煉化一體化裂解原料和氫氣資源的優化

董方龍(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

文章所研究煉化公司擁有1 400萬噸/年原油生產加工能力，在經過長時間發展之后形成了門類齊全的煉油化工生產管理體系，制定出了多元化的煉油加工方案，為油化一體化的實現奠定了良好的基礎支持，在煉油和化工的充分融合發展下提升了煉化企業抵抗市場風險的能力，實現了煉油化工企業的長遠、穩定、可持續發展。同時，在分子管控理念的支持下會現階段應用的蒸汽裂解乙烯原材料開展了一系列的裂解性能分析，拓展和優化了蒸汽裂解原材料，有效提升了原材料的輕質化水平。

1 某石化公司煉化蒸汽裂解原料情況和裂解爐的裂解分析

某石化公司煉化蒸汽裂解裝置在2019年4月21日一次性投產成功，在發展的過程中形成了優化軟件為手段、實現效益最大化的蒸汽裂解原料優化管理理念。這一理念的轉變調整了以往的蒸汽裂解原料結構，應用專業的軟件測算分析了各個類型蒸汽裂解原料在典型操作條件下的產品收率分布情況，為蒸汽裂解原材料優化加工提供了重要參考。在新時期，石化企業發展面臨煉油和化工一體化的挑戰，即如何在保證充足油氣資源供給的情況下有效提升石腦油產量、拓展蒸汽裂解原材料資源是整個煉油公司生產發展需要思考和解決的問題[1]。

2 某石化公司煉化蒸汽裂解原料資源的優化

2.1 從原油層選擇適合的資源

整個石化公司的煉化蒸汽裂解操作原料的選擇直接影響裂解操作的效果，只有選擇適合的材料，才能夠保證石化公司煉化蒸汽裂解工作達到理想的效果。按照石化公司煉化蒸汽裂解發展需要，整個石化公司煉化蒸汽裂解原料的過程中，除了需要滿足汽油、芳烴生產的基本需要之外，還需要兼顧乙烯的生產需求。伴隨加工方案的變化，整個公司石蠟基原油比例從以往的26.0%增加到31.5%[2]。

整個原油品種在生產加工的過程中需要充分考慮石油腦的收率、品質，在加工生產的過程中要充分體現促石腦油的屬性。在生產原油加工的過程中，需要根據原油直餾石腦油烷烴含量確定情況，來最終制定完善的石腦油生產管理方案。在具體實施操作時，要根據不同原油品的類型和種類來調節石腦油的調和方案，在優化重整原材料的同時進一步優化乙烯原料。

2.2 焦化汽油的集中加氫

在乙烯裝置正式投產之前，柴油會和準備焦化處理的汽油融合在一起，在氣體融合之后為了能夠更好地完成原油直餾石腦油烷烴生產，需要合理控制石腦油干點溫度數值，在這個過程中，會使得一部分的石腦油組分被迫壓入到柴油餾裝置中。

為了能夠減少焦化石腦油的流失問題，需要對原油直餾石腦油烷烴的加工裝置進行必要調整，即實現裝置的升級變化，將單一的裝置轉變為含有多個氣體的混合裝置。在焦化汽油被集中加氫之后，焦化汽油干點需要從195 ℃提升到220～240 ℃。在氫元素使用之后能夠直接生產出裂解原料，由此來提升優質石腦油產量，實現加氫汽油產量從67 t/h提升到96 t/h的轉變。同時，考慮到焦化汽油單獨加氫后直接從汽提塔塔底產出，和之前焦化處理相比，混合加氫操作會減少一次汽化的過程，最終達到節省能源的作用[3]。

2.3 催化裂化干氣綜合利用

為了能夠更好的利用煉油廠來進行氣體加工，文章所研究石化廠的蒸汽裂解制作乙烯裝置在被精細化處理之后，形成了干氣預精細化裝置，在整個裝置的作用下能夠對經過催化劑處理后的干氣進行二次回收利用，實現對氣體加工的深入處理。經過一系列優化處理的干氣，會達到較為合理的比例。在催化裂解干氣被送入到整個裝置系統中，系統內部的裝置會得到更加深入地處理。在經過一系列的處理會獲得高質量的富乙烯氣，再經過一系列處理之后會獲得比較完善的脫乙烷塔，獲得經過分離處理的乙烯產品。裝置在加工完成之后正式投產之后，最終會使得乙烯氣產量達到50 kg/s[4]。

2.4 富乙烷氣的綜合利用

整個石油煉化廠的烷氣來自于經過優化整機的重整吸附單元，在這個單元中對氣體的吸附和處理會提出更高的要求。氣體在經過一系列的處理之后,會獲得理想的效益。

3 氫氣資源的優化處理

3.1 裝置運行效率得到提升， 運行成本降低

催化重整反應是環烷脫氫生成芳烴，在生產較高附加值芳烴產品的過程中會消耗比較多的氫氣，符合降低氫氣的產生成為相關人員需要思考和解決的問題。通過對裝置的優化處理會進一步優化加工生成工序，優化工序后會獲得更高濃度和純度的氫氣。

整個石化廠在生產加工的過程中會使用兩套重整裝置，在生茶芳烴的過程中會產生大量的重整氫氣。通過實施四合一的加熱爐內火嘴改造措施和更換高活性低炭的重整催化劑，在這個過程中煉油廠會降低自己的氫氣成本。

3.2 乙烯原材料的加工使用得到優化，增加乙烯裝置副產氫氣

在具體蒸汽裂解制作乙烯原料的過程中會 需要額外添加一些其他的氣體，在這些氣體增加的過程中也會提高廉價氫氣的含量，具體表現為乙烯裝置副產氫氣的產能也會從之前設計的35.8 t/a提升到當前的45.2 t/a[5]。

3.3 優化脫油瀝青裝置，停運煉油制氫裝置

文章所研究煉油廠擁有我國第一套以渣油作為基本加工生產原材料的一種大型裝置，從實際運行角度來看，合成氨的基本設計能力需要達到30萬噸/年。經過改造之后，煉油廠會選擇使用成本更低的脫油瀝青裝置作為重要原料，在原材料加工生產加工之后會形成新的氨單元。經過一系列加工生產優化后的甲烷化單元之后會達到氫純度超過97%，壓力為7.2 MPa，產能為90 000 m3/h的生產目標。在生產加工的過程中會全部使用改造后的煉油裝置。停運煉油制氫裝置和以往的裝置相比，氫氣生產價格更為低廉。

3.4 利用化肥和乙烯裝置氫氣壓力進行設計，停運新氫機

文章所研究石化廠各個煉柴油裝置會使用1.1 MPa的高純度的氫氣經壓縮機增壓后補充進入氫氣循環系統，之后通過加氫反應脫除柴油中的硫元素、氮元素雜質。新氫壓縮機的電耗是加氫裝置能耗的重要組成。整個裝置在投產之后會選擇7.2 MPa的化肥裝置氫氣作為氫源，經過一級壓縮處理之后會進入到反應系統，在這個過程中會節省壓縮機設備的投產和運營管理消耗。在這個過程中產生的多余氫氣還能夠供其他柴油加氫裝置使用，在這些裝置停止運行或者重新啟動的過程中會減少消耗[6]。

整個煉油廠煉化乙烯裝置外供氧氣流量為53 000 m3/h，基本壓力設定為3.5 MPa，壓縮機的出口壓力基本被設定為3 MPa，新連接的管線會將乙烯裝置直接融入到歧化反應系統中，在系統裝置的試用下來對氫氣進行轉化升級，打造出全新的分歧反應系統。在這個過程中，新氫壓縮機會停止運行，期間會節省電量800 kW·h。與此同時，在這個過程中還會解決新氫壓縮機無法深入運作的局限。

4 結語

綜上所述，文章所研究煉油廠在運作的過程中充分發揮出了煉化一體化的發展優勢，在具體運作管理的過程中能夠實現煉油和化工板塊原材料、副產品的優化配置。通過統籌煉化一體化資源能夠實現乙烯原材料多元化、輕質化的發展，在煉油廠運作的過程中有效降低乙烯原料成本。整個煉油廠在原有資料不變輕的情況下，通過增加氫裂化尾油和綜合利用催化裂化干氣、富乙烷氣等措施能夠在保證提供110萬噸/年石腦油的同時，將煉油廠乙烯原料生產對石腦油的依賴從之前的87%比例降低到50%的比例，在材料轉變之后還會提升乙烯裝置的副產氫氣能力，延長煉油裝置的運行，通過優化化肥和乙烯裝置的氫氣壓力來達到節能減耗的目的。