解增忠+曾宿主+王麗景+劉小平+李銳

摘要：本文針對(duì)某煉廠現(xiàn)有汽柴油生產(chǎn)現(xiàn)狀，從全廠流程角度出發(fā)設(shè)計(jì)了“延遲焦化-催化裂化”、“延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化”和“渣油加氫-催化裂化”四個(gè)油品質(zhì)量升級(jí)加工方案，通過(guò)對(duì)各升級(jí)方案測(cè)算結(jié)果的對(duì)比，分析不同升級(jí)方案的特點(diǎn)，給出推薦的油品質(zhì)量升級(jí)方案，為該廠汽油質(zhì)量升級(jí)方案的規(guī)劃提供重要的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽柴油；質(zhì)量升級(jí)；煉廠總流程；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TE624 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（B）-0000-00

前言

近年來(lái)汽車(chē)尾氣污染問(wèn)題越來(lái)越受到世界各國(guó)政府的重視，隨著汽車(chē)排放法規(guī)的日益苛刻，對(duì)車(chē)用燃料油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也日益提高。目前，各國(guó)汽柴油產(chǎn)品主要向超低硫方向發(fā)展[ ]。與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的汽、柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏低，但升級(jí)速度卻高于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，近年來(lái)我國(guó)大范圍持續(xù)頻發(fā)的霧霾天氣促使我國(guó)加快了油品質(zhì)量升級(jí)步伐。某燃料型煉廠原油加工能力為600萬(wàn)噸/年，目前只能生產(chǎn)國(guó)II、國(guó)III汽柴油產(chǎn)品，面臨嚴(yán)峻的油品質(zhì)量升級(jí)挑戰(zhàn)，本文擬在分析該煉廠汽柴油生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從全廠角度出發(fā)，制定汽柴油國(guó)V質(zhì)量升級(jí)方案，探討該廠合適的油品質(zhì)量升級(jí)流程。

汽柴油生產(chǎn)現(xiàn)狀

該煉廠目前原油加工能力為600萬(wàn)噸/年，加工流程如圖 1所示，主要裝置及加工能力如表 1所示。目前加工沙重、沙中、普魯托尼、杰諾和榮卡多原油，加工原油的平均性質(zhì)為：API為26.89，硫含量0.34%，酸值0.57 mgKOH/g。

該廠汽油產(chǎn)量約90萬(wàn)噸/年，主要為國(guó)III汽油，能夠生產(chǎn)部分國(guó)IV車(chē)用汽油。主要調(diào)合組分為精制催化汽油和MTBE，其中精制催化汽油的研究法辛烷值在89～91.5之間，硫含量在100μg/g ～135μg/g之間，汽油質(zhì)量升級(jí)遇到的主要問(wèn)題是硫含量超標(biāo)和辛烷值不足。

該廠柴油產(chǎn)量約280萬(wàn)噸/年，由于加氫能力不足，其中國(guó)III柴油只有約115萬(wàn)噸/年，其余為普通柴油，經(jīng)濟(jì)效益低。柴油質(zhì)量升級(jí)遇到的主要問(wèn)題是硫含量超標(biāo)和十六烷值不足。

序號(hào) 裝置名稱 設(shè)計(jì)能力/（萬(wàn)噸/年）

1 常減壓蒸餾 600

2 1#重油催化裂化 140

3 2#重油催化裂化 100

4 延遲焦化 140

5 柴油加氫 140

6 催化汽油精制 100

7 氣分裝置 55

8 聚丙烯 5

9 MTBE裝置 5

10 制氫 1.5

11 硫磺回收 5

升級(jí)方案設(shè)計(jì)

擬采用升級(jí)措施

針對(duì)該廠汽柴油生產(chǎn)現(xiàn)狀及在質(zhì)量升級(jí)時(shí)存在的主要問(wèn)題，擬從全廠流程角度出發(fā)設(shè)計(jì)該廠油品質(zhì)量升級(jí)方案，主要考慮以下設(shè)計(jì)思路：

新建催化重整裝置

該廠新建催化重整裝置（含芳烴抽提），可有效提高直餾石腦油的附加值，提高汽油池辛烷值，增加芳烴等高附加值產(chǎn)品，并為加氫精制裝置提供廉價(jià)氫氣。

新建柴油加氫改質(zhì)裝置

柴油加氫改質(zhì)能夠在加氫脫硫、加氫脫氮的同時(shí)，大幅提高劣質(zhì)柴油十六烷值并降低密度[ - ]。該廠建立柴油加氫改質(zhì)裝置，可有效緩解柴油池硫含量超標(biāo)、十六烷值不足的問(wèn)題，有效提高柴油產(chǎn)品的附加值。

新建催化原料加氫處理裝置

主要考慮蠟油加氫和渣油加氫兩種情況。蠟油加氫是生產(chǎn)清潔燃料的重要工藝技術(shù)。該廠新建蠟油加氫處理裝置，將直餾蠟油和焦化蠟油經(jīng)加氫處理后再作為催化裂化裝置原料，可有效減低催化裂化汽油硫含量，減小催化汽油脫硫難度和辛烷值損失。渣油加氫是目前充分利用石油資源的一種有效方法[ ]，[ ]，也是支撐未來(lái)煉油工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一[ ]。采用渣油加氫預(yù)處理與重油催化裂化組合技術(shù)，可大幅提高催化裂化過(guò)程輕質(zhì)油收率、改善產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量[ ]。該廠新建渣油加氫裝置處理催化原料，可降低催化裂化汽油脫硫過(guò)程中的辛烷值損失，減少低附加值產(chǎn)品（如石油焦）生產(chǎn)，利于油品質(zhì)量升級(jí)和煉廠效益增加。

提高催化汽油精制裝置脫硫深度

為生產(chǎn)國(guó)V汽油，催化汽油必須經(jīng)過(guò)脫硫，該廠采用IFP（法國(guó)石油研究院）開(kāi)發(fā)的Prime-G+工藝[ ]，[ ]進(jìn)行催化汽油脫硫。該工藝具有液收率高（達(dá)100%）、脫硫率大（大于98%）、辛烷值損失較少，氫耗低等特點(diǎn)[ ]。提高Prime-G+裝置脫硫深度可以使其產(chǎn)品硫含量達(dá)到國(guó)IV甚至國(guó)V汽油標(biāo)準(zhǔn)，但脫硫過(guò)程中的辛烷值損失也增大[ ]。

更換現(xiàn)有柴油加氫裝置催化劑并降量生產(chǎn)

該廠現(xiàn)有140萬(wàn)噸/年柴油加氫裝置反應(yīng)器總壓為8.0MPa，原設(shè)計(jì)加工直餾柴油、焦化汽柴油（比例約4：6）混合原料，產(chǎn)品硫含量<350μg/g。擬對(duì)該裝置采取更換催化劑、降低空速和優(yōu)化原料等措施，可使其生產(chǎn)國(guó)V柴油。

升級(jí)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)上述油品質(zhì)量升級(jí)措施，從全流程優(yōu)化角度設(shè)計(jì)如下三種油品質(zhì)量升級(jí)方案：

方案一 ： 延遲焦化-催化裂化加工路線

在現(xiàn)有加工流程基礎(chǔ)上，新建柴油加氫改質(zhì)及連續(xù)重整（含芳烴抽提）裝置。減壓渣油主要由延遲焦化裝置加工，剩余減壓渣油與直餾蠟油、焦化蠟油一起作催化裂化原料；現(xiàn)有柴油精制裝置只加工直餾柴油與焦化汽油，更換超深度脫硫催化劑，并將加工負(fù)荷降至100萬(wàn)噸/年，以確保其產(chǎn)品滿足國(guó)V車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)；剩余直餾柴油與焦化柴油、催化柴油作為柴油加氫改質(zhì)原料生產(chǎn)滿足國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)柴油的產(chǎn)品；提高催化汽油精制裝置脫硫深度，使其產(chǎn)品硫含量低于10μg/g；直餾石腦油、加氫精制石腦油和加氫改質(zhì)石腦油作為新建連續(xù)重整裝置的原料。

方案二：延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化加工路線

在現(xiàn)有加工流程基礎(chǔ)上，新建蠟油加氫、柴油加氫改質(zhì)和連續(xù)重整（含芳烴抽提）裝置。直餾蠟油和焦化蠟油經(jīng)蠟油加氫裝置處理后作催化裂化原料；現(xiàn)有柴油精制裝置只加工直餾柴油與焦化汽油，更換超深度脫硫催化劑，并將加工負(fù)荷降至100萬(wàn)噸/年，以確保其產(chǎn)品滿足國(guó)V車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)；剩余直餾柴油與催化柴油、蠟油加氫柴油作為柴油加氫改質(zhì)原料生產(chǎn)滿足國(guó)V車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；提高催化汽油精制裝置脫硫深度，使其產(chǎn)品硫含量低于10μg/g；直餾石腦油、加氫精制石腦油和加氫改質(zhì)石腦油作為新建重整裝置的原料。

方案三： 渣油加氫-催化裂化加工路線

在現(xiàn)有加工流程基礎(chǔ)上，新建渣油加氫、柴油加氫改質(zhì)和連續(xù)重整（含芳烴抽提）裝置，將現(xiàn)有延遲焦化、常減壓裝置減壓?jiǎn)卧Ｓ?。常壓渣油?jīng)渣油加氫裝置處理后作催化裂化原料；現(xiàn)有柴油精制裝置只加工直餾柴油，更換超深度脫硫催化劑，并將加工負(fù)荷降至100萬(wàn)噸/年，以確保其產(chǎn)品滿足國(guó)V車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)；剩余直餾柴油與催化柴油、渣油加氫柴油作為柴油加氫改質(zhì)原料生產(chǎn)滿足國(guó)V車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；提高催化汽油精制裝置脫硫深度，使其產(chǎn)品硫含量低于10μg/g；直餾石腦油、加氫精制石腦油和加氫改質(zhì)石腦油作為新建重整裝置的原料。

升級(jí)方案結(jié)果分析

主要裝置對(duì)比

三個(gè)升級(jí)方案下主要裝置負(fù)荷表如表 2所示，可以看出在三個(gè)方案中：方案一、方案二延遲焦化裝置負(fù)荷最大，達(dá)150萬(wàn)噸/年（略超負(fù)荷）。方案三停用延遲焦化裝置和減壓蒸餾單元，常壓渣油經(jīng)渣油加氫后全部作為催化裂化原料，渣油加氫、催化裂化和催化汽油脫硫裝置負(fù)荷最大，其中催化裂化和催化汽油脫硫裝置均超過(guò)現(xiàn)有裝置加工負(fù)荷，因缺少焦化石腦油原料，該方案下連續(xù)重整負(fù)荷最低。此外，由于方案一～方案三消耗的氫氣依次增加，因此方案一～方案三制氫裝置的負(fù)荷依次增大。

單位：萬(wàn)噸/年

方案名稱 裝置負(fù)荷 現(xiàn)有能力

方案一 方案二 方案三

常壓蒸餾 600.00 600.00 600.00 600.00

減壓蒸餾 330.83 330.83 0.00 400.00

重整預(yù)處理 139.53 142.38 117.73

催化重整 115.85 118.21 97.75

1#催化裂化 140.00 140.00 200.60 140.00

2#催化裂化 81.64 63.20 100.00 100.00

延遲焦化 150.00 150.00 0.00 140.00

渣油加氫 0.00 0.00 331.13

催汽脫硫 89.10 91.82 120.40

柴油加氫 100.00 100.00 100.00 100.00

柴油加氫改質(zhì) 201.97 198.41 180.19 140.00

蠟油加氫 0.00 189.94 0.00

氣分 35.10 38.61 43.81 55.00

MTBE 5.00 5.50 6.24 5.00

制氫 2.07 4.63 7.66 2.00

PSA 3.95 4.09 3.85

硫磺回收 6.75 7.23 8.91 7.00

單位：萬(wàn)噸/年

類(lèi)型 裝置名稱 新建/擴(kuò)建后裝置能力 現(xiàn)有能力

方案一 方案二 方案三

新建 重整預(yù)處理 140.00 140.00 120.00

連續(xù)重整 120.00 120.00 100.00

渣油加氫 330.00

蠟油加氫 200.00

柴油加氫改質(zhì) 200.00 200.00 180.00

PSA 3.95 4.13 3.85

擴(kuò)建 1#催化裂化 200.00 140.00

催化汽油精制 120.00 100.00

MTBE 6.00 6.24 5.00

制氫 4.75 7.66 2.00

硫磺回收 8.00 9.00 7.00

各方案下新建/擴(kuò)建裝置情況如表 3所示，可以看出，方案一～方案三需要新建/擴(kuò)建的裝置數(shù)量總體呈增加趨勢(shì)，三個(gè)方案均需新建連續(xù)重整裝置，規(guī)模均在100萬(wàn)噸/年以上，三個(gè)方案均需新建柴油加氫改質(zhì)裝置，規(guī)模均接近或達(dá)到200萬(wàn)噸/年；方案二新建蠟油加氫處理裝置規(guī)模為200萬(wàn)噸/年，方案三新建渣油加氫處理裝置規(guī)模為330萬(wàn)噸/年（需要兩個(gè)系列）；方案二～方案三均需擴(kuò)建MTBE、制氫和硫磺回收裝置，而方案三還需擴(kuò)建1#催化裂化裝置和催化汽油精制裝置。

主要產(chǎn)品及技經(jīng)指標(biāo)對(duì)比

各方案下主要產(chǎn)品和主要技經(jīng)指標(biāo)對(duì)比如表 4所示，可以看出，三種方案下均可實(shí)現(xiàn)汽柴油質(zhì)量升級(jí)。由于方案一采用“延遲焦化-催化裂化”加工路線，催化裂化原料沒(méi)有經(jīng)過(guò)加氫處理，催化汽油硫含量高，使其在脫硫過(guò)程中辛烷值損失大，該方案汽柴油產(chǎn)量在三個(gè)方案中均最低，而石腦油和石油焦產(chǎn)量在三個(gè)方案中均最高；雖然投資最少，但因其柴汽比高，高附加值產(chǎn)品收率低，效益也最低。方案二采用“延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化”加工路線，催化汽油在脫硫過(guò)程中辛烷值損失大幅度降低，汽油池辛烷值增加，汽油產(chǎn)量較方案一增加，石腦油產(chǎn)品較方案一降低；雖然投資較方案一增加，但柴汽比下降，效益也略有增加。方案三停掉延遲焦化裝置，采用典型的“渣油加氫-催化裂化”加工路線，使催化裂化裝置負(fù)荷進(jìn)一步增加，汽油產(chǎn)量較方案二又有顯著提高，無(wú)石油焦產(chǎn)品產(chǎn)出，但由于不開(kāi)延遲焦化裝置，有催化油漿產(chǎn)品出廠；該方案輕油收率、高附加值產(chǎn)品收率和利潤(rùn)在三個(gè)方案中最高，但投資也最大。其中，方案二采用蠟油加氫裝置來(lái)改善催化裂化原料，具有一定的效益優(yōu)勢(shì)，而且投資規(guī)模適中，值得推薦。

單位：萬(wàn)噸/年

方案名稱 方案一 方案二 方案三

國(guó)V車(chē)用汽油 140.00 150.42 170.06

其中：92# 98.00 105.29 119.04

95# 42.00 45.13 51.02

國(guó)V車(chē)用柴油 246.45 241.86 250.95

催化油漿 19.54

硫磺 6.75 7.23 8.91

石油焦 45.00 45.00 0.00

輕油收率/% 75.26 74.85 76.67

綜合商品率/% 90.10 90.21 88.23

高附加值產(chǎn)品收率/% 81.67 81.77 83.73

柴汽比 1.76 1.61 1.48

利潤(rùn)/億元 基準(zhǔn) +0.78 +3.91

投資/億元 基準(zhǔn) +8.81 +31.90

結(jié)論

（1）通過(guò)新建連續(xù)重整和柴油加氫改質(zhì)裝置，并提高汽柴油脫硫裝置的脫硫深度，該廠能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)V汽柴油質(zhì)量升級(jí)，但煉廠不同重油加工路線對(duì)效益影響很大。

（2）采用前加氫加工路線，可大幅度改善催化裂化原料，有效減少催化汽油脫硫過(guò)程中的辛烷值損失，大幅度降低汽油質(zhì)量升級(jí)難度，更能長(zhǎng)周期保證國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)汽油生產(chǎn)，降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。尤其采用渣油加氫加工路線后，可有效提高該煉廠的輕質(zhì)油品收率，改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升經(jīng)濟(jì)效益。

（3）“延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化”加工路線，在充分利用現(xiàn)有裝置的基礎(chǔ)上通過(guò)新建蠟油加氫裝置來(lái)改善催化裂化原料，具有一定的效益優(yōu)勢(shì)，而且投資規(guī)模適中，值得推薦。

參考文獻(xiàn)