5 1芳烃联合装置的设计优化曹 坚（中国石化工程建设公司，北京，100101）摘要：以某石化公司拟新建的 450 kt/a 对二甲苯芳烃联合装置为个案，从技术和经济评价两方面对几个不同处理量的工艺装置的组合方案进行了设计计算，探讨了利用富含芳烃的乙烯裂解汽油作为芳烃原料的可行性和优越性关键词：芳烃 联合装置 优化石 油 化 工 厂 中 的 乙 烯 和 芳 烃 联 合 装 置 是 最 基 本 的 两 个 基 础 原 料 装 置 ， 其 原 料 大 多来 源 于 石 脑 油 因 此 如 何 优 化 乙 烯 和 芳 烃 原 料 ， 减 少 对 原 料 石 脑 油 的 依 赖 程 度 ， 优 化芳 烃 联 合 装 置 设 计 方 案 ， 是 当 前 发 展 石 油 化 工 的 重 要 课 题 对 二 甲 苯 (PX)主 要 用 于 生 产 精 对 苯 二 甲 酸 (PTA)和 对 苯 二 甲 酸 二 甲 酯 (DMT)，而 PTA 和 DMT 再 和 乙 二 醇 、 1， 4-丁 二 醇 等 生 成 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯 (PET)和 聚对 苯 二 甲 酸 丁 二 醇 酯 (PBT)等 聚 酯 。
PET、 PBT 是 进 一 步 生 产 涤 纶 、 聚 酯 切 片 、 聚 酯中 空 容 器 和 轮 胎 工 业 用 聚 酯 帘 子 布 的 原 材 料 此 外 ， PX 还 是 生 产 涂 料 、 染 料 、 农 药和 医 药 的 原 料 在 世 界 合 成 纤 维 的 产 量 中 涤 纶 占 63％ ， 可 以 说 PX 是 化 纤 工 业 最 主 要 的 原 料 之一 并 且 聚 酯 还 是 重 要 的 包 装 材 料 ， 在 美 国 ， 此 种 用 途 现 已 超 过 纤 维 随 着 世 界 聚 酯消 费 量 的 不 断 增 长 ， PX 的 消 耗 也 随 之 稳 步 增 长 由 于 PX 装 置 流 程 复 杂 ， 主 要 原 料 通 常 是 石 脑 油 ， 与 上 游 炼 油 装 置 关 系 紧 密 ， 公用 工 程 及 储 运 系 统 要 求 高 ， 因 此 在 我 国 PX 装 置 都 建 设 在 炼 油 厂 下 游 ， 单 独 的 或 民 营的 PX 生 产 厂 目 前 还 没 有 但 是 以 PX 作 为 原 料 的 PTA 装 置 以 及 再 下 游 的 聚 酯 装 置的 合 资 化 、 民 营 化 投 资 趋 势 目 前 在 江 浙 地 区 发 展 很 快 ， 正 是 这 一 地 区 的 PTA 及 聚酯 装 置 的 飞 速 发 展 直 接 导 致 了 我 国 在 未 来 几 年 内 PX 的 严 重 短 缺 。
因 此 ， 为 满 足 我 国 PX 不 断 增 长 的 市 场 需 求 ， 未 来 几 年 内 ， 除 已 有 PX 装 置 挖潜 扩 能 外 ， 建 设 新 的 PX 装 置 势 在 必 行 1 芳 烃 原 料 的 优 化 方 案1.1 原 料 选 择在 石 油 化 工 厂 中 ， 芳 烃 联 合 装 置 通 常 以 对 二 甲 苯 （ 联 产 邻 二 甲 苯 ） 为 目 的 产 品 ，作 为 下 游 PTA 装 置 的 原 料 要 生 产 最 大 量 的 对 二 甲 苯 ， 除 了 催 化 重 整 和 乙 烯 裂 解 汽 油中 的 二 甲 苯 外 ， 主 要 是 采 用 歧 化 烷 基 转 移 的 工 艺 方 法 把 甲 苯 和 C9 芳 烃 在 分 子 筛 催 化剂 作 用 下 进 行 歧 化 和 烷 基 转 移 反 应 生 成 混 合 二 甲 苯 和 苯 ， 混 合 二 甲 苯 再 通 过 二 甲 苯 临氢 异 构 化 工 艺 转 化 为 对 二 甲 苯 芳 烃 原 料 的 来 源 有 两 条 工 艺 路 线 ： 一 条 原 料 路 线 是 石脑 油 经 过 催 化 重 整 、 芳 烃 抽 提 得 到 芳 烃 原 料 ； 另 一 条 原 料 路 线 是 将 乙 烯 装 置 的 副 产 品——乙 烯 裂 解 汽 油 经 过 加 氢 、 芳 烃 抽 提 得 到 芳 烃 原 料 ， 从 而 把 低 附 加 值 的 原 料 转 化 为高 附 加 值 芳 烃 产 品 。
因 此 利 用 乙 烯 裂 解 汽 油 生 产 芳 烃 产 品 ， 是 一 条 具 有 广 泛 应 用 前 景5 2的 优 化 芳 烃 的 原 料 路 线 典 型 的 以 石 脑 油 为 原 料 的 乙 烯 裂 解 装 置 ， 裂 解 汽 油 的 收 率 约 为 15％ ～ 17％ ，其 中 C6~C8 馏 分 中 芳 烃 含 量 高 达 80％ 左 右 900 kt/a 乙 烯 装 置 产 裂 解 汽 油 约 450 kt/a， 约 可 生 产 C6~C8 芳 烃 350 kt/a， 相 当 于 600 kt/a 重 整 装 置 所 产 的 芳 烃 量 若450 kt/a 芳 烃 联 合 装 置 原 料 完 全 由 重 整 装 置 提 供 ， 则 所 需 要 的 重 石 脑 油 约 需 要 1 000 kt/a 因 此 充 分 利 用 已 有 或 即 将 建 设 的 乙 烯 装 置 所 产 富 含 芳 烃 的 乙 烯 裂 解 汽 油 ， 为 芳 烃装 置 提 供 原 料 ， 生 产 高 附 加 值 的 芳 烃 产 品 ， 不 但 经 济 效 益 可 观 ， 而 且 减 少 芳 烃 装 置 对石 脑 油 的 需 求 ， 从 而 减 少 原 油 加 工 量 。
因 此 乙 烯 和 芳 烃 原 料 的 相 辅 相 成 ， 是 在 尽 量 少扩 大 原 油 加 工 量 的 情 况 下 ， 优 化 企 业 资 源 配 置 ， 发 展 石 油 化 工 的 一 条 可 行 的 、 优 化 的技 术 路 线 1.2 方 案 设 计某 石 化 公 司 是 以 石 油 为 原 料 ， 油 、 化 、 纤 、 塑 并 举 的 特 大 型 石 油 化 工 、 化 纤 联 合企 业 该 公 司 在 2002 年 ， 原 油 加 工 量 为 10.0 Mt/a， 到 2005 年 ， 原 油 加 工 量 要 达 到14.0 Mt/a， 乙 烯 总 产 量 将 达 到 1.9 Mt/a， 将 产 生 近 1.0 Mt/a 的 富 含 芳 烃 的 乙 烯 裂 解 汽油 为 了 给 下 游 拟 建 的 700 kt/a PTA 装 置 提 供 合 格 的 对 二 甲 苯 原 料 ， 该 公 司 需 要 配 套建 设 年 产 对 二 甲 苯 450 kt/a 芳 烃 联 合 装 置 可 提 供 的 原 料 有 加 氢 裂 化 重 石 脑 油 、 现 有乙 烯 装 置 的 裂 解 汽 油 经 抽 提 后 的 C7~C9 混 合 芳 烃 、 现 有 芳 烃 联 合 装 置 提 供 的 甲 苯 、 二甲 苯 和 C9 芳 烃 、 以 及 扩 建 乙 烯 装 置 生 产 的 裂 解 汽 油 。
根 据 生 产 规 模 的 要 求 和 原 料 的 来 源 ， 我 们 在 方 案 设 计 中 ， 以 充 分 利 用 乙 烯 裂 解 汽油 为 设 计 前 提 ， 不 足 部 分 原 料 采 用 石 脑 油 重 整 的 方 法 生 产 芳 烃 原 料 该 芳 烃 联 合 装 置由 连 续 重 整 、 环 丁 砜 抽 提 、 二 甲 苯 分 馏 、 歧 化 、 吸 附 分 离 和 异 构 化 6 个 装 置 及 相 应的 公 用 工 程 组 成 为 了 充 分 利 用 乙 烯 裂 解 汽 油 作 原 料 ， 根 据 装 置 投 资 及 操 作 灵 活 性（ 副 产 汽 油 数 量 不 同 ） ， 本 文 拟 定 以 下 4 个 生 产 方 案 ， 各 装 置 的 设 计 负 荷 见 表 1表 1 各 装 置 设 计 规 模 负 荷 kt/a装 置 名 称 方 案 一 方 案 二 方 案 三 方 案 四连 续 重 整 800 440 620 620催 化 剂 再 生 部 分 /kg·h-1 680 454 680 454环 丁 砜 抽 提 350 230 230 230二 甲 苯 分 馏 3 100 3 100 3 100 3 100歧 化 600 900 900 700吸 附 分 离 2 550 2 550 2 550 2 550异 构 化 2 100 2 100 2 100 2 100四 个 方 案 的 物 料 平 衡 见 表 2。
表 2 各 方 案 物 料 平 衡 kt/a名 称 方 案 一 方 案 二 方 案 三 方 案 四进 料 1 207.7 847.7 1 027.7 1 027.7加 氢 裂 化 重 石 脑 油 800.0 440.0 620.0 620.0C7~C9 混 合 芳 烃 173.7 173.7 173.7 173.7乙 烯 裂 解 汽 油 70.0 70.0 70.0 70.0甲 苯 97.5 97.5 97.5 97.5二 甲 苯 64.6 64.6 64.6 64.6C9 芳 烃 1.9 1.9 1.9 1.9出 料 1 207.7 847.7 1 027.7 1 027.7含 氢 气 体 (其 中 纯 氢 ) 72.0(31.0) 38.0(15.0) 43.4(21.0) 43.4(21.0)燃 料 气 31.6 30.0 30.4 30.4液 化 气 29.4 23.0 24.0 24.05 3戊 烷 23.2 20.0 20.0 20.0抽 余 油 106.8 56.0 56.0 86.0苯 114.1 179.3 179.3 149.3对 二 甲 苯 450.0 450.0 450.0 450.0邻 二 甲 苯 40.0 0.0 0.0 0.0重 芳 烃 84.4 51.4 64.6 64.6高 辛 烷 值 汽 油 组 分 256.2 0.0 160.0 160.0以 上 4 个 方 案 的 特 点 分 别 是 ：方 案 一 ： 800 kt/a 连 续 重 整 装 置 ， 600 kt/a 歧 化 装 置此 方 案 为 原 油 加 工 量 达 到 14.0 Mt/a， 可 提 供 800 kt/a 加 氢 裂 化 重 石 脑 油 后 实 现 。
不 仅 可 满 足 450 kt/a 对 二 甲 苯 生 产 要 求 ， 还 可 生 产 256.2kt/a 高 辛 烷 值 汽 油 组 分 ， 生产 具 有 较 大 的 灵 活 性 方 案 二 ： 440 kt/a 连 续 重 整 装 置 ， 900 kt/a 歧 化 装 置这 是 最 经 济 的 设 计 方 案 ， 石 脑 油 原 料 最 省 ， 投 资 也 最 小 在 消 化 所 有 乙 烯 裂 解 汽油 的 基 础 上 ， 最 小 化 石 脑 油 的 消 耗 但 缺 点 是 不 能 提 供 所 要 求 的 高 辛 烷 值 汽 油 组 分 ，生 产 灵 活 性 较 弱 方 案 三 ： 620 kt/a 连 续 重 整 装 置 ， 900 kt/a 歧 化 装 置这 是 在 原 油 加 工 量 达 到 10.0 Mt/a， 需 外 购 约 320 kt/a 重 石 脑 油 时 的 可 行 方 案 此 方 案 在 充 分 利 用 乙 烯 裂 解 汽 油 的 基 础 上 ， 既 满 足 了 450 kt/a 对 二 甲 苯 的 生 产 要 求 ，又 达 到 了 生 产 160 kt/a 高 辛 烷 值 汽 油 组 分 的 目 的 。
方 案 四 ： 620 kt/a 连 续 重 整 ， 700 kt/a 歧 。