20130615分离石脑油中异戊烷的效益分析-成慧禹

分离石脑油中异戊烷的效益分析成慧禹，曹宏武，姚松涛，李春桃（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南省洛阳市　４７１０１２）摘要：中国石油化工股份有限公司洛阳分公司因产销不平衡，导致一部分石脑油被迫用作汽油调合组分，而石脑油辛烷值低，影响了经济效益。分析石脑油产品主要来源重整拔头油、加氢石脑油、芳烃抽余油等组成，提出分离出石脑油中的异戊烷组分，用于调合汽油的方案。借助于流程模拟软件ＰｅｔｒｏＳＩＭ，对分离石脑油中的异戊烷组分进行模拟，对比了新建装置和利用闲置的Ｃ４／Ｃ５分离塔（Ｃ２０２）两种方案下对汽油调合生产以及石脑油产量的影响，最后选定利用Ｃ２０２分离异戊烷组分的方案，这一方案仅需简单改造，投资８×１０４ＲＭＢ￥，每月效益将可以达到３１２×１０４ＲＭＢ￥。关键词：分离石脑油　异戊烷　汽油调合　ＰｅｔｒｏＳＩＭ　　在原油加工量２０ｋｔ／ｄ的前提下，洛阳分公司每月石脑油产能在３５ｋｔ以上。受华北地区石脑油过剩影响，石脑油配置计划量较低，２０１１年扣除装置检修影响因素，石脑油配置量平均每月只有２７．６ｋｔ。石脑油配置计划远远低于产能导致了石脑油组分被迫压入柴油组分或调入汽油中。若调入汽油，因石脑油辛烷值仅为６５左右，需要消耗大量高价的甲苯和混合芳烃组分，调合成本高。此外，汽油调合过程中有时会存在硫含量和烯烃含量超标情况，也必须用部分石脑油进行调合，这也增加了高辛烷值调合组分的消耗，增加了生产成本。１　石脑油生产现状目前石脑油组分主要由重整拔头油、加氢石脑油和抽余油三种组分构成。１．１　重整拔头油重整拔头油约２５ｔ／ｈ，一般进三联合脱丁烷塔Ｔ３３０２生产石脑油，也可以进Ⅰ套催化裂化装置增产汽油，重整拔头油的组成见表１。从表１中可以看出，重整拔头油组成比较稳定，用此组成在软件ＰｅｔｒｏＳＩＭ中模拟可知，拔头油辛烷值仅７１。１．２　加氢石脑油加氢石脑油主要是柴油加氢装置生产的石脑油，主要是焦化石脑油经过加氢后的产物，加氢石脑油在直馏石脑油生产不足时部分去重整装置作原料，大部分加氢石脑油进石脑油分离塔脱去Ｃ４组分生产石脑油，而作为乙烯料生产时，干点提高到２００℃仍然满足要求。表１　重整拔头油组成分析Ｔａｂｌｅ１　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｌｉｇｈｔｎａｐｈｔｈａｗ，％正构烷烃异构烷烃　Ｃ３１．１５　Ｃ４３．３５　Ｃ４１３．６９　Ｃ５２１．１５　Ｃ５２５．４５　Ｃ６１０．５６　Ｃ６７．６３　Ｃ７２．６７　Ｃ７１．４７环烷烃芳烃　Ｃ５１．９５　Ｃ６１．８６　Ｃ６５．７８烯烃０．１３　Ｃ７２．９６从图１可以看出，加氢石脑油干点平均值１６８℃，仍然有较大的提量空间，利用模拟软件测算，如果干点从１６８℃提高到２００℃，能够增产石脑油１５ｔ／ｈ，而目前这部分馏分全部被压入到柴油组分中。１．３　抽余油抽余油可以生产粗己烷、６号溶剂油、１２０号溶剂油等产品，价格都优于石脑油产品，但产量都受制于下游需要，６个月内共计调入汽油中的抽余油量２０ｋｔ。因抽余油辛烷值低，需要调合外购收稿日期：２０１２－１２－２７；修改稿收到日期：２０１３－０２－１５。作者简介：成慧禹，工程师，２００７年毕业于中国石油大学（华东），现在从事炼油厂全流程优化工作。联系电话：[phone]，Ｅｍａｉｌ：[e-mail]。—４１—2013-04-2319:09的高辛烷值组分才可以生产出合格的汽油，抽余油调合汽油是负效益。图１　加氢石脑油干点分析Ｆｉｇ．１　Ｆｉｎａｌｐｏｉｎｔｏｆｎａｐｈｔｈａｏｆｈｙｄｒｏｔｒｅａｔｉｎｇ综上所述，为了提高公司经济效益，应当减少抽余油调合汽油。但是由于石脑油销售不畅，以及催化汽油硫含量超标或者烯烃含量超标的问题，必须用抽余油和高辛烷值组分来调合，据测算，每调合１ｔ抽余油亏损３０１６ＲＭＢ￥，所以希望能够找到一种硫含量低，烯烃含量低，辛烷值较高的汽油馏分来调合催化汽油。２　异戊烷组分分离方案三联合柴油加氢石脑油与重整拔头油混合后，进入到Ｔ３３０２分离，塔顶生产Ｃ４组分，塔底生产石脑油产品，Ｔ３３０２塔底产品分析见表２。表２　Ｔ３３０２塔底油组成　Ｔａｂｌｅ２　ＣｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｂｏｔｔｏｍｏｉｌｆｒｏｍＴ３３０２ｗ，％正构烷烃异构烷烃　Ｃ４０．７４　Ｃ４０．０３　Ｃ５２２．１８　Ｃ５１７．５０　Ｃ６８．７２　Ｃ６１１．３４　Ｃ７３．９６　Ｃ７３．４５　Ｃ８２．６０　Ｃ８３．２９　Ｃ９１．９１　Ｃ９２．１０　Ｃ１００．５３　Ｃ１０１．４６烯烃　Ｃ１１０．１１　Ｃ５０．２７环烷烃　Ｃ６０．２０　Ｃ５１．７８　Ｃ７０．０９　Ｃ６４．３１芳烃　Ｃ７３．０３　Ｃ６１．９１　Ｃ８２．２８　Ｃ７０．８３　Ｃ９１．９８　Ｃ８１．７１　Ｃ１００．３１　Ｃ９１．３３从表２可以看出，石脑油组分中含量比较高的依次是异戊烷、正戊烷、异己烷、正己烷等，各组分主要性质见表３，异戊烷的ＲＯＮ和ＭＯＮ都比较高，沸点最低，异戊烷组分是一种比较好的汽油调合组分。但是一般情况下，重整Ｃ５馏分不作为汽油调合组分，普遍寻找和开发非汽油用途或通过改质提高其辛烷值［１］。因此对于分离石脑油中的异戊烷组分进行汽油调合要经过效益估算。运用先进的流程模拟软件ＰｅｔｒｏＳＩＭ，对Ｔ３３０２塔底产品进行模拟分馏，并将模拟异戊烷组分代替抽余油用于调合汽油的情况。分别模拟新建分馏塔Ｔ３３０３和利用闲置的Ｃ４／Ｃ５分馏塔Ｃ２０２两个方案。表３　主要组成性质Ｔａｂｌｅ３　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｊｏｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ组　成ＲＯＮＭＯＮ沸点／℃异构烷烃（Ｃ５）９３．２９０．８２７．８正构烷烃（Ｃ５）６１．７６２．６３６．２异构烷烃（Ｃ６）７７．５７６．４５８．０正构烷烃（Ｃ６）２４．８２６．０６４．９２．１　新建塔Ｔ３３０３新建一个塔盘数为６０层的分馏塔Ｔ３３０３，需投资４４０×１０４ＲＭＢ￥以上，在操作压力０．２ＭＰａ，回流比８．５，塔顶温度为６６℃，塔底温度１０２℃的操作条件下，可以在４５ｔ／ｈ的进料中分离出异戊烷组分７ｔ／ｈ。２．１．１　异戊烷馏分组成和性质新建塔分离出异戊烷馏分的组成见表４。表４　异戊烷馏分组成　　Ｔａｂｌｅ４　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｉｓｏｐｅｎｔａｎｅｆｒａｃｔｉｏｎｗ，％正构烷烃（Ｃ４）４．７６异构烷烃（Ｃ５）８５．０８正构烷烃（Ｃ５）６．９８环烷烃（Ｃ５）１．９２异构烷烃（Ｃ４）０．１９烯烃（Ｃ５）１．０７表５　异戊烷馏分的性质Ｔａｂｌｅ５　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｓｏｐｅｎｔａｎｅｆｒａｃｔｉｏｎ项　目异戊烷组分催化汽油ＲＯＮ９１．８０９１．１３ＭＯＮ８９．１２８０．９３抗爆指数９０．４６８６．０３蒸汽压／ｋＰａ１３３．５５８．０ｗ（硫）／（μｇ·ｇ－１）９．２０１６３．００φ（烯烃），％１．０７３２．００将异戊烷馏分与催化汽油性质对比，可以看出异戊烷馏分具有烯烃含量低，硫含量低，抗爆指数高的优点，是非常好的汽油调合组分。２．１．２　经济效益分析该方案利用蒸汽为塔底热源，因异戊烷和正—５１—戊烷沸点相差比较小，分离需要回流比大，塔底蒸汽消耗高，用ＰｅｔｒｏＳＩＭ软件计算，需用蒸汽１３ｔ／ｈ，再加上水电消耗，此塔每月的操作费用为１５３×１０４ＲＭＢ￥。当硫含量或烯烃含量超标，用异戊烷馏分替代石脑油用于汽油调合，可以节约混合芳烃３ｔ／ｈ。新的调合方案见表６。表６　汽油调合方案变化Ｔａｂｌｅ６　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｇａｓｏｌｉｎｅｂｌｅｎｄｉｎｇｐｒｏｇｒａｍ项　目典型的调合方案新调合方案脱臭汽油／（ｔ·ｈ－１）１２０１２０混合芳烃／（ｔ·ｈ－１）６３抽余油／（ｔ·ｈ－１）６２异戊烷／（ｔ·ｈ－１）７汽油调合性质　ｗ（硫）／（μｇ·ｇ－１）１４８．２１４８．７　辛烷值９１．５４９１．６４　抗爆指数８６．７０８６．９２　蒸汽压／ｋＰａ５４．７３６１．８６　φ（烯烃），％３０．３８２９．８９由表６可以看出，调合等量的９３号乙醇汽油，异戊烷作为调合组分会提高汽油的蒸汽压，但还在出厂指标６４ｋＰａ范围内，可以节约混合芳烃３ｔ／ｈ，混合芳烃和汽油价格差为２８１３ＲＭＢ￥／ｔ，由此计算出方案效益为６０８×１０４ＲＭＢ￥／ｔ。扣除每月生产操作成本１５３×１０４ＲＭＢ￥，月增效４５５×１０４ＲＭＢ￥。２．２　利用闲置塔Ｃ２０２Ｃ２０２为重整装置Ｃ４／Ｃ５分离塔，塔的主要参数为：内设２３层双流浮阀塔盘，间距６００ｍｍ；２２层单溢流浮阀塔盘，间距６００ｍｍ。塔的直径为１４００ｍｍ／２０００ｍｍ，塔高为４４３５４ｍｍ，塔体材质为２０Ｒ。根据塔的情况，Ｃ２０２最大负荷为３５ｔ／ｈ，将Ｔ３３０２底油３５ｔ／ｈ送到Ｃ２０２加工，可分离出异戊烷馏分６ｔ／ｈ用作汽油调合组分。２．２．１　异戊烷馏分组成和性质利用Ｃ２０２分离出石脑油中的异戊烷馏分，用软件模拟可得异戊烷馏分组成及性质见表７，虽然异戊烷馏分辛烷值比较低，但是相比石脑油的辛烷值（６５左右）要高得多，而且具有烯烃含量低，硫含量低的优点。２．２．２　经济效益分析Ｃ２０２回流量为３５ｔ／ｈ，塔底蒸汽耗量约为５．５ｔ／ｈ，用软件计算此塔每月的操作费用为９３×１０４ＲＭＢ￥，同样分为两种工况下的效益测算。表７　异戊烷馏分组成与性质Ｔａｂｌｅ７　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｉｓｏｐｅｎｔａｎｅｆｒａｃｔｉｏｎ异戊烷组成，％数值异戊烷性质数值正构烷烃ＲＯＮ８６．３６　Ｃ４４．３２ＭＯＮ８４．１５　Ｃ５２９．２２抗爆指数８５．２５异构烷烃蒸汽压／ｋＰａ１２５．６０　Ｃ４０．１８ｗ（硫）／（μｇ·ｇ－１）１４．４３　Ｃ５６２．０２Ｃ５环烷烃３．４３Ｃ５烯烃０．８３当硫含量或烯烃含量超标，石脑油已经用于调合汽油时，将异戊烷馏分用于汽油调合，可以节约混合芳烃２ｔ／ｈ。新的调合方案见表８。表８　汽油调合方案变化Ｔａｂｌｅ８　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｇａｓｏｌｉｎｅｂｌｅｎｄｉｎｇｐｒｏｇｒａｍ项　目典型的调合方案新调合方案脱臭汽油／（ｔ·ｈ－１）１２０１２０混合芳烃／（ｔ·ｈ－１）６４抽余油／（ｔ·ｈ－１）６２异戊烷／（ｔ·ｈ－１）６汽油调合性质　ｗ（硫）／（μｇ·ｇ－１）１４８．２１４８．９　辛烷值９１．５４９１．５２　抗爆指数８６．７０８６．７７　蒸汽压／ｋＰａ５４．７３６０．３２　φ（烯烃），％３０．３８２９．８９由表８可以看出，调合等量的９３号乙醇汽油，用异戊烷作为调合组分会提高汽油的蒸汽压，但还在出厂指标６４ｋＰａ范围内，可以节约混合芳烃２ｔ／ｈ，混合芳烃和汽油价格差为２８１３ＲＭＢ￥，由此计算出方案单月的效益为４０５×１０４ＲＭＢ￥。扣除每月生产操作成本９３×１０４ＲＭＢ￥，每月减亏增效３１２×１０４ＲＭＢ￥。３　小　结（１）分离出石脑油中的异戊烷组分用于调合汽油，运用流程模拟软件研究了两种方案下分离异戊烷的投资效益情况：方案１新建石脑油分馏塔投资４４０×１０４ＲＭＢ￥以上，月效益４５５×１０４ＲＭＢ￥；方案２利用闲置塔Ｃ２０２，投资８×１０４ＲＭＢ￥，月效益３１２×１０４ＲＭＢ￥。方案２更加切实可行，投资回报率高。（２）随着越来越多的饱和轻烃做为乙烯原—６１—料，石脑油过剩将会成为一个长期存在的问题，研究碳五组分的综合利用价值，这是目前炼厂提升经济效益的一个重要方向。参考文献［１］李克见．炼油厂碳五资源及其应用前景分析［Ｊ］．内蒙古石油化工，２００１，２７：１１１１１３．（编辑　漆　萍）ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆｓｅｐａｒａｔｉｎｇｉｓｏｐｅｎｔａｎｅｆｒｏｍｎａｐｈｔｈａＣｈｅｎｇＨｕｉｙｕ，ＣａｏＨｏｎｇｗｕ，ＹａｏＳｏｎｇｔａｏ，ＬｉＣｈｕｎｔａｏ（ＳＩＮＯＰＥＣＬｕｏｙａｎｇＣｏｍｐａｎｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ，Ｈｅｎａｎ４７１０１２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｕｅｔｏｔｈｅｕｎｂａｌａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓａｌｅｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＳＩＮＯＰＥＣＬｕｏｙａｎｇＣｏｍｐａｎｙ，ｐａｒｔｏｆｎａｐｈｔｈａｈａｓｔｏｂｅｕｓ