芳烃联合装置在新形势下的运行优化

杨 峰，赵艳艳，朱自新，侯玉宝

(1.中国石化洛阳分公司，河南 洛阳 471012；2.洛阳市质量计量检测中心)

2020年3月，中国石化洛阳分公司(简称洛阳分公司)常减压蒸馏装置、加氢精制装置、催化裂化装置等炼油装置逐步提高负荷。催化重整(简称重整)装置恢复93 th高负荷运行以增产氢气，芳烃抽提装置随重整生成油产量提高而需要高负荷运行，但化工化纤市场低迷，歧化单元停运，二甲苯装置维持低负荷运行，压减对二甲苯(PX)、石油醚等化工产品产量，维持抽余油和芳烃汽油等汽油调合组分生产。在此情况下，制定了芳烃各装置优化目标“抽提高负荷、PX低负荷”，即重整油预分馏单元、抽提单元高负荷运行，二甲苯装置中歧化单元停运，异构化单元、二甲苯分馏单元和吸附分离单元低负荷运行。在以上优化目标的前提下，优化芳烃联合装置板块内部单元运行模式，以下对此进行介绍。

1 抽提装置运行模式优化

1.1 目前抽提装置运行模式

重整生成油收率与重整原料和反应工艺条件密切相关[1]。洛阳分公司重整装置采用连续再生技术，重整原料为直馏石脑油和直馏柴油(简称直柴)经2.60 Mta柴油加氢装置处理后的石脑油(小于175 ℃)，重整生成油收率在85%左右。在重整装置进料量为93 th的条件下，重整生成油产量为79 th，重整生成油预分馏塔塔顶C6、C7组分采出量为43 th，而芳烃抽提单元最高原料处理量为40 th，成为重整生成油全部加工的瓶颈。2017年3月17日投用苯抽提蒸馏脱C6塔(简称脱C6塔)，用于加工重整生成油预分馏塔塔顶富余的C6、C7馏分，脱C6塔塔底C7组分送至罐区调合汽油，塔顶C6及以下组分返回抽提装置分离苯和非芳烃，从而降低抽提单元进料中部分C7组分，实现预分馏塔塔顶C6、C7组分的全部加工。物料流程如图1所示。

图1 芳烃抽提各单元物料流程示意

1.2 存在的问题

目前工况下，抽提单元C6、C7组分采出量为43 th，而抽提单元满负荷处理量为40 th，加工过程中富余3 th左右的C6、C7组分。脱C6塔投用并长期运行，增加了抽提装置蒸汽、电、循环水等公用工程消耗，仅3.5 MPa蒸汽用量就增加了3.5 th，从而增加了装置运行成本。

表1为预分馏单元、抽提单元、脱C6塔最高负荷及目前状态下的负荷情况。由表1可见，预分馏单元、抽提单元、脱C6塔均未达最高负荷，若将部分C6、C7组分暂储存至罐区，脱C6塔可实现间歇运行，既能实现重整生成油的全部加工，又可降低脱C6塔运行时间，降低装置运行成本。

表1 抽提各单元最高负荷及目前负荷 th

表1 抽提各单元最高负荷及目前负荷 th

项 目预分馏单元抽提单元脱C6塔最高负荷824015目前负荷793812

1.3 优化措施及效果

目前情况下脱C6塔塔底甲苯外甩量为5 th左右，若停运脱C6塔，抽提负荷提高2 th至最高负荷，仍需外甩C6、C7组分3 th，可安排罐区收储该富余部分的C6、C7组分。

罐区重整生成油共有G606，G607，G608 3个储罐。正常情况下一个储罐收储3 000 t左右，在催化重整装置波动无合格生成油的情况下，为芳烃装置供料；一个空罐备芳烃装置异常情况下收储重整生成油。因此，可腾出一个储罐专门收储C6、C7组分。外甩流程见图1红色线。

选择G606罐收储C6、C7组分，共可收储3 000 t，按3 th外甩量计算，脱C6塔最长可停运40天。G606罐收满C6、C7组分后，安排脱C6塔开工，保持高负荷15 th运行，抽提单元仍保持高负荷40 th运行，最大可回炼罐区C6、C7组分3 th，40天后外甩的C6、C7组分即可回炼结束。按照80天一个运行周期，脱C6塔间歇运行模式，实际运行和停运时间各占40天。

因而，通过脱C6塔间歇运行，充分利用相关单元装置的生产能力，减少脱C6塔运行时间，3.5 MPa蒸汽消耗量可降低3.5 th，按照中压蒸汽161元t计算，一个运行周期即可降低成本3.5×24×40×161=54万元，月均降低成本20万元。

2 甲苯生产流程优化

2.1 甲苯生产存在的问题

目前，甲苯生产存在的问题主要有两个：一是因汽油生产需要大量的甲苯及C9芳烃等高辛烷值汽油调合组分，所以在2019年大检修时抽提装置苯甲苯分馏单元的抽提甲苯塔未进行检修，且长期未投用，不具备运行条件。二是在重整生成油预分馏塔高负荷运行条件下，塔顶C6、C7组分中夹带有较多的C8组分，经过芳烃抽提装置分离和苯塔分馏后，苯塔塔底直接抽出的抽提甲苯中携带的C8组分较多，因而抽提甲苯可被送至芳烃汽油调合罐，调合生产汽油产品，但不能满足合格甲苯出厂标准。流程优化前抽提甲苯组成如表2所示，2020年5月的抽提甲苯中C8及以上组分平均质量分数为0.21%，超过了国家标准中Ⅰ号石油甲苯产品的C8芳烃含量要求。

表2 流程优化前后抽提甲苯的组成对比 w，%

随国内新冠疫情状况好转，在化工化纤行情下滑情况下，降低PX产品产量，恢复多种化工产品的生产，是新形势下企业扭亏脱困的应对措施之一。对比分析了2020年4—6月Ⅰ号石油甲苯、92号乙醇汽油不含税价格及芳烃汽油库存变化情况，如表3所示。由表3可见，4月和5月Ⅰ号石油甲苯价格高于92号乙醇汽油价格，6月后92号乙醇汽油价格回升，开始高于Ⅰ号石油甲苯价格。同时由于5月汽油配置计划较低，芳烃汽油库存量大，增产甲苯有利于降低罐区库存。

表3 甲苯、汽油价格及芳烃汽油库存情况

2.2 优化措施

PX生产低负荷运行情况下，二甲苯分馏装置歧化单元长期停运，歧化甲苯塔闲置，因此可将C8含量超标的抽提单元甲苯改至歧化单元甲苯塔，脱除C8组分，生产合格的Ⅰ号石油甲苯。

现有装置没有将抽提单元甲苯送至歧化单元甲苯塔的流程。经过前期设计，5月8日开始增加跨线施工，5月11日投用了改造后的新流程，产出合格的Ⅰ号石油甲苯。流程改动如图2所示，虚线为新增加跨线流程。优化流程投用后的甲苯产品组成如表2所示。流程优化后甲苯质量合格。根据甲苯和汽油市场价格变动及芳烃汽油库存情况，调整甲苯和汽油调合组分生产后，提高了综合加工效益。

图2 抽提单元甲苯至歧化单元甲苯塔流程示意

2.3 优化效果

由于市场对Ⅰ号石油甲苯需求量有限，及汽油和甲苯价格变动较大，歧化单元甲苯塔优化运行模式，实施间断运行，2020年5月共生产Ⅰ号石油甲苯3 000 t，经核算投用该流程后月度增效65万元。

3 C8芳烃资源的综合利用

2020年4—6月PX不含税价格分别为3 353，3 489，3 756元t，长期处于低位，同时考虑装置运行成本，以及PX销售困难的情况，富余的C8组分作为汽油调合组分的效益优于生产PX。

3.1 C8芳烃循环存在的问题

3.1.1 邻二甲苯塔运行问题目前因二甲苯塔提馏段下部分离效果较差，二甲苯塔塔底携带较多的PX和间二甲苯(MX)，导致邻二甲苯塔塔顶无法产出合格的邻二甲苯产品。从分析结果来看，二甲苯塔塔底C8芳烃质量分数在10%左右，其中90%以上是邻二甲苯组分；邻二甲苯塔正常运行时，塔顶1.8 th的C8芳烃组分送至异构化单元重新反应，C8芳烃的4种异构体达到反应热平衡。

在PX生产低负荷运行时，生产PX的效益低于生产芳烃汽油组分的效益，C8芳烃组分可以直接调合汽油；邻二甲苯塔继续运行，分离C8芳烃和C9以上芳烃组分，增加了装置能耗。

3.1.2 C8芳烃外甩流程的问题在PX吸附分离、二甲苯分馏、异构化单元低负荷运行下，邻二甲苯塔停运后系统C8芳烃仍有富余，需要间歇从吸附分离原料罐外甩C8芳烃至罐区，作为汽油调合组分。该C8芳烃中PX质量分数为22%左右，造成富PX料的大量浪费。

3.2 优化措施

3.2.1 停运邻二甲苯塔在无法产出合格邻二甲苯产品的情况下，停运邻二甲苯塔，二甲苯塔塔底组分中携带质量分数10%的C8芳烃，直接送至重芳烃塔，随重芳烃塔塔顶C9组分作为汽油调合组分。停用邻二甲苯塔的作用有3个：一是降低热量消耗，可减少二甲苯炉燃料气消耗量0.3 th；二是减少C8芳烃循环量，降低二甲苯分馏、吸附分离和异构化单元负荷，降低装置能耗；三是异构化单元更换为脱乙基型催化剂，C8芳烃环损高达2%(2020年3月装置标定数据)，降低循环量可以减少C8芳烃消耗。

3.2.2 增加贫PX的C8芳烃料外甩流程根据吸附分离、二甲苯分馏和异构化各单元低负荷安全运行情况，在有富余情况下，还可以在贫PX的C8芳烃储罐(异构化单元进料罐)处增加外甩C8芳烃流程，不再从富含PX的C8芳烃储罐(吸附分离单元进料罐)处外甩C8芳烃，可再增加贫PX的C8芳烃外甩量3 th左右，进一步降低二甲苯分馏、吸附分离和异构化3个单元的负荷，降低装置能耗和PX损失，C8芳烃外甩流程优化如图3所示。图3中红色线为新增外甩流程，吸附分离单元进料罐外甩C8芳烃中PX质量分数为22%，异构化单元进料罐外甩C8芳烃中PX质量分数为0.8%，通过增加新外甩流程，可减少因富PX组分C8芳烃去调合汽油带来的PX损失风险。

图3 C8芳烃外甩流程优化

3.3 C8芳烃资源综合利用增效情况

停运邻二甲苯塔后，二甲苯单元加热炉燃料气消耗量降低0.3 th；同时增加贫PX的C8芳烃料外甩流程，可使异构化单元负荷降低5 th，C8芳烃环损降低0.1 th，合计月度降本增效54万元。

4 重芳烃塔优化运行

4.1 重芳烃塔运行存在的问题

存在的问题主要有2个：一是在1号催化裂化装置低负荷运行时，1号催化裂化分馏塔热量不足，重芳烃回炼造成其分馏系统运行不稳定；二是1号催化裂化装置分馏塔分离的汽油组分和柴油组分被分别送至S Zorb装置和直柴加氢装置，挤占了S Zorb装置和直柴加氢装置的加工能力，延长了物料的加工流程，增加了1号催化裂化、S Zorb和直柴加氢装置的能耗和氢耗。氢耗增加主要是因为重芳烃组分中多环芳烃质量分数达47%，高芳烃含量的柴油组分加氢过程中氢气消耗较多[3-4]。

4.2 优化措施及效益

2020年4月初，对重芳烃塔运行参数进行优化调整，实现塔顶汽油调合组分和塔底柴油组分的充分切割。优化参数及塔顶、塔底馏程如表4所示。由表4可见，重芳烃塔调整优化后基本实现了汽油调合组分和柴油组分的清晰分离。

柴油生产方面，3—4月精制柴油罐多环芳烃质量分数平均为5.3%(柴油产品内控指标为6%)，每罐柴油(7 000 t)可调合重芳烃49 t，在目前直柴加氢装置负荷下，1.7 th重芳烃可随柴油馏出口进柴油罐。

表4 重芳烃塔优化参数及馏程分析

在日产柴油量不变的情况下，重芳烃塔调整优化后直柴加氢装置氢气消耗量降低了595 m3h，日增效1.4万元，月增效43万元。

5 结 论

在新的经济形势下，经过优化芳烃联合装置运行，脱C6塔间歇运行，预分馏塔塔顶C6、C7间歇外甩罐区及回炼，既可以满足目前重整装置高负荷运行下生成油加工的需要，又可节省脱C6塔再沸蒸汽用量3.5 th。停运邻二甲苯塔及优化C8芳烃外甩流程，减少二甲苯装置内部物料循环量，二甲苯装置加热炉燃料气消耗量降低0.3 th，也降低了PX损失。增加抽提单元甲苯跨线流程，实施歧化单元甲苯塔间歇运行，增加化工产品种类，实现增效。重芳烃塔操作优化，在芳烃装置内部实现汽油组分和柴油组分的充分切割，降低催化裂化装置、加氢装置能耗及氢耗。芳烃联合装置经过以上综合优化，合计月度可降本增效182万元，优化效果明显。