蠟油加氫裂化裝置生產工業(yè)白油的改造思路

曾文欽，方 友，鄭港西，趙晨曦

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

加氫裂化技術具有生產過程清潔化、原料適應性強、生產方案靈活、產品質量好且選擇性高等優(yōu)點，逐漸成為煉化行業(yè)中“油-化-纖”結合的核心[1]，增加煉化企業(yè)加氫裂化加工能力已成為行業(yè)的主要發(fā)展趨勢[2]。

1 裝置生產概況

1.1 原分餾系統(tǒng)簡介

圖1 蠟油加氫裂化裝置原分餾系統(tǒng)流程示意

1.2 油品性質研究

本裝置的輕/重石腦油、噴氣燃料、尾油均是高附加值產品，因此本研究的重點放在柴油產品與過汽化油上。表1所示為過汽化油(175～375 ℃)、柴油(174～366 ℃)產品的性質與工業(yè)白油標準的對比。從表1可以看出，過汽化油的黏度達到7號工業(yè)白油的指標，但傾點過高，若降低其終餾點則可以降低傾點，但黏度也將降低，且餾程會與柴油重合，因此本課題將只進行柴油產品生產工業(yè)白油的研究。通過柴油產品與工業(yè)白油標準對比發(fā)現，柴油除閃點與傾點不達標外，其余指標都達到工業(yè)白油的要求。

表1 過汽化油、柴油產品的性質與工業(yè)白油標準的對比

本研究通過實驗室精餾裝置對柴油產品進行餾分切割，分離出200～360 ℃，220～360 ℃，230～360 ℃這3個餾分段的柴油餾分，并分析其主要性質，結果見表2。從表2可以看出，200～360 ℃，220～360 ℃，230～360 ℃這3個餾分段的柴油均達到了5號工業(yè)白油的指標，但黏度低于7號工業(yè)白油指標，不滿足7號工業(yè)白油的要求，不過若提高餾分終餾點則傾點又將不合格。因此，本裝置僅有柴油產品可以生產工業(yè)白油，且只能生產5號工業(yè)白油。

表2 由柴油產品切割所得不同餾分段的性質

2 主分餾塔降壓調整試生產

確定了以柴油中間餾分生產5號工業(yè)白油的目標后，收集了裝置分餾系統(tǒng)的實際運行參數，采用模擬軟件SIMSCI PROⅡ對裝置分餾系統(tǒng)進行流程模擬，以此為基礎進行理論核算，提出了主分餾塔降壓操作等優(yōu)化措施以嘗試通過現有裝置調整生產白油的技術方案。首先，以實際生產的進料數據和物性方法GRAYSON在SIMSCI PROⅡ上按分餾系統(tǒng)流程搭建模型，待模型收斂后調整各關鍵參數，使模型中的產品質量、操作溫度、流量等關鍵參數與實際值非常接近，達到校準模型、在模型中再現實際生產操作的目的；其次，在校準模型后，逐步在模型中降低主分餾塔壓力及提高柴油側線汽提塔再沸返塔溫度，從而進一步開展優(yōu)化模擬。通過模擬核算確定主分餾塔塔頂壓力降至0.1 MPa以下能夠大幅度提高柴油初餾點且仍滿足塔盤水力學與塔頂泵的操作要求后，實施了主分餾塔降壓操作及提高柴油側線汽提塔再沸返塔溫度等優(yōu)化措施，最低將主分餾塔塔頂壓力降至0.09 MPa仍維持分餾系統(tǒng)穩(wěn)定運行，主要操作參數如表3所示。

表3 主分餾塔降壓調整前后主要參數變化

1)調整后的模擬值是根據調整前所建立的模型通過降壓計算所得結果。

從表3可以看出，主分餾塔降低操作壓力后石腦油、噴氣燃料收率增加，維持石腦油終餾點、噴氣燃料終餾點、柴油95%餾出溫度不變的情況下，噴氣燃料、柴油、尾油的5%餾出溫度升高，即產品之間的重疊度降低，整個主分餾塔的分餾效果提高。

在調整期間，柴油產品性質的變化情況如表4所示，本裝置通過主分餾塔降壓至0.090 MPa及提高柴油側線汽提塔再沸返塔溫度至302～306 ℃等優(yōu)化措施將柴油初餾點最高提至191.2 ℃，閃點(開口)最高提至110 ℃，終餾點降至361.3 ℃時，傾點降低至-3 ℃，傾點達到5號工業(yè)白油指標，但開口閃點仍然偏低，因此裝置分餾系統(tǒng)無法在現有設施基礎上通過優(yōu)化調整生產出合格的5號工業(yè)白油。

表4 主分餾塔降壓期間柴油性質變化

3 改造方案研究

鑒于無法在現有設施基礎上通過優(yōu)化調整生產出合格的5號工業(yè)白油，裝置只能進行技術改造。為了保證一定的設計余量，本研究以柴油產品中切割出220～360 ℃餾分生產5號工業(yè)白油為改造研究目標，通過模擬軟件SIMSCI PROⅡ進行改造方案技術研究。在上述分餾系統(tǒng)流程模擬的基礎上，將進料流量提高至滿負荷時的實際值，同時通過調整主分餾塔的過汽化油循環(huán)取熱量以及柴油熱返塔流量將柴油的終餾點調整至360 ℃，從而模擬計算出柴油終餾點控制在360 ℃以上裝置滿負荷生產時柴油產品流量約為110 th，接下來將在此模型的基礎上研究如何提高110 th柴油產品的初餾點至220 ℃。

3.1 增設蒸汽汽提塔

若通過增設蒸汽汽提塔，用300 ℃、1.0 MPa的蒸汽進行汽提可以將柴油產品分離為噴氣燃料與工業(yè)白油，且不需要高溫熱量、不用改動尾油的換熱網絡，改造流程示意如圖2所示，汽提塔系統(tǒng)的主要操作參數如表5所示。

圖2 增設蒸汽汽提塔后分餾系統(tǒng)流程示意

與新增減壓分餾塔方案相比，新增汽提塔可以增加工業(yè)白油產量，但塔頂的噴氣燃料與工業(yè)白油的含水量均較高，噴氣燃料可以通過與主分餾塔的噴氣燃料中段回流混合后返回主分餾塔進行進一步脫水分離，在側線噴氣燃料汽提塔中產出合格噴氣燃料產品，工業(yè)白油則可借助減壓干燥、聚結器等措施進行脫水而產出合格產品[5-6]。在已有生產白油的煉油廠中，中國石化揚子石油化工有限公司2號加氫裂化裝置就是通過投用柴油蒸汽汽提塔和柴油脫水聚結器生產出合格的白油產品，該廠的經驗證明此蒸汽汽提方案切實可行且聚結器可以解決投用汽提蒸汽后造成產品帶水的問題[6]。

表5 新增汽提塔的主要操作參數

3.2 柴油汽提塔停再沸器改蒸汽汽提

為了最大化利用現有設備、減少改造量，本研究提出將柴油汽提塔C204停再沸器改蒸汽汽提的技術方案，用300 ℃、1.0 MPa的蒸汽將柴油產品中的輕組分蒸餾到主分餾塔上部，C204底部產出白油餾分，流程示意如圖3所示，C204的主要操作參數如表6所示。

圖3 C204停再沸器改蒸汽汽提后分餾系統(tǒng)流程示意

與前一方案相比，C204停再沸器改蒸汽汽提方案的改造量小、能耗低，但其工業(yè)白油的含水量高，可借助高效脫水措施如真空罐脫水干燥而產出合格產品。另外由于C204氣相返主分餾塔的量大幅度增加，需要對該段管線以及C204塔盤進行水力學核算。在國內中國石化茂名分公司加氫裂化裝置已通過將柴油側線汽提塔改為蒸汽汽提塔、同時引入真空閃蒸罐產出合格的5號工業(yè)白油產品，該廠的改造經驗證明由側線汽提塔改為蒸汽汽提可以大幅提高柴油初餾點，同時真空脫水罐可以高效脫水解決白油帶水的問題[5]。

表6 C204停再沸器改蒸汽汽提后的主要操作參數

3.3 方案的對比與分析

綜上所述，兩個方案均能將柴油初餾點提高至220 ℃生產出合格的5號工業(yè)白油，從而將這部分柴油轉變?yōu)榻洕б娓叩陌子彤a品，增加經濟效益超過1.5億元a，具體對比如表7所示。從表7可以看出：增設蒸汽汽提塔方案不需要高溫位熱源、只需要1.0 MPa蒸汽且白油產率高，達到94.8 th，但白油產品含水，需要借助減壓干燥或聚結器等措施進行脫水才能產出合格產品；柴油汽提塔C204停再沸器改蒸汽汽提方案則不需要增設塔系統(tǒng)、改造量小且能耗低，但其白油產率低、白油含水量高，同樣需要借助減壓干燥或聚結器等措施進行脫水才能產出合格產品。

表7 兩個方案的對比

1)只計算柴油餾分轉變?yōu)楣I(yè)白油部分的效益，按國Ⅴ柴油與5號工業(yè)白油價格差為200元t計算。

4 結 論

(1)通過實驗室精餾裝置對柴油餾分進行切割研究，得出柴油中200～360 ℃餾分可以生產合格的5號工業(yè)白油。于是使用模擬軟件SIMSCI PROⅡ對裝置分餾系統(tǒng)進行全流程模擬，以此為基礎進行理論核算，提出并實施了主分餾塔降壓至0.1 MPa以下、提高柴油再沸返塔溫度等優(yōu)化措施以嘗試通過現有裝置調整生產白油的技術方案，然而在現有設施基礎上的優(yōu)化調整只能將柴油終餾點控制在360 ℃使其傾點合格，卻無法將初餾點提高至200 ℃以上，即閃點無法合格。

(2)為了保證一定的設計余量，以柴油產品中切割出220～360 ℃餾分生產5號工業(yè)白油為改造研究目標進行改造方案的技術研究，提出增設蒸汽汽提塔和原柴油側線汽提塔停再沸器改用蒸汽汽提的兩個改造方案。兩個方案均能將柴油初餾點提高至220 ℃，生產出合格的5號工業(yè)白油。