裂解汽油碳九馏分加氢流程方案的选择

裂解汽油碳九馏分加氢流程方案的选择来源:中国化工信息网2008年8月22日裂解汽油是乙烯工业的重要副产品，产量约是乙烯生产能力的50%-80%，由于其中富含芳烃，是芳烃抽提的重要来源。裂解汽油的主要组分是C5-C9+，各馏分的分布见表1。表1裂解汽油的组成分布馏分C4C5C6C7C8C9ω，%0.515-2530-4015-2210-168-13其中C6-C8馏分含有80%左右的芳烃，是芳烃抽提的原料，可以去生产苯、甲苯和混合二甲苯；但其中仍含有相当数量的双烯与单烯烃，如苯乙烯，需要经过两段加氢，使不饱和烃转化为饱和烃，并除去硫、氮、氧等杂质，才能作为下游芳烃抽提的原料。经过两段加氢的C6～C8即为裂解汽油加氢装置的主要产品(加氢汽油)。C5和C9+馏分通常作为裂解汽油加氢装置的副产品，根据是否经过加氢处理，可各有不同的用途，裂解汽油副产品的用途见表2。表2裂解汽油副产品的用途C5馏分C9+馏分不加氢含有60%-70%的双烯烃，可作为重要的基本有机原料，尤其是精细化工的原料。可作综合利用，如生产石油树脂加氢作为汽油调和剂或乙烯裂解料作为汽油调和剂、溶剂油随着国民经济的发展和社会需求的增长，裂解汽油加氢装置的规模越来越大，裂解汽油副产品的产量逐渐形成规模优势，对裂解汽油副产品的综合利用也提出了更加精细化、特质化的要求。例如，规模为800kt/a的乙烯装置副产的裂解汽油中，约含20kt/a的苯乙烯。苯乙烯通过加氢，将转化为乙苯。而在PX(对二甲苯)装置中，由于乙苯转化为PX的转化率较低，因此是不受欢迎的。目前已经有方法能从C8馏分中不经加氢，把苯乙烯抽提出来。这样既可为芳烃抽提装置提供更优的原料，又可获得宝贵的苯乙烯产品，还可以减少裂解汽油加氢装置中的氢气消耗，可谓一举多得。1问题的提出针对业主对产品方案提出的要求，可以对裂解汽油加氢的工艺流程做出相应的设计。若某裂解汽油加氢装置的产品方案要求为：C5馏分不加氢、C8馏分经抽提出苯乙烯后所得的C8抽余液和C6～C7馏分一起经两段加氢后去芳烃抽提装置、C9+馏分只需一段加氢。由此设计了如下两种工艺流程方案，并做了流程模拟计算，对设备固定投资和装置操作费用做了绎济性比较，从而提出了比较优化的方案。为便于进行方案的经济性比较，假定该装置的公称能力为700kt/a。原料粗裂解汽油的组成见表3。表3粗裂解汽油规格组成ω%C4-0.30C5饱和烃0.90C5不饱和烃21.70苯29.30C6饱和烃1.00C6不饱和烃5.20甲苯16.10C7饱和烃0.30C7不饱和烃1.60苯乙烯4.48乙苯1.40二甲苯6.70C8饱和烃0.10C6不饱和烃0.60茚类1.70C9+8.60噻吩0.02合计1002艺流程方案2.1方案一方案一可简称为“C9加氢反应器方案”，其流程示意如图1(略)所示。此方案包括如下系统：(1)预分馏系统。预分馏系统包括脱C5塔、脱C7塔、脱C8塔。自乙烯装置来的粗裂解汽油，先进入脱C5塔，通过该塔对C5馏分进行分离。脱C5塔顶为不加氢C5馏分作为副产品送出界区。塔釜液相为C6以上馏分，靠压差自流进入脱C7塔。脱C7塔为真空操作，塔顶为C6-C7馏分，送往一段加氢反应器。塔釜物料为C8以上馏分，经脱C7塔釜泵送人脱C8塔。脱C8塔也为真空操作，塔顶为C8馏分，送至苯乙烯抽提装置。塔釜物料为C9馏分，经C9加氢进料泵送至C9加氢反应器。(2)一段加氢系统。自苯乙烯抽提装置来的C8抽余油和加氢装置脱C7塔来的C6-C7馏分汇合后送人一段加氢反应器，将双烯加氢为单烯。(3)二段加氢系统。经一段加氢后的C6-C8馏分进入二段加氢反应器，在二段加氢反应器中，单烯烃被加氢为饱和烃，.且硫化物转化为烃和H2S。(4)稳定塔系统。由二段加氢反应器来的C6～C8馏分在稳定塔塔顶脱除轻烃和H2S，塔釜C6～C8馏分作为加氢汽油产品送往下游芳烃抽提装置。(5)C9加氢系统。自脱C8塔釜来的C9+馏分在C9加氢反应器中将C9+中的双烯和烯基芳烃(如甲基苯乙烯)，加氢转化为单烯烃和饱和烃。经一段加氢的C9+作为副产品送出界区。2.2方案二方案二可简称为“脱C9塔方案”，其流程示意如图2(略)所示：此方案包括如下系统：(1)预分馏系统。预分馏系统包括脱C5塔、脱C7塔、脱C8塔。自乙烯装置来的粗裂解汽油，先进入脱C5塔，通过该塔对C5馏分进行分离。脱C5塔顶为不加氢C5馏分作为副产品送出界区。塔釜液相为C6以上馏分，靠压差自流进入脱C7塔。脱C7塔为真空操作，塔顶为C6-C7馏分，送往一段加氢反应器。塔釜物料为C9以上馏分，经脱C7塔釜泵送入脱C8塔。脱C8塔也为真空操作，塔顶为C8馏分，送至苯乙烯抽提装置。塔釜物料为C9以上馏分，送至一段加氢反应器。(2)一段加氢系统。自苯乙烯抽提装置来的Cs抽余油和加氢装置脱C7塔来的C6-C7馏分，以及脱C8塔釜的C9+馏分汇合后送人一段加氢反应器，将双烯和烯基芳烃加氢转化为单烯烃和饱和烃。(3)脱C9塔系统。一段加氢后的C6-C9馏分送人脱C9塔，通过该塔脱除H2O塔顶为C6-C8馏分，送至二段加氢反应器。塔釜C9+馏分为一段加氢C9，作为副产品送出界区。(4)二段加氢系统。由脱C9塔顶来的一段加氢C6-C8馏分进入二段加氢反应器，在二段加氢反应器中，单烯烃被加氢为饱和烃，且硫化物转化为烃和H2S。(5)稳定塔系统。由二段加氢反应器来的C6-C8馏分在稳定塔塔顶脱除轻烃和H2S，塔釜C6-C8馏分作为加氢汽油产品送往下游芳烃抽提装置。由上述可见，两种方案都可以满足给定的产品方案要求，所不同的是：方案一使用了C9单独加氢反应系统；方案二为C6-C9经一段加氢后，再通过脱C9塔系统将C9分离出来。3方案的比较针对以上两种流程方案，在相同原料组成和产品规格的条件下，使用SimulationSciencehc.的PRO/II7.0流程模拟软件分别建立了流程模型并进行了模拟计算，根据流程模拟计算结果对两种方案的固定投资和操作费用进行了比较。3.1固定投资费用比较由前面的介绍可以看出，两种方案的预分馏系统、一段加氢系统、二段加氢系统和稳定塔系统是基本相同的。不同的是方案一的C9单独加氢系统和方案二的脱C9塔系统。即方案一：C9+馏分在C9加氢反应器中单独加氢；方案二：C9+馏分和C6-C8馏分在一段加氢反应器中加氢后用脱C9塔分离出C9+馏分。因此两个方案的固定投资费用差别可通过对上述两个系统比较得出。需要说明的是：在方案一中，由于一段加氢处理的是C6～C8馏分，物料相对比较洁净，可以只设置一台一段加氢反应器；由于C9加氢反应放出的反应热比较多，温升比较高，所以考虑设置两台C9加氢反应器，一用一备。在方案二中，由于一段加氢处理的是C6～C9‘馏分，所以考虑设置两台一段加氢反应器，一用一备。固定投资费用比较见表4，表4中设备造价及催化剂的价格为估算值。由表4中数据可见，方案一的固定投资费用比方案二多220万元。表4裂解汽油加氢方案固定投资比较方案一(C9加氢反应器方案)方案二(脱C9塔方案)项目估价/万元台数项目估价/万元台数C9加氢进料缓冲罐101脱C9塔1001C9加氢循环冷却器501脱C9塔顶冷凝器301C9加氢进料3352脱C9塔再沸器502C9加氢反应器1002脱C9塔回流罐101C9加氢热分离罐101脱C9塔回流泵152C9加氢冷分离罐51C9产品泵102C9加氢循环泵202一段加氢反应器1202C9加氢热分离冷凝器151二段加氢进料泵502C9循环氢压缩1002一段加氢催化剂240060t一段及C9加氢催化剂248062t脱C9塔控制系统30C9加氢控制系统200总计3280总计30603.2操作费用比较根据流程模拟结果，结合工程经验，对两个方案的操作费用进行了比较，结果见表5。表5裂解汽油加氢方案操作费用比较冷却水用量/(t·h-1)中压蒸汽用量/(t·h-1)转动设备总轴功率/kW氢气耗量/(kg·h-1)方案一(反应器方案)4228402660993方案二(塔系方案)509361.62400893差值(方案一-方案二)-865-21.6260100单价0.6元/t100元/t0.55元7000元/t操作费用差-415.2-1728114.4560值(万元/年)差值总计(万元/年)-1468.8注：①装置的操作时间按8000h/a计。②各项消耗的单价值可能因不同装置、不同时期而异。由表5可见，方案一的操作费用比方案二少1468.8万元/年。两方案的中压蒸汽和冷却水的用量差别较大，这主要是因为脱C9塔要将C6-C8馏分由塔顶蒸出，汽化量大(C6-C8馏分约占粗裂解汽油总量(质量分数)的60%以上)，因此脱C9塔的再沸器和冷凝器的负荷很大，从而使方案二的中压蒸汽和冷却水耗量增大。3.3结果的比较与方案的选择通过对以上两个流程方案在固定投资和操作费用上的比较，可以看出：(1)在固定投资上，方案一比方案二多220万元；而在年操作费用上，方案一比方案二节省近1500万元。因此，方案一比方案二有较明显的经济优势。(2)从操作的角度来讲，方案一中C9加氢系统为相对独立的单元，当停车检修、催化剂再生及操作发生故障时，都可以及时采取措施，把C9加氢系统与其它系统隔离开来，而不致影响主流程的运行。(3)方案一可通过简单的跨线设计实现加氢C9产品和不加氢C9产品在线切换，从而使产品方案更加灵活。(4)一般说来，反应器的操作难度要比塔的操作难度大，不过鉴于目前的控制系统较为先进，从某种程度上可以克服操作难度大的问题。综上所述，采用方案一的工艺流程较为合理。4结语目前国内的裂解汽油加氢技术已比较成熟，能够根据业主所要求的产品方案，设计出不同的工艺流程方案并加以优选。而随着对裂解汽油副产品综合利用的需求，以及苯乙烯抽提、C9加氢等新技术的引入，传统的裂解汽油加氢技术又将面临新的挑战和机遇。