提高石腦油綜合利用率及經(jīng)濟(jì)性的探討

孔令健

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

中海油惠州石化有限公司(以下簡(jiǎn)稱惠州石化)擁有I系列煉油1.2 Mt/a、Ⅱ系列煉油1.0 Mt/a，共計(jì)22.0 Mt/a的原油加工能力，其中I系列主要加工高酸低硫原油，于2009年投產(chǎn)；Ⅱ系列主要加工高硫低酸原油，于2017年投產(chǎn)。I系列的主要裝置是12.0 Mt/a蒸餾、4.0 Mt/a蠟油加氫裂化、3.6 Mt/a煤柴油加氫裂化、4.2 Mt/a延遲焦化、2.0 Mt/a焦化汽柴油加氫、2.0 Mt/a連續(xù)重整和100 Mt/a芳烴聯(lián)合裝置，I系列煉油裝置以加氫裂化為主，產(chǎn)品以化工輕油及芳烴產(chǎn)品為主、煤柴油為輔；Ⅱ系列的主要生產(chǎn)裝置是10.0 Mt/a蒸餾、4.8 Mt/a催化裂化、3.4 Mt/a柴油加氫、4.0 Mt/a渣油加氫、1.8 Mt/a連續(xù)重整和芳烴抽提裝置，Ⅱ系列以加氫精制及催化裂化為主，產(chǎn)品以成品油為主、化工輕油為輔。由于I、Ⅱ系列煉油加工原油品種不同及加工工藝差異，導(dǎo)致所生產(chǎn)的石腦油性質(zhì)組成也有較大區(qū)別，但石腦油餾分流向受原設(shè)計(jì)流程的局限，部分流向需要改善。文章按照石腦油“宜化則化、宜烯則烯、物盡其用”的原則，從分子層級(jí)對(duì)全廠石腦油性質(zhì)進(jìn)行綜合分析，查找不合理的物料流向并整改，然后對(duì)整改后的項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估。

1 石腦油來(lái)源及存在問(wèn)題

惠州石化的石腦油來(lái)源主要是一、二次加工裝置。煉油I系列的常減壓(Ⅰ)直餾石腦油，該部分石腦油主要作為重整原料，過(guò)剩部分可以作為乙烯調(diào)和原料，典型產(chǎn)量為135 t/h；蠟油加氫裂化與煤柴油加氫裂化的輕石腦油作乙烯原料，典型產(chǎn)量為32 t/h、18 t/h，兩套裝置的重石腦油作為連續(xù)重整原料，典型產(chǎn)量為93 t/h、72 t/h；連續(xù)重整生產(chǎn)的碳五作為乙烯裂解原料，重整生成油作為芳烴聯(lián)合的原料；芳烴聯(lián)合(Ⅰ)生產(chǎn)的抽余油作為乙烯裂解原料，典型產(chǎn)量30 t/h；焦化石腦油經(jīng)加氫后作為乙烯裂解原料，典型產(chǎn)量60 t/h。

煉油Ⅱ系列常減壓(Ⅱ)的石腦油、柴油加氫石腦油、蠟油加氫石腦油、渣油加氫石腦油等匯合至輕烴回收單元進(jìn)行吸收穩(wěn)定后分為輕石腦油、重石腦油兩部分，其中輕石腦油設(shè)計(jì)作為乙烯原料，重石腦油設(shè)計(jì)作為連續(xù)重整(Ⅱ)的原料，芳烴抽提A列的石腦油作為重整原料，芳烴抽提B列的石腦油作為乙烯原料。表1列出了全廠各組分石腦油來(lái)源、族組成、產(chǎn)量和去向。

表1 石腦油的來(lái)源、性質(zhì)和流向

惠州石化連續(xù)重整原料的性質(zhì)有較大差別，特別是“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)差別明顯，“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的原料可以在連續(xù)重整過(guò)程中取得較高的芳烴產(chǎn)品收率[1]。在重整原料中常減壓(I)常頂石腦油中“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到45.63%，兩套加氫裂化單元的重石腦油與裂解汽油抽提單元的抽余油的“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)更是達(dá)到了57%～65%，是優(yōu)質(zhì)重整原料；但輕烴回收單元的重石腦油的“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有34.26%，在設(shè)計(jì)時(shí)全部作為連續(xù)重整(Ⅱ)原料，即使在其他優(yōu)質(zhì)重整原料過(guò)剩時(shí)，由于輕烴回收單元的重石腦油沒(méi)有其他的流向，也無(wú)法優(yōu)化重整(Ⅱ)原料，導(dǎo)致重整(Ⅱ)原料中“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)較重整(I)平均低8個(gè)百分點(diǎn)。

2 優(yōu)化措施及實(shí)施

輕烴回收單元的重石腦油95%來(lái)自常減壓(Ⅱ)石腦油，常減壓?jiǎn)卧X油性質(zhì)主要來(lái)源于原油，一般2～4種原油同時(shí)在常減壓?jiǎn)卧獡綗捈庸?，常減壓(I)主要加工高酸低硫的蓬萊原油、巴斯洛原油、巫尚原油，部分摻煉文昌原油等石蠟基原油，這些原油的石腦油餾分中C6～C9的“環(huán)烷烴+芳烴”的質(zhì)量分?jǐn)?shù)絕大部分在50%以上。常減壓(Ⅱ)加工沙輕、沙中等中東原油，其石腦油餾分中C6～C9的“環(huán)烷烴+芳烴”的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有21%左右，這是輕烴回收單元重石腦油的“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的原因，但其石腦油中鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)71%以上，烷烴正異比接近1，是較好的乙烯料。

對(duì)煉油廠主要石腦油餾分進(jìn)行碳原子族組成分析，發(fā)現(xiàn)“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)45%的石腦油餾分主要來(lái)自煉油I系列，如常減壓(I)石腦油、煤柴油加裂單元及蠟油加裂單元的重石腦油等，這3種石腦油中C6～C9的“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到39.09%、59.22%、52.10%，是優(yōu)質(zhì)重整原料，可以獲得包括苯、甲苯、混合二甲苯等芳烴產(chǎn)品，收率在71%以上。煉油Ⅱ系列的石腦油主要來(lái)自常減壓(Ⅱ)，其他加氫精制單元如渣油加氫、蠟油加氫、柴油加氫和航煤加氫單元生產(chǎn)的石腦油餾分不足5%，常減壓(Ⅱ)的石腦油中C6～C9的“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有25.48%，其性質(zhì)直接決定了輕烴回收單元重石腦油的性質(zhì)。

根據(jù)全廠石腦油的性質(zhì)分析，其優(yōu)化策略是將煉油I系列的常減壓(I)石腦油、煤柴油加氫裂化單元及蠟油加氫裂化單元的重石腦油等石腦油組分全部作為重整料，煉油Ⅱ系列的輕烴回收單元的重石腦油作為重整料補(bǔ)充，剩余部分調(diào)入乙烯料。需要增加輕烴回收重石腦油去調(diào)和乙烯料、常減壓(I)石腦油去預(yù)加氫(Ⅱ)流程，按照石腦油碳原子性質(zhì)實(shí)現(xiàn)物盡其用的優(yōu)化。石腦油流程改動(dòng)情況見(jiàn)圖1。

圖1 石腦油流程改動(dòng)情況

部分石腦油可以根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格作為汽油調(diào)和組分或乙烯料，但由于其RON偏低，需要與其他高辛烷值芳烴組分一起作為汽油調(diào)和組分，如芳烴抽提單元的抽余油、部分蠟油加氫裂化的輕石腦油等組分在汽油市場(chǎng)裸稅價(jià)格高于石腦油與高辛烷值芳烴調(diào)和組分的加權(quán)平均值時(shí)，可以用作汽油調(diào)和組分，以達(dá)到企業(yè)效益最大化的目的。

3 結(jié)果與討論

3.1 重整原料及乙烯料性質(zhì)變化

輕烴回收單元的重石腦油調(diào)入乙烯料及常減壓(I)石腦油做預(yù)加氫(Ⅱ)原料的新增及利舊管線的施工在2021年2月結(jié)束，4月投用，8月輕烴回收單元重石腦油36.3 kt調(diào)入乙烯料，預(yù)加氫(Ⅱ)的原料由原來(lái)100%輕烴回收重石腦油變?yōu)?1.1 kt輕烴回收單元重石腦油、35.9 kt常減壓(Ⅰ)石腦油。8月常減壓(Ⅰ)石腦油的總產(chǎn)量為109.3 kt，其中70.9 kt作預(yù)加氫(Ⅰ)原料、29.2 kt作預(yù)加氫(Ⅱ)原料，但受工藝操作影響，仍有9.2 kt調(diào)入乙烯裂解原料，說(shuō)明8月石腦油優(yōu)化工作仍存在有待改進(jìn)的地方。

(1)測(cè)算Case設(shè)定

Case 1：常減壓(I)石腦油調(diào)入乙烯料，是指原來(lái)輕烴回收重石腦油全部進(jìn)入預(yù)加氫(Ⅱ)原料，常減壓(I)石腦油調(diào)入乙烯料的工況。

Case 2：輕烴回收重石腦油調(diào)入乙烯料，是指常減壓(I)直石腦油調(diào)入預(yù)加氫(Ⅱ)原料，輕烴回收重石腦油全部作為預(yù)加氫(Ⅱ)原料補(bǔ)充的工況。

(2)測(cè)算結(jié)果

8月預(yù)加氫(Ⅱ)原料的“環(huán)烷烴+芳烴”的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由39.79%增加為45.72%，增加了5.93個(gè)百分點(diǎn)；“正構(gòu)烷烴+異構(gòu)烷烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)則由60.21%降低為54.28%。輕烴回收重石腦油優(yōu)化前后對(duì)預(yù)加氫原料的影響(見(jiàn)表2)。

表2 輕烴回收重石腦油優(yōu)化前后對(duì)預(yù)加氫原料的影響

8月36.3 kt輕烴回收重石腦油調(diào)入乙烯裂解原料，替代了原料常減壓(Ⅰ)石腦油調(diào)入乙烯裂解原料，不但增加了連續(xù)重整原料的有效組分“環(huán)烷烴+芳烴”的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而且將乙烯裂解原料的“正構(gòu)烷烴+異構(gòu)烷烴”的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由65.96%提升至70.07%，提高了4.11個(gè)百分點(diǎn)，特別是正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)由28.52%提升至34.73%，增加了4.11個(gè)百分點(diǎn)，使乙烯裂解原料的質(zhì)量得到進(jìn)一步改善。表3顯示了輕烴回收單元的重石腦油調(diào)入乙烯料后對(duì)產(chǎn)品性質(zhì)的影響。

表3 輕烴回收重石腦油優(yōu)化前后對(duì)乙烯料的影響

3.2 經(jīng)濟(jì)評(píng)估

3.2.1 評(píng)估價(jià)格體系

煉油廠與乙烯廠建立了基于分子的煉化一體化多廠過(guò)程工業(yè)模擬系統(tǒng)(MPIMS)，對(duì)原油中的石腦油餾分，二次加工裝置包括加氫裂化、連續(xù)重整、芳烴聯(lián)合等裝置的石腦油餾分性質(zhì)按照碳原子C1～C10描述，已用于煉化一體化和單廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及原料的價(jià)值測(cè)算[5]。為了全面評(píng)估石腦油性質(zhì)變化對(duì)煉油與化工經(jīng)濟(jì)效益的影響，利用煉化一體化MPIMS按照2021年8月財(cái)務(wù)價(jià)格體系對(duì)輕烴回收重石腦油調(diào)入乙烯裂解原料、常減壓(I)石腦油調(diào)入連續(xù)重整原料進(jìn)行全面計(jì)算和經(jīng)濟(jì)評(píng)估。原油加工品種及數(shù)量、乙烯裝置負(fù)荷按照8月實(shí)際加工生產(chǎn)運(yùn)行工況進(jìn)行設(shè)置，原油及乙烯原料價(jià)格按照8月國(guó)際原油基準(zhǔn)價(jià)格、貼水、運(yùn)費(fèi)、保險(xiǎn)及雜費(fèi)等計(jì)算得到的到廠成本。原(料)油投入數(shù)量及裸稅價(jià)格見(jiàn)表4。

表4 原(料)油投入數(shù)量及裸稅價(jià)格

煉油與乙烯的產(chǎn)品裸稅價(jià)格按照當(dāng)月煉油及乙烯產(chǎn)品的實(shí)際裸稅價(jià)格進(jìn)行設(shè)定，主要產(chǎn)品裸稅價(jià)格見(jiàn)表5。

表5 測(cè)算用煉化主要產(chǎn)品價(jià)格

續(xù)表5

3.2.2 經(jīng)濟(jì)評(píng)估分析

為了還原石腦油優(yōu)化的實(shí)際生產(chǎn)工況并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估，在煉化一體化MPIMS中對(duì)輕烴回收重石腦油進(jìn)乙烯料的數(shù)量按照實(shí)際調(diào)和數(shù)量進(jìn)行相應(yīng)限制。8月輕烴回收重石腦油調(diào)入乙烯裂解原料，雖然預(yù)加氫(Ⅱ)及連續(xù)重整(Ⅱ)的負(fù)荷沒(méi)有變化，但由于乙烯料的質(zhì)量得到一定程度改善，在作為裂解進(jìn)料的石腦油數(shù)量沒(méi)有變化的前提下，乙烯、丙烯產(chǎn)量增加，高密度聚乙烯、聚丙烯裝置負(fù)荷每月各增加了400 t、300 t。輕烴回收重石腦油前后對(duì)裝置負(fù)荷的影響見(jiàn)表6。

表6 輕烴回收重石腦油前后對(duì)裝置負(fù)荷的影響 kt

由于原料性質(zhì)得到進(jìn)一步優(yōu)化，高價(jià)值芳烴及乙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量也得到進(jìn)一步優(yōu)化，其中目標(biāo)產(chǎn)品甲苯產(chǎn)量增加1.6 kt、相對(duì)低價(jià)值混苯產(chǎn)品降低1.0 kt、芳烴碳九減少0.7 kt、高密度聚乙烯產(chǎn)品增加0.4 kt、聚丙烯產(chǎn)品增加0.3 kt。輕烴回收重石腦油優(yōu)化前后對(duì)主要產(chǎn)品產(chǎn)量的影響見(jiàn)表7。

表7 輕烴回收重石腦油優(yōu)化前后對(duì)主要產(chǎn)品產(chǎn)量的影響 kt

輕烴回收重石腦油36.3 kt調(diào)和乙烯原料，連續(xù)重整裝置原料及乙烯裂解原料產(chǎn)量得到優(yōu)化及提升，增加高價(jià)值目標(biāo)產(chǎn)品產(chǎn)量，增效363萬(wàn)元。同時(shí)乙烯裂解原料的優(yōu)化，在保持目標(biāo)產(chǎn)品產(chǎn)量不降低的前提下，減少乙烯原料采購(gòu)1.1 kt，降低采購(gòu)成本471萬(wàn)元，公用工程采購(gòu)中由于蒸汽消耗降低，采購(gòu)費(fèi)用每月降低43萬(wàn)元，合計(jì)體現(xiàn)為加工毛利每月增加878萬(wàn)元，可實(shí)現(xiàn)年度增效10 536萬(wàn)元。高鏈烷烴含量的輕烴回收重石腦油調(diào)和乙烯原料，高“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的常減壓(I)石腦油調(diào)入重整預(yù)加氫原料，連續(xù)重整原料及乙烯裂解原料的性質(zhì)都得到進(jìn)一步改善，目標(biāo)產(chǎn)品產(chǎn)量增加，整體生產(chǎn)效益得到提升。輕烴回收重石腦油優(yōu)化前后對(duì)煉化整體效益的影響見(jiàn)表8。

表8 輕烴回收重石腦油優(yōu)化前后對(duì)煉化整體效益的影響 萬(wàn)元

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)全廠石腦油性質(zhì)的梳理，發(fā)現(xiàn)高鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)的輕烴回收單元重石腦油與高“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的常減壓(I)石腦油流向分別需要完善，通過(guò)增加輕烴重石腦油調(diào)和乙烯裂解原料、常減壓(I)石腦油做重整預(yù)加氫(Ⅱ)原料的流程，實(shí)現(xiàn)了重整原料以兩套加氫裂化裝置重石腦油、常減壓(I)石腦油為主，輕烴回收單元重石腦油補(bǔ)充的優(yōu)化流向，同時(shí)改善了重整原料及乙烯原料性質(zhì)，使乙烯原料的鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加4.11個(gè)百分點(diǎn)，預(yù)加氫(Ⅱ)的“環(huán)烷烴+芳烴”質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加5.93個(gè)百分點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)月度增效878萬(wàn)元，年度增效10 536萬(wàn)元。