淺析摻煉石蠟基原油對煉廠生產的影響

丁書文

(中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司，廣東惠州 516086)

煉油企業在確定原油加工方案的時候，需綜合考慮市場需求、經濟效益、投資力度、原油的特性等諸多因素，其中原油的綜合評價結果是選擇加工方案的基本依據[1]。確定了加工方案且已經投入運行的煉油廠在加工與設計原油性質差異較大的原油時，其工藝條件、產品分布和性質均會受到影響[2]。本文以中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司(以下簡稱惠州煉化)為例，淺析摻煉石蠟基原油對煉廠生產帶來的影響。

惠州煉化原油加工能力為12 Mt/a，原油加工方案選型為燃料-化工型，產品包括液化氣、汽油、航煤、柴油、苯、對二甲苯、鄰二甲苯、石油焦等，同時為下游乙烯項目提供優質裂解原料。

惠州煉化設計加工100%蓬萊原油，該原油產自蓬萊19-3油氣田，為低硫高酸重質原油，按關鍵餾分特性分類為環烷中間基原油。但是受到原油資源限制，實際生產中摻煉原油品種較多，摻煉原油類別也基本為中間基和環烷基原油。

2013年惠州煉化根據原油資源開始分批摻煉陸豐、番禺、潿洲等石蠟基原油，且摻煉比例較高，部分裝置的工藝條件和產品收率、質量受到影響。

1 石蠟基原油的特性

按照原油的關鍵餾分特性分類是被廣泛推薦使用的一種原油分類法。用原油在實沸點蒸餾裝置蒸出的250～275 ℃和395～425 ℃餾分分別作為第一和第二關鍵餾分，測定密度，然后計算其相對密度和特性因數K值[3]，K值是油品平均沸點和相對密度的函數，其具體關系式如下：

式中：T——油品平均沸點的絕對溫度；

d——油品15.6 ℃時相對于15.6 ℃水的密度。

最后根據原油特性因數K值的大小確定其屬性。原油按照關鍵餾分特性分類法可分為石蠟基、石蠟-中間基、中間-石蠟基、中間基、中間-環烷基、環烷-中間基、環烷基7種類型。

石蠟基原油含有較多的鏈烷烴，芳烴和環烷烴則相對較少，其烴分子具有較長的烷基側鏈，典型分子結構如圖1[4]。

圖1 石蠟基原油典型分子結構

惠州煉化加工的3種石蠟基原油性質與蓬萊原油性質對比見表1?？梢钥闯觯菏灮兔芏容^小，凝點高，蠟含量高；其直餾汽油餾分的辛烷值(RON)低；直餾煤油餾分的冰點高；直餾柴油餾分凝點高、十六烷值高。

表1 幾種原油性質對比

2 摻煉石蠟基原油對生產的影響

受原油資源的影響，惠州煉化自2009年開工投產以來分別摻煉過達里亞、培恩斯、巴斯洛等進口原油，所摻煉原油均屬于環烷基或中間基原油。2013年9月開始，惠州煉化陸續摻煉番禺、陸豐、潿洲3種石蠟基原油，摻煉比例最高時達到38%，部分裝置產品分布、產品性質和裝置工況因此受到影響。

2.1 對產品分布的影響

2.1.1 常減壓裝置產品分布

石蠟基原油密度小，輕油收率高，屬于輕質原油。摻煉后，常減壓裝置的側線產品收率會發生較大幅度變化。表2 為摻煉石蠟基原油前后常減壓裝置產品收率變化情況，可見摻煉石蠟基原油后，常頂石腦油收率上漲4.01個百分點，漲幅達115%；渣油收率下降6.78個百分點，降幅達20%。

表2 摻煉石蠟基原油前后常減壓側線收率變化 %

2.1.2 芳烴聯合裝置產品分布

惠州煉化芳烴聯合裝置以催化重整裝置反應所得的重整生成油為原料，生產對二甲苯、苯、鄰二甲苯、非芳烴和重芳烴等產品，對二甲苯、苯、鄰二甲苯等芳烴產品直接出廠，非芳烴作為汽油組分送至汽油罐區調和生成汽油，重芳烴作為柴油組分送至柴油罐調和生成柴油。

摻煉石蠟基原油后，重整生成油的芳烴含量減少，烷烴含量上升，芳烴聯合裝置的產品分布也會發生較大變化。表3為摻煉石蠟基原油前后芳烴聯合裝置典型的單日產品分布情況。從中可以看出摻煉石蠟基原油后，非芳烴產量大幅上升，單日收率上漲6.64個百分點；重芳烴單日收率也上漲5.57個百分點；而芳烴產品中對二甲苯的收率降幅最大，下降7.04個百分點，其余芳烴產品收率也不同幅度下降。

表3 摻煉石蠟基原油前后芳烴裝置產品分布情況

注：表中未列出裝置的損失、污油和氣體產品。

2.2 對產品性質的影響

2.2.1 連續重整裝置

惠州煉化催化重整裝置的原料主要來自3部分：經過預加氫精制后常減壓直餾石腦油、蠟油加氫裂化后生成的重石腦油、煤柴油加氫裂化后生成的重石腦油。

在催化重整的五大反應中，烷烴脫氫環化的反應是屬于速度慢、反應難度大的一類反應，碳原子數多于6個的烷烴在苛刻的條件下吸收大量熱先脫氫環化，然后再脫氫生成芳烴。

由于石蠟基原油中鏈烷烴較多，其直餾石腦油中鏈烷烴含量也較高，所以在進行重整反應時，環化再脫氫生成芳烴的難度就明顯增加。表4為摻煉石蠟基原油前后重整生成油的典型性質?？梢钥闯鰮綗捠灮秃?，重整生成油的芳烴含量大幅減少，而烷烴含量則明顯上升，其密度也因芳烴含量的減少而降低。

表4 摻煉石蠟基原油前后重整生成油性質對比

2.2.2 煤柴油加氫裝置

由于石蠟基原油的直餾柴油凝點很高、十六烷值高，以直餾柴油為主要原料的煤柴油加氫裂化裝置產生的柴油產品性質也會有相應的變化。表5為摻煉石蠟基原油前后煤柴油加氫裂化裝置的柴油產品質量對比，明顯可見，其凝點大幅提高至-8.4 ℃，十六烷值也提高明顯。

表5 煤柴油加氫裂化裝置柴油產品質量對比

此外，對比烴分子組成，可見摻煉石蠟基原油后，煤柴油加氫裝置的柴油產品鏈烷烴含量大幅增加，而環烷烴含量則大幅減少，所以其密度也隨之降低、閃點則略有提高。

2.3 對裝置工況的影響

2.3.1 煤柴油加氫裝置

惠州煉化煤柴油加氫裂化裝置以常減壓的直餾煤油、柴油為原料進行加氫、裂化反應，主要生產石腦油、煤油、柴油。其加氫反應主要是烯烴和芳香烴的加氫飽和反應。由于石蠟基原油中鏈烷烴含量高，摻煉石蠟基原油時，直餾柴油組分中鏈烷烴含量增大，烯烴、環烷烴、芳香烴含量減小，加氫飽和反應所需的氫氣量下降。

由于烯烴、環烷烴、芳烴的加氫飽和反應是強放熱反應，反應器各床層均需注入冷氫來控制溫度。當原料中的烯烴、環烷烴、芳香烴含量減小時，反應器床層溫升減小，所注入冷氫量也將隨之降低，裝置總耗氫量進一步下降。根據測算，未摻煉石蠟基原油時，煤柴油加氫裝置的噸油耗氫量為242 m3(標準狀態)，而摻煉石蠟基原油后的噸油耗氫量降低至212 m3(標準狀態)。

2.3.2 汽柴油加氫裝置

惠州煉化汽柴油加氫精制裝置以延遲焦化汽柴油為原料，主要發生脫氮、脫氧、脫金屬的精制反應和部分烯烴、芳香烴加氫飽和反應。在摻煉石蠟基原油后，常壓塔塔頂石腦油收率大幅上漲，以常壓塔塔頂石腦油為原料的重整預加氫裝置無法消耗全部石腦油，經過流程改動，部分常壓塔塔頂直餾石腦油改進汽柴油加氫裝置。由于常壓塔塔頂石腦油中烯烴含量極少，導致汽柴油加氫反應中的烯烴加氫放熱反應大幅減少，反應器床層溫度明顯下降，為保證反應深度，需將反應器入口溫度相應提高，但加熱爐超負荷運行的狀況下依然無法達到最佳的反應溫度。同時，由于放熱反應的減少，用于降低床層溫升的冷氫也全部停注，裝置耗氫量也明顯下降。據測算，摻煉石蠟基原油后，汽柴油加氫裝置的噸油耗氫量由摻煉石蠟基原油前的135 m3(標準狀態)降低至120 m3(標準狀態)。

2.4 對油品調和的影響

惠州煉化主要生產國III、國IV兩種標準的0#號柴油，表6為摻煉石蠟基原油前一罐國III柴油調和的典型數據。摻煉石蠟基原油后，煤柴油加氫柴油的凝點將升高至-6 ℃，冷濾點則升高至0 ℃左右，由此調和后的柴油面臨著凝點和冷濾點不符合質量標準的難題。為降低調和后柴油的凝點，每罐柴油需調入2 kt航煤，以致航煤的產量大幅下降。

表6 國III 0#柴油調和的典型數據

注：重芳烴的凝點和冷濾點不分析，沒有數據，但是根據分子結構可以推測：其凝點和冷濾點遠低于0 ℃，所以調和后的柴油凝點會低于-7 ℃，冷濾點低于-3 ℃。

3 應對措施

從原油資源和經濟效益綜合考慮，惠州煉化在較長一段時間內都將摻煉一定比例的石蠟基原油。為此，惠州煉化已采取相應措施來應對摻煉石蠟基原油帶來的影響。

(1)通過流程改動，將部分常壓塔塔頂直餾石腦油調和進石腦油產品，作為下游乙烯裝置的裂解原料，解決了汽柴油加氫裝置加熱爐運行的瓶頸問題。

(2)根據芳烴聯合裝置的產品分布情況，調整產品生產方案，多產汽油和石腦油，保持整體經濟效益不受影響。

(3)增設柴油降凝劑相關設施，盡快投用柴油降凝劑，確保柴油產品在不調和航煤的情況下依然能滿足質量要求，同時還可保證航煤產量。

4 結束語

摻煉石蠟基原油后，煉廠生產受到比較明顯的影響：常減壓裝置直餾石腦油收率大幅上漲，渣油收率明顯下降；芳烴聯合裝置的芳烴產品收率大幅下降，非芳烴產量則上升；重整生成油的芳烴含量大幅下降，烷烴含量明顯上升；煤柴油加氫裂化裝置的柴油凝點大幅上升；煤柴油加氫裝置噸油耗氫量下降；汽柴油加氫裝置加熱爐超負荷運行，成為生產瓶頸；柴油調和受到影響，需調入航煤來降低調和后柴油的凝點、冷濾點。

針對上述影響，調整中間物料走向和產品生產方案，投用柴油降凝劑是較好的應對措施。

[1] 徐春明，楊朝合.石油煉制工程[M].4版.北京：石油工業出版社，2009.

[2] 侯祥麟.中國煉油技術[M].2版.北京：中國石化出版社，2001.

[3] 何良知.石油化工工藝計算程序[M].北京：中國石化出版社，1993.

[4] 袁洪申，李雪卓.環烷基原油的資源特征和利用[J]，廣州化工，2009,37(5)：48-51.