2.0Mt/a加氫裂化裝置操作彈性與經(jīng)濟(jì)效益分析

姚立松，穆海濤

（中國(guó)石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島266500）

加氫裂化裝置由于產(chǎn)品性質(zhì)優(yōu)良、生產(chǎn)方案靈活，正逐漸成為煉油廠質(zhì)量升級(jí)不可或缺的裝置［1］。中國(guó)石化青島煉油化工有限責(zé)任公司2.0 Mt/a加氫裂化裝置采用中國(guó)石化撫順石油化工研究院開發(fā)的FF－36/FC－32單段串聯(lián)一次通過流程，第二運(yùn)轉(zhuǎn)周期改為全循環(huán)流程。該裝置的設(shè)計(jì)原料為直餾蠟油、催化裂化柴油和焦化蠟油的混合油，產(chǎn)品包括液化氣、石腦油、噴氣燃料、柴油等，其中柴油產(chǎn)品要求滿足歐Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)。2012年11月22日，該裝置正式投產(chǎn)運(yùn)行。

自該裝置投產(chǎn)以來，根據(jù)全廠氫氣平衡、蠟油平衡、柴油平衡等生產(chǎn)需求，進(jìn)行了多種方案的生產(chǎn)調(diào)整。本文選取具有代表性的3種工況，即增產(chǎn)噴氣燃料方案、增產(chǎn)柴油方案、增產(chǎn)尾油方案，對(duì)3種工況下的原料性質(zhì)、關(guān)鍵操作參數(shù)、產(chǎn)品收率等數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，對(duì)裝置的操作彈性進(jìn)行分析界定。同時(shí)，對(duì)3種工況的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了對(duì)比，得出該裝置最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式。

1 操作彈性分析

1.1 原料配比及性質(zhì)

3種工況下原料配比及混合原料性質(zhì)見表1。由表1可知：從原料配比來看，增產(chǎn)噴氣燃料方案及增產(chǎn)柴油方案的加工原料為（常三線＋催化裂化柴油＋減壓蠟油），增產(chǎn)尾油方案的加工原料為（減壓蠟油＋焦化蠟油）；從餾程來看，因增產(chǎn)噴氣燃料方案及增產(chǎn)柴油方案的原料中包含柴油，其初餾點(diǎn)偏低，均為234℃左右，而增產(chǎn)尾油方案的原料為100%蠟油，其干點(diǎn)最高為569.5℃；從硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)來看，增產(chǎn)噴氣燃料方案的原料中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為0.81%，而增產(chǎn)尾油方案的原料中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為2.48%。

表1 原料配比及混合原料性質(zhì)

綜合原料性質(zhì)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)原料指標(biāo)，認(rèn)為該裝置的原料適用范圍為：餾程233～570℃，密度（20 ℃）858～931kg/m3，硫 質(zhì) 量 分 數(shù) 0.8% ～2.5%，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)610～1 615μg/g。在上述原料性質(zhì)范圍內(nèi)，原料配比需遵循以下要求：生產(chǎn)噴氣燃料期間，催化裂化柴油或焦化蠟油摻煉比例最高不大于15%。這一要求為航空監(jiān)管委員會(huì)的規(guī)定。

1.2 工藝參數(shù)

表2為3種工況的主要工藝參數(shù)，同時(shí)列出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)工藝參數(shù)。

表2 裝置的主要工藝參數(shù)

由表2可知：在增產(chǎn)尾油方案中，總進(jìn)料量與設(shè)計(jì)負(fù)荷相同，但精制反應(yīng)平均溫度比設(shè)計(jì)溫度低2.7℃，裂化反應(yīng)平均溫度比設(shè)計(jì)溫度低23.3℃；在增產(chǎn)柴油方案中，總進(jìn)料量略低于設(shè)計(jì)負(fù)荷，精制反應(yīng)平均溫度為331.6℃，裂化反應(yīng)平均溫度為339.2℃。

根據(jù)3種工況的工藝參數(shù)及設(shè)計(jì)參數(shù)，認(rèn)為該裝置的操作參數(shù)范圍為：進(jìn)料量180～318t/h，精制反應(yīng)溫度332～371℃，裂化反應(yīng)溫度351～384℃，氫分壓12.3～15.2MPa。在上述操作參數(shù)范圍內(nèi)，為防止裂化催化劑出現(xiàn)氮中毒，精制反應(yīng)器出口油中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)需控制在30μg/g以下［2］。表3為3種工況的精制油氮含量數(shù)據(jù)。

表3 精制反應(yīng)器出口油氮含量數(shù)據(jù)

由表3可知，3種工況的精制油氮含量均滿足裂化催化劑的要求，且均有很大的裕度，具備進(jìn)一步降低精制反應(yīng)溫度的空間。

1.3 產(chǎn)品性質(zhì)

表4～表7為3種工況下的重石腦油、噴氣燃料、柴油及尾油產(chǎn)品性質(zhì)。3種工況下的液化氣、輕石腦油性質(zhì)相差不大，故不予列出。

表4 重石腦油產(chǎn)品性質(zhì)

由表4可知，不同工況下重石腦油產(chǎn)品的干點(diǎn)存在差異，這主要源自控制指標(biāo)的差異，如增產(chǎn)噴氣燃料方案中，為增產(chǎn)噴氣燃料，在分餾塔將重石腦油組分中較重的部分壓入噴氣燃料，因此該方案的重石腦油產(chǎn)品干點(diǎn)偏低；3種工況下的重石腦油硫、氮含量均滿足指標(biāo)要求。

由表5可知，不同工況下噴氣燃料產(chǎn)品的各項(xiàng)性質(zhì)指標(biāo)均滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，其中，增產(chǎn)柴油方案、增產(chǎn)尾油方案的噴氣燃料煙點(diǎn)均已卡邊，不具備繼續(xù)降低裂化反應(yīng)深度的空間。

表5 噴氣燃料產(chǎn)品性質(zhì)

表6 柴油產(chǎn)品性質(zhì)

由表6可知，不同工況下柴油產(chǎn)品的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、十六烷指數(shù)均滿足國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)柴油的要求，而且，增產(chǎn)噴氣燃料方案的柴油十六烷指數(shù)達(dá)到74.9，裕度較高。

表7 尾油產(chǎn)品性質(zhì)

由表7可知，不同工況下的尾油產(chǎn)品性質(zhì)均比較優(yōu)良。

1.4 產(chǎn)品收率

3種工況下的物料平衡數(shù)據(jù)及產(chǎn)品收率見表8。

表8 物料平衡數(shù)據(jù)及產(chǎn)品收率 w，%

由表8可知，不同工況下的低分氣、干氣收率差異不大；酸性氣收率存在差異，主要源于原料硫含量的差異；增產(chǎn)噴氣燃料方案及增產(chǎn)柴油方案的反應(yīng)深度較大，因此其液化氣、輕石腦油收率均較高。增產(chǎn)尾油方案的液化氣、輕石腦油收率偏低；重石腦油收率由大到小的順序?yàn)椋涸霎a(chǎn)噴氣燃料方案＞增產(chǎn)柴油方案＞增產(chǎn)尾油方案；增產(chǎn)噴氣燃料方案中噴氣燃料收率達(dá)到46.01%，增產(chǎn)柴油方案中柴油收率達(dá)到60.49%，增產(chǎn)尾油方案中尾油收率達(dá)到54.88%。上述數(shù)據(jù)表明，該加氫裂化裝置的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可調(diào)度大，產(chǎn)品分配靈活。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

3種工況下的經(jīng)濟(jì)效益核算數(shù)據(jù)見表9。

表9 3種工況下的經(jīng)濟(jì)效益核算數(shù)據(jù)

由表9可知：增產(chǎn)噴氣燃料方案效益最高（293.20元/t），增產(chǎn)柴油方案次之（137.26元/t），增產(chǎn)尾油方案最低（101.42元/t）；增產(chǎn)噴氣燃料方案的產(chǎn)品與原料的價(jià)差最高（837.82元/t），增產(chǎn)尾油方案最低（436.22元/t），即增產(chǎn)高附加值產(chǎn)品是提高裝置經(jīng)濟(jì)效益的首選措施，產(chǎn)品與原料價(jià)差為裝置效益的最大來源（氫氣不計(jì)入原料價(jià)值，按裝置加工成本計(jì)）；在除原料成本外的各項(xiàng)成本中氫氣成本占比最高，燃動(dòng)費(fèi)用、固定費(fèi)用、輔助材料成本占比依次降低，即在節(jié)約成本方面，應(yīng)首選節(jié)約氫氣。

需要指出的是，效益核算采用的價(jià)格體系中，成品柴油價(jià)格按國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)柴油價(jià)格計(jì)。雖然加氫裂化成品柴油的性質(zhì)滿足國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求，但是目前市場(chǎng)需求不足，因此主要按國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)柴油出售。國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)柴油與國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)柴油的價(jià)差為900元左右。未來柴油質(zhì)量升級(jí)至滿足國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)后，如果按國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)柴油價(jià)格核算裝置效益，則結(jié)果將大不相同，屆時(shí)增產(chǎn)柴油方案的效益將比增產(chǎn)噴氣燃料方案提高192.3元/t。同樣，如果加氫裂化尾油作為乙烯原料，則效益測(cè)算結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生新的變化。

3 結(jié) 論

（1）加氫裂化裝置適用的原料范圍為：餾程233～570℃，密度（20℃）850～931kg/m3，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%～2.5%，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)610～1 615μg/g。但是需遵循航空監(jiān)管委員會(huì)對(duì)二次油加工比例不大于15%的要求。

（2）加氫裂化裝置操作參數(shù)范圍為：進(jìn)料量180～318t/h，精制反應(yīng)溫度332～371℃，裂化反應(yīng)溫度351～384℃，氫分壓12.3～15.2MPa。在該操作參數(shù)范圍內(nèi)，需遵循精制反應(yīng)器出口油中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于30μg/g的要求。

（3）增產(chǎn)噴氣燃料方案中噴氣燃料收率可達(dá)46.01%，增產(chǎn)柴油方案中柴油收率可達(dá)60.49%，增產(chǎn)尾油方案中尾油收率可達(dá)54.88%。

（4）在目前的定價(jià)體系下，增產(chǎn)噴氣燃料方案為經(jīng)濟(jì)效益最佳的方案。在裝置降本增效過程中，應(yīng)將增產(chǎn)高附加值產(chǎn)品作為首選措施，其次考慮氫氣成本、燃動(dòng)成本等。

［1］侯芙生.加氫裂化——進(jìn)入21世紀(jì)的主要煉油技術(shù)［J］.石油煉制與化工，2000，9（31）：1－5

［2］韓崇仁.加氫裂化工藝與工程［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2001：437－447