石腦油的調合與優化

危 拓

(中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司，廣東 惠州 516086)

石腦油的調合與優化

危 拓

(中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司，廣東 惠州 516086)

石腦油是以原油或其它原料加工生產的用于化工原料的輕質油，作為生產乙烯及其它化工品的原材料，其質量指標的控制尤為重要，正構烷烴含量和硫含量是石腦油的2個重要質量指標，根據中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司的石腦油調合組分情況，在保證裝置滿負荷安全生產的條件下，通過優化調合組分和調合方案，調入部分正構烷烴含量低的芳烴抽余油和硫含量高的直餾石腦油，不僅可以滿足石腦油出廠質量指標要求，還可以實現石腦油的效益最大化。

石腦油 調合 優化 正構烷烴 硫

石腦油是石油化工的龍頭產品，是管式爐裂解制取乙烯、丙烯，催化重整制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。當作為蒸汽裂解制乙烯原料時，對正構烷烴含量有較高要求，而對硫含量、氮含量沒有太嚴格要求；當作為催化重整原料時，采用70～180 ℃餾分，對硫含量、氮含量有較嚴苛的要求。目前中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司(簡稱惠州煉化)石腦油主要作為蒸汽裂解原料。優化調合組分和調合方案，可以實現石腦油的效益最大化。本文主要介紹惠州煉化的石腦油優化調合情況。

1 石腦油組分

惠州煉化石腦油調合組分有蠟油加氫裂化裝置輕石腦油、煤柴油加氫裂化裝置輕石腦油、汽柴油加氫裝置石腦油、催化重整裝置C5、芳烴抽提裝置抽余油、常減壓蒸餾裝置直餾石腦油、潤滑油加氫裝置1號白油。加氫裝置生產的輕石腦油不僅可以作為石腦油調合組分，還可作為生產滿足國Ⅴ排放標準汽油的調合組分[1]。

1.1 組分特點

蠟油加氫裂化裝置輕石腦油、煤柴油加氫裂化裝置輕石腦油與汽柴油加氫裝置石腦油為惠州煉化石腦油調合的主要組分，調合占比為70%～90%。3套加氫裝置的石腦油均不含烯烴組分，加氫裂化裝置輕石腦油蒸氣壓較高，而汽柴油加氫裝置石腦油是幾種調合組分中正構烷烴含量最高的，同時也是各調合組分中占比最大的。

芳烴抽余油為芳烴抽提裝置非芳烴蒸餾塔塔頂生產的副產物，是石腦油調合組分中正構烷烴含量最低的，當石腦油中調入抽余油時，正構烷烴含量將明顯下降。2015年惠州煉化通過技術改造實現了芳烴抽余油的單獨出廠。常減壓蒸餾裝置直餾石腦油為重整預加氫裝置原料，在幾種調合組分中硫含量最高，調入直餾石腦油后，硫含量將明顯升高。催化重整裝置C5組分為脫丁烷塔塔底的戊烷組分，C5組分質量分數大于99.5%，在各調合組分中占比3%。潤滑油加氫裝置1號白油為尾油加氫后分餾出的輕組分，正構烷烴含量較高，但調合量較小，對調合結果的影響有限。

1.2 組分性質

石腦油質量指標中沒有要求正構烷烴含量和異構烷烴含量，只要求正構烷烴+異構烷烴總質量分數大于等于60%即可，但是在作為裂解原料制乙烯的工藝中，烯烴收率與原料中正構烷烴含量成線性關系[2]，因而當石腦油作蒸汽裂解制乙烯原料時，石腦油正構烷烴含量越高越好，目前惠州煉化石腦油供應客戶要求正構烷烴質量分數大于等于31%的指標。還有研究表明采用吸附分離的的方法可實現石腦油中正/異構烷烴的分離，實現石腦油資源的高效利用[3]，但目前在實際生產中并沒有實現正/異構烷烴的分離處理。

石腦油的質量屬性只取決于各組分油的質量屬性及它們之間的調合配比，而與調合順序無關[4]。目前，惠州煉化石腦油調合采用自然比例調合，并根據需要調入正構烷烴含量低的芳烴抽余油和硫含量高的直餾石腦油。各調合組分的主要性質如表1所示。

表1 石腦油調合組分的性質

2 石腦油的調合

2.1 調合方法

根據調合理論與調合實踐，將得到的計算結果與分析數據進行對比，結果表明：石腦油的主要指標正構烷烴含量、異構烷烴含量、烯烴含量、芳烴含量、硫含量采用線性調合方法得到的模擬計算結果與分析結果偏差較小；初餾點、終餾點、蒸氣壓線性調合性較差。

當石腦油蒸氣壓采用以下公式進行調合計算時，計算結果與分析結果偏差在10%以內。

式中：p為蒸氣壓；φi為石腦油調合組分i的體積分數；pi為石腦油調合組分i的蒸氣壓；n為石腦油調合組分的種類。

根據目前市場行情，與石腦油價格關聯較大的指標為正構烷烴含量和硫含量，因此，優化石腦油的調合主要在于優化石腦油的正構烷烴含量和硫含量。

2.2 調合方案

由于蠟油加氫裂化裝置輕石腦油、煤柴油加氫裂化裝置輕石腦油、汽柴油加氫裝置石腦油、催化重整裝置C5、潤滑油加氫裝置1號白油為石腦油調合的基礎組分，故將這幾種組分合并稱為石腦油調合組分A(以下統稱A)，且各調合組分均從餾出口直接全部按自然比例調合。芳烴抽余油和直餾石腦油則根據需要和裝置生產情況安排調入。

根據各調合組分的產量，目前石腦油調合方案主要有3種：方案一，單獨A組分調合；方案二，A組分+35 t/h抽余油；方案三，A組分+40 t/h直餾石腦油。需要說明的是，方案二中調入的抽余油和方案三中調入的直餾石腦油分別為裝置滿負荷正常生產時的最大調合量，實際調合中可根據需要調入部分抽余油和直餾石腦油，且石腦油成品罐底油的質量作近似不變處理，3種方案中各組分調合配比見表2。

表2 石腦油調合配比

2.2.1 A組分調合 單獨A組分調合是惠州煉化石腦油基礎調合方案，表3為模擬調合計算結果和分析結果。由表3可以看出，石腦油正構烷烴的模擬調合結果與分析結果接近，正構烷烴質量分數能夠滿足大于31%的要求，蒸氣壓采用公式計算也有較好的吻合度，硫含量偏差較大與罐底油硫含量的大小有較大關系，石腦油餾程采用線性計算的結果與實驗分析結果偏差較大，這說明石腦油餾程模型呈高度非線性的特征，有關實驗結果表明，采用自適應偏最小二乘回歸(APLSR)方法，具有較高的預報精度與準確性[5]。

表3 A組分調合結果

2.2.2 A組分+抽余油調合 調入抽余油需要重點關注調合后石腦油的正構烷烴含量。當A組分中調入抽余油后，由于抽余油的正構烷烴含量和蒸氣壓在各調合組分中均較低，因此無論是模擬調合計算結果還是分析結果，正構烷烴含量和蒸氣壓均明顯下降。而當石腦油正構烷烴質量分數小于31.0%時，石腦油出廠價格將相應降低。根據實際調合結果，當A組分中調入35 t/h抽余油時，正構烷烴質量分數為30.8%；當A組分中調入20 t/h抽余油時，石腦油正構烷烴質量分數為31.2%，因此將抽余油部分調入石腦油中不僅能夠緩解抽余油單獨出廠的壓力，同時可實現石腦油出廠效益最大化，模擬調合計算結果與分析結果見表4。

2.2.3 A組分+直餾石腦油調合 直餾石腦油是硫含量最高的石腦油調合組分，當A組分中調入直餾石腦油時，調合石腦油硫含量明顯升高。目前直餾石腦油可根據庫存情況部分調入石腦油中，最大量為40 t/h，最小量為10 t/h，調合結果如表5所示。由表5可以看出，當以最小量10 t/h調入直餾石腦油時，調合石腦油硫質量分數仍大于10 μg/g。根據購買石腦油客戶的不同需求，可選擇是否調入直餾石腦油，通過優化石腦油庫存，提前備料，可實現高低硫石腦油的靈活切換，在保證客戶需求的同時實現經濟效益的最大化。

表4 A組分+抽余油調合結果

表5 A組分+直餾石腦油調合結果

3 石腦油調合優化

優化石腦油調合的關鍵在于滿足裝置滿負荷生產的前提下，通過優化調合組分來優化石腦油主要質量指標，實現經濟效益的最大化。

3.1 正構烷烴含量的優化

采用線性調合方法得到的石腦油正構烷烴含量模擬計算結果與分析結果偏差較小，調合數據具有較高的可參照性。

針對當前惠州煉化石腦油調合組分的性質，目前各調合組分中對石腦油正構烷烴含量影響較大的為煤柴油加氫裝置輕石腦油和芳烴抽余油。煤柴油加氫輕石腦油為石腦油調合的基礎組分，調入該組分后正構烷烴質量分數為33.0%，滿足正構烷烴質量分數大于31%的要求，不會對石腦油出廠價格造成影響，因此抽余油的調合是影響石腦油正構烷烴含量的唯一變量。

表4中A組分中調入抽余油的實際調合結果顯示，當調入35 t/h抽余油時，正構烷烴質量分數為30.8%，當調入20 t/h抽余油時，石腦油正構烷烴質量分數為31.2%，所以芳烴抽余油部分調入石腦油的量小于20 t/h時，不僅能夠滿足石腦油正構烷烴質量分數大于31%的要求，還能將部分芳烴抽余油作為石腦油單獨出廠，提高經濟效益。目前石腦油船運出廠價格比隔墻供應價格高31美元/t，如果芳烴抽余油35 t/h全部單獨出廠，則每日約能增加效益2.4萬美元，折合成年收益約900萬美元；如果將芳烴抽余油20 t/h調入石腦油，15 t/h單獨出廠，則每日能增加效益約1.1萬美元，折合成年收益約410萬美元。雖然抽余油35 t/h全部單獨出廠經濟效益最高，但受限于客戶需求，抽余油20 t/h調入石腦油，既能保證裝置的安全平穩生產，又能實現石腦油出廠的效益最大化。

3.2 硫含量的優化

直餾石腦油是石腦油調合組分中硫含量最高的組分，當直餾石腦油以最小量10 t/h調入石腦油中時，硫質量分數仍大于10 μgg，因此，當客戶要求低硫石腦油時，石腦油中不能調入直餾石腦油。當客戶對石腦油的硫含量沒有特殊要求，正常生產時，直餾石腦油可以最大量40 th調入石腦油中，平衡庫存的同時實現經濟效益最大化。

當直餾石腦油餾出口質量指標無法滿足下游生產裝置原料指標要求，但可以滿足石腦油調合要求時，可將直餾石腦油從餾出口直接改調石腦油。目前，受限于流程及管線流量，直餾石腦油只能以最大量85 th調入石腦油中。直餾石腦油的正常產量為120 th，異常工況下以最大量85 th調入石腦油中，余下35 th進入污油系統，比全部120 th直餾石腦油全部進污油系統將多產生約19.6萬元h的直接經濟效益。

4 結 論

石腦油的調合優化主要在于優化石腦油的正構烷烴含量和硫含量。低正構烷烴含量的芳烴抽余油單獨出廠與調合石腦油的靈活切換，既可以使石腦油庫存保持在低位，又能滿足石腦油正構烷烴質量指標，增加石腦油出廠的效益。當客戶對石腦油的硫含量沒有特殊要求時，將直餾石腦油間斷調入石腦油中，在平衡庫存的同時可以實現經濟效益最大化。在異常工況下，直餾石腦油調合進入石腦油中可以避免大量進污油系統，不僅能緩解污油庫存壓力，還能降低污油回煉成本，提高效益。

[1] 李韜.加氫裂化輕石腦油調合國Ⅴ汽油的應用與研究[J].現代化工，2015，35(4)：139-141

[2] 劉紀昌，沈本賢.正構烷烴含量對裂解烯烴收率的影響及乙烯裂解的原料調配[J].華東理工大學學報(自然科學版)，2006，32(5)：535-539

[3] 李雪琴，曹利，余勝楠，等.石腦油高效資源化研究進展[J].化工學報，2015，66(9)：3287-3295

[4] 汪麗娜，曹萃文.基于改進文化粒子群算法的多組分石腦油調合優化問題研究[J].石油化工自動化，2012，48(1)：43-47

[5] 顏學峰，余娟，錢鋒.基于自適應偏最小二乘回歸的初頂石腦油干點軟測量[J].化工學報，2005，56(8)：1511-1515

BLENDING OF NAPHTHA AND OPTIMIZATION

Wei Tuo

(CNOOCOilandPetrochemicalCo.Ltd.，Huizhou，Guangdong516086)

Naphtha is a kind of light oil from crude oil and other raw materials and used for production of ethylene or other chemicals. The content ofn-paraffin and sulfur are two important quality indicators. According to the situation of Huizhou Oil and Petrochemical Co.Ltd.， under the conditions of safety and full-loading production， blending certain amount of aromatic raffinate with low alkanes and straight-run naphtha with high sulfur can not only meet the quality requirements but also maximize the benefit of naphtha.

naphtha； blending； optimization； alkanes； sulfur

2016-03-04； 修改稿收到日期： 2016-05-25。

危拓，從事煉油技術分析與生產優化工作。

危拓，E-mail：weituo@cnooc.com.cn。