適用于煉化一體化企業(yè)原油分類方法的探討

唐 未 慶

（中國石化天津分公司，天津300271）

1 前 言

原油組成非常復(fù)雜。原油分類方法有很多種，每一種分類僅僅反映原油某一方面的性質(zhì)。傳統(tǒng)的原油化學(xué)特性分類方法是將原油劃分為石蠟基、中間基、環(huán)烷基三類。這種分類方法是美國礦務(wù)局1935年提出的原油關(guān)鍵餾分特性分類法。將原油簡易蒸餾裝置在常壓下蒸餾得到的250～275℃餾分作為第一關(guān)鍵餾分，殘油用沒有填料柱的蒸餾瓶在5．32 k Pa殘壓下蒸餾，切取275～300℃餾分（相當(dāng)于常壓395～425℃）作為第二關(guān)鍵餾分。根據(jù)上述兩個關(guān)鍵餾分的相對密度決定兩個關(guān)鍵餾分的屬性［1］。

從原油關(guān)鍵餾分分類方法可以看出，第一關(guān)鍵餾分處于輕柴油餾程（230～350℃）范圍內(nèi)，第二關(guān)鍵餾分處于蠟油餾程（350～520℃）范圍內(nèi)。不同類型的煉油裝置對原油性質(zhì)的要求是不同的。下游配套乙烯、重整（芳烴）裝置的煉化一體化企業(yè)更為關(guān)注餾程為80～165℃的直餾重石腦油的性質(zhì)，其終餾點比第一關(guān)鍵餾分和第二關(guān)鍵餾分低很多，也就是說，原油關(guān)鍵餾分性質(zhì)與重石腦油餾分性質(zhì)差異很大。因此，原油關(guān)鍵餾分分類法對煉化一體化企業(yè)的實用性不強，不便于企業(yè)按原油類別優(yōu)化采購、存儲和加工。本課題通過分析煉化一體化企業(yè)對石腦油和煤油餾分的特性需求，根據(jù)原油餾分性質(zhì)與煉化一體化企業(yè)需求相匹配的原則，提出一種按原油直餾重石腦油餾分性質(zhì)將原油分類的方法。

2 不同類型煉油裝置工藝和原油餾分需求特點

煉油裝置從工藝上主要分為燃料型、燃料－潤滑油型、燃料－化工型三類。燃料型煉油廠的主要目的產(chǎn)品為汽油、柴油、煤油、燃料油等，其下游以催化裂化裝置為核心。燃料－潤滑油型煉油廠的特點是除生產(chǎn)各種燃油外，還對原油中重質(zhì)餾分（沸點大于350℃的蠟油或渣油餾分）進行深加工。燃料－化工型企業(yè)除生產(chǎn)各種燃料油外，還生產(chǎn)石腦油等，為下游重整（芳烴）或乙烯裝置提供原料。按下游重整、乙烯裝置配套情況的不同，燃料－化工型企業(yè)又分為三種：煉油與重整（芳烴）裝置組合型，煉油與乙烯裝置組合型，煉油與重整（芳烴）、乙烯裝置組合型。規(guī)模小的煉油廠一般只配套重整裝置（甚至不配重整裝置），大型煉油廠下游一般既配套乙烯裝置又配套重整（芳烴）裝置，兩者都是煉化一體化企業(yè)。煉化一體化企業(yè)最關(guān)心的不是原油中柴油、蠟油及渣油餾分的性質(zhì)，而是直餾重石腦油、煤油等餾分的化學(xué)特性。

3 煉化一體化企業(yè)對石腦油和煤油餾分的特性需求

對煉化一體化企業(yè)而言，原油直餾石腦油餾分主要用作乙烯、重整（芳烴）原料。原油直餾餾分中，直餾煤油餾分也常被大型煉化一體化企業(yè)用作乙烯原料。因此需要考察原油中直餾石腦油餾分和煤油餾分的化學(xué)特性，尤其是餾程為80～165℃的直餾重石腦油餾分的化學(xué)特性。

對于同一類物料，烷烴含量越高，裂解性能越好；芳烴含量越高，裂解性能越差。不同族組成物料的裂解性能由高到低的順序是正構(gòu)烷烴（n P）＞異構(gòu)烷烴（i P）＞環(huán)烷烴（N）＞芳烴（A），重整性能排序正好相反。實際工作中也常用K值（特性因素）、BMCI值（相關(guān)指數(shù)）等指標表示餾分油的化學(xué)特性。K值、BMCI值都是餾分油平均沸點和相對密度的函數(shù)。在平均沸點相近時，K值、BMCI值主要取決于相對密度。相對密度越大，K值越小、BMCI值越大。相對密度由大到小的順序為芳烴＞環(huán)烷烴＞烷烴。餾分油K值越高，裂解性能越好；BMCI值越低，裂解性能越好［1］。

一般認為石腦油鏈烷烴含量大于60%時可作裂解料（不同企業(yè)裂解料產(chǎn)耗平衡情況不同，控制指標也不同）。隨著鏈烷烴含量的降低，環(huán)烷烴和芳烴類物質(zhì)的含量逐漸升高。當(dāng)石腦油中（N＋2A）含量（即環(huán)烷烴含量加2倍芳烴含量）超過46%時就不是好的裂解料了，但可以作為重整料使用。介于上述兩個值中間的物料，既不是品質(zhì)好的裂解料，也不是品質(zhì)好的重整料，但也可以與其它品質(zhì)好的組分調(diào)合使用。石腦油按餾程可以進一步切割為輕石腦油（初餾點～80℃）和重石腦油（餾程80～165℃）。直餾輕石腦油餾分主要含烷烴類物質(zhì)，因此都是優(yōu)質(zhì)的裂解料。環(huán)烷烴和芳烴類組分主要集中在重石腦油餾分中，直餾重石腦油餾分的烴組成不同，其理想的用途也不同。

原油直餾煤油餾分（165～230℃）可以作裂解料，不同類型原油的煤油餾分的裂解性質(zhì)差異較大。一般要求裂解料的K值大于11．90或BMCI值小于20。如果將裂解性能差的煤油餾分作裂解料使用，乙烯、丙烯等高附加值產(chǎn)品的收率較低，企業(yè)整體經(jīng)濟效益可能會低于煤油餾分直接加氫精制生產(chǎn)噴氣燃料方案［2］。

實際生產(chǎn)中可將不同類型原油生產(chǎn)的物料（包括直餾餾分和二次加工裝置產(chǎn)物）調(diào)合使用，因此對單一物料餾分的裂解或重整（芳烴）性能的劃分標準不是硬性的。

4 原油餾分性質(zhì)與煉化一體化企業(yè)需求的匹配

4.1 石蠟基原油餾分性質(zhì)分析

國際市場的石蠟基原油資源主要為一些資源量小的輕質(zhì)和低硫原油品種，其凝點較高，可作為高檔潤滑油的基礎(chǔ)原油，價格相對較高。一般而言，單純?yōu)槎嗌a(chǎn)裂解料而采購、加工純石蠟基原油，企業(yè)整體經(jīng)濟效益未必最大。表1為一些典型石蠟基原油的直餾重石腦油及煤油餾分的性質(zhì)數(shù)據(jù)。

表1 典型石蠟基原油的直餾重石腦油和煤油餾分性質(zhì)

從表1可以看出：大部分石蠟基原油如尼羅、黑獅、貝來納克等原油生產(chǎn)的直餾重石腦油餾分的鏈烷烴含量較高、（N＋2 A）含量很低，不宜用作重整料，應(yīng)作為裂解料使用。大部分石蠟基原油的煤油餾分K值都較高，BMCI值較低，可作為裂解料。

另外，石蠟基原油直餾重石腦油芳烴收率指數(shù)（N＋2 A）含量相差很大，有些石蠟基原油直餾重石腦油芳烴收率指數(shù)較高，比如榮東原油的（N＋2 A）質(zhì)量分數(shù)為56．60%（對應(yīng)的鏈烷烴含量較低），這些原油的直餾重石腦油餾分不是好的裂解料。同時，這些原油的煤油餾分K值較低（如榮東原油的K值為11．84），即其裂解性能較差，說明有些石蠟基原油的煤油餾分也不是品質(zhì)好的裂解料。因此石蠟基原油的直餾重石腦油和煤油餾分是否適宜作裂解料應(yīng)根據(jù)具體原油具體分析。

4.2 中間基原油餾分性質(zhì)分析

國際原油市場中以中間基原油資源量最大，是企業(yè)采購、加工最多的一類原油。中國石化天津分公司等煉化一體化企業(yè)的設(shè)計基準原油（沙輕、沙重原油）即屬中間基油種。部分中間基原油的直餾重石腦油和煤油餾分性質(zhì)見表2。從表2可見：大部分中間基原油的直餾重石腦油餾分（N＋2 A）含量都超過46%，可以用作重整料；少數(shù)原油的直餾重石腦油餾分（N＋2 A）含量較低（如沙重原油的（N＋2 A）質(zhì)量分數(shù)為41．20%），不是理想的重整料，適合作裂解料。大部分中間基原油的煤油餾分K值較低，裂解性能較差，不適合作裂解料。但沙重等原油煤油餾分的K值明顯高于其它原油，也就是說少數(shù)中間基原油的煤油餾分適合作裂解料?？梢?，不同中間基原油餾分性質(zhì)也有一定的差異，需要對中間基原油進行進一步分類。

表2 部分中間基原油的直餾重石腦油和煤油餾分性質(zhì)

4.3 環(huán)烷基原油餾分性質(zhì)分析

環(huán)烷基原油的環(huán)烷烴和芳烴類物質(zhì)含量高、密度大、凝點低，一般用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青、潤滑油基礎(chǔ)料及電器絕緣油等。環(huán)烷基原油市場資源相對較少，部分環(huán)烷基原油的直餾重石腦油和煤油餾分性質(zhì)見表3。

表3 部分環(huán)烷基原油的直餾重石腦油和煤油餾分性質(zhì)

從表3可以看出：環(huán)烷基原油的直餾重石腦油（80～165℃）鏈烷烴含量低，遠遠低于企業(yè)要求的直餾石腦油作裂解料時鏈烷烴含量高于60%的指標，同時（N＋2 A）含量遠遠高于作重整料時高于46%的參考標準，因此環(huán)烷基原油生產(chǎn)的直餾重石腦油餾分都不是品質(zhì)好的裂解料，相反都是品質(zhì)好的重整料；環(huán)烷基原油生產(chǎn)的煤油餾分K值都低于基準K 值（11．90），不能作為裂解料。也就是說，環(huán)烷基原油的加工過程中，常減壓蒸餾裝置應(yīng)采用生產(chǎn)重整料方案，否則會影響裂解料的品質(zhì)，也會損失重整料資源。

5 適合煉化一體化企業(yè)需求特點的原油分類方法

本課題將原油直餾重石腦油餾分的裂解－重整（芳烴）性能作為原油分類標準。將直餾重石腦油餾分鏈烷烴和（N＋2 A）含量作為分類依據(jù)、煤油餾分K值只作為分類參考指標?？紤]不同類型原油資源，將原油直餾重石腦油鏈烷烴含量分割值定為60%，（N＋2 A）含量分割值定為46%。分類標準見表4。

表4 按原油直餾重石腦油性質(zhì)分類的標準

如果原油直餾重石腦油餾分的w（鏈烷烴）＞60%、w（N＋2 A）＜46%，則該餾分適合作裂解料，將該原油定為裂解料型原油；如果原油直餾重石腦油餾分的 w（鏈烷烴）＜60%、w（N＋2 A）＞46%，則該餾分不適合作裂解料，但可作重整料，將該原油定為重整料型原油；將居于中間部分的原油（即直餾重石腦油餾分的w（鏈烷烴）≥60%、w（N＋2A）≥46%）定為過渡型原油。

依據(jù)企業(yè)原油評價報告及中國石化PI MS模型原油數(shù)據(jù)庫，將常見原油按兩種分類法進行分類，結(jié)果列于表5。

表5 部分常見原油按兩種分類法進行分類的結(jié)果

由表5可知：大部分石蠟基原油（如尼羅、貝來納克原油等）和部分中間基原油（如沙重原油等）可劃入裂解料型原油，大部分中間基原油和所有環(huán)烷基原油可以歸類為重整料型原油；另有一些原油品種（如沙中、沙輕、科威特原油等）為過渡型原油，其直餾重石腦油餾分既可作重整料又可作裂解料，但其既不是好的重整料也不是好的裂解料，但這類原油加工方案更靈活、適應(yīng)性更強。由于特定原油的性質(zhì)不是一成不變的（包括原油本身性質(zhì)的變化以及原油評價誤差），原油分類（尤其是過渡型原油）也不是一成不變的。

對于中國石化天津分公司等煉化一體化企業(yè)，相比于原油關(guān)鍵餾分分類法，按原油直餾重石腦油餾分性質(zhì)分類更便于企業(yè)原油的分類采購、存儲和加工工作，對企業(yè)改善裂解料、重整料的品質(zhì)，提高企業(yè)整體經(jīng)濟效益都有益處。

6 結(jié)束語

原油分類方法是企業(yè)優(yōu)化原油采購、存儲和加工的基礎(chǔ)。不同類型的煉化一體化企業(yè)由于下游乙烯、重整（芳烴）裝置配置不同，對原油餾分性質(zhì)的要求是不同的。原油傳統(tǒng)分類方法難以滿足煉化一體化企業(yè)按原油直餾重石腦油餾分性質(zhì)分類存儲、分類加工的需要。

按直餾重石腦油性質(zhì)將原油劃分為裂解料型原油、重整料型原油及過渡型原油，便于煉化一體化企業(yè)原油的分類采購、分類存儲和加工，最終提高企業(yè)整體經(jīng)濟效益。煉油－重整組合型煉化一體化企業(yè)更適合加工重整料型原油；煉油－乙烯組合型煉化一體化企業(yè)更適合加工裂解料型原油；煉油下游既有重整裝置又有乙烯裝置的煉化一體化企業(yè)對不同類型原油應(yīng)分類儲存和分類加工。在做不到原油分類存儲和分類加工的情況下，可以優(yōu)先采購、加工過渡型原油。

［1］ 林世雄．石油煉制工程［M］．3版．北京：石油工業(yè)出版社，2000：70-175

［2］ 瞿國華．乙烯蒸汽裂解料優(yōu)化［J］．乙烯工業(yè)，2003，15（1）：64-86