柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)及降低柴汽比方案探討

盧學(xué)斌 李哲 王健 張?zhí)K寧 蔣學(xué)章

摘 ?????要：國(guó)內(nèi)某煉廠采用更換加氫催化劑，改造分餾系統(tǒng)，優(yōu)化換熱流程等措施對(duì)柴油加氫精制裝置進(jìn)行升級(jí)改造，油品質(zhì)量由國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)為國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn);將部分柴油轉(zhuǎn)化為石腦油，降低裝置柴汽比，增產(chǎn)了乙烯原料和重整原料，提高了全廠經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān) ?鍵 ?詞：柴油加氫;升級(jí)改造;國(guó)Ⅵ;柴汽比

中圖分類號(hào)：TE 624 ???????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）06-1326-04

Abstract： The diesel hydrogenation unit of a refinery was reformed by replacing hydrogenation catalyst， reforming fractionation part and optimizing heat exchange process. The quality of diesel product was upgraded from state IV to state VI. Partial diesel oil was converted into naphtha， which reduced the diesel /gasoline ratio of the unit， increased production of ethylene raw materials and reforming raw materials to improve the economic benefits of the whole plant.

Key words： Diesel hydrogenation; Upgrading; state Ⅵ; Diesel/gasoline ratio

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，國(guó)家對(duì)油品質(zhì)量的要求越來越高[1，2]。2013年2月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定加快油品質(zhì)量升級(jí)，會(huì)議明確了油品質(zhì)量升級(jí)時(shí)間表，并指出要按照合理補(bǔ)償成本、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)和污染者付費(fèi)的原則合理確定成品油價(jià)格。2015年4月，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持召開常務(wù)會(huì)議，會(huì)議明確將車用汽柴油國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)（硫含量≤10 wppm）的全國(guó)實(shí)施日期提前至2017年1月，比原定的油品升級(jí)時(shí)間整整提前了一年[3]。

柴汽比是煉油企業(yè)的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用來衡量煉油廠的產(chǎn)品能否滿足市場(chǎng)需求結(jié)構(gòu)。加氫裂化重石腦油芳烴含量高，可作為優(yōu)質(zhì)的重整原料[4]。

我國(guó)2001年底加入WTO，自2002年以后的十年間，汽柴油消費(fèi)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，從2008年開始，汽油消費(fèi)的增速高于柴油消費(fèi)，消費(fèi)柴汽比由2005年的最高點(diǎn)2.26后開始逐步下降。預(yù)測(cè)今后若干年內(nèi)消費(fèi)柴汽比仍將呈現(xiàn)下行趨勢(shì)[5]。因此，國(guó)內(nèi)煉廠的柴油加氫裝置，一方面柴油質(zhì)量必須升級(jí)滿足環(huán)保要求，另一方面要減少柴油產(chǎn)量，增加石腦油和重整原料，旨在提高全廠的經(jīng)濟(jì)效益。

1 ?新舊柴油標(biāo)準(zhǔn)及改造的主要方面

《車用柴油》GB19147-2016已于2016年12月23日發(fā)布實(shí)施，文中明確提出國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)將于2019年1月1日實(shí)施。車用柴油國(guó)Ⅳ、國(guó)Ⅴ及國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別主要在硫含量、多環(huán)芳烴含量及十六烷值等參數(shù)上，具體詳見表1。

中國(guó)石油西部某煉廠柴油加氫裝置由中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司沈陽分公司設(shè)計(jì)，通過更換加氫反應(yīng)器催化劑，改造分餾系統(tǒng)，優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)等措施使柴油加氫裝置生產(chǎn)的柴油產(chǎn)品質(zhì)量滿足車用柴油國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)有效降低裝置柴汽比，滿足改造后多產(chǎn)石腦油的實(shí)際生產(chǎn)要求。

2 ?裝置改造方案及優(yōu)化措施

2.1 ?更換催化劑

加氫催化劑是加氫技術(shù)的核心。改造前在反應(yīng)器內(nèi)僅裝填精制催化劑，產(chǎn)品質(zhì)量滿足車用柴油國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn);改造后在反應(yīng)器中裝填了加氫精制劑、加氫改質(zhì)催化劑和加氫裂化催化劑，產(chǎn)品質(zhì)量滿足車用柴油國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)。改造前后催化劑用量及規(guī)格見表2和表3。

2.2 ?分餾系統(tǒng)改造方案

改造前分餾部分設(shè)置脫硫化氫汽提塔和產(chǎn)品分餾塔。脫硫化氫汽提塔主要是脫除溶解在油品中的硫化氫，從而保證油品的腐蝕合格。通過在塔底通入高溫過熱蒸汽，降低脫硫化氫汽提塔內(nèi)的油氣分壓，從而把油品中溶解的硫化氫和輕烴組份汽提出來[6]。塔頂不凝氣送至加氫裂化裝置，塔底產(chǎn)品送至產(chǎn)品分餾塔。

產(chǎn)品分餾塔主要是把油品中的石腦油和柴油進(jìn)行分離，塔頂石腦油切割干點(diǎn)178 ℃，塔底柴油切割初餾點(diǎn)185 ℃。

具體詳見圖1。

改造后分餾部分設(shè)置脫硫化氫汽提塔、產(chǎn)品分餾塔、石腦油分餾塔、脫乙烷塔和脫丁烷塔。本次改造對(duì)脫硫化氫汽提塔的塔盤進(jìn)行更換，對(duì)產(chǎn)品分餾塔筒體及內(nèi)件進(jìn)行更換，同時(shí)新增石腦油分餾塔、脫乙烷塔及脫丁烷塔。

脫硫化氫汽提塔主要是脫除油品中溶解的硫化氫，塔頂不凝氣送至加氫裂化裝置，塔頂輕組分送至脫乙烷塔，塔底產(chǎn)品送至產(chǎn)品分餾塔;產(chǎn)品分餾塔塔頂石腦油送至石腦油分餾塔，塔底精制柴油作為產(chǎn)品送至罐區(qū);石腦油分餾塔主要用于分離輕、重石腦油;脫乙烷塔塔頂為C1、C2，塔底產(chǎn)品送至脫丁烷塔;脫丁烷塔塔頂為C3、C4，塔底產(chǎn)品返回石腦油分餾塔，具體詳見圖2。

2.3 ?換熱流程優(yōu)化

在改造時(shí)增設(shè)了熱高分氣-冷低分油換熱器，一方面提高了脫硫化氫汽提塔進(jìn)料溫度，另一方面降低了熱高分氣空冷器負(fù)荷，從而降低了裝置能耗;由于改造產(chǎn)品方案改變，石腦油產(chǎn)量增加，柴油產(chǎn)量減少，為提高產(chǎn)品分餾塔的進(jìn)料溫度，改造時(shí)增設(shè)了反應(yīng)產(chǎn)物-分餾塔進(jìn)料換熱器，充分利用反應(yīng)部分熱量，保證了分餾塔所需的進(jìn)料溫度。具體詳見圖3。

3 ?結(jié)果與討論

3.1 ?原料油的性質(zhì)改造前原料油為來自常減壓蒸餾裝置的直餾柴油、催化裂化裝置的催化柴油和渣油加氫柴油。改造后原料油為來自常減壓蒸餾裝置的直餾柴油和催化裂化裝置的催化柴油。改造前后原料油性質(zhì)見表4和表5。改造后原料油硫含量降低，氮含量增加，密度和初餾點(diǎn)比改造前提高。

3.2 ?主要操作參數(shù)

原裝置設(shè)計(jì)規(guī)模350萬t/a，主要產(chǎn)品為國(guó)Ⅳ柴油，改造后裝置設(shè)計(jì)規(guī)模300萬t/a，主要產(chǎn)品為國(guó)VI柴油、輕石腦油及重石腦油。裝置改造前后主要工藝操作條件見表6。

從表6可以看出，裝置改造后反應(yīng)器入口壓力維持8.0 MPa不變;裝置處理量減少，空速降低;化學(xué)耗氫由0.62%提高到1.13%（m），新氫用量增加，新氫壓縮機(jī)負(fù)荷提高。

升級(jí)改造前裝置處理量為350萬t/a，氫油比為300，循環(huán)氫壓縮機(jī)入口氣體額定流量為173 000 Nm3/h，分子量為5.375;改造后裝置處理量為300萬t/a，氫油比為480，循環(huán)氫壓縮機(jī)入口氣體流量為168 339 Nm3/h，由于本次改造在反應(yīng)器中裝填了加氫裂化催化劑，原料油中烴類經(jīng)加氫裂化反應(yīng)進(jìn)行了開環(huán)和裂解，反應(yīng)器出口反應(yīng)產(chǎn)物中含較多的低分子烴類，為了保證循環(huán)氫壓縮機(jī)及汽輪機(jī)盡可能利舊，降低循環(huán)氫壓縮機(jī)入口氣體的分子量，在裝置界區(qū)引入了PSA氫氣線，以降低循環(huán)氫壓縮機(jī)入口氣體分子量，確保循環(huán)氫壓縮機(jī)不做改造。

裝置能耗升高的主要原因是：

裝置處理量降低，單位能耗升高;新增機(jī)泵、空冷器等用電設(shè)備，新增水冷器等用水設(shè)備，導(dǎo)致水電等能耗升高;工藝產(chǎn)品方案改變，爐子熱負(fù)荷提高，燃料消耗增加。

3.3 ?產(chǎn)品質(zhì)量裝置升級(jí)改造后主要產(chǎn)品為低硫柴油、輕石腦油和重石腦油，副產(chǎn)品為低分氣、液化氣和干氣。低硫柴油產(chǎn)品質(zhì)量滿足國(guó)Ⅵ車用柴油標(biāo)準(zhǔn)要求，重石腦油硫含量和氮含量均≤0.5 μg/g，輕石腦油硫含量≤1.0 μg/g，氮含量≤0.5 μg/g。主要產(chǎn)量質(zhì)量性質(zhì)見表7。從表7可以看出，裝置改造后輕石腦油和重石腦油產(chǎn)品質(zhì)量滿足下游乙烯和重整裝置進(jìn)料要求，柴油產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到車用柴油國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 ?物料平衡裝置改造前后物料平衡見表8。從表8可以看出，裝置石腦油收率由0.58%（改造前）提高至22.91%（改造后），裝置改造后柴油產(chǎn)量大幅度降低，石腦油產(chǎn)量大幅度提高，顯著的降低了裝置柴汽比。

4 ?結(jié) 論

通過更換催化劑等一系列改造措施，達(dá)到如下預(yù)期目標(biāo)：

（1）裝置柴油產(chǎn)品質(zhì)量得到升級(jí)，改造后油品質(zhì)量滿足車用柴油國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）裝置柴汽比顯著降低，改造后生產(chǎn)柴汽比更加貼近市場(chǎng)需求，提高了全廠的經(jīng)濟(jì)效益，保障了企業(yè)的穩(wěn)定、健康發(fā)展。

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