優(yōu)化組分油性質調合國B 98號車用汽油

劉 念 喜

(中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆 庫車 842000)

98號車用汽油是一種高品質汽油,也是目前國內生產標準最高的油品。與其他標號汽油相比,其具有“兩高兩低”的優(yōu)勢[1-3],即抗爆性和動力性更高,有害物質含量和尾氣污染物含量更低。因此,98號車用汽油價格較高,多為高檔轎車使用,被譽為“超級汽油”和“貴族汽油”[4-5]。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展,新疆地區(qū)對98號車用汽油需求量呈逐年上升趨勢。

中國石化塔河煉化有限責任公司(塔河煉化)的汽油生產裝置包括0.6 Mt/a連續(xù)重整裝置、0.3 Mt/a臨氫異構化裝置和0.52 Mt/a二甲苯分離裝置等。汽油調合組分包括重整生成油、重整汽油餾分(抽取二甲苯)、臨氫異構化汽油餾分、C9+重芳烴組分、以及外購甲基叔丁基醚(MTBE)組分,共生產兩種標號(92號和95號)的車用汽油,而對于符合國ⅥB質量標準的98號車用汽油,目前僅處于實驗室模擬調合階段。根據(jù)前期實驗室小樣調合結果,發(fā)現(xiàn)影響98號調合汽油(國ⅥB)質量的主要因素包括汽油辛烷值、芳烴含量和氧含量,表現(xiàn)為辛烷值偏低,芳烴含量及氧含量偏高,接近質量指標控制上限。

基于此,本課題通過優(yōu)化調合組分油的性質,模擬調合得到滿足國ⅥB質量標準要求的98號車用汽油。以下介紹組分油性質優(yōu)化過程和98號汽油的模擬調合過程,為國內高品質汽油的生產提供借鑒和指導。

1 以現(xiàn)有組分油調合98號汽油

1.1 原 料

重整生成油、重整汽油餾分(抽取二甲苯)、臨氫異構化汽油餾分、C9+重芳烴組分等,均取自塔河煉化工業(yè)生產裝置;甲基叔丁基醚、異辛烷,均為工業(yè)級產品,市場外購。

1.2 調合方法

原料性質和調合方案如表1所示。按表1中原料油調合比例稱取各調合原料組分,在室溫下控制合適的轉速攪拌30 min,使各種調合組分油充分混合均勻,靜置2 h后進行樣品分析[6]。

表1 原料性質及98號汽油的調合方案

原料及調合汽油樣品分析項目包括研究法辛烷值(RON)、芳烴含量、氧含量等,均按現(xiàn)行國家標準方法或石化行業(yè)標準方法進行分析。

1.3 98號汽油調合結果

按表1調合方案調合得到98號車用汽油樣品其性質見表2。從表2可以看出:調合樣品的RON為97.0,沒有達到內控指標(98.2)的要求;同時,調合樣品的芳烴體積分數(shù)為32.9%、氧質量分數(shù)為2.59%,非常接近內控質量指標上限(33%和2.6%),余量非常小,說明以現(xiàn)有原料組分很難調合得到滿足國ⅥB質量標準要求的高品質98號汽油。

表2 以現(xiàn)有原料組分調合所得98號汽油的性質

2 調合原料組分油的性質優(yōu)化

鑒于以現(xiàn)有原料組分油難以調合得到高品質的98號汽油,擬優(yōu)化調合組分油的性質,主要思路是提高異構化汽油的辛烷值、控制重整生成油的芳烴含量、以及外購高辛烷值組分異辛烷,調合得到滿足國ⅥB標準辛烷值、芳烴含量、氧含量等質量指標要求的98號車用汽油。

2.1 重整生成油質量優(yōu)化

表3 重整生成油餾分關鍵性質測試結果

現(xiàn)0.52 Mt/a二甲苯分離裝置以0.6 Mt/a連續(xù)重整裝置脫烯烴精制后重整生成油為原料,通過重整生成油分餾塔、二甲苯分離塔抽取混合二甲苯后得到含有C5～C7及C9+重芳烴組分的重整汽油餾分,重整汽油餾分中的芳烴體積分數(shù)為62%～68%,對應的RON為95.0～97.2。

為了得到符合調合組分要求的重整生成油,實際生產過程需要將混合二甲苯于裝置內跨線完全改至重整汽油餾分內,因而會影響部分混合二甲苯產品的出廠量,損失部分經(jīng)濟效益。

2.2 臨氫異構化汽油質量優(yōu)化

塔河煉化0.3 Mt/a Penex-DIH異構化裝置是中國石油化工集團有限公司引進的首套Penex-DIH工藝裝置,生產RON不低于85.0的異構化汽油[7]。

Penex-DIH工藝流程示意見圖1。由圖1可知,經(jīng)精制后的補充氫和輕石腦油混合后進入異構化反應器進行反應,低辛烷值的正構烷烴轉化為高辛烷值的異構烷烴,反應產物進入脫異己烷塔(DIH),將產物中辛烷值較低的正己烷(n-C6)和部分甲基戊烷(MP)組分通過DIH下部側線抽出作為循環(huán)物料返回到異構化反應器入口進一步轉化,高辛烷值的二甲基丁烷(DMB)和部分MP從DIH頂部分離出來至DIH回流罐,與DIH底部重組分甲基環(huán)戊烷(MCP)、環(huán)己烷(CH)及C7以上組分混合作為異構化汽油產品送出裝置。通過調整塔頂產物中辛烷值較低的n-C6和部分MP組分,可使異構化汽油產品的RON達到85.0以上[8]。

圖1 Penex-DIH工藝流程示意

臨氫異構化汽油由脫異己烷塔回流油、脫異己烷塔塔底油兩部分混合組成。正常生產工況下,脫異己烷塔塔頂回流油量約為22 t/h,塔底油量為2～3 t/h,側線抽出循環(huán)量約為13 t/h。通過調整脫異己烷塔塔頂?shù)幕亓髁?、側線抽出返回量及異構化反應器入口溫度,可以提高出裝置異構化汽油辛烷值。

2.2.1脫異己烷塔塔頂回流油質量優(yōu)化

脫異己烷塔的主要作用是從穩(wěn)定后的反應產品中分離出C6異構產物。調整反應器刻苛度,通過增大回流量可降低塔頂物料速率,從而提高低辛烷值物料循環(huán)量使其返回反應器進一步改質,進而提升脫異己烷塔回流油與出裝置C5/C6異構化汽油的辛烷值。優(yōu)化調整后,將脫異己烷塔塔頂回流量由22 t/h提高至26 t/h,側線抽出循環(huán)量由13 t/h提高至16 t/h左右,并嚴格控制塔底抽出量保持在2～3 t/h。調整后,脫異己烷塔塔頂高辛烷值組分(RON為86.97)分離至回流罐內,脫異己烷塔側線抽出的低辛烷值組分返至反應器再次反應,部分脫異己烷塔回流油高辛烷值組分(RON為86.97)與脫異己烷塔塔底的低辛烷值組分(RON約76.80)混合構成異構化汽油。優(yōu)化調整前后脫異己烷塔回流油的組成與辛烷值見表4。

表4 優(yōu)化調整前后脫異己烷塔回流油組分含量及辛烷值變化

由表4可以看出:脫異己烷塔回流油含有辛烷值較高的單體烴,如異戊烷、2,2-二甲基丁烷等,其辛烷值貢獻值相對較高;通過優(yōu)化調整,對油品辛烷值貢獻較高組分的含量增加,如異戊烷組分的體積分數(shù)由33.75%提至34.74%,其RON貢獻值增加0.93;2,2-二甲基丁烷組分的體積分數(shù)由24.94%提至26.93%,其RON貢獻值增加1.86;優(yōu)化調整前后,脫異己烷塔回流油RON整體增加約0.85。

雖然脫異己烷塔回流油辛烷值較高,但由于現(xiàn)有裝置沒有相關抽出流程,因此其無法作為單獨組分用于高標號汽油的調合。

2.2.2異構化汽油餾分性質優(yōu)化

優(yōu)化調整前后,出裝置異構化汽油餾分的組成和RON變化見表5。由表5可以看出:優(yōu)化調整后,對油品辛烷值貢獻較高的組分含量增加,如2,2-二甲基丁烷組分的體積分數(shù)由22.57%提至26.04%,其RON貢獻值增加3.26;出裝置異構化汽油的RON增加0.87。

表5 優(yōu)化調整前后異構化汽油組分含量及辛烷值變化

3 調合試驗方案

通過前期優(yōu)化調整,獲得了符合調合組分性質要求的組分油,選用重整生成油、正常生產工況下重整汽油餾分(抽取二甲苯)、異構化汽油餾分、C9+重芳烴組分、異辛烷調合組分[10]進行98號車用汽油(國ⅥB)的調合試驗。

為保證試驗調合汽油滿足國ⅥB標準質量指標要求,并有一定的控制裕量,調合組分的規(guī)格按照表6控制。由于其蒸氣壓可以依據(jù)重整汽油餾分及異構汽油餾分測量值進行適時調整,因而忽略其測算值。

表6 調合組分性質要求

3.1 98號車用汽油初步調合試驗方案

選用重整生成油、異構化汽油餾分、異辛烷、甲基叔丁基醚組分的調合試驗方案見表7;調合得到98號汽油的性質如表8所示。由表7和表8可以看出,在異構化汽油餾分RON由85.3提升至86.1后,并添加異辛烷組分進行調合試驗,兩種調合方案得到的調合樣品的RON比原料優(yōu)化前調合樣品(表1)提高了近1.3,且芳烴及氧含量也低于內控指標幅度較大,可調控裕量較大,且其所有指標均達到98號車用汽油(國ⅥB)的企業(yè)內控指標要求。可見,選用上述方案可以調合得到合格的98號車用汽油(國ⅥB)。

表7 初步調合試驗方案

表8 初步調合試驗汽油的性質

3.2 98號車用汽油優(yōu)化調合方案

采用上述初步調合試驗方案,雖可以調合出合格的98號車用汽油(國ⅥB),但為得到符合性能要求的重整生成油,需要將出裝置混合二甲苯產品全部改至重整汽油內,大幅減少混合二甲苯產品出廠量,影響企業(yè)經(jīng)濟效益并增加裝置能耗。而且,初步調合試驗方案中異辛烷的調合比例高達22.5%,導致外購原料成本較高。為了在保證正常生產情況下利用現(xiàn)有重整汽油、異構化汽油組分等調合98號汽油,并降低異辛烷的調合比例以降低成本,特別優(yōu)化設計了以重整汽油餾分(抽取二甲苯)、異構化汽油餾分、異辛烷、C9+重芳烴組分、MTBE為原料調合98號汽油的方案。

選用重整汽油(抽取二甲苯)、C9+重芳烴組分、MTBE等原料的優(yōu)化調合試驗方案見表9,調合得到98號汽油的性質見表10。由表9可以看出,選用高辛烷值C9+重芳烴組分進行調合,可將外購異辛烷的調合比例降至20.5%,比初步方案降低2.0百分點。由表10可知,優(yōu)化方案調合得到汽油樣品的辛烷值和芳烴含量指標也有所改善,氧質量分數(shù)比初步方案降低約0.03百分點,其他關鍵指標均滿足國ⅥB標準98號車用汽油的企業(yè)內控標準要求。而且,值得說明的是,依據(jù)優(yōu)化調合試驗方案,組分生產裝置無需進行改造。

表9 優(yōu)化調合試驗方案

表10 優(yōu)化后調合汽油的性質

4 結 論

(1)以塔河煉化煉油裝置生產的現(xiàn)有組分為原料,難以調合得到滿足國ⅥB標準質量指標要求的98號車用汽油。

(2)通過優(yōu)化調整連續(xù)重整裝置及異構化裝置操作,提升98號汽油調合原料組分油的關鍵性質,可以調合得到滿足GB 17930—2016標準要求的國ⅥB 98號車用汽油。但為了滿足對調合組分性能指標的要求,需要對裝置進行改造,嚴重影響企業(yè)經(jīng)濟效益并增加裝置能耗。因此,該調合方案有明顯的劣勢。

(3)選用現(xiàn)有重整汽油餾分(抽取二甲苯)、優(yōu)化調整后異構化汽油餾分、異辛烷、C9+重芳烴組分、MTBE進行98號車用汽油調合,可以調合出滿足GB 17930—2016標準質量指標要求的98號車用汽油(國ⅥB),裝置無需改造且外購異辛烷原料調合比例降低,可減少裝置改造費用和汽油調合成本,提升企業(yè)經(jīng)濟效益。