低硫船用燃料油鋁+硅指標(biāo)的影響因素及解決措施

＊鄭皓東

（中海石油舟山石化有限公司 浙江 316015）

1.概況

舟山石化主要生產(chǎn)裝置有：240萬(wàn)噸/年重油裂解裝置、300萬(wàn)噸原料預(yù)處理裝置、170萬(wàn)噸/年加氫改質(zhì)加氫精制裝置、90萬(wàn)噸/年連續(xù)重整裝置、35萬(wàn)噸/年芳烴抽提裝置、3萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置。

2009年，大榭石化與舟山石化在中海煉化與銷(xiāo)售事業(yè)部的統(tǒng)一管理下，實(shí)施了異地一體化管理模式，以大榭石化和舟山石化效益最大化為原則實(shí)現(xiàn)了資源共享、原料互供，走出了一條有特色的差異化發(fā)展道路，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和贏利能力得到了明顯提升。舟山石化以大榭石化生產(chǎn)的減壓渣油和石腦油為原料生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯等芳烴產(chǎn)品及副產(chǎn)石油焦、蠟油、液化氣和硫磺等產(chǎn)品。

隨著國(guó)際原油價(jià)格的不斷攀升和航運(yùn)業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，為降低能耗成本，船舶燃油重質(zhì)化已成為大趨勢(shì)。船用低硫燃料油是一種發(fā)熱量大、燃燒性能好、儲(chǔ)存穩(wěn)定、使用范圍廣的燃料，是大動(dòng)力、中低速船舶柴油機(jī)最經(jīng)濟(jì)理想的燃料，也可以用作中小型噴嘴的鍋爐燃料。近幾年，國(guó)際上渣油型船用燃料油市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，尤其是我國(guó)周邊國(guó)家和地區(qū)。如何在保證船舶燃油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)合格的前提下，低成本生產(chǎn)低硫船用燃料油成為各大煉油企業(yè)研究的熱點(diǎn)。

目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的船用燃料油大多是中間商通過(guò)采購(gòu)輕、重組分涇河調(diào)合而成，這樣就造成了目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)船用燃料油質(zhì)量每況愈下，并且質(zhì)量很不穩(wěn)定。根據(jù)浙江自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)管理委員會(huì)下發(fā)的“浙自貿(mào)委〔2018〕7號(hào)”文件（低硫船用燃料油供應(yīng)三年行動(dòng)計(jì)劃（2019-2021年）），并按照國(guó)際防止船舶造成污染公約（MARPOL）要求，在2020年1月1日以后，除排放控制區(qū)（波羅的海、北海、北美以及美國(guó)加勒比海四大排放控制區(qū)）以外的全球其它海域船用燃油（RMG380）產(chǎn)品的最大硫含量不得超過(guò)0.5%（此前為3.5%）。

2.低硫船用燃料油（RMG380）調(diào)和工藝及產(chǎn)品性質(zhì)

為落實(shí)中國(guó)海油國(guó)際化發(fā)展、綠色發(fā)展戰(zhàn)略，保障國(guó)內(nèi)低硫船用燃料油的供應(yīng)，擬利用海洋原油低硫優(yōu)勢(shì)，積極與國(guó)內(nèi)科研院所及工程設(shè)計(jì)單位溝通，實(shí)施低硫船用燃料油生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用工作。我公司利用現(xiàn)有焦化蠟油與堿渣原料調(diào)和、焦化裝置及預(yù)處理裝置進(jìn)行適當(dāng)改造，具有生產(chǎn)低硫燃料油的條件，為抓住這一有利時(shí)機(jī)，爭(zhēng)取效益最大化，目前主要有三種生產(chǎn)低硫燃料油（RMG380）產(chǎn)品的方案：

(1)方案一：焦化蠟油與堿渣原料調(diào)和

利用現(xiàn)有焦化蠟油（50t/h）與堿渣原料按照一定比例調(diào)和，具體數(shù)量根據(jù)產(chǎn)品各指標(biāo)小試確定調(diào)和比例，可以確保至少50萬(wàn)噸/年低硫燃料油。

(2)方案二：焦化分餾塔底循環(huán)油與焦化蠟油調(diào)和

焦化分餾塔底循環(huán)油與焦化蠟油一定比例小試后可以滿足生產(chǎn)低硫燃料油要求，具體流程：分餾塔底油循環(huán)泵P1202出口利用預(yù)處理SG1602或SG1601（1.0MPa蒸汽發(fā)生器），再進(jìn)入SG1603或SG1604（0.4MPa蒸汽發(fā)生器），換完熱后與焦化重蠟油混合后進(jìn)入罐區(qū)。根據(jù)討論，此種方案存在：改動(dòng)流程較大，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且循環(huán)油中含有焦粉，易影響燃料油清潔度。

(3)方案三：對(duì)焦化一爐兩塔及加熱爐改造減粘系統(tǒng)

對(duì)現(xiàn)有焦化兩爐四塔中的一爐兩塔進(jìn)行改造，將一臺(tái)焦化加熱爐改造成減粘爐，其中二臺(tái)焦炭塔改造成減粘反應(yīng)器，同時(shí)對(duì)分餾塔下段進(jìn)行改造后出低硫燃料油。此方案改造流程較大，需要大檢修期間實(shí)施，同時(shí)改造后造成下游加氫裝置原料不足。

結(jié)合上述三種生產(chǎn)低硫燃料油（RMG380）產(chǎn)品的方案利弊情況及根據(jù)海油總部每年生產(chǎn)低硫燃料油的指標(biāo)配合（可以保證50萬(wàn)噸/年低硫燃料油的產(chǎn)量），最終舟山石化選用焦化蠟油與堿渣原料調(diào)和方案，利用現(xiàn)有焦化蠟油（50t/h）與堿渣原料按照一定比例進(jìn)行調(diào)和，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

(4)低硫船用燃料油(RMG380)調(diào)和工藝

船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品調(diào)和原料來(lái)源比較復(fù)雜，我公司主要調(diào)和組分為自產(chǎn)海洋低硫重質(zhì)原油，利用常減壓減粘聯(lián)合裝置產(chǎn)出的200#瀝青、4#工業(yè)燃料油、船用燃料油及催化油漿等原料，在罐區(qū)內(nèi)通過(guò)產(chǎn)品調(diào)和流程（圖1）調(diào)和完成后，進(jìn)行取樣化驗(yàn)分析，合格后再安排出廠。

圖1 船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品調(diào)和流程

調(diào)和的主要流程：

調(diào)和流程的主要思路如下：G101罐存船用燃料油，作為調(diào)和基礎(chǔ)油之一；G102作為船用燃料油（RMG380）調(diào)和及出廠罐；G802、G803存200#瀝青及4#工業(yè)燃料油，作為調(diào)和油基礎(chǔ)油之一，在罐區(qū)進(jìn)行調(diào)和，調(diào)和完畢后直接出廠。

調(diào)和流程：G101、G802/803去G102調(diào)和流程，其中G802/803調(diào)和用新增改造管線。

(5)低硫船用燃料油(RMG380)產(chǎn)品性質(zhì)

通過(guò)前期的化驗(yàn)小試工作摸索出合理的調(diào)和比例，并在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行放大。在罐區(qū)內(nèi)調(diào)和的RMG380燃料油調(diào)和完成后，取樣按照船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 17411-2015）的控制指標(biāo)要求（表1）進(jìn)行化驗(yàn)分析封罐。

表1 船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品分析指標(biāo)

續(xù)表

從分析結(jié)果可以看出，船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品控制鋁+硅分析指標(biāo)不大于60mg/kg。而船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品中鋁+硅元素指標(biāo)高，會(huì)加劇船用柴油機(jī)高壓油泵、噴油器、噴油嘴等噴油設(shè)備磨損，加劇氣缸、活塞和活塞環(huán)等氣缸密封件的磨損。

2020年12月份，船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品罐上部的鋁+硅分析指標(biāo)48.52mg/kg，其中鋁26.08mg/kg+硅22.44mg/kg；罐下部鋁+硅分析指標(biāo)56.85mg/kg，其中鋁30.79mg/kg+硅26.06mg/kg，接近臨界值。

3.產(chǎn)品鋁+硅元素指標(biāo)偏高的原因分析

原油加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)催化裂化二次加工后，因催化劑有含硅和鋁成分，加工過(guò)程中，催化劑經(jīng)再生循環(huán)使用后，約有4%的催化劑微粒殘留在組分中，尤其催化油漿中。殘留的催化劑微粒細(xì)小而且既硬又脆，進(jìn)入燃油系統(tǒng)后對(duì)高壓油泵柱塞和套筒造成異常磨損甚至?xí)?，還會(huì)使噴油器異常磨損，造成噴油霧化不良。同時(shí)也會(huì)造成缸套、活塞環(huán)、排氣閥等異常磨損，影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命。

通過(guò)對(duì)大榭互供200#瀝青、4#工業(yè)燃料油、船用燃料油及催化油漿等調(diào)和原料進(jìn)行分析，得出4#工業(yè)燃料油的鋁+硅指標(biāo)5.6mg/kg、200#瀝青的鋁+硅指標(biāo)7.2mg/kg、船用燃料油的鋁+硅指標(biāo)2.6mg/kg及催化油漿的鋁+硅指標(biāo)222.6mg/kg。從分析結(jié)果可以看出，催化油漿的鋁+硅指標(biāo)高達(dá)222.6mg/kg，是造成船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品鋁+硅指標(biāo)偏高的主要原因（表2）。

表2 調(diào)和原料鋁+硅指標(biāo)分析情況

4.改進(jìn)措施及取得的效果

(1)從源頭上控制催化油漿中的固含量

我公司催化油漿由大榭石化催化裂解裝置提供，要求催化裂解裝置反應(yīng)操作平穩(wěn)，提高旋風(fēng)分離器的分離效率，降低油漿中的固含量，從而降低油漿中的鋁+硅。加強(qiáng)調(diào)和原料催化油漿的鋁+硅指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，優(yōu)化調(diào)和操作，提高調(diào)和的均勻及穩(wěn)定性。

(2)優(yōu)化調(diào)和流程

通過(guò)催化油漿與船用燃料油先進(jìn)行調(diào)和，增加稀料與稀料調(diào)和進(jìn)到中間原料罐充分?jǐn)嚢杌旌系亩握{(diào)和措施，再與大榭200#瀝青經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器，達(dá)到成品罐上、下部調(diào)和均勻的目的（圖2）。

圖2 船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品調(diào)和優(yōu)化后的流程

(3)控制催化油漿調(diào)和總量

通過(guò)控制催化油漿進(jìn)廠計(jì)劃及進(jìn)廠總量，制定控制中間原料罐中鋁+硅含量指標(biāo)分析數(shù)據(jù)不超過(guò)50mg/kg（表3），控制催化油漿進(jìn)廠中間原料罐總量總比例不超20%。

表3 中間原料罐中鋁+硅含量指標(biāo)分析數(shù)據(jù)

(4)加注油漿脫灰劑

因催化油漿是催化裂化裝置分餾塔塔底的重質(zhì)產(chǎn)物，由于油漿中含有大量的固體催化劑粉末，是造成船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品鋁+硅指標(biāo)偏高的主要原因，且大部分沉降在罐下部，對(duì)產(chǎn)品合格出廠造成較大影響。

我公司選用吉林鉅潤(rùn)環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的JR-SA06油漿脫灰劑，該油漿脫灰劑為有機(jī)表面分散劑，主要成分為C、H、N元素，對(duì)環(huán)境無(wú)不利影響，JR-SA06催化油漿脫灰劑能夠減小油漿表面張力、增加極性分子之間的凝聚力、使催化劑粉末較小的堆比重變成較大的真比重、減小油漿的黏度，加快粉末的沉降速度。

通過(guò)前期小調(diào)等試驗(yàn)研究分析，加注油漿脫灰劑按照最低量300ppm，在靜止沉降48h后，對(duì)脫除油漿中的灰分、催化劑粉末及鋁+硅元素有著良好的效果（表4），故脫后的油漿可作為優(yōu)質(zhì)的船用燃料油調(diào)和原料。

表4 加注油漿脫灰劑分析數(shù)據(jù)變化

由上表可以看出，油漿脫灰劑對(duì)油漿中的灰分脫除效果較好，添加脫灰劑的油漿在罐區(qū)靜置沉降48h后平均灰分0.075%，平均脫灰率96.51%，脫后灰分指標(biāo)小于0.1%。脫后油漿按船燃標(biāo)準(zhǔn)分析，金屬雖未超標(biāo)，但油漿中含有少量催化劑粉末，建議繼續(xù)關(guān)注鋁+硅含量指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。

通過(guò)加注油漿脫灰劑的催化油漿與船用燃料油先進(jìn)行調(diào)和，再與大榭200#瀝青經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器，最終實(shí)現(xiàn)船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品調(diào)和罐上、下部混合均勻及鋁+硅含量指標(biāo)下降至8mg/kg（表5）。

表5 船用燃料油（RMG380）產(chǎn)品分析指標(biāo)

5.結(jié)論

鑒于上述燃料油中的質(zhì)量對(duì)船舶柴油機(jī)的影響，一定要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)把好加裝燃料油的入口關(guān)，為保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，尤其保證金屬中的鋁+硅不能超標(biāo)。