石腦油的調(diào)合與優(yōu)化

危 拓

(中海石油煉化有限責(zé)任公司惠州煉化分公司，廣東 惠州 516086)

石腦油的調(diào)合與優(yōu)化

危 拓

(中海石油煉化有限責(zé)任公司惠州煉化分公司，廣東 惠州 516086)

石腦油是以原油或其它原料加工生產(chǎn)的用于化工原料的輕質(zhì)油，作為生產(chǎn)乙烯及其它化工品的原材料，其質(zhì)量指標(biāo)的控制尤為重要，正構(gòu)烷烴含量和硫含量是石腦油的2個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)，根據(jù)中海石油煉化有限責(zé)任公司惠州煉化分公司的石腦油調(diào)合組分情況，在保證裝置滿負(fù)荷安全生產(chǎn)的條件下，通過(guò)優(yōu)化調(diào)合組分和調(diào)合方案，調(diào)入部分正構(gòu)烷烴含量低的芳烴抽余油和硫含量高的直餾石腦油，不僅可以滿足石腦油出廠質(zhì)量指標(biāo)要求，還可以實(shí)現(xiàn)石腦油的效益最大化。

石腦油 調(diào)合 優(yōu)化 正構(gòu)烷烴 硫

石腦油是石油化工的龍頭產(chǎn)品，是管式爐裂解制取乙烯、丙烯，催化重整制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。當(dāng)作為蒸汽裂解制乙烯原料時(shí)，對(duì)正構(gòu)烷烴含量有較高要求，而對(duì)硫含量、氮含量沒(méi)有太嚴(yán)格要求；當(dāng)作為催化重整原料時(shí)，采用70～180 ℃餾分，對(duì)硫含量、氮含量有較嚴(yán)苛的要求。目前中海石油煉化有限責(zé)任公司惠州煉化分公司(簡(jiǎn)稱惠州煉化)石腦油主要作為蒸汽裂解原料。優(yōu)化調(diào)合組分和調(diào)合方案，可以實(shí)現(xiàn)石腦油的效益最大化。本文主要介紹惠州煉化的石腦油優(yōu)化調(diào)合情況。

1 石腦油組分

惠州煉化石腦油調(diào)合組分有蠟油加氫裂化裝置輕石腦油、煤柴油加氫裂化裝置輕石腦油、汽柴油加氫裝置石腦油、催化重整裝置C5、芳烴抽提裝置抽余油、常減壓蒸餾裝置直餾石腦油、潤(rùn)滑油加氫裝置1號(hào)白油。加氫裝置生產(chǎn)的輕石腦油不僅可以作為石腦油調(diào)合組分，還可作為生產(chǎn)滿足國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)汽油的調(diào)合組分[1]。

1.1 組分特點(diǎn)

蠟油加氫裂化裝置輕石腦油、煤柴油加氫裂化裝置輕石腦油與汽柴油加氫裝置石腦油為惠州煉化石腦油調(diào)合的主要組分，調(diào)合占比為70%～90%。3套加氫裝置的石腦油均不含烯烴組分，加氫裂化裝置輕石腦油蒸氣壓較高，而汽柴油加氫裝置石腦油是幾種調(diào)合組分中正構(gòu)烷烴含量最高的，同時(shí)也是各調(diào)合組分中占比最大的。

芳烴抽余油為芳烴抽提裝置非芳烴蒸餾塔塔頂生產(chǎn)的副產(chǎn)物，是石腦油調(diào)合組分中正構(gòu)烷烴含量最低的，當(dāng)石腦油中調(diào)入抽余油時(shí)，正構(gòu)烷烴含量將明顯下降。2015年惠州煉化通過(guò)技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)了芳烴抽余油的單獨(dú)出廠。常減壓蒸餾裝置直餾石腦油為重整預(yù)加氫裝置原料，在幾種調(diào)合組分中硫含量最高，調(diào)入直餾石腦油后，硫含量將明顯升高。催化重整裝置C5組分為脫丁烷塔塔底的戊烷組分，C5組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.5%，在各調(diào)合組分中占比3%。潤(rùn)滑油加氫裝置1號(hào)白油為尾油加氫后分餾出的輕組分，正構(gòu)烷烴含量較高，但調(diào)合量較小，對(duì)調(diào)合結(jié)果的影響有限。

1.2 組分性質(zhì)

石腦油質(zhì)量指標(biāo)中沒(méi)有要求正構(gòu)烷烴含量和異構(gòu)烷烴含量，只要求正構(gòu)烷烴+異構(gòu)烷烴總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于60%即可，但是在作為裂解原料制乙烯的工藝中，烯烴收率與原料中正構(gòu)烷烴含量成線性關(guān)系[2]，因而當(dāng)石腦油作蒸汽裂解制乙烯原料時(shí)，石腦油正構(gòu)烷烴含量越高越好，目前惠州煉化石腦油供應(yīng)客戶要求正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于31%的指標(biāo)。還有研究表明采用吸附分離的的方法可實(shí)現(xiàn)石腦油中正/異構(gòu)烷烴的分離，實(shí)現(xiàn)石腦油資源的高效利用[3]，但目前在實(shí)際生產(chǎn)中并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)正/異構(gòu)烷烴的分離處理。

石腦油的質(zhì)量屬性只取決于各組分油的質(zhì)量屬性及它們之間的調(diào)合配比，而與調(diào)合順序無(wú)關(guān)[4]。目前，惠州煉化石腦油調(diào)合采用自然比例調(diào)合，并根據(jù)需要調(diào)入正構(gòu)烷烴含量低的芳烴抽余油和硫含量高的直餾石腦油。各調(diào)合組分的主要性質(zhì)如表1所示。

表1 石腦油調(diào)合組分的性質(zhì)

2 石腦油的調(diào)合

2.1 調(diào)合方法

根據(jù)調(diào)合理論與調(diào)合實(shí)踐，將得到的計(jì)算結(jié)果與分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：石腦油的主要指標(biāo)正構(gòu)烷烴含量、異構(gòu)烷烴含量、烯烴含量、芳烴含量、硫含量采用線性調(diào)合方法得到的模擬計(jì)算結(jié)果與分析結(jié)果偏差較小；初餾點(diǎn)、終餾點(diǎn)、蒸氣壓線性調(diào)合性較差。

當(dāng)石腦油蒸氣壓采用以下公式進(jìn)行調(diào)合計(jì)算時(shí)，計(jì)算結(jié)果與分析結(jié)果偏差在10%以內(nèi)。

式中：p為蒸氣壓；φi為石腦油調(diào)合組分i的體積分?jǐn)?shù)；pi為石腦油調(diào)合組分i的蒸氣壓；n為石腦油調(diào)合組分的種類。

根據(jù)目前市場(chǎng)行情，與石腦油價(jià)格關(guān)聯(lián)較大的指標(biāo)為正構(gòu)烷烴含量和硫含量，因此，優(yōu)化石腦油的調(diào)合主要在于優(yōu)化石腦油的正構(gòu)烷烴含量和硫含量。

2.2 調(diào)合方案

由于蠟油加氫裂化裝置輕石腦油、煤柴油加氫裂化裝置輕石腦油、汽柴油加氫裝置石腦油、催化重整裝置C5、潤(rùn)滑油加氫裝置1號(hào)白油為石腦油調(diào)合的基礎(chǔ)組分，故將這幾種組分合并稱為石腦油調(diào)合組分A(以下統(tǒng)稱A)，且各調(diào)合組分均從餾出口直接全部按自然比例調(diào)合。芳烴抽余油和直餾石腦油則根據(jù)需要和裝置生產(chǎn)情況安排調(diào)入。

根據(jù)各調(diào)合組分的產(chǎn)量，目前石腦油調(diào)合方案主要有3種：方案一，單獨(dú)A組分調(diào)合；方案二，A組分+35 t/h抽余油；方案三，A組分+40 t/h直餾石腦油。需要說(shuō)明的是，方案二中調(diào)入的抽余油和方案三中調(diào)入的直餾石腦油分別為裝置滿負(fù)荷正常生產(chǎn)時(shí)的最大調(diào)合量，實(shí)際調(diào)合中可根據(jù)需要調(diào)入部分抽余油和直餾石腦油，且石腦油成品罐底油的質(zhì)量作近似不變處理，3種方案中各組分調(diào)合配比見(jiàn)表2。

表2 石腦油調(diào)合配比

2.2.1 A組分調(diào)合 單獨(dú)A組分調(diào)合是惠州煉化石腦油基礎(chǔ)調(diào)合方案，表3為模擬調(diào)合計(jì)算結(jié)果和分析結(jié)果。由表3可以看出，石腦油正構(gòu)烷烴的模擬調(diào)合結(jié)果與分析結(jié)果接近，正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠滿足大于31%的要求，蒸氣壓采用公式計(jì)算也有較好的吻合度，硫含量偏差較大與罐底油硫含量的大小有較大關(guān)系，石腦油餾程采用線性計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果偏差較大，這說(shuō)明石腦油餾程模型呈高度非線性的特征，有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用自適應(yīng)偏最小二乘回歸(APLSR)方法，具有較高的預(yù)報(bào)精度與準(zhǔn)確性[5]。

表3 A組分調(diào)合結(jié)果

2.2.2 A組分+抽余油調(diào)合 調(diào)入抽余油需要重點(diǎn)關(guān)注調(diào)合后石腦油的正構(gòu)烷烴含量。當(dāng)A組分中調(diào)入抽余油后，由于抽余油的正構(gòu)烷烴含量和蒸氣壓在各調(diào)合組分中均較低，因此無(wú)論是模擬調(diào)合計(jì)算結(jié)果還是分析結(jié)果，正構(gòu)烷烴含量和蒸氣壓均明顯下降。而當(dāng)石腦油正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于31.0%時(shí)，石腦油出廠價(jià)格將相應(yīng)降低。根據(jù)實(shí)際調(diào)合結(jié)果，當(dāng)A組分中調(diào)入35 t/h抽余油時(shí)，正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.8%；當(dāng)A組分中調(diào)入20 t/h抽余油時(shí)，石腦油正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.2%，因此將抽余油部分調(diào)入石腦油中不僅能夠緩解抽余油單獨(dú)出廠的壓力，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)石腦油出廠效益最大化，模擬調(diào)合計(jì)算結(jié)果與分析結(jié)果見(jiàn)表4。

2.2.3 A組分+直餾石腦油調(diào)合 直餾石腦油是硫含量最高的石腦油調(diào)合組分，當(dāng)A組分中調(diào)入直餾石腦油時(shí)，調(diào)合石腦油硫含量明顯升高。目前直餾石腦油可根據(jù)庫(kù)存情況部分調(diào)入石腦油中，最大量為40 t/h，最小量為10 t/h，調(diào)合結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，當(dāng)以最小量10 t/h調(diào)入直餾石腦油時(shí)，調(diào)合石腦油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍大于10 μg/g。根據(jù)購(gòu)買(mǎi)石腦油客戶的不同需求，可選擇是否調(diào)入直餾石腦油，通過(guò)優(yōu)化石腦油庫(kù)存，提前備料，可實(shí)現(xiàn)高低硫石腦油的靈活切換，在保證客戶需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

表4 A組分+抽余油調(diào)合結(jié)果

表5 A組分+直餾石腦油調(diào)合結(jié)果

3 石腦油調(diào)合優(yōu)化

優(yōu)化石腦油調(diào)合的關(guān)鍵在于滿足裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)的前提下，通過(guò)優(yōu)化調(diào)合組分來(lái)優(yōu)化石腦油主要質(zhì)量指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

3.1 正構(gòu)烷烴含量的優(yōu)化

采用線性調(diào)合方法得到的石腦油正構(gòu)烷烴含量模擬計(jì)算結(jié)果與分析結(jié)果偏差較小，調(diào)合數(shù)據(jù)具有較高的可參照性。

針對(duì)當(dāng)前惠州煉化石腦油調(diào)合組分的性質(zhì)，目前各調(diào)合組分中對(duì)石腦油正構(gòu)烷烴含量影響較大的為煤柴油加氫裝置輕石腦油和芳烴抽余油。煤柴油加氫輕石腦油為石腦油調(diào)合的基礎(chǔ)組分，調(diào)入該組分后正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.0%，滿足正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于31%的要求，不會(huì)對(duì)石腦油出廠價(jià)格造成影響，因此抽余油的調(diào)合是影響石腦油正構(gòu)烷烴含量的唯一變量。

表4中A組分中調(diào)入抽余油的實(shí)際調(diào)合結(jié)果顯示，當(dāng)調(diào)入35 t/h抽余油時(shí)，正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.8%，當(dāng)調(diào)入20 t/h抽余油時(shí)，石腦油正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.2%，所以芳烴抽余油部分調(diào)入石腦油的量小于20 t/h時(shí)，不僅能夠滿足石腦油正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于31%的要求，還能將部分芳烴抽余油作為石腦油單獨(dú)出廠，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前石腦油船運(yùn)出廠價(jià)格比隔墻供應(yīng)價(jià)格高31美元/t，如果芳烴抽余油35 t/h全部單獨(dú)出廠，則每日約能增加效益2.4萬(wàn)美元，折合成年收益約900萬(wàn)美元；如果將芳烴抽余油20 t/h調(diào)入石腦油，15 t/h單獨(dú)出廠，則每日能增加效益約1.1萬(wàn)美元，折合成年收益約410萬(wàn)美元。雖然抽余油35 t/h全部單獨(dú)出廠經(jīng)濟(jì)效益最高，但受限于客戶需求，抽余油20 t/h調(diào)入石腦油，既能保證裝置的安全平穩(wěn)生產(chǎn)，又能實(shí)現(xiàn)石腦油出廠的效益最大化。

3.2 硫含量的優(yōu)化

直餾石腦油是石腦油調(diào)合組分中硫含量最高的組分，當(dāng)直餾石腦油以最小量10 t/h調(diào)入石腦油中時(shí)，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍大于10 μgg，因此，當(dāng)客戶要求低硫石腦油時(shí)，石腦油中不能調(diào)入直餾石腦油。當(dāng)客戶對(duì)石腦油的硫含量沒(méi)有特殊要求，正常生產(chǎn)時(shí)，直餾石腦油可以最大量40 th調(diào)入石腦油中，平衡庫(kù)存的同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

當(dāng)直餾石腦油餾出口質(zhì)量指標(biāo)無(wú)法滿足下游生產(chǎn)裝置原料指標(biāo)要求，但可以滿足石腦油調(diào)合要求時(shí)，可將直餾石腦油從餾出口直接改調(diào)石腦油。目前，受限于流程及管線流量，直餾石腦油只能以最大量85 th調(diào)入石腦油中。直餾石腦油的正常產(chǎn)量為120 th，異常工況下以最大量85 th調(diào)入石腦油中，余下35 th進(jìn)入污油系統(tǒng)，比全部120 th直餾石腦油全部進(jìn)污油系統(tǒng)將多產(chǎn)生約19.6萬(wàn)元h的直接經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 論

石腦油的調(diào)合優(yōu)化主要在于優(yōu)化石腦油的正構(gòu)烷烴含量和硫含量。低正構(gòu)烷烴含量的芳烴抽余油單獨(dú)出廠與調(diào)合石腦油的靈活切換，既可以使石腦油庫(kù)存保持在低位，又能滿足石腦油正構(gòu)烷烴質(zhì)量指標(biāo)，增加石腦油出廠的效益。當(dāng)客戶對(duì)石腦油的硫含量沒(méi)有特殊要求時(shí)，將直餾石腦油間斷調(diào)入石腦油中，在平衡庫(kù)存的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。在異常工況下，直餾石腦油調(diào)合進(jìn)入石腦油中可以避免大量進(jìn)污油系統(tǒng)，不僅能緩解污油庫(kù)存壓力，還能降低污油回?zé)挸杀?，提高效益?/p>

[1] 李韜.加氫裂化輕石腦油調(diào)合國(guó)Ⅴ汽油的應(yīng)用與研究[J].現(xiàn)代化工，2015，35(4)：139-141

[2] 劉紀(jì)昌，沈本賢.正構(gòu)烷烴含量對(duì)裂解烯烴收率的影響及乙烯裂解的原料調(diào)配[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，32(5)：535-539

[3] 李雪琴，曹利，余勝楠，等.石腦油高效資源化研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào)，2015，66(9)：3287-3295

[4] 汪麗娜，曹萃文.基于改進(jìn)文化粒子群算法的多組分石腦油調(diào)合優(yōu)化問(wèn)題研究[J].石油化工自動(dòng)化，2012，48(1)：43-47

[5] 顏學(xué)峰，余娟，錢(qián)鋒.基于自適應(yīng)偏最小二乘回歸的初頂石腦油干點(diǎn)軟測(cè)量[J].化工學(xué)報(bào)，2005，56(8)：1511-1515

BLENDING OF NAPHTHA AND OPTIMIZATION

Wei Tuo

(CNOOCOilandPetrochemicalCo.Ltd.，Huizhou，Guangdong516086)

Naphtha is a kind of light oil from crude oil and other raw materials and used for production of ethylene or other chemicals. The content ofn-paraffin and sulfur are two important quality indicators. According to the situation of Huizhou Oil and Petrochemical Co.Ltd.， under the conditions of safety and full-loading production， blending certain amount of aromatic raffinate with low alkanes and straight-run naphtha with high sulfur can not only meet the quality requirements but also maximize the benefit of naphtha.

naphtha； blending； optimization； alkanes； sulfur

2016-03-04； 修改稿收到日期： 2016-05-25。

危拓，從事煉油技術(shù)分析與生產(chǎn)優(yōu)化工作。

危拓，E-mail：weituo@cnooc.com.cn。