某煉廠油品質量升級流程優化研究

解增忠+曾宿主+王麗景+劉小平+李銳

摘要：本文針對某煉廠現有汽柴油生產現狀，從全廠流程角度出發設計了“延遲焦化-催化裂化”、“延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化”和“渣油加氫-催化裂化”四個油品質量升級加工方案，通過對各升級方案測算結果的對比，分析不同升級方案的特點，給出推薦的油品質量升級方案，為該廠汽油質量升級方案的規劃提供重要的依據。

關鍵詞：汽柴油；質量升級；煉廠總流程；優化

中圖分類號：TE624 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（B）-0000-00

前言

近年來汽車尾氣污染問題越來越受到世界各國政府的重視，隨著汽車排放法規的日益苛刻，對車用燃料油的質量標準也日益提高。目前，各國汽柴油產品主要向超低硫方向發展[ ]。與歐美等發達國家相比，我國的汽、柴油質量標準偏低，但升級速度卻高于西方發達國家，近年來我國大范圍持續頻發的霧霾天氣促使我國加快了油品質量升級步伐。某燃料型煉廠原油加工能力為600萬噸/年，目前只能生產國II、國III汽柴油產品，面臨嚴峻的油品質量升級挑戰，本文擬在分析該煉廠汽柴油生產現狀的基礎上，從全廠角度出發，制定汽柴油國V質量升級方案，探討該廠合適的油品質量升級流程。

汽柴油生產現狀

該煉廠目前原油加工能力為600萬噸/年，加工流程如圖 1所示，主要裝置及加工能力如表 1所示。目前加工沙重、沙中、普魯托尼、杰諾和榮卡多原油，加工原油的平均性質為：API為26.89，硫含量0.34%，酸值0.57 mgKOH/g。

該廠汽油產量約90萬噸/年，主要為國III汽油，能夠生產部分國IV車用汽油。主要調合組分為精制催化汽油和MTBE，其中精制催化汽油的研究法辛烷值在89～91.5之間，硫含量在100μg/g ～135μg/g之間，汽油質量升級遇到的主要問題是硫含量超標和辛烷值不足。

該廠柴油產量約280萬噸/年，由于加氫能力不足，其中國III柴油只有約115萬噸/年，其余為普通柴油，經濟效益低。柴油質量升級遇到的主要問題是硫含量超標和十六烷值不足。

序號 裝置名稱 設計能力/（萬噸/年）

1 常減壓蒸餾 600

2 1#重油催化裂化 140

3 2#重油催化裂化 100

4 延遲焦化 140

5 柴油加氫 140

6 催化汽油精制 100

7 氣分裝置 55

8 聚丙烯 5

9 MTBE裝置 5

10 制氫 1.5

11 硫磺回收 5

升級方案設計

擬采用升級措施

針對該廠汽柴油生產現狀及在質量升級時存在的主要問題，擬從全廠流程角度出發設計該廠油品質量升級方案，主要考慮以下設計思路：

新建催化重整裝置

該廠新建催化重整裝置（含芳烴抽提），可有效提高直餾石腦油的附加值，提高汽油池辛烷值，增加芳烴等高附加值產品，并為加氫精制裝置提供廉價氫氣。

新建柴油加氫改質裝置

柴油加氫改質能夠在加氫脫硫、加氫脫氮的同時，大幅提高劣質柴油十六烷值并降低密度[ - ]。該廠建立柴油加氫改質裝置，可有效緩解柴油池硫含量超標、十六烷值不足的問題，有效提高柴油產品的附加值。

新建催化原料加氫處理裝置

主要考慮蠟油加氫和渣油加氫兩種情況。蠟油加氫是生產清潔燃料的重要工藝技術。該廠新建蠟油加氫處理裝置，將直餾蠟油和焦化蠟油經加氫處理后再作為催化裂化裝置原料，可有效減低催化裂化汽油硫含量，減小催化汽油脫硫難度和辛烷值損失。渣油加氫是目前充分利用石油資源的一種有效方法[ ]，[ ]，也是支撐未來煉油工業發展的關鍵技術之一[ ]。采用渣油加氫預處理與重油催化裂化組合技術，可大幅提高催化裂化過程輕質油收率、改善產品分布和產品質量[ ]。該廠新建渣油加氫裝置處理催化原料，可降低催化裂化汽油脫硫過程中的辛烷值損失，減少低附加值產品（如石油焦）生產，利于油品質量升級和煉廠效益增加。

提高催化汽油精制裝置脫硫深度

為生產國V汽油，催化汽油必須經過脫硫，該廠采用IFP（法國石油研究院）開發的Prime-G+工藝[ ]，[ ]進行催化汽油脫硫。該工藝具有液收率高（達100%）、脫硫率大（大于98%）、辛烷值損失較少，氫耗低等特點[ ]。提高Prime-G+裝置脫硫深度可以使其產品硫含量達到國IV甚至國V汽油標準，但脫硫過程中的辛烷值損失也增大[ ]。

更換現有柴油加氫裝置催化劑并降量生產

該廠現有140萬噸/年柴油加氫裝置反應器總壓為8.0MPa，原設計加工直餾柴油、焦化汽柴油（比例約4：6）混合原料，產品硫含量<350μg/g。擬對該裝置采取更換催化劑、降低空速和優化原料等措施，可使其生產國V柴油。

升級方案設計

根據上述油品質量升級措施，從全流程優化角度設計如下三種油品質量升級方案：

方案一 ： 延遲焦化-催化裂化加工路線

在現有加工流程基礎上，新建柴油加氫改質及連續重整（含芳烴抽提）裝置。減壓渣油主要由延遲焦化裝置加工，剩余減壓渣油與直餾蠟油、焦化蠟油一起作催化裂化原料；現有柴油精制裝置只加工直餾柴油與焦化汽油，更換超深度脫硫催化劑，并將加工負荷降至100萬噸/年，以確保其產品滿足國V車用柴油標準；剩余直餾柴油與焦化柴油、催化柴油作為柴油加氫改質原料生產滿足國V標準柴油的產品；提高催化汽油精制裝置脫硫深度，使其產品硫含量低于10μg/g；直餾石腦油、加氫精制石腦油和加氫改質石腦油作為新建連續重整裝置的原料。

方案二：延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化加工路線

在現有加工流程基礎上，新建蠟油加氫、柴油加氫改質和連續重整（含芳烴抽提）裝置。直餾蠟油和焦化蠟油經蠟油加氫裝置處理后作催化裂化原料；現有柴油精制裝置只加工直餾柴油與焦化汽油，更換超深度脫硫催化劑，并將加工負荷降至100萬噸/年，以確保其產品滿足國V車用柴油標準；剩余直餾柴油與催化柴油、蠟油加氫柴油作為柴油加氫改質原料生產滿足國V車用柴油標準的產品；提高催化汽油精制裝置脫硫深度，使其產品硫含量低于10μg/g；直餾石腦油、加氫精制石腦油和加氫改質石腦油作為新建重整裝置的原料。

方案三： 渣油加氫-催化裂化加工路線

在現有加工流程基礎上，新建渣油加氫、柴油加氫改質和連續重整（含芳烴抽提）裝置，將現有延遲焦化、常減壓裝置減壓單元停用。常壓渣油經渣油加氫裝置處理后作催化裂化原料；現有柴油精制裝置只加工直餾柴油，更換超深度脫硫催化劑，并將加工負荷降至100萬噸/年，以確保其產品滿足國V車用柴油標準；剩余直餾柴油與催化柴油、渣油加氫柴油作為柴油加氫改質原料生產滿足國V車用柴油標準的產品；提高催化汽油精制裝置脫硫深度，使其產品硫含量低于10μg/g；直餾石腦油、加氫精制石腦油和加氫改質石腦油作為新建重整裝置的原料。

升級方案結果分析

主要裝置對比

三個升級方案下主要裝置負荷表如表 2所示，可以看出在三個方案中：方案一、方案二延遲焦化裝置負荷最大，達150萬噸/年（略超負荷）。方案三停用延遲焦化裝置和減壓蒸餾單元，常壓渣油經渣油加氫后全部作為催化裂化原料，渣油加氫、催化裂化和催化汽油脫硫裝置負荷最大，其中催化裂化和催化汽油脫硫裝置均超過現有裝置加工負荷，因缺少焦化石腦油原料，該方案下連續重整負荷最低。此外，由于方案一～方案三消耗的氫氣依次增加，因此方案一～方案三制氫裝置的負荷依次增大。

單位：萬噸/年

方案名稱 裝置負荷 現有能力

方案一 方案二 方案三

常壓蒸餾 600.00 600.00 600.00 600.00

減壓蒸餾 330.83 330.83 0.00 400.00

重整預處理 139.53 142.38 117.73

催化重整 115.85 118.21 97.75

1#催化裂化 140.00 140.00 200.60 140.00

2#催化裂化 81.64 63.20 100.00 100.00

延遲焦化 150.00 150.00 0.00 140.00

渣油加氫 0.00 0.00 331.13

催汽脫硫 89.10 91.82 120.40

柴油加氫 100.00 100.00 100.00 100.00

柴油加氫改質 201.97 198.41 180.19 140.00

蠟油加氫 0.00 189.94 0.00

氣分 35.10 38.61 43.81 55.00

MTBE 5.00 5.50 6.24 5.00

制氫 2.07 4.63 7.66 2.00

PSA 3.95 4.09 3.85

硫磺回收 6.75 7.23 8.91 7.00

單位：萬噸/年

類型 裝置名稱 新建/擴建后裝置能力 現有能力

方案一 方案二 方案三

新建 重整預處理 140.00 140.00 120.00

連續重整 120.00 120.00 100.00

渣油加氫 330.00

蠟油加氫 200.00

柴油加氫改質 200.00 200.00 180.00

PSA 3.95 4.13 3.85

擴建 1#催化裂化 200.00 140.00

催化汽油精制 120.00 100.00

MTBE 6.00 6.24 5.00

制氫 4.75 7.66 2.00

硫磺回收 8.00 9.00 7.00

各方案下新建/擴建裝置情況如表 3所示，可以看出，方案一～方案三需要新建/擴建的裝置數量總體呈增加趨勢，三個方案均需新建連續重整裝置，規模均在100萬噸/年以上，三個方案均需新建柴油加氫改質裝置，規模均接近或達到200萬噸/年；方案二新建蠟油加氫處理裝置規模為200萬噸/年，方案三新建渣油加氫處理裝置規模為330萬噸/年（需要兩個系列）；方案二～方案三均需擴建MTBE、制氫和硫磺回收裝置，而方案三還需擴建1#催化裂化裝置和催化汽油精制裝置。

主要產品及技經指標對比

各方案下主要產品和主要技經指標對比如表 4所示，可以看出，三種方案下均可實現汽柴油質量升級。由于方案一采用“延遲焦化-催化裂化”加工路線，催化裂化原料沒有經過加氫處理，催化汽油硫含量高，使其在脫硫過程中辛烷值損失大，該方案汽柴油產量在三個方案中均最低，而石腦油和石油焦產量在三個方案中均最高；雖然投資最少，但因其柴汽比高，高附加值產品收率低，效益也最低。方案二采用“延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化”加工路線，催化汽油在脫硫過程中辛烷值損失大幅度降低，汽油池辛烷值增加，汽油產量較方案一增加，石腦油產品較方案一降低；雖然投資較方案一增加，但柴汽比下降，效益也略有增加。方案三停掉延遲焦化裝置，采用典型的“渣油加氫-催化裂化”加工路線，使催化裂化裝置負荷進一步增加，汽油產量較方案二又有顯著提高，無石油焦產品產出，但由于不開延遲焦化裝置，有催化油漿產品出廠；該方案輕油收率、高附加值產品收率和利潤在三個方案中最高，但投資也最大。其中，方案二采用蠟油加氫裝置來改善催化裂化原料，具有一定的效益優勢，而且投資規模適中，值得推薦。

單位：萬噸/年

方案名稱 方案一 方案二 方案三

國V車用汽油 140.00 150.42 170.06

其中：92# 98.00 105.29 119.04

95# 42.00 45.13 51.02

國V車用柴油 246.45 241.86 250.95

催化油漿 19.54

硫磺 6.75 7.23 8.91

石油焦 45.00 45.00 0.00

輕油收率/% 75.26 74.85 76.67

綜合商品率/% 90.10 90.21 88.23

高附加值產品收率/% 81.67 81.77 83.73

柴汽比 1.76 1.61 1.48

利潤/億元 基準 +0.78 +3.91

投資/億元 基準 +8.81 +31.90

結論

（1）通過新建連續重整和柴油加氫改質裝置，并提高汽柴油脫硫裝置的脫硫深度，該廠能夠實現國V汽柴油質量升級，但煉廠不同重油加工路線對效益影響很大。

（2）采用前加氫加工路線，可大幅度改善催化裂化原料，有效減少催化汽油脫硫過程中的辛烷值損失，大幅度降低汽油質量升級難度，更能長周期保證國V標準汽油生產，降低質量風險。尤其采用渣油加氫加工路線后，可有效提高該煉廠的輕質油品收率，改善產品結構，提升經濟效益。

（3）“延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化”加工路線，在充分利用現有裝置的基礎上通過新建蠟油加氫裝置來改善催化裂化原料，具有一定的效益優勢，而且投資規模適中，值得推薦。

參考文獻