輕石腦油優化利用的經濟性分析

向 明 燕

(中國石化工程建設有限公司，北京 100101)

為了應對日益嚴峻的大氣污染，我國不斷提高對車用汽油清潔化的要求，積極推進車用汽油質量標準升級，使車用汽油質量朝著更加清潔化的方向加速發展。回顧我國車用汽油質量標準升級歷程，其總體趨勢是降低硫含量、烯烴含量和芳烴含量[1]。

我國汽油池中催化裂化汽油比例高、烷基化油和異構化油比例低[2-4]，使得汽油的烯烴、芳烴含量高，辛烷值偏低。隨著車用汽油質量標準的升級，許多企業考慮把辛烷值低的直餾輕石腦油轉變成富含異構烴的高辛烷值輕石腦油，來提高全廠汽油池中異構輕石腦油的調合比例，進而提高全廠汽油池辛烷值及改善汽油池的辛烷值分布。

目前煉化企業中，直餾輕石腦油通常直接用作蒸汽裂解原料。但從分子結構來看，輕石腦油中的正構烷烴適合做蒸汽裂解原料，而異構烷烴更適合作汽油調合組分。如果輕石腦油全部作裂解原料，其中的異構烷烴因無法裂解成目標產品而成為裝置的無效負荷，浪費原料，增加裝置能耗。為了提高輕石腦油的利用價值，實現“宜油則油，宜烯則烯”的原料優化目的，本課題探討利用吸附分離方法把輕石腦油中的正、異構組分分離并分別利用，考察其對全廠汽油池以及蒸汽裂解產品收率的影響，研究其對提高全廠經濟效益的可行性。

1 輕石腦油來源及特點

一般煉油廠的輕石腦油主要包括常減壓蒸餾裝置輕烴回收單元直餾輕石腦油、加氫裂化輕石腦油和重整戊烷油，不同來源輕石腦油的組成和研究法辛烷值(RON)如表1所示。

表1 不同來源輕石腦油的組成和RON

由表1可以看出：輕石腦油中主要是碳五和碳六組分，不同來源的輕石腦油組成各不相同；直餾輕石腦油中正構烷烴質量分數最高，為46.64%，其次是異構烷烴，質量分數為43.54%，環烷烴和芳烴質量分數較低，分別為8.45%和1.37%，RON較低，僅為67.1；加氫裂化輕石腦油中異構烷烴質量分數最高，為75.80%，其次是正構烷烴，質量分數為15.41%，環烷烴和芳烴質量分數較低，分別為7.76%和1.03%，RON較高，為81.2；重整戊烷油中，也是異構烷烴質量分數最高，為63.68%，其次是正構烷烴，質量分數為29.12%，不含環烷烴，但含有烯烴和芳烴，質量分數分別為7.08%和0.12%，RON較高，為82.9。

由于加氫裂化輕石腦油和重整戊烷油中的異構烷烴含量較高，RON也比直餾輕石腦油的RON高十多個單位。因此，在許多煉油廠中，加氫裂化輕石腦油和重整戊烷油被直接用作汽油調合組分。

2 不同組分的辛烷值和裂解性能分析

輕石腦油的辛烷值與其族組成密切相關。輕石腦油中不同組分的RON[5]如表2所示。由表2可以看出：正構烷烴的RON遠遠低于同碳數異構烷烴的RON；在碳五組分中，環戊烷的RON最高，為102，其次是異戊烷，RON為92，而正戊烷的RON最低，為62；在碳六組分中，多支鏈異構烷烴的RON比單支鏈異構烷烴的RON高，其中2，3-二甲基丁烷的RON最高，為104，其次是碳六芳烴和環烷烴，RON也很高，在90～100之間，而正己烷的RON僅為25。

表2 輕石腦各組分的RON

根據中國石化北京化工研究院的研究結果，輕石腦油中主要的碳五、碳六組分進行蒸汽裂解的烯烴收率[6]如表3所示。由表3可知：正己烷裂解的乙烯收率可以達到39.3%，而2-甲基戊烷裂解的乙烯收率為24.2%，二者相差15.1百分點；2，3-二甲基丁烷裂解的乙烯收率更低，僅為16.0%，與正己烷相差23.3百分點。由此可見，正構烷烴裂解的乙烯收率比相同碳數異構烷烴裂解的乙烯收率高，同時，隨著甲基側鏈數的增加，異構烷烴裂解的乙烯收率明顯降低[7-8]。蒸汽裂解原料的裂解性能與原料的族組成密切相關，因此如果輕石腦油全部用作蒸汽裂解原料，則其中的異構烷烴將因無法裂解成目標產品而成為裝置的無效負荷，不但浪費原料，而且增加裝置的能耗。

表3 輕石腦油各主要組分進行蒸汽裂解時的烯烴收率 w，%

通過以上對輕石腦油各組分RON和裂解性能的分析可知，輕石腦油中的低碳直鏈烷烴最適合用作蒸汽裂解原料，而異構烷烴更適合用作汽油調合組分。由于直餾輕石腦油的RON較低，如果對其進行正異構烷烴吸附分離，則辛烷值提升的空間較大。以下方案研究以直餾輕石腦油為原料實施正、異構烷烴吸附分離，探討該方案對全廠汽油池構成以及對蒸汽裂解烯烴收率帶來的影響，并考察其對提高全廠經濟效益的可行性。

3 方案研究

3.1 汽油池現狀

表4 方案實施前各汽油調合組分的產量比例及主要性質

在執行國Ⅵ汽油質量標準之前，該煉油廠95號高標號汽油的出廠比例約為47%。執行國Ⅵ汽油質量標準時要求進一步降低汽油的芳烴和烯烴含量，并且按國Ⅵ乙醇汽油調合組分油標準生產，不能加入MTBE等含氧化合物，因而導致汽油池辛烷值不足。在此情況下，該煉油廠無法生產95號國Ⅵ乙醇汽油調合組分油，而僅能生產92號國Ⅵ乙醇汽油調合組分油，且最多可將380.2 kta輕石腦油調入汽油池中，剩余的564.8 kta輕石腦油則用作蒸汽裂解原料，此時的輕石腦油平衡情況如圖1所示。

圖1 方案實施前全廠輕石腦油平衡情況

當汽油質量向國Ⅵ標準升級時，如果要維持95號高標號汽油出廠比例47%不變，則需要外購甲苯和烷基化油來補充。該煉油廠通過外購甲苯和烷基化油來維持95號高標號汽油出廠比例時的汽油調合情況如表5所示。由表5可以看出，需要外購194.5 kta甲苯和200 kta烷基化油才能維持高標號汽油的出廠比例。但是，大量外購原料會導致市場價格抬升而影響企業效益。

表5 方案實施前生產國Ⅵ乙醇汽油調合組分油的情況

3.2 方案實施后輕石腦油組成變化

為了提高全廠汽油池辛烷值，該煉油廠擬建設一套輕石腦油正異構烷烴吸附分離裝置。為方便對比，假定進入汽油池的輕石腦油量不發生變化，進入蒸汽裂解裝置的輕石腦油量也不發生變化，僅考察輕石腦油組成變化對全廠汽油池和蒸汽裂解烯烴收率的影響。

人力資源管理信息系統是伴隨著人力資源管理發展到一定階段所產生的，它的出現代表著人力資源管理工作達到了一個更高的層次，這對人力資源管理從業者提出了更高的要求。因此，公司不僅要加強現代人力資源管理理論培訓，還要加強信息技術培訓，提升人力資源管理從業者信息技術應用水平，打造復合型人力資源管理團隊，從而推動人力資源管理信息化建設，并以此為契機，推動企業整體信息化水平的提升。

方案實施后直餾輕石腦油的平衡情況如圖2所示。由圖2可以看出，進入輕石腦油吸附分離裝置的輕石腦油量為883.6 kta，分離后進入汽油池的輕石腦油量為380.2 kta，進入蒸汽裂解裝置的輕石腦油量為564.8 kta。

圖2 方案實施后全廠輕石腦油平衡情況

輕石腦油正異構烷烴吸附分離后得到的富含異構烷烴的輕石腦油(包含異構烷烴、環烷烴和芳烴，簡稱異構輕石腦油)和富含正構烷烴的輕石腦油(簡稱正構輕石腦油)的主要性質及與原輕石腦油主要性質的對比分別如表6和表7所示。由表6可以看出，與原輕石腦油相比,異構輕石腦油中異構烷烴質量分數由53.4%提高到92.0%，RON由67.1提高到82.0，增加14.9個單位，蒸氣壓由80.4 kPa增加至83.5 kPa，增加不多。由表7可以看出，正構輕石腦油中的正構烷烴質量分數可達到98.0%，分離過程正構烷烴收率為90.0%。

表6 異構輕石腦油的主要性質

表7 正構輕石腦油的主要性質及收率

3.3 方案的實施對汽油池和蒸汽裂解產品收率的影響

正異構烷烴吸附分離方案實施后用異構輕石腦油等量替換實施前的輕石腦油，考察其對全廠汽油池調合的影響，結果如表8所示。由表8可以看出：方案實施后，不需外購甲苯和烷基化油，該煉油廠即可生產1 911.2 kta的95號國Ⅵ乙醇汽油調合組分油，占汽油出廠比例的48.7%，與該煉油廠汽油質量升級前的高標號汽油出廠比例相當；方案實施后，所產92號乙醇汽油調合組分油的RON為90.4，95號乙醇汽油調合組分油的RON為93.7，根據質量加權計算得到全廠汽油池RON加權值為92.0，與方案實施前生產的92號乙醇汽油調合組分油相比，增加1.8個單位。

表8 方案實施后生產國Ⅵ乙醇汽油調合組分油的情況

正異構烷烴吸附分離方案的實施對蒸汽裂解產物收率的影響如表9所示。由表9可以看出，吸附分離所得的正構輕石腦油作蒸汽裂解原料時，乙烯收率比方案實施前增加9.00百分點，丙烯收率減少3.62百分點，二者收率共增加5.38百分點，丁二烯收率減少2.82百分點。

表9 方案實施對蒸汽裂解產物收率的影響 w，%

3.4 收益分析

根據上述結果，對實施輕石腦油正異構烷烴吸附分離的煉油廠進行收益測算，測算范圍為：輕石腦油正異構烷烴吸附分離裝置+汽油池+蒸汽裂解裝置。根據方案實施后的產品變化，以2019年布倫特原油40，60，80美元bbl(1 bbl≈159 L)價格體系進行測算，產品全部采用不含稅價格(即不含增值稅和消費稅)，公用工程價格參考實施方案煉油廠當地價格(不含稅)。

根據方案實施后的汽油池產品產量的變化測算銷售收入變化，結果如表10所示。由表10可以看出，由于方案實施后可以生產1 911.1 kta的95號國Ⅵ乙醇汽油調合組分油，在各價格體系下，汽油池收入增加均很明顯，以60美元bbl價格體系為例，該煉油廠汽油池收入可增加64 977萬元a。

表10 方案實施后汽油銷售收入的變化 萬元a

表10 方案實施后汽油銷售收入的變化 萬元a

項 目布倫特原油價格∕(美元·bbl-1)40608092號乙醇汽油-518 099-731 378-960 71095號乙醇汽油+571 037+796 355+1 038 683合計+52 938+64 977+77 973

注：“+”表示汽油銷售收入增加，“-”表示汽油銷售收入減少。表11～表13同。

表11 方案實施后蒸汽裂解烯烴產品銷售收入的變化 萬元a

表11 方案實施后蒸汽裂解烯烴產品銷售收入的變化 萬元a

項 目布倫特原油價格∕(美元·bbl-1)406080乙烯 +24 915+31 846+34 204丙烯 -7 317-10 107-11 901丁二烯-6 846-8 316-10 319其他 -2 927-4 436-5 674合計 +7 825+8 987+6 310

方案實施前后公用工程和輔助材料消耗量的變化如表12所示。表12中所列消耗為擬建的輕石腦正異構烷烴吸附分離裝置消耗，為簡化計算，沒有考慮蒸汽裂解裝置由于進料組成變化對裝置公用工程消耗的影響。根據此消耗量變化計算燃料動力費用和輔助材料費用的變化，結果如表13所示。由表13可以看出，方案實施后燃料動力費用和輔助材料費用共增加7 674萬元a。

表12 方案實施后主要公用工程和輔助材料消耗量的變化

表13 方案實施后燃料動力費用和輔助材料費用的變化 萬元a

表13 方案實施后燃料動力費用和輔助材料費用的變化 萬元a

項 目數 據循環水+25電 +1 259蒸汽 +6 160除氧水+30解吸劑+200合計 +7 674

4 結 論

(1)不同來源的輕石腦油組成不同，RON有差異。直餾輕石腦油的RON比加氫裂化輕石腦和重整戊烷油的RON通常低十多個單位，有進一步優化空間，適宜用作輕石腦油正異構烷烴吸附分離原料來提高輕石腦油辛烷值。

(2)輕石腦中正構烷烴的RON低，但作蒸汽裂解原料時乙烯收率高，異構烷烴作蒸汽裂解原料時乙烯收率低，但RON高。把輕石腦油中的正、異構烴分離開來，使異構輕石腦油作汽油調合組分，正構輕石腦油作蒸汽裂解原料，可以實現物盡其用，符合分子管理優化原料思路。

(3)直餾輕石腦油經過正異構烷烴吸附分離后，所得異構輕石腦油的RON可以由67.1提高至82.0，增加14.9個單位，可大大提高煉油廠汽油池的辛烷值，增加高標號汽油出廠比例。在2019年布倫特原油40，60，80美元bbl各價格體系下汽油產品收入均明顯增加。

(4)直餾輕石腦油經正異構烷烴吸附分離后，所得正構輕石腦油作為蒸汽裂解原料，可使乙烯收率增加9.00百分點，雙烯收率增加5.38百分點，按照2019年布倫特原油40，60，80美元bbl各價格體系計算，烯烴產品收入均有所增加。

(5)直餾輕石腦油正異構烷烴吸附分離裝置的實施對優化輕石腦油資源、提升企業經濟效益有重要作用，企業可結合自身的輕石腦油資源、汽油池調合要求和蒸汽裂解原料平衡情況綜合考慮，優化資源，提高全廠的經濟效益。