應(yīng)用S-GROMS模型研究某石化公司汽油品質(zhì)升級方案

摘要：運(yùn)用S-GROMS模型研究某石化公司升級京VIB指標(biāo)汽油的方案，通過測算發(fā)現(xiàn)，在正常工況以及增產(chǎn)增銷三甲苯與重芳烴兩種方案下，雖然可以滿足汽油品質(zhì)升級要求，但是重整裝置負(fù)荷需控制在偏低水平，不利于公司整體效益；在增產(chǎn)增銷三甲苯與重芳烴的同時(shí)安排二甲苯抽出方案下，可以實(shí)現(xiàn)在滿足生產(chǎn)京VIB指標(biāo)汽油的基礎(chǔ)上，同時(shí)保證重整裝置高負(fù)荷運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：S-GROMS模型；汽油品質(zhì)；升級方案

中圖分類號：TE626.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 1004-0935（2025）02-0331-04

交通運(yùn)輸行業(yè)為全球第二大碳排放源，是引發(fā)全球氣候變化的主要因素。2022年中國新能源車市場占比為25.8%，燃油車占比仍高達(dá)7成以上，交通運(yùn)輸業(yè)中傳統(tǒng)能源需求仍占主導(dǎo)[1]。目前中國汽車行業(yè)CO2的排放年均增長15%，占中國CO2排放的主要份額[2]。為深化落實(shí)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，控制碳排放量，持續(xù)升級油品質(zhì)量至關(guān)重要，其也成為目前各大煉油企業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)[3-5]。表1列出了我國在不同階段汽油質(zhì)量升級的指標(biāo)情況，從國I-國VIA的升級道路上，首先實(shí)現(xiàn)了對硫含量的限制，其次對芳烴、烯烴含量進(jìn)行了嚴(yán)格控制，大量減少了汽車尾氣中SOX、NOX、CO、苯等有毒有害物質(zhì)的相對排放量，其間各大煉油企業(yè)通過技術(shù)改造與創(chuàng)新，順利實(shí)現(xiàn)了升級目標(biāo)[6-9]。2023年全國各大煉廠生產(chǎn)汽油已全面執(zhí)行國VIB指標(biāo)，烯烴含量控制在不大于15（v/v）%，已優(yōu)于歐VI標(biāo)準(zhǔn)對烯烴含量限值的規(guī)定。未來，更嚴(yán)格的京VIB汽油標(biāo)準(zhǔn)也將到來，對于煉油企業(yè)來說，研究未來如何順利實(shí)現(xiàn)更高標(biāo)準(zhǔn)汽油的升級方案勢在必行。

1某石化汽油生產(chǎn)調(diào)和情況、京VIB汽油指標(biāo)及S-GROMS簡介

1.1某石化汽油生產(chǎn)調(diào)和情況

某石化擁有2套催化裂化裝置（60萬t·年-1+140萬t·年-1）與2套連續(xù)重整裝置（均為80萬t·年-1），另有1套加氫裂化裝置（140萬t·年-1），公司汽油生產(chǎn)調(diào)和組分主要包括：2套催化裝置精制汽油、2套連續(xù)重整裝置產(chǎn)的重整汽油、苯抽提抽余油、加氫裂化輕石腦油、自產(chǎn)與外購MTBE油、外購異辛烷。汽油生產(chǎn)調(diào)和流程如圖1所示，2套常減壓蒸餾裝置產(chǎn)的初常頂石腦油與加氫裂化裝置產(chǎn)的重石腦油作為連續(xù)重整裝置原料，產(chǎn)出重整汽油、三甲苯與重芳烴；2套催化裂化裝置產(chǎn)出的催化汽油進(jìn)入S-Zorb裝置吸附脫硫精制，另加氫裂化裝置輕石腦油進(jìn)入S-Zorb裝置穩(wěn)定系統(tǒng)降低蒸汽壓后進(jìn)入汽油池；在罐區(qū)通過在線調(diào)和系統(tǒng)將各組分通過調(diào)和后生產(chǎn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的92#國VI汽油、95#國VI汽油、98#國VI汽油、92#出口汽油等產(chǎn)品。

從某石化2021年成品汽油成績（表2）可以看出，成品汽油中烯烴含量、氧含量、餾程指標(biāo)都有較大富余，比較卡邊的指標(biāo)主要是辛烷值與芳烴含量，從日常汽油調(diào)和的情況發(fā)現(xiàn)，該公司為了實(shí)現(xiàn)效益最大化，主要保持芳烴指標(biāo)卡邊控制，為了保證組分平衡，該公司需要外購MTBE與異辛烷提高汽油池辛烷值同時(shí)降低汽油池芳烴含量。

1.2京VIB汽油指標(biāo)

京VIB汽油指標(biāo)如表3所示，可以看出，在烯烴含量與芳烴含量控制上相比國VIB都更加嚴(yán)格，從該公司的汽油池情況來看，烯烴含量與餾程指標(biāo)基本滿足京VIB指標(biāo)，主要難點(diǎn)還是對芳烴含量的控制。

1.3S-GROMS簡介

全局資源優(yōu)化模型系統(tǒng)（Sinopec-global Resource Optimization Modeling System，S-GROMS）軟件由中國石化人工智能技術(shù)聯(lián)合研發(fā)中心開發(fā)的計(jì)劃優(yōu)化軟件[10]，主要是利用運(yùn)籌學(xué)和線性規(guī)劃理論，解決實(shí)際生產(chǎn)問題，為煉化企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化提供技術(shù)支撐，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營提供決策依據(jù)，提高企業(yè)經(jīng)營的科學(xué)性與有效性。其應(yīng)用范圍廣泛，可用于原料優(yōu)化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化、中間物料流向優(yōu)化、油品調(diào)和優(yōu)化、尋找系統(tǒng)瓶頸等。

2結(jié)果與討論

2.1正常工況方案

2.1.1測算目的

根據(jù)2021年公司各裝置實(shí)際餾出口成績，按照京VIB汽油指標(biāo)，通過S-GROMS模型模擬調(diào)和汽油生產(chǎn)，確定在正常工況下是否可以滿足汽油指標(biāo)升級要求，研究主要限制條件。

2.1.2方案設(shè)定

某公司正常工況下各組分量與性質(zhì)情況如表4所示。

2.1.3測算結(jié)果

通過S-GROMS優(yōu)化測算后，產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量成績?nèi)绫?所示，各組分用量情況如表6所示。在滿足京VIB指標(biāo)情況下，公司汽油產(chǎn)量在222.78萬t·年-1，三甲苯產(chǎn)量17.65萬t·年-1，重芳烴產(chǎn)量6.00萬t·年-1。從各組分調(diào)入情況看，由于芳烴含量限制，兩套重整的重整汽油有31.07萬t·年-1未能調(diào)入成品汽油中，其中芳烴含量更高的1號重整汽油僅調(diào)入了2.25萬t·年-1。按照重整汽油的調(diào)入量換算，預(yù)計(jì)兩套重整裝置的負(fù)荷需要控制在64%左右的水平（相比設(shè)計(jì)能力，下同），屬于極低狀態(tài)，作為副產(chǎn)廉價(jià)氫氣的重整裝置來說，對公司整體效益不利，同時(shí)長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行會提高裝置運(yùn)行的安全隱患。所以降低重整汽油中的芳烴組分是公司實(shí)現(xiàn)京VIB標(biāo)準(zhǔn)汽油順利升級的關(guān)鍵。

2.2增產(chǎn)增銷三甲苯與重芳烴方案

2.2.1測算目的

安排三甲苯與重芳烴按最大能力抽出，降低重整汽油中芳烴含量，通過S-GROMS模型模擬調(diào)和汽油生產(chǎn)，確定在此種情況下是否可以滿足汽油指標(biāo)升級要求。

2.2.2方案設(shè)定

該公司通過增產(chǎn)增銷三甲苯與重芳烴，從而降低重整汽油芳烴含量，各組分量與性質(zhì)情況如表7所示。

2.2.3測算結(jié)果

通過S-GROMS優(yōu)化測算后，產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量成績?nèi)绫?所示，各組分用量情況如表9所示，在滿足京VIB指標(biāo)情況下，公司汽油產(chǎn)量在227.78萬t·年-1，三甲苯產(chǎn)量24.85萬t·年-1，重芳烴產(chǎn)量8.40萬t·年-1。從各組分調(diào)入情況看，兩套重整的重整汽油仍有18.80萬t·年-1未能調(diào)入成品汽油中，其中芳烴含量更高的1號重整汽油僅調(diào)入了0.60萬t·年-1。按照重整汽油的調(diào)入量換算，預(yù)計(jì)2套重整裝置的負(fù)荷需要控制在72%的水平，仍處于低負(fù)荷狀態(tài)。

2.3產(chǎn)銷三甲苯與重芳烴同時(shí)安排二甲苯抽出

方案

2.3.1測算目的

為保證某公司所產(chǎn)汽油在滿足京VIB指標(biāo)的基礎(chǔ)上，2套重整裝置高負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)效益最大化，考慮繼續(xù)將重整汽油中的二甲苯抽出，進(jìn)一步降低重整汽油的芳烴含量，通過S-GROMS模型模擬調(diào)和汽油生產(chǎn)，確定能否在生產(chǎn)滿足京VIB指標(biāo)的汽油基礎(chǔ)上滿足兩套重整裝置高負(fù)荷運(yùn)行。

2.3.2方案設(shè)定

繼續(xù)將重整汽油中的二甲苯抽出，進(jìn)一步降低重整汽油的芳烴含量，二甲苯抽出后各組分量與性質(zhì)情況如表10所示。

2.3.3測算結(jié)果

通過S-GROMS優(yōu)化測算后，產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量成績?nèi)绫?1所示，各組分用量情況如表12所示，在滿足京VIB指標(biāo)情況下，公司汽油產(chǎn)量在237.82萬t·年-1，三甲苯產(chǎn)量24.68萬t·年-1，重芳烴產(chǎn)量8.40萬t·年-1。從各組分調(diào)入情況看，2套重整的重整汽油全部調(diào)入成品汽油中，2套重整裝置的負(fù)荷可以提至87%的高負(fù)荷水平，實(shí)現(xiàn)方案設(shè)定目標(biāo)。

3結(jié) 論

1）正常工況下，在滿足生產(chǎn)京VIB指標(biāo)汽油情況下，公司汽油產(chǎn)量在222.78萬t·年-1，三甲苯產(chǎn)量17.65萬t·年-1，重芳烴產(chǎn)量6.00萬t·年-1，此時(shí)兩套重整裝置的負(fù)荷需要控制在64%左右的水平，對公司整體效益不利。

2）通過增產(chǎn)增銷三甲苯與重芳烴，產(chǎn)銷量分別增加至24.85萬t和8.40萬t，從而降低重整汽油中芳烴含量，此時(shí)在滿足生產(chǎn)京VIB指標(biāo)汽油情況下，二套重整裝置負(fù)荷可以提高至72%，仍處于低負(fù)荷狀態(tài)。

3）繼續(xù)安排二甲苯抽出，從而進(jìn)一步降低重整汽油中芳烴含量，此時(shí)在滿足生產(chǎn)京VIB指標(biāo)汽油情況下，二套重整裝置負(fù)荷可以提高至87%的水平，實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷運(yùn)行。

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Applying the S-GROMS Model to Study the Gasoline Quality Upgrading Project for a Petrochemical Company

XU Xiaolong

（Sinopec Shanghai Gaoqiao Petrochemical Co.， Ltd.， Shanghai 200129， China）

Abstract： This article uses the S-GROMS model to study the project of a certain petrochemical company to upgrade the Beijing VIB level gasoline. Through calculation， it is found that although it can meet the upgrading requirements of gasoline quality under normal operating conditions and increasing production of trimethylbenzene and heavy aromatics. The load of the reforming unit needs to be controlled at a low level， which is not conducive to the overall efficiency of the company. By arranging a xylene extraction plan while increasing production of trimethylbenzene and heavy aromatic hydrocarbons， it is possible to achieve high load operation of the reforming unit while meeting the requirements of Beijing VIB level gasoline.

Key words： S-GROMS model; Gasoline quality; Upgrading project