孫黃鶴

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

某煉油廠輕石腦油異構(gòu)化裝置采用UOP Penex低溫異構(gòu)一次通過式工藝流程，屬于國內(nèi)首套。裝置設(shè)置兩臺串聯(lián)臨氫異構(gòu)化反應(yīng)器，將原料輕石腦油中低辛烷值的C5、C6正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)化為較高辛烷值的異構(gòu)烷烴后作為汽油組分進(jìn)行調(diào)和。

1 工藝說明

1.1 工藝流程

輕石腦油送入脫異戊烷塔將高辛烷值的異戊烷自塔頂脫除，脫異戊烷塔底油及新氫分別經(jīng)過預(yù)處理脫硫、干燥脫除微量水等雜質(zhì)后混合進(jìn)入串聯(lián)的異構(gòu)化反應(yīng)器，在催化劑的作用下完成異構(gòu)化反應(yīng)，將低辛烷值的正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)化為高辛烷值的異構(gòu)烷烴。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)換熱后進(jìn)入穩(wěn)定塔，塔頂尾氣經(jīng)過堿洗塔脫除氯化氫后送入 燃料氣管網(wǎng)，穩(wěn)定塔底較高辛烷值異構(gòu)化油經(jīng)冷卻后和脫異戊烷塔頂油匯合送入產(chǎn)品罐區(qū)。裝置工 藝流程見圖1。

圖1 輕石腦油異構(gòu)化裝置工藝流程圖

1.2 裝置產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

異構(gòu)化油辛烷值RONC≥85%，異構(gòu)化油收率≥97.2%。

1.3 主要操作參數(shù)

主要操作參數(shù)見表1。

表1 主要操作參數(shù)

2 問題描述

在開工運行初期，異構(gòu)化原料油和產(chǎn)品飽和蒸汽壓（RVP）變化如圖2所示。從圖2可以看到異構(gòu)化產(chǎn)品飽和蒸汽壓在130kPa 左右，最高可達(dá)136kPa，對于作為汽油調(diào)和組分而言，明顯偏高，不利于汽油的調(diào)和。

圖2 異構(gòu)化原料和產(chǎn)品飽和蒸汽壓曲線圖

3 原因分析

3.1 產(chǎn)品中C4組分的影響

一般而言，產(chǎn)品中所含輕組分越多，其飽和蒸汽壓會相應(yīng)地越大。石腦油異構(gòu)化產(chǎn)品主要是C5、C6組分，產(chǎn)品中所含C4組分主要是從原料中帶入，經(jīng)脫異戊烷塔分離后和塔頂油一起進(jìn)入到產(chǎn)品中。開工初期某次產(chǎn)品組成見表2。

表2 異構(gòu)化產(chǎn)品組分組成

從產(chǎn)品組成來看，確實含有部分C4，但是含量很少，通過異丁烷和正丁烷的調(diào)和飽和蒸汽壓RVP，粗略計算C4組分對產(chǎn)品RVP的影響如下：0.04%×495.7+0.83%×355.1=3.15kPa，由此可見C4組分對異構(gòu)化油產(chǎn)品的飽和蒸汽壓影響并不大，即使將產(chǎn)品中的C4全部除去，產(chǎn)品飽和蒸汽壓也不會有太大的變化，但仍然要求嚴(yán)格控制原料中C4組分含量盡量低。

3.2 異構(gòu)化反應(yīng)的影響

建立異構(gòu)化裝置目的就是為了對C5、C6烷烴進(jìn)行異構(gòu)化，從而使油品獲得較高的辛烷值。不過在提高烷烴異構(gòu)化率的同時，通常也會使產(chǎn)品附帶較高的RVP。

表3 輕石腦油各組分調(diào)和RON和RVP

反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)是：

可以看出無論發(fā)生上述何種異構(gòu)反應(yīng)，在提高反應(yīng)器內(nèi)異構(gòu)化率的同時，相應(yīng)的 產(chǎn)品飽和蒸汽壓也將會升高。而且通常情況下，異構(gòu)化反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生最多的是RVP變化比較大的正戊烷轉(zhuǎn)化成異戊烷反應(yīng)，其他反應(yīng)因原料中含量較少而較少發(fā)生。

4 優(yōu)化措施

從上述原因分析中可以得到以下結(jié)論：降低原料中C4組分可以降低異構(gòu)化產(chǎn)品RVP值，但影響不大；異構(gòu)化產(chǎn)品RVP增量主要是由 于異構(gòu)化反應(yīng)造成的。因此可以考慮通過以下2種方法，降低異構(gòu)化產(chǎn)品RVP值。

4.1 提高原料中的C6成分

C6烷烴比C5烷烴蒸汽壓力值（RVP）要低，因此增加原料中C6組分可以降低產(chǎn)品飽和蒸汽壓，即可以要求上游裝置中石腦油分餾塔優(yōu)化操作，以增加異構(gòu)化裝置來料中的C6組分，但增加C6組分需要注意以下幾方面的問題：1）調(diào)整脫異戊烷塔操作，增加C6成分，同時保持進(jìn)料量不變，會導(dǎo)致脫異戊烷塔（DIP）塔頂流量下降，脫異戊烷塔（DIP）塔底流量增加。2）避免將高含量的苯帶入裝置。苯含量偏高會導(dǎo)致反應(yīng)器床層溫升變高，異構(gòu)化反應(yīng)器內(nèi)苯會很快被飽和為環(huán)己烷，此反應(yīng)放熱量大，且?guī)缀跏?00%反應(yīng)，根據(jù)UOP經(jīng)驗，1v%的苯會導(dǎo)致11℃的溫升。異構(gòu)化反應(yīng)器對于進(jìn)料苯含量上限是5v%，如果要消除少量苯對反應(yīng)器的影響，可考慮技改項目，在異構(gòu)化反應(yīng)器前增設(shè)苯飽和反應(yīng)器。3）避免C7+組分帶入裝置。避免C7+主要是避免C7+鏈烷烴帶入原料而發(fā)生裂解反應(yīng)，裂解反應(yīng)一方面會放出大量的熱，同時生成的小分子更增加了產(chǎn)品的飽和蒸汽壓，也降低了異構(gòu)化產(chǎn)品油的收率。

4.2 降低反應(yīng)器內(nèi)的異構(gòu)化率

在保證產(chǎn)品辛烷值的情況下，盡可能降低反應(yīng)器內(nèi)的異構(gòu)化率，可將產(chǎn)品RVP值降低。通過溫度優(yōu)化操作，判斷在某特定溫度條件下獲得更好質(zhì)量的產(chǎn)品辛烷值及RVP值。實際上就是需要降低異構(gòu)化反應(yīng)器運行溫度，犧牲產(chǎn)品辛烷值，從而達(dá)到降低產(chǎn)品蒸汽壓值的目的。另外降低異構(gòu)化反應(yīng)器入口溫度，一方面有利于降低裝置能耗，另一方面也利于延長催化劑的壽命，促進(jìn)整個裝置的長周期運行。

5 優(yōu)化結(jié)果

5.1 優(yōu)化反應(yīng)器入口溫度

分別降低前置反應(yīng)器和后置反應(yīng)器入口溫度后，產(chǎn)品RVP如圖3所示。從圖3可以看出異構(gòu)化產(chǎn) 品飽和蒸汽壓基本上可以穩(wěn)定在128kPa以內(nèi)。

5.2 優(yōu)化原料

圖3 優(yōu)化后異構(gòu) 化原料和產(chǎn)品RVP散點圖

優(yōu)化反應(yīng)器入口溫度后，再對上游裝置石腦油分離塔進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)增加異構(gòu)化原料中C6組分，降低原料RVP值后原料和產(chǎn)品RVP見圖4。從圖4可以看出優(yōu)化原料，降低原料RVP值后，異構(gòu)化產(chǎn)品RVP也相應(yīng)降低，在優(yōu)化異構(gòu)化反應(yīng)器異構(gòu)化率后，再優(yōu)化異構(gòu)化原料，可以將產(chǎn)品RVP維持在120～124kPa比較窄的范圍內(nèi)。

圖4 優(yōu)化后異構(gòu)化原料和產(chǎn)品RVP散點圖

6 結(jié)語

通過對異構(gòu)化產(chǎn)品開工初期RVP偏高問題進(jìn)行分析后，對異構(gòu)化反應(yīng)溫度和原料進(jìn)行優(yōu)化，異構(gòu)化產(chǎn)品RVP值得到較好的控制。因此要降低產(chǎn)品RVP值，需要多方面進(jìn)行平衡優(yōu)化，但同時需要注意進(jìn)行優(yōu)化時需要注意的限制條件。

[1] 胡云峰.利用輕石腦油異構(gòu)化技術(shù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油調(diào)和組分[J].中外能源，2013，18(6)：61-64.