邵文

（中國石油華東設計院，山東青島266071）

化工設計

非芳抽余油生產(chǎn)溶劑油的脫重組分塔優(yōu)化設計*

邵文

（中國石油華東設計院，山東青島266071）

非芳烴抽余油原料可以通過淺度加氫生產(chǎn)溶劑，脫重組分塔是該裝置主要設備之一。通過對脫重組分塔工藝設計方案的比較，選用單塔側(cè)線抽出脫除原料中的輕、重組分的流程方案，利用先進的石油化工流程模擬軟件對脫重組分塔進行優(yōu)化設計，從而使塔的設計數(shù)據(jù)更合理、更準確。

抽余油；溶劑油；脫重組分塔；優(yōu)化設計

為了解決清潔汽油中的苯和芳烴含量過高的問題，實現(xiàn)資源的合理利用，國內(nèi)許多煉油企業(yè)都設有苯抽提裝置或芳烴抽提裝置。抽提裝置脫出芳烴后的非芳抽余油是生產(chǎn)6號溶劑油和120號溶劑油的優(yōu)質(zhì)原料，生產(chǎn)溶劑油不僅可以為企業(yè)增加了產(chǎn)品品種，同時還為生產(chǎn)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益[1]。生產(chǎn)溶劑油的工藝比較簡單，即餾程合乎溶劑油質(zhì)量要求的非芳烴抽余油與催化重整裝置產(chǎn)生的氫氣，在催化劑的作用下進行加氫反應，反應產(chǎn)物在分離塔中分離可以得到6號溶劑油和120號溶劑油[2]。目前市場上供應的溶劑油烯烴、芳烴含量和溴指數(shù)通過加氫很容易滿足要求，但餾程范圍通常不合格。生產(chǎn)6號及120號溶劑油一般可以采用先加氫后分餾和先分餾后加氫兩種流程方案，但由于目前大都采用陜西煤化所研制的加氫催化劑，為了延長催化劑的使用壽命，要求非芳抽余油進入加氫反應器之前必須脫除原料中的重組分，以防止催化劑表面積炭影響其活性。因此在進入加氫反應器前必須脫出原料中的輕、重組分（尤其是重組分）[3]。

生產(chǎn)6號及120號溶劑油一般可以采用先加氫后分餾和先分餾后加氫兩種流程方案，但由于目前大都采用陜西煤化所研制的加氫催化劑，為了延長催化劑的使用壽命，要求非芳抽余油進入加氫反應器之前必須脫除原料中的重組分，以防止催化劑表面積炭影響其活性。因此在進入加氫反應器前必須脫出原料中的輕、重組分（尤其是重組分）[4]。

1 原料及產(chǎn)品的性質(zhì)

非芳抽余油及產(chǎn)品的性質(zhì)見表1、表2。

表1 非芳抽余油的性質(zhì)Table 1 Properties of non-aromatic raffinate

表2 產(chǎn)品的性質(zhì)Table 2 Properties of products

2 工藝流程方案的確定

根據(jù)非芳抽余油的原料的特點，生產(chǎn)滿足6號溶劑油和120號溶劑油的非芳抽余油的餾程范圍的原料,有以下4種方案可供選擇。

2.1先脫輕組分后脫重組分加工流程

該方案工藝流程如圖1所示。非芳烴抽余油原料先進入脫輕組分塔（可簡稱為脫輕塔），在脫輕塔中先脫除原料中的輕組分。脫輕塔塔底物料進入脫重塔，在脫重組分塔中脫除重組分，脫重組分塔塔頂物料作為加氫反應器進料。

從圖1可以看出：為了滿足加氫反應器進料要求，利用2個塔分別脫除非芳烴抽余油原料中的輕、重組分，后部的加氫反應部分及溶劑油分離塔負荷均較小，但在該方案流程中，原料中輕組分被氣化1次，冷凝1次，溶劑油組分也被氣化1次，冷凝1次，而重組分沒有被氣化和冷凝。

圖1 第1方案流程示意圖Fig.1 Process flow chartof the firstscheme

2.2先脫重組分后脫輕組分加工流程

該方案工藝流程如圖2所示。非芳烴抽余油原料先進入脫重組分塔，在脫重塔中先脫除原料中的重組分。脫重組分塔塔頂物料進入脫輕塔，在脫輕組分塔中脫除輕組分，脫輕組分塔塔底物料作為加氫反應器進料。

圖2 第2方案流程示意圖Fig.2 Process flow chartof the secondscheme

從圖2可以看出，其流程特點與第1方案相似。但該流程中輕組分被氣化2次，冷凝2次，溶劑油組分被氣化1次，冷凝1次。顯然，采用此方案能耗和設備投資都比第1方案大。

2.3只脫重組分加工流程

該方案流程如圖3所示。非芳烴抽余油原料進入脫重塔脫除其中的重組分，塔頂物料作為加氫反應器進料。

從圖3可以看出，該方案雖然脫除了原料中的重組分，但輕組分及溶劑油組分均進入了加氫反應器及溶劑油分離塔，反應器負荷較大，催化劑藏量及氫耗量增加。由于原料中的輕組分需在分離塔中進行分離，所以，分離塔的汽、液相負荷增大，塔徑增大，分離塔中的輕組分容易進入溶劑油產(chǎn)品中，影響溶劑油產(chǎn)品的質(zhì)量，而且該方案能耗也較高。

圖3 第3方案流程示意圖Fig.3 Process flow chartof the thirdscheme

2.4單塔脫輕組分和脫重組分加工流程

該方案工藝流程如圖4所示。非芳烴抽余油原料先進入脫重塔，塔頂脫除原料中的輕組分，塔底脫除原料中的重組分，在塔的適當位置開一側(cè)線，抽出物作為加氫反應器進料。

圖4 第4方案流程示意圖Fig.4 Process flow chartof the fourthscheme

從圖4可以看出，該方案在一個塔中即脫除了影響加氫催化劑活性的重組分，又脫除了生產(chǎn)溶劑油產(chǎn)品所不需要的輕組分，它具有工藝流程簡單，能耗低，一次性投資少的特點。

雖然上述4種流程方案都能滿足加氫反應器進料和生產(chǎn)溶劑油的要求，但通過分析和比較，第4種方案具有明顯的優(yōu)點，因此設計中一般采用第4方案作為最佳方案。

3 脫重組分塔的工藝設計

脫重組分塔的操作費用，主要決定再沸器中熱載體的消耗量及冷凝冷卻器中冷卻水的消耗量。對于進料流量、塔頂產(chǎn)品量、塔底產(chǎn)品量等參數(shù)一定時，若回流比增大，上升的氣相負荷也增大，熱載體及冷卻水量也隨之增大，操作費用相應增加。

設備的折舊費用是指脫重組分塔、再沸器、冷凝冷卻器、機泵、容器等總投資乘以折舊率。對于一定的操作介質(zhì)而言，設備類型和材質(zhì)已經(jīng)確定，此項費用主要取決于設備的尺寸。當回流比R＝Rmin時，所需塔板層數(shù)為n=∝，此時設備費用無限大；當回流比R稍大于Rmin后，塔板層數(shù)從無限多減至有限層數(shù)，故設備費用急劇降低；而另一方面，由于回流比的增大，塔內(nèi)上升的氣相負荷也隨之增加，從而使塔徑、塔板面積、再沸器及冷凝冷卻器等設備尺寸相應增加，因此，回流比R增至某一值后，設備費用反而上升。綜上所述，在設計中確定回流比這個參數(shù)是至關重要的。

本文以15萬t/a半再生重整裝置為例，采用三苯液-液抽提工藝，芳烴抽提后的非芳烴抽余油量為6.5萬t/a，每年按開工8 400 h計算,以此為基礎數(shù)據(jù)對脫重組分塔進行優(yōu)化設計。為滿足加氫反應器進料及生產(chǎn)6號和120號溶劑油的要求，側(cè)線抽出物流（加氫反應器進料）的恩氏蒸餾餾程為60～130℃。

首先，利用計算機流程模擬軟件對該塔進行模擬計算，通過反復調(diào)整回流比來確定脫重組分塔的最少理論塔板層數(shù)。對于非芳烴抽余油組分，當回流比R＝6時，脫重塔的計算不能收斂；當回流比R＝7時，塔的計算可以收斂。所以，脫重組分塔的最小回流比R介于6～7之間。回流比變化時脫重組分塔的主要計算結(jié)果列于表3。

表3 回流比變化時塔的計算結(jié)果Table 3 Calculationresults of towerwhile reflux ratio changing

從表3可以看出，上述3種回流比都能滿足脫輕、重組分的需要。當回流比發(fā)生變化時，塔板數(shù)及塔的熱平衡也隨之發(fā)生變化。通過綜合考慮，回流比R＝10時，是適宜的回流比。

在進行塔板水利學計算時，關鍵在于塔板間距的確定。塔板間距的大小與處理能力、操作彈性、塔板效率有密切的關系，且與塔徑的大小也密切相關。本文板間距Ht為450，500，600 mm分別進行計算比較，主要計算結(jié)果見表4。

從表4可以看出，當塔板間距Ht=0.6 m時，1 m直徑的塔不能布置88個浮閥，故不能滿足工藝要求；當塔板間距Ht=0.45 m時，塔的操作彈性又太小。因此，脫重塔的塔板間距Ht取為0.50 m。脫重塔工藝尺寸的計算和水力學計算結(jié)果見表5。

表4 塔板間距（Ht）變化時塔的工藝計算結(jié)果Table 4 Process calculations of Towerwhile tray height changing

表5 脫重組分塔的工藝尺寸和水力學計算匯總表Table 5 Process dimensionandhydraulic calculations of de-heavy oil column

4 結(jié)論

利用先進的石油化工流程模擬軟件對脫重組分塔進行了模擬計算可以解決手算很難甚至無法解決的的問題，從而使設計的結(jié)果更科學、更合理、更準確，同時也大大的提高了設計效率。幾年來的生產(chǎn)操作表明，脫重組分塔開停工方便、調(diào)節(jié)靈活、生產(chǎn)操作平穩(wěn)，各項操作指標基本達到設計水平。實踐證明采用單塔側(cè)線抽出脫除非芳烴抽余油中的輕、重組分的流程在工業(yè)上是可行的。

[1]周永水.催化重整裝置裝置抽余油分餾塔擴能改造[J].石油煉制與化工，2005，33（7）：49-51.

[2]徐承恩.催化重整工藝與工程[M].北京:中國石化出版社，2004：126-127.

[3]閔恩澤.石油煉制催化技術(shù)創(chuàng)新途徑的探討[J].世界石油工業(yè)，2003，5：23-26.

[4]朱迪珠.重整生成油及抽余油加氫脫烯烴生產(chǎn)溶劑油的新技術(shù)[J].石油煉制與化工，2000，28（9）：20-24.

Optimization Design of De-heavy Oil Column for Solvent Oil Production From Non-aromatic Raffinate

SHAOWen
（ChinaPetroleumEastChinaDesignInstitute,Shandong Qingdao 266071,China）

Non-aromatic raffinate feed can be lightly hydrotreated to produce solvent,de-heavy oil column is one of the key equipments.In the paper，through comparing process design schemes forde-heavy oil column,single tower side draw process was chosen to remove heavy components in the feed,and advanced process flow simulation software was utilized to optimize the design forde-heavy oil column,thus more reasonable and accurate design data for the towercanbe gained.

Raffinate；SolventOil；De-heavy oil column；OptimizationDesign

TE626.5

A

1671-0460（2010）04-0423-04

2010-06-10

邵 文，男，高級工程師，1987年撫順石油學院石油加工專業(yè)畢業(yè)，2004年石油大學（北京）化學工程專業(yè)畢業(yè)，獲碩士學位,長期從事石油化工工藝設計工作。E-mail:hldsw2008@163.com。