率和产品分布有较大影响。

表3中各装置产物中环烷烃含量相当，表明其反应深度相当。一般认为芳烃潜含量越高其生成油芳烃收率也越高，但从表中数据可知，原料1与原料2芳潜基本相当，但是芳烃收率却相差4个百分点；而原料3的芳潜含量远远低于原料4的芳潜，但是两者的生成油芳烃收率却基本相当。因此，芳烃潜含量只是粗略估算原料好坏的一个判断依据，原料的组成对产物分布的影响很大。

原料3虽然为贫料（芳烃潜含量低），但芳烃收率达到了72.88%，C8芳烃收率更是高达30.36%，是一个相当好的重整进料，适合生产芳烃型重整装置。

原料4为富料（芳烃潜含量高），从C6到C＋10均有分布，虽然其芳烃收率是4种原料中最高的，达到了74.55%，但其生成油中的C＋10芳烃含量比原料3高了11.52个百分点，而C8芳烃含量比原料3低了8.38个百分点，其不适合生产芳烃的重整装置，但其生产油的有效组分大多为汽油调和组分，故完全满足生产汽油的重整装置要求。

表3 各进料组成与产物分布

续表3

综上所述，芳烃收率的高低虽然是检验芳烃联合装置的重要指标，但是目的产物的收率才是我们的生产目标，因此根据目的产物的组成控制进料组分是一个必要的手段，既可以使目的产物收率最大化，也可以大大降低装置的综合能耗［3］。

2 重整原料优化措施及效果

按照目前的炼油工艺及技术，能够提供满足重整所需要的原料类型有直馏石脑油、加氢裂化石脑油、焦化石脑油、催化裂化石脑油、乙烯裂解抽余油［4］。

上海石化目前重整原料的主要有高压加氢重石脑油、中压加氢重石脑油、预加氢直馏石脑油3股馏分，共计2 500 kt／a。受上游炼厂加工能力和乙烯能力影响，根据石脑油平衡和质量考察情况，按照“宜芳则芳、宜烯则烯”的原则，将芳烃潜含量高的加氢裂化石脑油和环烷烃、芳烃含量高的直馏石脑油也全部作为重整原料，提高重整装置负荷，实现效益最大化。

2.1 原油的优化选择

从2013年起，上海石化对原油采购进行了适当调整，尽量采购环烷烃、芳烃含量高的原油。2013年上海石化原油总加工量为15.67 Mt，其中巴士拉轻质原油占原油总加工量的32.76%，沙特中质油占21.74%，阿曼油占13.64%，伊朗重质原油占6.20%。表4为不同原油的链烷烃、环烷烃和芳烃含量情况。

表4 不同原油的链烷烃、环烷烃和芳烃含量情况 %

从表4可知：罕戈原油常顶油中环烷烃、芳烃含量最高，科威特原油中环烷烃、芳烃含量最低。

2.2 适当提高重整原料初馏点

2012年以来，适当提高重整原料的初馏点进行控制，1＃重整进料初馏点由2011年的78.9℃提高至2012年的84.4℃，2＃重整进料初馏点由2011年的79.1℃提高至2012年的86.7℃，2013年3套重整原料初馏点基本控制在85℃以上，以提高重整装置有效负荷及原料的质量，进一步增产芳烃产品。

以3＃重整装置为例，在处理量基本相同的情况下，将进料初馏点提高约9℃，重整生成油收率提高了2.61个百分点，催化剂积炭速率明显下降。表5为3＃重整装置进料初馏点调整前后C＋5液体收率（简称液收）及待生催化剂碳含量变化情况。

表5 C＋5液收及待生催化剂碳含量变化

从表5可以看出：初馏点优化后，C＋5液收明显上升。重整进料终馏点未作调整，主要是3＃重整装置的生成油用于汽油调和组分和生产芳烃，其终馏点的控制已比较理想。

2.3 合理调整重石脑油原料的配置

上海石化3套重整装置原料由高压、中压加氢裂化和预加氢供应。加氢裂化重石脑油是生产芳烃的优质原料，芳烃潜含量高，在51%左右；直馏预加氢精制石脑油芳烃潜含量较低，在35%左右。

因上海石化3套重整装置工艺上存在差异，1＃连续重整采用UOP一代技术，反应压力高；2＃、3＃连续重整采用UOP三代技术，2＃连续重整以生产芳烃为主要目的，3＃连续重整是以生产高辛烷值汽油为目的。因此，为了增产芳烃产品，优化了原料结构，加氢裂化重石脑油和中压加氢裂化重石脑油全部供给2＃重整装置生产PX产品，芳烃潜含量低的精制石脑油供1＃、3＃重整装置。

2＃重整原料优化后，高压加氢裂化重石脑油约50 t／h，中压加氢裂化约45 t／h，全部供应2＃重整。在装置处理量基本相同的情况下，芳烃潜含量上升了约6.88个百分点，重整生成油收率提高了2.8个百分点，芳烃产率提高了4.85个百分点。表6为2＃重整装置原料优化前后主要经济指标变化情况。

表6 原料优化前后与技术指标变化

续表6

从表6可知：原料优化后，各项技术指标得到明显改善，特别是芳烃产率有了很大提高，脱戊烷油收率和纯氢产率的上升对提高装置经济效益的效果十分明显。

2.4 裂解抽余油的合理利用

乙烯裂解抽余油分苯抽余油和甲苯抽余油，苯抽余油抽出量（设计值）为7.3 t／h，甲苯抽余油抽出量（设计值）为1.2 t／h，以前送油品做汽油调和组分。由于抽余油辛烷值较低，影响汽油调合质量，需要用高辛烷值的甲基叔丁基醚（MTBE）、二甲苯进行调和，造成高辛烷值资源的浪费。然而乙烯裂解抽余油富含碳六环烷烃，是较为理想的重整原料以增产苯产品。为了提高乙烯裂解抽余油的附加值，同时随着国内纯苯市场发展趋势较好，生产纯苯经济效益较好。为达到效益最大化，把1＃抽提抽余油（乙烯裂解抽余油）增加管线送至预加氢装置处理后作为生产芳烃原料，2013年累计掺炼裂解抽余油52.7 kt，从而提高原料中的C6、C7环烷烃含量，提高纯苯产量。经炼油全流程模型进行了重整产品模拟计算，每吨混合抽余油可生产0.31 t苯、0.09 t甲苯和0.09 t混二甲苯产品。表7为乙烯裂解抽余油典型的分析数据，苯抽余油和甲苯抽余油的辛烷值（研究法）分别为62.3和57.9。

表7 乙烯裂解抽余油典型的分析数据 %

从表7可以看出：苯抽余油中环烷烃含量高达56.90%，甲苯抽余油中环烷烃含量也有17.80%；从组分上看，乙烯裂解抽余油做重整原料可以增产苯和甲苯，但对于主产PX的芳烃装置效果不佳，抽余油中大多为C6和C7组分，C6和C7组分链烷烃的转化率很低，而且有副反应发生，会产生很多液化石油气组分，产氢也会相对降低。

乙烯裂解抽余油作为重整原料，其目的产物为苯和甲苯，若用作重整原料，须根据市场和生产情况综合考虑。

3 结语

（1）目前重整进料的构成属于芳烃和汽油兼顾型，如果要最大化生产PX则应严格控制重整进料馏程；如果要提高苯的产率，则可以考虑用乙烯裂解抽余油作为重整进料。

（2）根据原料族组成和芳烃潜含量只能粗略判断原料的优劣，只有从原料的组成出发，根据催化重整反应规律和催化剂特点，才能科学预测重整产率和产物分布。

（3）上海石化要充分利用炼化一体化优势，在进行重整原料优化时，应根据市场需求，合理调配3套连续重整的原料，最大限度地提高目的产物的收率，从而使收益最大化。

（4）通过提高重整进料初馏点，提高了芳烃的产率，保证了重整装置的有效运行负荷。

［1］ 徐承恩.催化重整工艺与工程［M］.北京：中国石化出版社，2006.

［2］ 李成栋.催化重整装置技术问答［M］.3版.北京：中国石化出版社，2010.

［3］ 李成栋.催化重整操作指南［M］.北京：中国石化出版社，2001.

［4］ 侯祥麟.中国炼油技术［M］.2版.北京：中国石化出版社，2001.

Material Optimization and Adjustment of Reforming C4Plant and the Effects

Wu Xiang
（Aromatics Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.200540）

The current status of material of catalytic reforming palnt was introduced.Based on the plant situation，the reforming material and constituents of generated oil were analyzed.The reforming material was adjusted through increasing dropping point and optimizing material configuration.After adjustment of materiial，the effective load of reforming plant was improved，and gained the target of increasing output.

reforming plant，material constituents，optimization

1674－1099 （2014）04－0011－05

TE624

A

2014－06－30。

吴翔，男，1966年出生，2013年毕业于华东师范大学会计专业，助理工程师，现从事芳烃生产工作。