煉化一體化裂解原料和氫氣資源的優(yōu)化

董方龍(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

文章所研究煉化公司擁有1 400萬(wàn)噸/年原油生產(chǎn)加工能力，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展之后形成了門(mén)類(lèi)齊全的煉油化工生產(chǎn)管理體系，制定出了多元化的煉油加工方案，為油化一體化的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)支持，在煉油和化工的充分融合發(fā)展下提升了煉化企業(yè)抵抗市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力，實(shí)現(xiàn)了煉油化工企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，在分子管控理念的支持下會(huì)現(xiàn)階段應(yīng)用的蒸汽裂解乙烯原材料開(kāi)展了一系列的裂解性能分析，拓展和優(yōu)化了蒸汽裂解原材料，有效提升了原材料的輕質(zhì)化水平。

1 某石化公司煉化蒸汽裂解原料情況和裂解爐的裂解分析

某石化公司煉化蒸汽裂解裝置在2019年4月21日一次性投產(chǎn)成功，在發(fā)展的過(guò)程中形成了優(yōu)化軟件為手段、實(shí)現(xiàn)效益最大化的蒸汽裂解原料優(yōu)化管理理念。這一理念的轉(zhuǎn)變調(diào)整了以往的蒸汽裂解原料結(jié)構(gòu)，應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的軟件測(cè)算分析了各個(gè)類(lèi)型蒸汽裂解原料在典型操作條件下的產(chǎn)品收率分布情況，為蒸汽裂解原材料優(yōu)化加工提供了重要參考。在新時(shí)期，石化企業(yè)發(fā)展面臨煉油和化工一體化的挑戰(zhàn)，即如何在保證充足油氣資源供給的情況下有效提升石腦油產(chǎn)量、拓展蒸汽裂解原材料資源是整個(gè)煉油公司生產(chǎn)發(fā)展需要思考和解決的問(wèn)題[1]。

2 某石化公司煉化蒸汽裂解原料資源的優(yōu)化

2.1 從原油層選擇適合的資源

整個(gè)石化公司的煉化蒸汽裂解操作原料的選擇直接影響裂解操作的效果，只有選擇適合的材料，才能夠保證石化公司煉化蒸汽裂解工作達(dá)到理想的效果。按照石化公司煉化蒸汽裂解發(fā)展需要，整個(gè)石化公司煉化蒸汽裂解原料的過(guò)程中，除了需要滿足汽油、芳烴生產(chǎn)的基本需要之外，還需要兼顧乙烯的生產(chǎn)需求。伴隨加工方案的變化，整個(gè)公司石蠟基原油比例從以往的26.0%增加到31.5%[2]。

整個(gè)原油品種在生產(chǎn)加工的過(guò)程中需要充分考慮石油腦的收率、品質(zhì)，在加工生產(chǎn)的過(guò)程中要充分體現(xiàn)促石腦油的屬性。在生產(chǎn)原油加工的過(guò)程中，需要根據(jù)原油直餾石腦油烷烴含量確定情況，來(lái)最終制定完善的石腦油生產(chǎn)管理方案。在具體實(shí)施操作時(shí)，要根據(jù)不同原油品的類(lèi)型和種類(lèi)來(lái)調(diào)節(jié)石腦油的調(diào)和方案，在優(yōu)化重整原材料的同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化乙烯原料。

2.2 焦化汽油的集中加氫

在乙烯裝置正式投產(chǎn)之前，柴油會(huì)和準(zhǔn)備焦化處理的汽油融合在一起，在氣體融合之后為了能夠更好地完成原油直餾石腦油烷烴生產(chǎn)，需要合理控制石腦油干點(diǎn)溫度數(shù)值，在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)使得一部分的石腦油組分被迫壓入到柴油餾裝置中。

為了能夠減少焦化石腦油的流失問(wèn)題，需要對(duì)原油直餾石腦油烷烴的加工裝置進(jìn)行必要調(diào)整，即實(shí)現(xiàn)裝置的升級(jí)變化，將單一的裝置轉(zhuǎn)變?yōu)楹卸鄠€(gè)氣體的混合裝置。在焦化汽油被集中加氫之后，焦化汽油干點(diǎn)需要從195 ℃提升到220～240 ℃。在氫元素使用之后能夠直接生產(chǎn)出裂解原料，由此來(lái)提升優(yōu)質(zhì)石腦油產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)加氫汽油產(chǎn)量從67 t/h提升到96 t/h的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，考慮到焦化汽油單獨(dú)加氫后直接從汽提塔塔底產(chǎn)出，和之前焦化處理相比，混合加氫操作會(huì)減少一次汽化的過(guò)程，最終達(dá)到節(jié)省能源的作用[3]。

2.3 催化裂化干氣綜合利用

為了能夠更好的利用煉油廠來(lái)進(jìn)行氣體加工，文章所研究石化廠的蒸汽裂解制作乙烯裝置在被精細(xì)化處理之后，形成了干氣預(yù)精細(xì)化裝置，在整個(gè)裝置的作用下能夠?qū)?jīng)過(guò)催化劑處理后的干氣進(jìn)行二次回收利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體加工的深入處理。經(jīng)過(guò)一系列優(yōu)化處理的干氣，會(huì)達(dá)到較為合理的比例。在催化裂解干氣被送入到整個(gè)裝置系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)部的裝置會(huì)得到更加深入地處理。在經(jīng)過(guò)一系列的處理會(huì)獲得高質(zhì)量的富乙烯氣，再經(jīng)過(guò)一系列處理之后會(huì)獲得比較完善的脫乙烷塔，獲得經(jīng)過(guò)分離處理的乙烯產(chǎn)品。裝置在加工完成之后正式投產(chǎn)之后，最終會(huì)使得乙烯氣產(chǎn)量達(dá)到50 kg/s[4]。

2.4 富乙烷氣的綜合利用

整個(gè)石油煉化廠的烷氣來(lái)自于經(jīng)過(guò)優(yōu)化整機(jī)的重整吸附單元，在這個(gè)單元中對(duì)氣體的吸附和處理會(huì)提出更高的要求。氣體在經(jīng)過(guò)一系列的處理之后,會(huì)獲得理想的效益。

3 氫氣資源的優(yōu)化處理

3.1 裝置運(yùn)行效率得到提升， 運(yùn)行成本降低

催化重整反應(yīng)是環(huán)烷脫氫生成芳烴，在生產(chǎn)較高附加值芳烴產(chǎn)品的過(guò)程中會(huì)消耗比較多的氫氣，符合降低氫氣的產(chǎn)生成為相關(guān)人員需要思考和解決的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)裝置的優(yōu)化處理會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化加工生成工序，優(yōu)化工序后會(huì)獲得更高濃度和純度的氫氣。

整個(gè)石化廠在生產(chǎn)加工的過(guò)程中會(huì)使用兩套重整裝置，在生茶芳烴的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的重整氫氣。通過(guò)實(shí)施四合一的加熱爐內(nèi)火嘴改造措施和更換高活性低炭的重整催化劑，在這個(gè)過(guò)程中煉油廠會(huì)降低自己的氫氣成本。

3.2 乙烯原材料的加工使用得到優(yōu)化，增加乙烯裝置副產(chǎn)氫氣

在具體蒸汽裂解制作乙烯原料的過(guò)程中會(huì) 需要額外添加一些其他的氣體，在這些氣體增加的過(guò)程中也會(huì)提高廉價(jià)氫氣的含量，具體表現(xiàn)為乙烯裝置副產(chǎn)氫氣的產(chǎn)能也會(huì)從之前設(shè)計(jì)的35.8 t/a提升到當(dāng)前的45.2 t/a[5]。

3.3 優(yōu)化脫油瀝青裝置，停運(yùn)煉油制氫裝置

文章所研究煉油廠擁有我國(guó)第一套以渣油作為基本加工生產(chǎn)原材料的一種大型裝置，從實(shí)際運(yùn)行角度來(lái)看，合成氨的基本設(shè)計(jì)能力需要達(dá)到30萬(wàn)噸/年。經(jīng)過(guò)改造之后，煉油廠會(huì)選擇使用成本更低的脫油瀝青裝置作為重要原料，在原材料加工生產(chǎn)加工之后會(huì)形成新的氨單元。經(jīng)過(guò)一系列加工生產(chǎn)優(yōu)化后的甲烷化單元之后會(huì)達(dá)到氫純度超過(guò)97%，壓力為7.2 MPa，產(chǎn)能為90 000 m3/h的生產(chǎn)目標(biāo)。在生產(chǎn)加工的過(guò)程中會(huì)全部使用改造后的煉油裝置。停運(yùn)煉油制氫裝置和以往的裝置相比，氫氣生產(chǎn)價(jià)格更為低廉。

3.4 利用化肥和乙烯裝置氫氣壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，停運(yùn)新氫機(jī)

文章所研究石化廠各個(gè)煉柴油裝置會(huì)使用1.1 MPa的高純度的氫氣經(jīng)壓縮機(jī)增壓后補(bǔ)充進(jìn)入氫氣循環(huán)系統(tǒng)，之后通過(guò)加氫反應(yīng)脫除柴油中的硫元素、氮元素雜質(zhì)。新氫壓縮機(jī)的電耗是加氫裝置能耗的重要組成。整個(gè)裝置在投產(chǎn)之后會(huì)選擇7.2 MPa的化肥裝置氫氣作為氫源，經(jīng)過(guò)一級(jí)壓縮處理之后會(huì)進(jìn)入到反應(yīng)系統(tǒng)，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)節(jié)省壓縮機(jī)設(shè)備的投產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)管理消耗。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的多余氫氣還能夠供其他柴油加氫裝置使用，在這些裝置停止運(yùn)行或者重新啟動(dòng)的過(guò)程中會(huì)減少消耗[6]。

整個(gè)煉油廠煉化乙烯裝置外供氧氣流量為53 000 m3/h，基本壓力設(shè)定為3.5 MPa，壓縮機(jī)的出口壓力基本被設(shè)定為3 MPa，新連接的管線會(huì)將乙烯裝置直接融入到歧化反應(yīng)系統(tǒng)中，在系統(tǒng)裝置的試用下來(lái)對(duì)氫氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化升級(jí)，打造出全新的分歧反應(yīng)系統(tǒng)。在這個(gè)過(guò)程中，新氫壓縮機(jī)會(huì)停止運(yùn)行，期間會(huì)節(jié)省電量800 kW·h。與此同時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中還會(huì)解決新氫壓縮機(jī)無(wú)法深入運(yùn)作的局限。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章所研究煉油廠在運(yùn)作的過(guò)程中充分發(fā)揮出了煉化一體化的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，在具體運(yùn)作管理的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)煉油和化工板塊原材料、副產(chǎn)品的優(yōu)化配置。通過(guò)統(tǒng)籌煉化一體化資源能夠?qū)崿F(xiàn)乙烯原材料多元化、輕質(zhì)化的發(fā)展，在煉油廠運(yùn)作的過(guò)程中有效降低乙烯原料成本。整個(gè)煉油廠在原有資料不變輕的情況下，通過(guò)增加氫裂化尾油和綜合利用催化裂化干氣、富乙烷氣等措施能夠在保證提供110萬(wàn)噸/年石腦油的同時(shí)，將煉油廠乙烯原料生產(chǎn)對(duì)石腦油的依賴(lài)從之前的87%比例降低到50%的比例，在材料轉(zhuǎn)變之后還會(huì)提升乙烯裝置的副產(chǎn)氫氣能力，延長(zhǎng)煉油裝置的運(yùn)行，通過(guò)優(yōu)化化肥和乙烯裝置的氫氣壓力來(lái)達(dá)到節(jié)能減耗的目的。