基于APS模型優(yōu)化蠟油加工方案

許茜+孫鵬濤

摘 要：該文運(yùn)用APS（生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)），在現(xiàn)有工藝流程及生產(chǎn)操作條件下，對(duì)中間物料蠟油的流向進(jìn)行優(yōu)化。在目前的加工量下，兩套常減壓裝置生產(chǎn)的蠟油餾分無(wú)法滿足三套蠟油加工裝置同時(shí)開(kāi)工所需的處理量，因此，優(yōu)化蠟油加工裝置的開(kāi)工及蠟油流向，有助于優(yōu)化煉油廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高全廠經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算，重催裝置和加氫裂化裝置開(kāi)工的效益最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：蠟油系統(tǒng) 優(yōu)化 物料流向

中圖分類號(hào)：TE624.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（b）-0095-02

蠟油是煉油廠加工的主要中間物料之一，在原油中占13%～29%，在其他主要煉油裝置的產(chǎn)品分布中也有相當(dāng)大的比例，占14%～23%[1]，蠟油的加工方案會(huì)影響煉油廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品產(chǎn)量、高附加值產(chǎn)品收率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最終影響煉油廠全廠經(jīng)濟(jì)效益。烏石化煉油廠具有四套蠟油生產(chǎn)裝置，分別為兩套常減壓蒸餾裝置、二套延遲焦化裝置，蠟油種類分為常減壓直餾蠟油和焦化蠟油兩種；擁有三套蠟油加工裝置，包括100萬(wàn)t/年蠟油催化裂化裝置、150萬(wàn)t/年重油催化裂化裝置以及100萬(wàn)t/年加氫裂化裝置。三套加工裝置除加工能力不同外，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和收率均有一定的差異。重催主要產(chǎn)品收率為：汽油44.2%，柴油28.0%，油漿5.5%；蠟催主要產(chǎn)品收率為：汽油43.5%，柴油37.4%；加氫裂化主要產(chǎn)品收率為：輕石腦油10.0%，重石腦油38.5%，柴油46.0%。

2016年烏石化公司煉油廠安排加工原油690萬(wàn)t，可生產(chǎn)蠟油約220萬(wàn)t，無(wú)法滿足三套蠟油裝置全部滿負(fù)荷開(kāi)工，優(yōu)化蠟油加工裝置的開(kāi)工及蠟油流向，有助于優(yōu)化煉油廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高全廠經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)生產(chǎn)安排的需要，借助于中石油規(guī)劃研究院開(kāi)發(fā)和推廣的APS系統(tǒng)，建立一套從原油采購(gòu)、裝置加工到產(chǎn)品銷售全過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，利用線性規(guī)劃的方法優(yōu)化蠟油加工方案[2]。

1 蠟油加工流程介紹

兩套常減壓裝置在設(shè)計(jì)上存在差異，而蠟油上游餾出口以及蠟油加工裝置的原料性質(zhì)控制指標(biāo)不同，因此在安排蠟油生產(chǎn)及加工流程時(shí)有一定的限制。

一套常減壓裝置（簡(jiǎn)稱Ⅰ常）主要加工北疆油、西北局原油等低硫高酸、金屬含量高的重質(zhì)原油，其常三線和減二線為輕蠟油，其他蠟油稱為重蠟油；二套常減壓裝置（簡(jiǎn)稱Ⅱ常）主要加工東疆原油、進(jìn)口原油以及春光原油等高硫低酸度、金屬含量低的輕質(zhì)原油，其常四線、減二線和減三線為輕蠟油，其他蠟油稱為重蠟油。而兩套延遲焦化裝置的蠟油則主要作為重催裝置的原料，蠟催裝置可少量摻煉，若摻煉比例過(guò)高會(huì)造成催化劑活性降低較快，需大量補(bǔ)充新催化劑，增加輔助材料的消耗[3]。重催對(duì)進(jìn)料性質(zhì)的主要要求為：混合殘?zhí)俊?% m/m，蠟催的要求則為：≯1.2% m/m。加氫裂化裝置對(duì)進(jìn)料性質(zhì)的主要要求為：混合殘?zhí)俊?% m/m，密度≯910 kg/cm3，鐵≯1.5 μg/g，氮≯2 000 μg/g，終餾點(diǎn)≯560 ℃。

由于三套蠟油加工裝置對(duì)進(jìn)料的要求不同，相對(duì)優(yōu)質(zhì)的蠟油由加氫裂化裝置加工，蠟催設(shè)計(jì)主要原料為直餾減壓柴油和少量焦化蠟油，重催裝置同時(shí)擔(dān)負(fù)蠟油和重油的平衡，對(duì)原料的要求較低，可加工直餾減壓柴油和幾乎全部焦化蠟油。

2 優(yōu)化測(cè)算的條件設(shè)置

原油月加工負(fù)荷50萬(wàn)t，原油和產(chǎn)品價(jià)格按2016年10月不含稅價(jià)格計(jì)算，各裝置負(fù)荷根據(jù)設(shè)計(jì)負(fù)荷設(shè)置上限，根據(jù)設(shè)計(jì)負(fù)荷的60%設(shè)置下限，汽油、煤油、柴油等主要配置成品油根據(jù)實(shí)際配置要求量固定上下限。由于在該加工負(fù)荷下無(wú)法滿足三套蠟油加工裝置同時(shí)開(kāi)工，因此，設(shè)定三個(gè)方案進(jìn)行比較，分別為：方案1-蠟催與重催（摻渣40%）開(kāi)工，方案2-蠟催與加氫裂化裝置開(kāi)工，方案3-重催（摻渣40%）與加氫裂化裝置開(kāi)工。通過(guò)對(duì)以上三個(gè)方案計(jì)算結(jié)果中影子價(jià)格及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比，找出蠟油量不足情況下整體優(yōu)化的方向。

在此需要對(duì)影子價(jià)格給出定義：影子價(jià)格是指在線性規(guī)劃模型中，當(dāng)某個(gè)約束達(dá)到邊界值時(shí)，在該約束條件的右端項(xiàng)增加一個(gè)單位時(shí)目標(biāo)函數(shù)的變化。如果影子價(jià)格為負(fù)數(shù)，表示該變量在此條件下增加上限量，會(huì)增加整體效益；如果影子價(jià)格為正數(shù)，則表示該變量在此條件下增加上限量，會(huì)減少整體效益。無(wú)約束時(shí)影子價(jià)格為0。該信息可用于判斷物料最有效益的走向，為石化企業(yè)提高效益提供依據(jù)。

3 方案測(cè)算及對(duì)比

方案1：蠟催與重催（摻渣40%）開(kāi)工，在此情況下，兩套催化裂化的汽油經(jīng)醚化裝置切割后，重汽油無(wú)法全部由60萬(wàn)t汽油改質(zhì)裝置加工，需增開(kāi)烴重組裝置。各裝置加工負(fù)荷及影子價(jià)格如表1所示。

從上表可以看出，方案1中蠟催、烴重組以及加氫裂化裝置影子價(jià)格均為負(fù)值，即增加這些裝置的加工量可增加經(jīng)濟(jì)效益，特別是加氫裂化裝置影子價(jià)格的絕對(duì)值遠(yuǎn)高于蠟催裝置，若蠟油量增加則應(yīng)首先由加氫裂化裝置加工，效益最優(yōu)。

方案2：蠟催與加氫裂化裝置開(kāi)工，如表2所示，在此情況下，焦化蠟油需全部由蠟催裝置加工，會(huì)增加新催化劑用量。

方案3：重催（摻渣40%）與加氫裂化裝置開(kāi)工，加氫裂化滿負(fù)荷運(yùn)行，而重催裝置負(fù)荷為77%，如表3所示。在蠟油量不足的前提下，首先確保加氫裂化裝置滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)整體效益是有益的。

方案3經(jīng)濟(jì)效益比方案1高6 208萬(wàn)元，而方案2經(jīng)濟(jì)效益比方案1高5 829萬(wàn)元，方案3經(jīng)濟(jì)效益比方案2高379萬(wàn)元，因此方案排序?yàn)椋悍桨?>方案2>方案1，蠟油滿足2套蠟油加工裝置情況下，選擇重催和加氫裂化裝置開(kāi)工經(jīng)濟(jì)效益最好。

4 結(jié)語(yǔ)

為了有效發(fā)揮各蠟油加工裝置的作用，根據(jù)蠟油性質(zhì)合理分配有效的資源，以達(dá)到煉油廠整體效益最大化的目標(biāo)，利用APS數(shù)學(xué)模型對(duì)三種裝置開(kāi)工方案測(cè)算，對(duì)比結(jié)果表明，在蠟油滿足兩套蠟油加工裝置情況下，選擇重催和加氫裂化裝置開(kāi)工經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)，并且由于目前芳烴裝置產(chǎn)品石油苯和對(duì)二甲苯的價(jià)格較高，遠(yuǎn)高于汽柴油價(jià)格，而加氫裂化裝置生產(chǎn)的重石腦油是芳烴裝置原料之一，應(yīng)確保加氫裂化裝置滿負(fù)荷運(yùn)行。

重催可摻煉減壓渣油，產(chǎn)品輕質(zhì)油收率較延遲焦化裝置高，因此，雖然重催裝置單位加工費(fèi)高于蠟催裝置，但從整體經(jīng)濟(jì)效益角度來(lái)看，仍較蠟催裝置好。

另外，重油催化裂化和加氫裂化裝置加工負(fù)荷相互影響，今后需根據(jù)原油及產(chǎn)品價(jià)格變化情況，不斷優(yōu)化重催裝置和加氫裂化裝置的加工負(fù)荷。

參考文獻(xiàn)

[1] 費(fèi)德亮.煉油廠蠟油系統(tǒng)的運(yùn)行及節(jié)能優(yōu)化[J].石油煉制與化工，2011，42（5）：85-88.

[2] 張清華，張衛(wèi)華.RPMS優(yōu)化軟件在煉廠應(yīng)用[J].廣東化工，2009，36（11）：162-163.

[3] 邱宏亞.延遲焦化裝置摻煉揚(yáng)子蠟油的技術(shù)分析[J].南煉科技，1997，7（4）：10-12.