周從雨

（中國(guó)石化滄州分公司，河北滄州 061000）

某單系列“燃料油型”煉廠主要裝置有350萬(wàn)t/a常減壓、100萬(wàn)t/a催化裂化、120萬(wàn)t/a延遲焦化、160萬(wàn)t/a柴油加氫、15萬(wàn)t/a半再生重整、90萬(wàn)t/a S Zorb吸附脫硫、5萬(wàn)t/a聚丙烯、30萬(wàn)t/a氣分、2萬(wàn)m3/h制氫、5萬(wàn)t/a MTBE及相應(yīng)配套設(shè)施。催化裂化裝置采用MIP工藝，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)為同軸式，設(shè)計(jì)原料為勝利和阿曼等原油的減壓蠟油、減壓渣油和焦化蠟油混合原料。2016年以來(lái)隨著劣質(zhì)原油加工方案的實(shí)施，催化裂化原料減少，煉廠嘗試采用分儲(chǔ)分煉的方式將石蠟基減壓渣油作為催化裂化原料進(jìn)行回?zé)挘⒌玫匠晒?yīng)用；同時(shí)通過(guò)流程改造，實(shí)現(xiàn)了焦化石腦油進(jìn)催化裂化裝置改質(zhì)。2017年以來(lái)由于柴油市場(chǎng)愈發(fā)低迷，車用普通柴油產(chǎn)品的市場(chǎng)需求明顯減少，造成常一線和加氫后的輕循環(huán)油（加氫LCO）等柴油組分成為了催化裂化回?zé)挼膫溥x原料。因此，在確保催化裂化裝置滿負(fù)荷運(yùn)行的前提下，利用優(yōu)化軟件優(yōu)化催化裂化原料改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，達(dá)到全廠效益最大化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前煉油優(yōu)化軟件主要有兩類，一類是以PIMS為代表的基于線性規(guī)劃技術(shù)的模型；另一類是以RSIM為代表的基于流程模擬的非線性模型。文章在分析不同回?zé)捲蠈?duì)催化裂化產(chǎn)品收率和性質(zhì)影響的基礎(chǔ)上，研究利用RSIM軟件中的優(yōu)化器和PIMS軟件對(duì)催化裂化原料進(jìn)行優(yōu)化，以期獲得全廠效益最大化。

1 回?zé)捲蠈?duì)催化裂化產(chǎn)品的影響分析

優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是優(yōu)選回?zé)捲系闹匾康闹唬瑥谋?中給出的不同回?zé)捲系漠a(chǎn)品收率可以看出，按汽油＋液化氣總收率由高到低的順序?yàn)椋撼Ｒ痪€＞焦化石腦油＞加氫輕循環(huán)油＞分煉減渣。不同回?zé)捲蠈?duì)催化裂化產(chǎn)品質(zhì)量的影響及實(shí)際可回?zé)捔渴羌庸み^(guò)程中需要考慮的重要因素。

1.1 石蠟基減渣

石蠟基減渣具有金屬含量高、密度大、殘?zhí)几?、在催化裂化反?yīng)中未氣化重油分子比例大等特點(diǎn)[1]，摻渣比例高會(huì)造成催化劑中毒、燒焦量大、加工量降低以及產(chǎn)品收率變差等不良后果。通過(guò)實(shí)踐探索，按6%進(jìn)行摻渣的催化裂化原料中鎳＋釩含量6.5 μg/g，殘?zhí)迹?%，對(duì)催化原料無(wú)明顯影響[2]，結(jié)合每月分煉原油量，石蠟基減渣原料量平均最大為6 000 t/m。因摻渣比低，催化裂化產(chǎn)品性質(zhì)無(wú)明顯變化。石蠟基減渣與催化裂化混合原料性質(zhì)見(jiàn)表2。

表1 不同催化原料回?zé)挼漠a(chǎn)品收率 %（w）

表2 石蠟基減渣與催化裂化混合原料性質(zhì)

1.2 加氫輕循環(huán)油

加氫輕循環(huán)油是利用煉廠柴油加氫裝置在生產(chǎn)車用普通柴油的閑置時(shí)間，通過(guò)調(diào)整反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和空速等工藝參數(shù)選擇性地將LCO中的多環(huán)芳烴定向加氫，轉(zhuǎn)化為環(huán)烷基苯后送至特定儲(chǔ)罐進(jìn)行儲(chǔ)存，擇機(jī)進(jìn)催化裂化提升管底部LTAG專用噴嘴進(jìn)行回?zé)?，加氫LCO中的烷基苯進(jìn)行開環(huán)裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為高辛烷值汽油[3]（見(jiàn)圖1）。由于加氫裝置采用間歇式生產(chǎn)加氫輕循環(huán)油，最大回?zé)捔繛? 000 t/m。

圖1 加氫循環(huán)油技術(shù)反應(yīng)路徑

1.3 常一線餾分油

常一線餾程一般為150～225℃（95%點(diǎn)），其中150～205℃的汽油餾分占80%，進(jìn)催化裂化提升管回?zé)捒稍霎a(chǎn)汽油，但對(duì)汽油辛烷值影響較大。該煉廠常一線單獨(dú)或與加氫輕循環(huán)油混合進(jìn)提升管底部LTAG專用噴嘴進(jìn)行回?zé)?，最大回?zé)捔? 000 t/m。

1.4 焦化石腦油

焦化石腦油進(jìn)催化裂化裝置改質(zhì)已在多家煉廠應(yīng)用，但回?zé)捊够秃蟠呋偷男镣橹禃?huì)明顯降低[4]，使焦化汽油的回?zé)捔渴艿较拗疲M(jìn)催化裂化重油進(jìn)料噴嘴中最大量為2 200 t/m。

2 催化裂化回?zé)捲系膬?yōu)化

2.1 催化裂化回?zé)捲闲б嬗?jì)算方法

催化裂化裝置產(chǎn)品效益的最大化與煉廠整體效益增加存在著正向關(guān)系，因此可在以催化裂化產(chǎn)品效益為導(dǎo)向的基礎(chǔ)上測(cè)算煉廠整體效益。以催化裂化裝置產(chǎn)品為基準(zhǔn)：

上述計(jì)算公式相當(dāng)于多元函數(shù)求解最大值，手工計(jì)算很難得到最佳配比值。利用RSIM軟件內(nèi)嵌優(yōu)化器設(shè)置各回?zé)捲狭康淖兓秶⒃吓c產(chǎn)品價(jià)格，以催化裂化最大燒焦量為限制條件，回?zé)捲袭a(chǎn)生的效益為目標(biāo)函數(shù)，可自動(dòng)計(jì)算出對(duì)催化裂化裝置的局部最優(yōu)解。表3是常壓原油加工量為23萬(wàn)t/m的情況下，按2018年4月產(chǎn)品價(jià)格體系結(jié)合主要裝置運(yùn)行成本，利用優(yōu)化器進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果。

表3 回?zé)捲蟽?yōu)化情況 萬(wàn) t/m

2.2 催化裂化回?zé)捲蟽?yōu)化

表4是利用PIMS軟件對(duì)表3中兩種方案進(jìn)行測(cè)算的結(jié)果。由表4可以看出，方案優(yōu)化后高附加值產(chǎn)品丙烯增加0.05萬(wàn)t/m，汽油增加0.13萬(wàn)t/m，石腦油和柴油也有所增長(zhǎng)，低附加值產(chǎn)品燃料油產(chǎn)量減少0.56萬(wàn)t/m，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到改善，產(chǎn)品收入增加788萬(wàn)元/月，噸油效益增加33.7元/t。

3 催化裂化原料優(yōu)化的實(shí)踐

因缺少航煤加氫及催化柴油改質(zhì)等裝置，隨著普通柴油配置計(jì)劃的不斷減少以及3#粗白油的停產(chǎn)，低十六烷值的常一線和輕循環(huán)油組分僅能以低附加值燃料油形式外銷。為改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，煉廠以效益最大化為目標(biāo)，自2017年12月起根據(jù)產(chǎn)品配置計(jì)劃、催化裂化裝置加工負(fù)荷及產(chǎn)品價(jià)格變化等情況，利用RSIM和PIMS軟件及時(shí)進(jìn)行測(cè)算，調(diào)整催化裂化回?zé)捲系姆N類及比例。2018年1季度與2017年同期相比，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到改善，液化氣、丙烯及汽油收率均增加，柴油產(chǎn)量下降，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化合計(jì)增加效益3 861萬(wàn)元（見(jiàn)表5）。

表4 優(yōu)化前后主要外銷產(chǎn)品情況對(duì)比 萬(wàn)t/m

4 結(jié)論

利用流程模擬軟件RSIM中的優(yōu)化器，將不同催化回?zé)捲狭孔鳛樽兞?，每種原料最大可回?zé)捔颗c催化燒焦負(fù)荷作為限制條件，效益為目標(biāo)函數(shù)，可快速計(jì)算出催化回?zé)捲献罴呀M合方式。結(jié)合PIMS軟件對(duì)組合方式進(jìn)行論證分析，可為煉廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化及效益提高提供依據(jù)。通過(guò)實(shí)踐，煉廠2018年一季度與2017年同期相比液化氣、丙烯及汽油收率增加，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化合計(jì)增加效益3 861萬(wàn)元。

表5 2018年一季度與2017年同期效益對(duì)比

續(xù)表