乙烯裂解轻质重馏分加工利用工艺研究

季维伟

江苏连云港石化有限公司 江苏连云港 222000

摘要：在生产乙烯的过程中会产生大量的乙烯裂解轻质重馏分，如何高效地利用这部分资源，提升化工企业的生产效益，是该领域研究的热点问题。本文从提取萘系物，轻质化处理和生产汽油调和组分三个角度分析了这部分资源的加工利用可能性及生产流程。

关键字： 乙烯，裂解轻质重馏分，加工工艺

1 乙烯裂解轻质重馏分来源

现阶段我国企业每年可产生20万吨左右的乙烯裂解轻质重馏分，乙烯裂解轻质重馏分密度相较于乙烯焦油更轻，主要成分是C9-C11的芳烃。这部分资源现主要作为低档燃料使用，缺乏有效的深加工工艺和流程。利用乙烯裂解轻质重馏分作为现有化工装置的原料，能够提升企业经营效益。

现阶段主流的乙烯制备工艺包括甲醇制乙烯，生物乙醇制乙烯，合成气制乙烯，催化裂解制乙烯和管式炉裂解制乙烯等，这其中管式裂解炉制乙烯是主流的，也是经济效益最好的手段，部分的工业企业采用该种方式制备乙烯。

原材料经加热后进入裂解炉，同时通入稀释的蒸汽，稀释蒸汽与原料充分混合后进入预热管，其后进入裂解炉开始热裂解，裂解后的产物进行冷却和回收，被送往汽油分馏塔中。在汽油分馏塔中，裂解气进一步降温，较轻的组分和汽油从塔顶馏出，其余组分在冷却塔中冷凝，气体送入裂解气压缩机后，经过塔底循环实现稀释蒸汽和水的分离。分离后，部分冷凝汽油回流分馏塔中继续使用，剩余部分被送入汽油汽提塔中进一步处理。轻质燃料汽油返回汽油汽提塔，并与重质燃料油混合，从塔底分馏出的轻质燃料油称之为乙烯裂解轻质重馏分。

2 乙烯裂解轻质重馏分的利用

乙烯裂解轻质重馏分成分复杂，通常情况下产量不高，比重接近乙烯焦油，目前主要用作燃料。通过分析乙烯裂解轻质重馏分的组成，可以看到与乙烯焦油组成类似，可考虑的用途主要包括以下几类。

2.1 提取萘系物

作为一种常用的基本化工原料，稠环芳烃萘在树脂、染料和合成纤维中广泛应用，部分也可以用作医学卫生材料。现阶段，萘系物主要用于生产染料中间体，杀虫剂，邻苯二甲酸苷等，常从石油和煤焦油中分离制取。上述方法采用萃取的方式从石油轻馏分中提取，并使用溶剂法进行体升华结晶。近年来萘系物的关注度不断提升，在国际市场上出现了一定程度的供不应求现象，我国企业大多以煤焦油作为生产萘系物的主要原料。石油中硫分含量更低，相比于煤焦油更易生产，精制萘系物。

国外企业多使用脱烷基法制取石油萘系物，首先是烷基萘系物转化成萘，然后进行分离提纯，缺点在于反应温度要求高，效率低。国内企业多使用精馏法和结晶工艺生产石油萘系物。蒸馏一结晶从乙烯焦油中回收萘、甲基萘，主要工艺为闪蒸切割，萘含量较高的塔底重馏分进入蒸馏塔富集萘馏分，将富萘馏分在精馏塔中切割出工业萘馏分，进行结晶、切割、过滤，并经过多次结晶进行提纯。国内石油萘生产规模小、收率、纯度低，原料中萘含量较低时生产成本高。

乙烯裂解轻质重馏分中萘含量约在25%以内，其中主要是α-甲萘，具有较高的经济效益。

2.2 轻质化处理分析

国内外的学者和化工企业在重芳烃的加工利用领域主要集中在以下两个方面，一种是采用轻质化处理措施，得到高附加值的BT X等产品；另一种是进行组分分离，得到相应的原材料或者化工产品。乙烯裂解轻质重馏分中含有较多的三甲苯，甲乙苯，萘等C9和C10组分可考虑进行轻质化处理。

对于重芳烃组分常使用烷基转移技术和加氢脱烷基技术进行开发，可得到甲苯，苯和二甲苯等化工原料。国外化工企业提出的加热加氢脱完的方法，had工艺的苯回收率可高于95%。与此同时，可借助于过度金属氧化物催化重芳烃的加氢脱烷基过程，以铝和铬氧化物为催化剂，可在5MPa、600℃条件下得到90%以上深度的苯。ABB公司提出的Detol加工工艺，已经应用于多套生产设备中。

通过脱烷基和烷基转移的方式，可以实现重芳烃的轻质化处理，UOP集团基于该项原理开发出了PAC9工艺，使用固定床反应器，重芳烃的总回收率接近50%。另一方面，该公司提出的lco技术可在较低压力条件下，使用催化裂化技术转化循环油，生产出轻组分汽油，部分产品可直接用于成品汽油。

国内化工企业开始重芳烃的加工利用始于60年代，主要使用分离化工原料的方式进行处理。近年来开始使用金属化合物对中重芳烃组分进行加氢脱烷基研究，提出以氧化铝为催化剂，在3MPa、380℃条件下，C6-C9芳烃组分的回收率可控制在95%以上。

2.3 生产汽油调和组分

乙烯裂解轻质重馏分主要成分含量与乙烯焦油类似，国内企业以辽阳石化生产的乙烯焦油为原料，使用kf757催化剂，在高温高压条件下加氢裂解制备汽油调和组分，取得了较好的经济效益。可以以此为参考，乙烯裂解轻质重馏分中辛烷值较高，也可使用加氢方式提升芳烃的饱和度，同时降低硫和胶质的含量，实现汽油调和组分的生产。

2.4 工业化生产流程分析

本文提出的乙烯裂解轻质重馏分工业化生产流程，主要以两段加氢装置为基础，进行局部的改造和升级，主要包括以下几个处理单元：

（1）原料预处理单元：该部分主要的设备包括脱重塔，脱水缓冲罐，加热炉，机泵和回流罐等，其中脱重塔是核心设备。

（2）一段加氢单元：一段加氢单元的主要设备，包括冷却加热器，反应器，进料泵和循环泵等，核心设备为反应器，结构图如下所示。在反应器中选用镍系催化剂两层铺装，催化床的总高度控制在4.6~4.7米。有条件的单位可在物料加氢单元前设置过滤装置，减少杂质对催化剂活性的影响。

一段加氢单元反应器结构图

（3）二段加氢精制单元：该单元的核心设备是二段加氢精制反应器，采用单段绝热固定床反应原理。其他设备主要有加热炉，压缩机，气液分离器等。二段加氢精制单元反应器如下图所示。

二段加氢精制单元反应器

二段加氢精制单元反应器使用MO-Ni作为催化剂，最佳装填量应控制在三立方以内。

（4）碱洗系统

碱洗系统核心设备是碱洗容器，附属设备包括静态混合器，注碱器等。其中碱洗容器的结构如下所示。值得注意的是，本次优化改进的碱洗容器，适当增加了支撑部件，并提升紧固质量，压缩至300mm范围内。

碱洗容器结构示意图

（5）阻聚剂注入系统

阻聚剂注入系统主要包括阻聚剂配制罐和循环泵，同时为阻聚剂配制罐配置了加热和保温装置，保证阻聚剂配制过程的均匀混合，充分发挥了扰动和搅拌的作用。

结合上文中提出的加工工艺和生产流程，在室内实验阶段，开展了乙烯裂解轻质重馏分的生产加工过程模拟实验，可实验表明反应温度对于加氢精制过程影响较大，从生产结果角度分析，在碱洗系统作用后，含硫量控制在4.3mg/kg以内，溶剂洗胶质控制在4.5mg/100mL范围，产品的稳定性较好，可作为汽油的调和组分适量添加。

3 结语

乙烯作为一种与居民生活和工业生产密切相关的化工原料，随着经济发展和生活水平的提升，世界范围内的一些需求量逐年提升。化工企业在制取乙烯的过程中，会产生大量的副产物，乙烯裂解过程中产生的副产物约占制取乙烯过程副产物的60~70%。这部分资源尚未得到充分利用，近年来学术界高度重视乙烯裂解副产物的加工利用。本文重点探讨了现阶段乙烯裂解轻质重馏分的主要应用，并探讨了一套切实可行的利用乙烯裂解轻质重馏分生产汽油调和组分的生产流程。

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