烃重组装置原理B.doc

HRTM烃重组培训第一次讲课讲议
一、 HRTM烃重组的原理
1、 理论基础
（1） 不同烃类的辛烷值不同，通过图1-5可以看出，烷烃、异构烷烃、环烷烃、烯烃随碳数的增加其辛烷值呈降低趋势，而芳烃随碳数的增加其辛烷值呈上升趋势。相同烃类不同的碳数辛烷值不同，同碳数不同类型的烃类的辛烷值不同，通常情况下芳烃>环烷烃>烯烃>异构烷烃>正构烷烃。
（2） 汽油组份性质情况：图6随着切割点温度的上升，轻馏分的辛烷值降低，而重馏分的辛烷值上升；从图7-8中可以看出，随着切割点温度的增加，轻馏分及重馏分的烷烃和烯烃的含量呈下降趋势；从图9中可以看出，随着切割点温度的增加，轻馏分及重馏分的芳烃含量均呈现增加趋势。
注1：ROM为研究法辛烷值，MON为马达法辛烷值。
注2：辛烷值是抗爆性的表示的单位，通过把测试燃料从没有爆震、燃烧顺畅的状况，逐渐调整到开始出现爆震，当爆震一开始出现的时候，就去比对异辛烷与正庚烷混合物的状况，如果出现爆震的状况时机，正好与97份异辛烷和3份正庚烷的测试状况一模一样，那么这个测试油料的辛烷值就是97。所以说，当我们说90（90份异辛烷和10份正庚烷，下同，如此类推）、95、97无铅汽油的时候，其实它的辛烷值只是一个对比值，并不是该款汽油里真的有那么多的异辛烷。
2、 烃重组的工艺技术的关键点：在满足汽油标准的前提下，增加汽油中的芳烃含量，减少汽油中的烷烃和烯烃含量。采取的措施：将现有汽油馏分的终馏点提高；将汽油馏分进行切割，对重汽油进行分离为富含芳烃的高辛烷值组份。
3、 HRTM烃重组的原理：是以催化汽油为原料，经过原料切割后，分离出HK～120的馏分和烃重组原料，烃重组原料经过芳烃抽提过程，将烃重组原料中的芳烃和非芳进行分离，非芳部分在经过分离得到化工轻油和轻柴油组份，芳烃组份再与原料切割后分离出HK～120的馏分调和成高辛烷值汽油。
二、 芳烃抽提原理
利用芳烃和非芳烃在溶剂中的溶解度不同，并能形成重度不同的两相，经过多次溶解分离，将芳烃从油中提纯出来，然后根据溶剂与芳烃沸点不同，用蒸发塔将芳烃和溶剂分开，从而得到高纯度的混合芳烃，对于同碳原子数不同族的烃类在溶剂中的溶解顺序为：芳烃＞烯烃或环烷烃＞烷烃
对于不同碳原子数同族类烃类在溶剂中的溶解顺序为:苯＞甲苯＞二甲苯＞重芳烃。
芳烃与非芳的沸点相近，在工业上用精馏难以分离。但在二乙二醇醚（常温）的溶解度如下：

苯
甲苯
间二甲苯
邻二甲苯
对二甲苯
非芳
33.8
17.6
9.8
10.1
10.1
1.22
抽提塔中设有多层筛孔塔板，整塔内被液体充满。因为溶剂的密度大于原料油的密度，原料油从塔中部进入，经由升液管自下而上流动。溶剂在塔上部进入，通筛孔自上而下流动。溶剂在通过筛孔时分散成许多小液滴，在筛板下分散于上升的油流中，经过扩散传质，油中的芳烃部分地溶于溶剂中。溶解了芳烃的溶剂在下一板上聚集，然后通过筛孔又重新分散成液滴。如此重复多次，下流的溶剂不断抽出芳烃。为了提高提取液中芳烃的纯度，从塔底引入回流芳烃将提取相中的少量非芳烃不断置换出去。所以下部，溶剂中芳烃的浓度大，最后的提取液从塔底抽出，分离出溶剂后，便可得到纯度高的芳烃。同时，原料油在上升过程中，所含的芳烃不断被溶剂溶解，最终从塔顶引出的是含少量芳烃和溶剂的非芳糨提余液。一般将在塔中呈液滴状流动的溶剂称为分散相，呈连续流动的油称为连续相。至于溶剂和油哪一种是连续相或分散相，并没有特别的要求，通常只是将流量大的流体作分散相，以形成较大的接解面积、利于传质。
为保证达到所要求的芳烃回收率和芳烃纯度，要有适当的溶剂比和回流比。为了提高溶剂的溶解度，塔内要维持一定的温度，而为了保证轻组分不在塔内气化，须维持适当的压力。
溶剂的选择有以下三个基本条件：
（1）、溶剂对芳烃的溶解度必须大于对非芳的溶解度，这样才能有选择地提取芳烃，这种溶解度的差别称为溶剂的选择性。差别越大，选择性越好，分离越好，芳烃纯度越高。
（2）、溶剂与原料油必须有较大的密度差，这样才可逆流抽提。
（3）、溶剂除对芳烃和非芳烃有良好的选择性外，还要对芳有较大的溶解度。溶解度越大，溶剂用量越少，设备利用率越高，操作费用越低。芳烃抽提溶剂中溶解能力最好的为四乙二醇醚。 除以上三个基本条件外，以下也应注意：
（1）、溶剂与抽提油的沸点差要大且不生成共沸物，经便于用蒸馏的方法将油与溶剂分离。
（2）、溶剂的化学稳定性要好，不与原料起化学反应，热稳定性和抗氧化安定性要好，不易变质，不腐蚀设备。
（3）、溶剂与抽提油的相间界面张力要大，容易使液滴凝聚而分层，不易起泡，不易乳化。而且，溶剂与原料油接触时界面张力也有重要影响，如果界面张力过小，那么分散相的液滴很细小，不易结合、集聚，严重时会产生乳化现象，因而难于分层；假若界面张力过大，液体又不易分散，那么，混合时相界面小，接触效果不佳，两相传质后离平衡状态很远，传质效果差，因此，界面张力要适中。有人建议，将溶剂与原料油同置于分液漏斗中，经剧烈摇动后，5分钟内分层时，认为界面张力适当。
（4）、溶剂的粘度要小，以利于溶剂和抽提油之间的传质。
（5）、无毒性，不易燃易爆，来源充分，价格低廉。
三、 抽提过程主要影响因素
1、 温度
抽提温度的选择主要是考虑溶剂的溶解度和选择性。温度升高，溶解度增加，芳烃回收率上升，或在达到同样芳烃回收率时，可降低溶剂比，提高设备利用率和降低操作费用。但在温度升高时，非芳烃在溶剂中的溶解度也上升，而且比芳烃的溶解度上升得更快，造成溶剂的选择性下降，使芳烃纯度下降，同时溶剂会分解。设计值105℃，范围80～120。
为提高芳烃纯度，抽提塔底温度比塔顶温度低8-10℃，故在塔内从上至下温度逐渐降低，这称为温度梯度，这也是为了提高芳烃回收率和芳烃纯度。
因抽提塔中溶剂比较大，抽提温度主要取决于溶剂入塔温度。在实际生产中，一般是相对恒定的，只有在原料重组分显著增加，而溶解度降低时，才考虑升温。
2、 溶剂比
溶剂比是进入抽提塔的溶剂量与进料量之比。溶剂比增大，芳烃回收率上升，但提取相中的非芳烃量也上升，使芳烃纯度下降。同时溶剂比增大，设备投资和操作费用也增大，所以在保证一定的芳烃回收率的前提下应尽量降低溶剂比。
在实际生产中以下情况应提高溶剂比：
a、 芳烃回收率低（非芳烃中含芳烃量高）。
b、 原料中芳烃含量上升。
c、 生产方案调整，原料由窄馏分变为宽馏分或由轻变重。
另外，贫溶剂中含油量应尽量少，以保证其质量。
3、 回流比
为提高芳烃纯度，常将汽提塔中分离出的一部分芳烃打入抽提塔下部作回流，称为回流芳烃。回流芳烃与进料量之比称为回流比。回流比是调节芳烃产品纯度的主要手段。回流比大，芳烃纯度高，但芳糨回收率下降。
回流比的选取与原料中芳烃含量有关。原料中芳烃浓度高时，回流比可以小些，一般为1.1-1.4。在操作中，回流比和溶剂比具有一定的互换性。降低溶剂比在一定程度上具有提高回流比的作用，增加溶剂比具有降低回流比的作用。因此当提高溶剂比，以增加芳烃回收率时，应同时适当提高回流比，以保证芳烃纯度。
4、 溶剂含水量
为提高溶剂的选择性，需要加入适量的水。溶剂含水量越高，选择性越好，但溶解度降低。溶剂含水量常以汽提塔底温度来控制，温度升高，含水量下降。
5、 压力
压力对溶剂的溶解性能影响很小，抽提压力的高低，主要是在抽提温度以后，由抽提原料
的馏分范围来决定。原料的初馏点低时，应采用较高的压力，目的是使抽提塔内的原料油不气化，使抽提在液相下进行操作。
6、 原料性质
原料中芳烃含量变化剧烈，通过调节溶剂比和回流比，来保证产品纯度有一定难度。原料中轻质非芳烃比重质非芳烃溶解芳大，而轻质非芳烃沸点低，溶剂回收塔顶拔出。当原料油初馏点高时，溶解在溶剂中的轻质非芳烃较少，若操作稍有波动，就可能使重质非芳烃串入芳烃中，影响产品质量。因此，必须牺牲部分芳烃回收率来保证产品质量。
7、影响筛板塔塔板效率的因素
（1）、溶剂比：随着溶剂比的增加，塔板效率增加，溶剂比（重）由6.9提高至12.9，塔板效率由20.1%提高至26.8%。（芳烃抽提的数据，烃重组装置的溶剂比为3.0，范围为2.0～4.0）
（2）、连续相流速：原料油为连续相，在一定分散相过筛孔线速度的情况下，连续相流速越大，即溶剂比越小，塔板效率越低。即使分散相过筛孔的线速度很高，连续下流速仍然很小，这时对分散相液滴大小、形状和运动状态均不会产生明显影响。因为，连续相是影响塔板效率的独立变量之一。
（3）、分散相流速：当连续相流速一定或溶剂比一定时，塔板效率随分散相过筛孔线速度的增加而提高。这时分散相形成的液滴直么径不断变小，即单位体积的液体表面积增加，也就是分散相与连续相接触表面积增大，塔板效率也就增高。但是，如果分散相流速增加到一定数值，此时，连续相流速与分散相在连续相中沉降速度相等时，将会产生返混，甚至分散相的液滴被连续相带走（液泛），这就是分散相过筛孔速度的极限（即分散相过筛孔的最大允许线速）。总之，分散相过筛孔的线速越大，塔板效率越高。此外，分散相过孔速度越高，设备的生产能力越大，同一处理量下所需抽提塔直径越小。因此，尽量采用较高的分散相过筛孔线速度是合理的。
（4）、筛孔大小和孔间距：筛孔过大，塔板上无液层，分散情况不好；筛孔直径达小，容易堵塞。孔间距是保证相邻筛孔在分散相生成液滴时，不发生干扰的最小距离，孔间距一般要求是筛孔直径的2.5-3.5倍。
四、 HRTM烃重组装置的工艺流程说明
1、装置流程简述
（1） 原料切割单元
来自蜡催装置的馏程为IBP～210℃（或220℃）汽柴油馏分，与蒸汽冷凝水E-0102A~D换热。来自重油催化装置的相同馏分的原料油与C-0101塔底产品（E-0101A~D）换热，换热后这两股物料进入原料切割塔C0101中部，塔顶拔出IBP～120℃的轻汽油组份，经过空冷AE-0101A/B冷却后，进入塔顶回流罐D-0101。塔顶回流泵P-0101A/B将一部分产品打回流，大部分送至重油催化装置产品精制进行汽油脱硫醇，然后作为汽油调和组份送回装置。塔底产品经过泵P-0102A/B增压后，与原料切割进料换热器E-0101A~D换热，进入抽提塔C-0201。原料切割塔的热源由塔底重沸器E-0103供给。
（2） 芳烃抽提单元
来自原料切割的抽提原料，进入抽提塔C-0201第30层，原料在抽提塔内与溶剂进行逆流接触，芳烃溶解在溶剂中并在塔底形成富溶剂，依靠抽提塔自压，富溶剂与来自溶剂回收塔塔底的贫溶剂换热（E-0209A~C）后，在进入溶剂回收塔C-0206，溶剂和芳烃组份在塔内进行分离。
溶剂回收塔为负压操作，负压通过蒸汽喷射泵来实现。塔底分出的贫溶剂经过泵P-0208A/B增压后，与来自抽提塔底的富溶剂换热后，与再生后的溶剂和水经E-0208换热，回到抽提塔重复使用。塔顶分出的芳烃经过溶剂回收塔顶空冷器冷却后，进入塔顶回流罐D-0202。回流罐水包内的水送至抽余油水洗塔C-0203、芳烃水洗塔C-0205、脱溶剂塔C-0202作为洗涤用水。回流罐内的液体（轻芳烃）一部分打回流，另一部分送回抽提塔底作为反洗液，其余部分直接作为汽油高辛烷值组份送入汽油罐，作为调和HR汽油组份使用。
在溶剂回收塔的中部用芳烃水洗塔进料泵抽出较重的芳烃组份日内，送到芳烃水洗塔C0205进行水洗。溶剂回收塔的热量由重沸器E-0213提供。
来自溶剂再生单元的再生后的溶剂进入换热器E-0204与抽余油切割塔顶产品换热，再进E-0208与贫溶剂换热后，经过再生溶剂泵P-0204输送到溶剂回收塔C-0206。
来自溶剂回收塔的重芳烃组份与芳烃水洗塔C-0205塔底水洗水，在芳烃水洗混合器中混合后，进入芳烃水洗塔底部，与来自溶剂回收塔的水逆流接触。洗去芳烃携带的溶剂。芳烃水洗塔塔底的水洗水在塔底泵的作用下，一部分与原料混合另一部分与芳烃水洗塔C-0205上部产生的洗涤水汇合后送到溶剂再生单元的集水罐D-0301。经过初步脱溶剂的芳烃在经过分离，脱除溶剂，最终得到合格的重芳烃组份，直接作为汽油高辛烷值组份送入汽油罐。
抽提塔C-0201顶来的抽余油与洗后抽余油进行换热，经过冷却器冷却后，与来自溶剂回收塔的水洗水在混合器M-0203充分混合后，进入脱溶剂塔C-0202进行沉降分离。C-0202沉降分离产品的含溶剂的洗涤水送入溶剂再生单元的集水罐D-0301。从C-0202出来的抽余油与C-0203底部物流在混合器M-0201A中混合后，进入抽余油水洗塔C-0203底部，与水逆向接触，洗去溶剂。抽余油水洗塔C-0203塔底的物料在塔底泵P-0201A/B的作用下，一部分与进料混合，另一部分与洗涤水混合后送至溶剂再生单元的集水罐D-0301，抽余油再经过抽余油水洗塔各段脱出抽余油携带的溶剂。
洗后的抽余油经过E-0201、E0203换热后进入抽余油切割塔C-0204的中部。抽余油切割塔塔顶产品经过E-0204、E-0205换热，进入塔顶回流罐D-0201。在抽余油切割塔塔顶回流泵的作用下，一部分打回流，其余部分经过加氢后作为重整原料送出装置。塔底产品经过泵P0203A/B加压后，去E-0203、E-0207换热系统，再经过冷却器E-0211冷却后，作为柴油低凝组分送入柴油组分罐，与催化柴油调和，作为成品柴油出装置。
（3） 溶剂再生单元
从C-0202、C-0203、C-0205等处来的工艺用水汇集到D-0301。该罐的水经过泵P-0301加压后送入溶剂再生混合器M-0301与贫溶剂混合，进入溶剂再生塔C-0301A/B处理。溶剂、水从溶剂再生塔出入溶剂吸收塔C-0302进行吸附脱色处理。再生处理好的溶剂进入E0207、E-0204 和E-0208换热系统换热，最后进入C-0206。E-0204、E-0208液相部分经过泵P-0204送入溶剂回收塔。溶剂净化处理过程中析出的少量芳烃，从C-0301A/B顶部送至地下溶剂罐V-0504。
（4） 产品调和单元
自烃重组单元出来的高辛烷值汽油组份，经过计量后送入罐区高辛烷值组份罐，再与其它汽油组份一起调和成所需的93号及93号以上汽油；也可以与烃重组单元送回催化裂化装置脱硫醇单元的轻汽油在混合器M-0401的作用下按照自然比例调和成成品汽油。
低凝柴油组份则经过计量后，送入罐区低凝柴油组份罐，与催化自产的或是炼油厂其它柴油组份进行调和，生成各种牌号的柴油。从抽余油切割塔顶来的轻油馏分经过流量计累计后，直接送入重整原料罐。
（5） 辅助单元
装置停工时，系统内的溶剂和物料分别从C-0201、P-0207、C-0203、P-0210、P-0206退到V-0501进行储存。原料油换冲罐V-0101用于储存多余的汽柴油。装置开工时，通过P-0501将湿溶剂罐内的物料打入抽提塔，进行开工准备。
补充溶剂泵将装置所需的新溶剂包装内转入V-0502，在系统溶剂不足时，通过泵P-502将溶剂打入烃重组单元。
地下溶剂罐V-0504主要回收全装置排凝、采样、泄漏等产生的溶剂和烃类。在累计液位高出设定值时，启动P-0506将地下溶剂罐中的溶剂抽出送入V-0503。
注剂是通过水罐加入到溶剂再生系统，确保溶剂质量的性能稳定。