催化重整装置轻石脑油生产戊烷发泡剂的工业实践

刘 飞，于 宁，田 园

(1.中国石化青岛石油化工有限责任公司，山东 青岛 266043；2.中国石化石油化工科学研究院；3.国网物资有限公司)

在催化重整装置中，预加氢单元分馏塔可将加氢石脑油切割分为轻石脑油和重整原料两部分[1-2]。随着炼油能力的日趋增加，轻石脑油的产量也大幅度增加，如何合理利用轻石脑油成为工业生产的一项重要课题。目前轻石脑油常被作为汽油调合组分或者芳构化装置的原料，但由于轻石脑油富含C4～C6烷烃，将其直接调入汽油，会降低汽油辛烷值和增大汽油蒸气压。将轻石脑油进行芳构化转化则需要新建装置，增加投资费用。而由于轻石脑油中富含C5烷烃，该部分原料还可以用于生产高纯度戊烷油，即戊烷发泡剂[3-4]。

发泡剂是促进产生泡沫从而形成闭孔或联孔结构材料的物质，又称为泡沫剂或起泡剂。传统的氟氯烃类发泡剂由于环境污染问题逐渐被弃用，而戊烷发泡剂由于温室效应潜能(GWP)小、毒性小、安全环保等优势，可以作为氟氯烃替代品满足环保方面的各项要求[5]。从发泡剂的物理化学特性上来看，重整装置非常适合作为生产高纯度戊烷发泡剂的装置。重整预加氢反应器脱除石脑油中的硫、氮、氧等杂质，经过分馏单元分离，就能得到优质的戊烷发泡剂[6]。为进一步提高产品附加值，增加经济收益，考虑通过工艺参数调整，生产符合国家标准GB/T 22053—2008《戊烷发泡剂》要求的戊烷发泡剂产品[7]。

1 技术方案及流程

中国石化青岛石油化工有限责任公司(简称青岛石化)250 kt/a催化重整装置预加氢分馏单元含蒸发塔及分馏塔，其工艺流程示意见图1。

图1 催化重整装置预加氢处理单元工艺流程示意

在轻石脑油作为调合组分的方案(方案1)中，蒸发塔和分馏塔的作用是将预加氢反应产物中不适合作重整原料的轻组分分出，得到合适馏程的精制石脑油作为重整进料。蒸发塔主要分离加氢后的硫化氢等酸性组分及水分等杂质，通过控制塔底温度可以使精制石脑油中水质量分数低于5 μg/g，硫质量分数低于5 μg/g，从而满足重整进料的要求。分馏塔主要分离原料中的轻烃，使轻烃中C5质量分数保持在85%以上，从而使重整单元进料保持在适宜的馏程范围，提高重整过程的经济性。在常规工艺条件下，蒸发塔采用全回流操作，分馏塔塔顶轻石脑油作为汽油调合组分。

在轻石脑油作为高纯度的戊烷发泡剂的方案(方案2)中，为了最小限度地变更原有工艺流程及设备设施，仅对现有催化重整装置预加氢分馏单元的蒸发塔及分馏塔的操作条件作出调整。在现有流程基础上，调整蒸发塔的回流使之由全回流改为部分回流，塔顶抽出部分小于C5的馏分油，从而使分馏塔塔顶生产纯度大于98%的C5组分发泡剂。

2 两种方案工业应用结果

2.1 工艺条件对比

方案1和方案2的工艺条件见表1所示。

表1 两种方案的工艺条件对比

由表1可以看出：与方案1相比，方案2的工艺条件主要进行了如下调整：①蒸发塔塔底温度由185～190 ℃提升至200～204 ℃，塔顶回流量由7 t/h提高至9 t/h，塔顶温度由60 ℃提高至84～88 ℃，温度和回流量的提高可以将部分轻烃组分由塔顶脱除；蒸发塔由全回流操作改为外送部分C3和C4，外送量为0.5～0.8 t/h；蒸发塔的含硫气外送量由450～550 m3/h提高至550～600 m3/h。②分馏塔塔顶温度由70～75 ℃降低至68～72 ℃，塔顶回流量由11 t/h提高至12 t/h；由于部分轻烃已从蒸发塔塔顶脱除，因此分馏塔的轻石脑油C5馏分外送量由2～2.5 t/h降低至1.5～2 t/h。

2.2 产品性质对比

表2为两种方案的轻石脑油中烷烃组成分析数据。2017年5月17日，装置按方案1的工艺参数进行稳定运转，2017年5月24日，装置按方案2的

表2 两种方案的轻石脑油中烷烃组成分析数据 w，%

工艺参数进行调整。由表2可以看出：按方案1进行操作运转时，轻石脑油中C5质量分数为86.65%；按方案2进行操作运转时，轻石脑油中C5质量分数为98.06%，达到轻石脑油中C5质量分数大于98%的要求，其他性质均满足国家标准GB/T 22053—2008《戊烷发泡剂》规定的要求。

2.3 生产及安全性分析

装置按方案2在不新增设备设施，仅通过局部调整现有装置流程的情况下，可生产出满足国家标准GB/T 22053—2008要求的戊烷发泡剂产品。为了将C3、C4组分分离出来，方案2提高了蒸发塔的操作温度，塔顶温度由60 ℃提高至84～88 ℃，导致塔顶冷却器负荷大幅增加，塔顶冷却器负荷增加的问题可以通过降低装置处理量的方法来解决。考虑到蒸发塔及分馏塔的气相负荷和回流量增加以及塔顶冷却器负荷的限制，重整装置处理量可以根据塔的实际操作情况适当调节。

同时，方案2中由于分馏塔塔顶轻石脑油作为C5馏分抽出，为保证其纯度，有少量C5进入精制石脑油，使精制石脑油初馏点有所降低，但对重整装置操作的安全性没有影响。

2.4 产品储存及运输

戊烷的存储利用青岛石化液化气罐区现有的球罐。球罐需要增加氮封设施，并设低压报警，防止储罐抽成负压。戊烷发泡剂全部用汽车运输出厂。

2.5 经济效益分析

方案1和方案2的催化重整装置处理量保持32.7 t/h，夏季生产因汽油饱和蒸气压的要求，轻石脑油难以作汽油调合组分，此时加工方案由方案1调整为方案2后，每月可以生产C5组分约1 kt，生产周期3个月。蒸发塔及分馏塔底部热源为热载体加热，热载体加热炉瓦斯用量由120 m3/h增加至150 m3/h。装置水、电、汽、化工辅料等费用因装置处于满负荷运行基本没有增加，重整装置能耗增加20.9 MJ/t。燃料油价格以2 200元/t核算，重整装置生产C5费用增加1.1元/t。轻石脑油和C5的价格分别以2 940元/t(不含税)和3 376元/t(不含税)核算，3个月可增加的效益为129万元。

3 结 论

青岛石化催化重整装置在原有以轻石脑油生产汽油调合组分基础上进行工艺参数调整，变为兼产戊烷发泡剂工艺，实现了生产C5组分质量分数大于98%的戊烷发泡剂。工业试验结果表明，调整后工艺生产的戊烷发泡剂质量指标满足国家标准GB/T 22053—2008《戊烷发泡剂》规定的要求。同时，通过对催化重整装置工艺操作条件变更情况和产品存储及运输方面的分析，生产戊烷发泡剂对设备的平稳运行和装置安全性没有影响，并可获得较高的经济价值。