加氫裂化裝置生產(chǎn)5#工業(yè)白油的優(yōu)化

陳煌，陳曉雙

（中國石化廣州分公司，廣東廣州 510725）

某石化公司120萬t/a加氫裂化裝置以常減壓蒸餾裝置減二線蠟油和重油催化裂化裝置柴油為原料，采用部分循環(huán)流程操作，最大限度生產(chǎn)航煤和柴油，同時(shí)副產(chǎn)液化氣、輕石腦油、重石腦油及尾油。

隨著燃油需求增速放緩，柴油產(chǎn)能過剩，化工原料供不應(yīng)求，具有生產(chǎn)過程清潔化，原料適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)方案靈活、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)的加氫裂化技術(shù)成為“油—化—纖”結(jié)合的核心[1-3]。加氫裂化裝置生產(chǎn)5#工業(yè)白油不僅壓減了柴油產(chǎn)量，降低了柴汽比，還提高了裝置綜合競(jìng)爭(zhēng)力和公司經(jīng)濟(jì)效益。該研究通過對(duì)比分析側(cè)線柴油和5#工業(yè)白油的質(zhì)量指標(biāo)，采取一系列優(yōu)化調(diào)整措施，成功產(chǎn)出附加值高和市場(chǎng)前景好的5#工業(yè)白油，拓寬了公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

1 裝置生產(chǎn)簡(jiǎn)介

1.1 分餾系統(tǒng)工藝流程

分餾系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示，熱低分油和冷低分油進(jìn)主汽提塔脫除H2S，塔頂分離出液化氣和部分輕石腦油，塔底油經(jīng)換熱后進(jìn)入分餾塔進(jìn)料加熱爐，加熱升溫后進(jìn)入分餾塔。分餾塔采用蒸汽進(jìn)行汽提，分餾塔頂?shù)玫街厥X油和部分輕石腦油，兩條側(cè)線抽出的航煤和柴油分別進(jìn)入航煤側(cè)線汽提塔和柴油側(cè)線汽提塔進(jìn)行汽提。航煤側(cè)線汽提塔采用塔底重沸器提供熱源進(jìn)行汽提，汽提后航煤經(jīng)取熱降溫后得到航煤產(chǎn)品；柴油側(cè)線汽提采用過熱蒸汽進(jìn)行汽提，汽提后柴油經(jīng)取熱降溫后得到柴油產(chǎn)品。

圖1 分餾塔原則流程

1.2 裝置試生產(chǎn)情況

裝置側(cè)線柴油與5#工業(yè)白油的質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比如表1所示。在摻煉重催柴油的情況下，加氫裂化裝置目前生產(chǎn)的側(cè)線柴油芳烴含量、閃點(diǎn)（開口，下同）、水分和外觀均達(dá)不到5#工業(yè)白油指標(biāo)要求。芳烴含量為15%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于指標(biāo)5%；含水量為204.4 mg/kg， 導(dǎo)致外觀不透明；閃點(diǎn)119℃，低于指標(biāo)值120℃。

表1 側(cè)線柴油性質(zhì)與5#工業(yè)白油（Ⅰ）指標(biāo)對(duì)比

針對(duì)不合格指標(biāo)，裝置調(diào)整了原料、反應(yīng)系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和柴油側(cè)線汽提塔的汽提蒸汽，探索在現(xiàn)有基礎(chǔ)上生產(chǎn)5#工業(yè)白油可行性。加氫裂化裝置以減壓蠟油和重催柴油作為原料，中東原油的減壓蠟油芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39.9%~52.6%，而重催柴油中芳烴總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)60%~80%；相比于減壓蠟油，減壓蠟油和重催柴油混合油的總芳烴含量將會(huì)增加[4]；且重催柴油中硫、氮和烯烴含量高，耗氫量大，影響芳烴飽和能力，摻煉重催柴油將會(huì)導(dǎo)致柴油芳烴含量超標(biāo)。根據(jù)加氫裂化原始設(shè)計(jì)資料可知，以減壓蠟油作為原料，反應(yīng)得到的產(chǎn)品中230~385℃餾分的芳烴含量為5.4%，將芳烴含量相對(duì)高的航煤組分切割出去，收窄柴油餾程，柴油的芳烴含量可控制在5%以內(nèi)。由表2可知，通過切出重催柴油，增加芳烴含量低的直餾柴油作為原料，提高反應(yīng)深度，增大航煤抽出量，增加尾油循環(huán)量以改善原料性質(zhì)，柴油芳烴含量由15.00%降低至5.27%，高于指標(biāo)值5.00%，仍需要進(jìn)一步調(diào)整反應(yīng)系統(tǒng)，才能確保芳烴含量指標(biāo)合格。

柴油的閃點(diǎn)高低主要取決于初餾點(diǎn)的高低[5-6]， 為提高柴油初餾點(diǎn)，增大航煤抽出量和柴油側(cè)線汽提塔的汽提蒸汽，航煤終餾點(diǎn)最高上升至249.0℃，柴油初餾點(diǎn)由221.0℃提高至242.5℃，閃點(diǎn)最高提至138℃。雖然增大汽提蒸汽量有助于提高閃點(diǎn)，但柴油含水量增加了41.2 mg/kg，外觀仍然渾濁不透明。為了解決柴油含水量高、外觀不透明的問題，裝置嘗試將柴油側(cè)線汽提塔的汽提蒸汽停掉，采樣發(fā)現(xiàn)柴油外觀變清澈透明，含水量降至138.2 mg/kg，但冷卻后又變渾濁；另外柴油初餾點(diǎn)下降至207.5℃，閃點(diǎn)逐漸降低，最低降至106℃。因此，柴油的芳烴含量和閃點(diǎn)可通過調(diào)整保證合格，但含水量高、外觀不透明的問題必須通過改造優(yōu)化汽提流程才能解決。

2 優(yōu)化方案與實(shí)際效果

通過裝置試生產(chǎn)情況可以發(fā)現(xiàn)，停掉柴油側(cè)線汽提塔的汽提蒸汽可解決含水量高、外觀不透明的問題，但柴油閃點(diǎn)會(huì)低于指標(biāo)值。研究表明柴油的閃點(diǎn)高低主要取決于初餾點(diǎn)的高低[5-6]，提高初餾點(diǎn)必須通過汽提將柴油中輕組分（低沸點(diǎn)物質(zhì)）脫除以保證閃點(diǎn)合格。為了解決以上問題，裝置制定了兩種優(yōu)化方案，方案一是采用氮?dú)膺M(jìn)行汽提，方案二是采用瓦斯進(jìn)行汽提，并對(duì)兩種方案的應(yīng)用效果進(jìn)行對(duì)比。

2.1 采用氮?dú)膺M(jìn)行汽提

為了解決柴油含水量高、外觀不透明的問題，同時(shí)保證閃點(diǎn)合格，裝置改造柴油側(cè)線汽提塔的汽提流程，如圖1所示，停用蒸汽汽提，采用0.7 MPa氮?dú)膺M(jìn)行汽提。

2.2 采用瓦斯進(jìn)行汽提

柴油側(cè)線汽提塔如采用氮?dú)膺M(jìn)行汽提，氮?dú)饨?jīng)過分餾塔，在分餾塔頂回流罐氣相排出，進(jìn)入加熱爐燃燒或低壓瓦斯系統(tǒng)。由于氮?dú)鈱?duì)加熱爐燃燒或低壓瓦斯組成都有一定影響，如圖1所示，裝置擬采用瓦斯進(jìn)行汽提，之后可進(jìn)行回收再利用。

2.3 操作參數(shù)對(duì)比

生產(chǎn)工業(yè)白油優(yōu)化前后的操作參數(shù)如表3所示，對(duì)比三種汽提方式的操作參數(shù)可發(fā)現(xiàn)主要調(diào)整方向：提高反應(yīng)溫度，加強(qiáng)加氫飽和性能，提高裂化深度，增加和穩(wěn)定尾油循環(huán)量，改善原料性質(zhì)，以降低芳烴含量；為提高柴油初餾點(diǎn)，增加航煤抽出量，終餾點(diǎn)控制在260~280℃之間，并適當(dāng)提高主分餾塔頂溫度，以保證閃點(diǎn)合格；柴油的運(yùn)動(dòng)粘度和傾點(diǎn)與餾程呈正相關(guān)關(guān)系，餾程高則運(yùn)動(dòng)粘度和傾點(diǎn)都會(huì)高，減少柴油抽出量，95%溫度控制在340℃左右，降低柴油餾程，確保運(yùn)動(dòng)粘度和傾點(diǎn)合格。

表3 優(yōu)化前后操作參數(shù)對(duì)比

通過對(duì)比表3的操作參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，采用不同的汽提方式對(duì)應(yīng)的精制反應(yīng)器溫度和裂化反應(yīng)器溫度不盡相同。主要原因是采用不同的汽提方式影響的是工業(yè)白油的閃點(diǎn)和含水量，與反應(yīng)器的溫度并無太大關(guān)聯(lián)；精制反應(yīng)器溫度主要影響工業(yè)白油芳烴含量，裂化反應(yīng)器溫度則關(guān)系到反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，與原料油性質(zhì)變化有關(guān)，主要影響工業(yè)白油的餾程和產(chǎn)量。因此，采用不同汽提方式下的反應(yīng)器溫度差異是根據(jù)工業(yè)白油的芳烴含量和餾程、原料油性質(zhì)變化進(jìn)行調(diào)整產(chǎn)生的，與汽提方式并無特定關(guān)聯(lián)。

2.4 實(shí)際效果分析

柴油側(cè)線汽提塔汽提流程優(yōu)化前后的工業(yè)白油產(chǎn)品性質(zhì)如表4所示，采用氮?dú)饣蛲咚箽馓峋缮a(chǎn)出合格的5#工業(yè)白油。

表4 優(yōu)化前后工業(yè)白油產(chǎn)品性質(zhì)對(duì)比

通過切出重催柴油，增加芳烴含量低的直餾柴油作為原料，提高反應(yīng)深度，增大航煤抽出量，增加尾油循環(huán)量，工業(yè)白油的芳烴含量可穩(wěn)定控制在4.00%左右，因此調(diào)整反應(yīng)系統(tǒng)和分餾系統(tǒng)可確保工業(yè)白油的芳烴含量合格。

柴油側(cè)線汽提塔改用0.7 MPa氮?dú)馄岷螅I(yè)白油的初餾點(diǎn)降至221.5℃，比用蒸汽汽提的初餾點(diǎn)低。通過多抽航煤，將航煤終餾點(diǎn)控制在260~280℃之間，工業(yè)白油閃點(diǎn)達(dá)到126℃。柴油側(cè)線汽提塔改用0.4 MPa瓦斯汽提后，工業(yè)白油的初餾點(diǎn)比用蒸汽或氮?dú)馄岬某躔s點(diǎn)都低，只有212.0℃。為了保證工業(yè)白油的閃點(diǎn)合格，將航煤的終餾點(diǎn)提高至268℃，并適當(dāng)提高分餾塔頂溫度，閃點(diǎn)可提高至128℃。但提高航煤抽出量和分餾塔頂溫度后，工業(yè)白油的平均餾程升高，運(yùn)動(dòng)粘度和傾點(diǎn)都有所升高。通過將工業(yè)白油的95%溫度降至340℃左右，調(diào)整中段回流量和航煤、柴油抽出比例，運(yùn)動(dòng)粘度和傾點(diǎn)可控制在指標(biāo)范圍內(nèi)。由表4可知，柴油側(cè)線汽提塔改用氮?dú)饣蛲咚蛊岷?，工業(yè)白油中無水分，外觀為無色、無異味、無熒光透明液體，均達(dá)到指標(biāo)要求。

柴油側(cè)線汽提塔采用瓦斯汽提，氣相后路可改進(jìn)加熱爐燃燒或進(jìn)入低壓瓦斯管網(wǎng)再回收利用，而采用氮?dú)鈩t影響加熱爐燃燒或低壓瓦斯組成。因此，從氣相回收方面來看采用瓦斯汽提優(yōu)于用氮?dú)馄帷Ｓ杀?可知，氮?dú)馄岬某躔s點(diǎn)比瓦斯汽提的初餾點(diǎn)高，閃點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定。由于瓦斯可溶解于柴油中，且瓦斯組成和壓力都不穩(wěn)定，易導(dǎo)致閃點(diǎn)不穩(wěn)定。3月27日采用瓦斯汽提，工業(yè)白油閃點(diǎn)降至114℃；經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整，閃點(diǎn)提高至118℃左右，仍低于指標(biāo)值120℃。3月31日改用氮?dú)馄岷箝W點(diǎn)達(dá)到126℃，且連續(xù)多天在122℃以上。4月3日改成瓦斯汽提后閃點(diǎn)又降至118℃，即使增加航煤抽出量和提高分餾塔頂溫度，閃點(diǎn)依然不穩(wěn)定，同時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度上升甚至超標(biāo)。因此，從產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性來看采用氮?dú)馄嵯鄬?duì)優(yōu)于瓦斯汽提。

表5 氮?dú)馄岷屯咚蛊岬漠a(chǎn)品性質(zhì)

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

1）產(chǎn)品收率：由表6可知，生產(chǎn)工業(yè)白油期間重點(diǎn)效益產(chǎn)品的收率有較大提高，輕石腦油、重石腦油和航煤收率分別提高了1.37%、7.82%和2.70%；為降低95%溫度，柴油收率降至24.10%，有效降低全廠柴汽比；尾油循環(huán)量增加后尾油收率降至15.57%，但BMCI值降至12.5以下，有利于提高乙烯收率。

表6 優(yōu)化前后各產(chǎn)品收率和加工成本

2）加工成本：柴油側(cè)線汽提塔采用蒸汽汽提時(shí)，蒸汽用量約為12 t/d，每天成本為1 668元；用氮?dú)馄釙r(shí)，氮?dú)庥昧考s為600 Nm3/d，每天成本為348元；用瓦斯汽提時(shí)，瓦斯用量約為6 t/d，每天成本為8 922元。單純從汽提加工成本看，氮?dú)馄岱桨缸顑?yōu)。

3）改造方案：通過改造柴油側(cè)線汽提塔的汽提方式解決了白油含水高的難題，成功產(chǎn)出工業(yè)白油。改造成本相比更換新催化劑來說非常低，只需5萬元左右；施工難度最低，可在正常生產(chǎn)時(shí)施工。目前精制劑和裂化劑的催化性能良好，仍能滿足所有產(chǎn)品的質(zhì)量要求。通過更新催化劑有助于改善產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品分布，降至氫耗和能耗；但是更換新催化劑成本高，達(dá)到2 500萬元左右，且需停工進(jìn)行施工，也解決不了白油含水量高的難題。因此，通過改造汽提流程生產(chǎn)工業(yè)白油是目前技術(shù)難度最低、經(jīng)濟(jì)效益最高的改造方案。

4）效益計(jì)算：工業(yè)白油免征消費(fèi)稅，銷售價(jià)格比柴油高800元/噸左右，按每月生產(chǎn)2萬噸計(jì)算，柴油餾分轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)白油月增加經(jīng)濟(jì)效益近 1 600萬元。

4 結(jié)論

1）在裝置現(xiàn)有基礎(chǔ)上，通過調(diào)整原料、反應(yīng)系統(tǒng)和分餾系統(tǒng)，改變汽提蒸汽的用量，無法解決工業(yè)白油含水量高、外觀渾濁的問題，其余指標(biāo)均符合5#工業(yè)白油質(zhì)量指標(biāo)。

2）為解決工業(yè)白油含水量高、外觀渾濁的問題，裝置通過流程改造制定出兩種優(yōu)化方案：一是氮?dú)馄?，二是瓦斯汽提，兩種方案均可產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)5#工業(yè)白油。從尾氣回收利用方面比較，瓦斯汽提方案優(yōu)于氮?dú)馄?；從產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和加工成本來看，氮?dú)馄岱桨竷?yōu)于瓦斯汽提。流程改造相比于催化劑更新是目前生產(chǎn)工業(yè)白油的最優(yōu)改造 方案。

3）經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后，加氫裂化裝置成功產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的5#工業(yè)白油，可增效1 600萬元/月，且重點(diǎn)效益產(chǎn)品的收率有較大提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為降低分公司柴汽比、提高高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量和拓寬產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提供有力支持。