石化装置之异构化

一、异构化装置简介炼厂轻石脑油主要由C5、C6组分组成，其中直链烷烃占了较大部分，直链烷烃辛烷值低，而带支链的异构烷烃辛烷值高。异构化是C5、C6正构烷烃在临氢条件下，与含铂（钯）的强酸性催化剂接触发生异构化反应，以提高其辛烷值的工艺过程。异构化反应深度与反应温度有关，受热力学平衡限制，异构化反应的热力学平衡常数随反应温度的升高而降低，因此，温度降低有利于异构化反应的进行，提高反应产物的辛烷值。为了提高异构产物的辛烷值，可将低辛烷值的组分循环。通常轻石脑油的辛烷值在60~70之间，通过异构化反应，轻石脑油的辛烷值可提高10个单位以上。二、异构化装置原料和产品通常异构化装置原料为重整装置的轻石脑油，参考装置原料性质如下：

表2.1参考异构化装置原料性质

组成

正构烷烃（wt%）

异构烷烃（wt%）

环烷烃（wt%）

C5

25.29

17.21

1.69

C6

29.55

26.26

S

＜0.5（wt）ppm

N

＜0.5（wt）ppm

小计

54.84

43.47

1.69

合计

.00

通常异构化装置所用氢气为重整装置的重整氢，参考装置数据如下：

表2.2参考异构化装置补充氢气组成表

组分

组成（v%）

H2

92.55

C1

1.78

C2

2.83

C3

1.85

iC4

0.46

nC4

0.26

iC5

0.10

nC5

0.04

C6+

0.13

合计

.00

异构化装置主要产品为异构化油，同时副产少量液化石油气和燃料气。参考装置异构化油作为汽油调和组分其性质如下：辛烷值：RON75比重：0.g/cm3馏程：20～80℃参考装置异构化油组分数据如下：

表2.3参考装置异构化油组分表

组分

组成（wt%）

iC5

32.44

nC5

10.05

CP

1.69

nC6

10.60

2,2DMB

10.61

2,3DMB

5.02

2MP

18.98

3MP

10.61

合计

.00

三、异构化装置加工流程C5、C6正构烷烃异构化可根据所需反应产物辛烷值不同，而有多种工艺路线。如反应器一次通过、预脱异戊烷加一次通过、nC5循环、原料油完全脱异构烷烃等。各工艺路线简介如下：①一次通过轻石脑油不经分离直接进行异构化反应，反应产物经稳定后作为产品出料。②预脱异戊烷一次通过轻石脑油先经脱异戊塔分离出iC5后，作为异构化原料进行异构化反应，反应产物经稳定后与脱异戊烷塔分离出来的iC5混合作为产品出装置。③nC5循环轻石脑油先经脱异戊塔分离出iC5后，作为异构化原料进行异构化反应，反应产物经稳定后进入戊烷塔，将戊烷与己烷分开，其中戊烷返回脱异戊烷塔，己烷与脱异戊烷塔分离出来的iC5混合后作为产品出料。④原料油完全脱异构烷烃轻石脑油分别经脱异戊烷塔、脱正戊烷塔、脱异己烷塔分离出iC5、nC5、iC6后和nC6，其中nC5和nC6作为异构化原料进行异构化反应，反应产物经稳定后与前面分离出来的iC5和iC6混合后作为产品出料。

表3.1异构化技术路线对比汇总表

项目

技术路线①

技术路线②

技术路线③

技术路线④

产品辛烷值RONC

-1～2

基准

1.2

0.2

反应规模

+17%

基准

+17%

-20%

催化剂装填

+17%

基准

+17%

-20%

能耗

-47%

基准

+95%

+90%

循环氢流量

+17%

基准

+17%

-20%

脱异戊烷塔

∨

∨

∨

脱正戊烷塔

∨

∨

脱异己烷塔

∨

稳定塔

∨

∨

∨

∨

本文以一次通过工艺为例进行讲述，一次通过异构化装置工艺流程示意如下：

图3.1异构化装置流程示意图(一次通过)

1-加热炉2-反应器3-冷却器4-分离器5-稳定塔

6-冷凝器7-循氢机8-重沸器

四、异构化装置生产控制异构化装置由加热炉、异构化反应器、稳定塔、压缩机、换热器等部分组成，为高温、临氢条件下的油品二次加工过程。工艺介质易燃、易爆，因此装置生产控制需安全、平稳、可靠。通常异构化装置主要自动控制方案如下：①异构化产物分离罐液位与稳定塔进料流量串级控制，其压力由补充氢和放空燃料气分程控制；②异构化反应进料加热炉出口温度与燃料气压力组成串级控制；③加热炉设炉膛负压控制和燃料气压力低限报警，烟气设氧含量氧化锆分析仪，控制加热炉燃烧效率；④稳定塔顶温度与液化气出装置流量串级控制、塔顶回流罐液位与塔顶回流量串级控制（称精馏塔质量控制或飞轮控制），以保证产品质量和稳定塔平稳操作；异构化装置常见安全仪表系统(SIS)：①加热炉燃料气压力低低、加热炉炉膛压力超高联锁；②压缩机组安全联锁保护系统。参考装置主要操作条件详见下表（一次通过工艺）。

表4.1参考异构化装置反应部分操作参数

项目

工艺参数

反应温度，℃

~

反应压力，MPa(a)

1.8~2.2

重量空速，h-1(w)

1.0

氢油分子比，mol/mol

2.6

化学耗氢，%(w)

0.05

参考装置分馏部分稳定塔操作参数如下：操作温度：59℃／℃（顶／底）操作压力：1.6MPa（顶）回流比：28.8（对产品）

表4.2参考异构化装置消耗指标表

序

号

项目

能耗指标

能耗

MJ/t原料

单位

数量

1

循环水

MJ/t

4.19

37.40

2

电

MJ/kWh

10.89

.30

3

净化风

MJ/Nm3

1.7

4.28

4

1.0MPa蒸汽

MJ/t

.70

5

凝结水

MJ/t

.3

-30.27

6

燃料气

MJ/t

.28

合计

.69

五、异构化装置主要设备常规一次通过流程的异构化装置约有主要设备32台，其中静设备24台，动设备8台，设备类型及数量如下表。

表5.1一次通过式异构化装置主要设备种类及数量汇总表

项目

单位

数量

备注

反应器

台

2

塔类

座

1

容器类

台

3

加热炉

座

1

冷换类

台

12

空冷类

片

5

压缩机

台

2

机泵

台

6

合计

32

六、异构化装置腐蚀控制异构化装置催化剂对杂质敏感，通常原料为经过精制处理后的轻石脑油，因此装置腐蚀环境主要为临氢环境，管道及设备材料可按照石化相关标准选取，本文不再赘述。七、异构化装置未来发展趋势其实很不想写燃料油生产工艺过程，因其均属存量装置。在目前大环境下，很难有所谓的发展。因大部分炼厂总加工流程为炼化一体化方案，所以重整是绕不过去的一个装置（在炼油装置工艺与工程系列文章中有述），而异构化装置在大多数炼厂属于重整伴生装置，故简述于此，以飨读者。预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
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