新增常四线对炼油厂总流程的影响分析_李治.pdf

质量与检测38|2023年03月1 基本情况1.1 常减压装置基本情况某炼油厂 1 000 万吨/年常减压装置，设计加工沙特轻质原油与沙特重质原油的混合原油，沙轻与沙重的比为 11。其中，装置主要由电脱盐系统、初馏塔系统、常压系统、减压系统、轻烃回收系统组成，产出液化气、石脑油、常一线航煤组分、常二线和常三线的柴油组分，减一线、减二线以及减三线的深拔蜡油组分和渣油组分供下游装置后续加工。2019 年装置运行第三个周期后，为优化工艺流程，在常压塔增加了常四线馏分抽出。1.2 全厂总流程某炼油厂全厂原则流程如图 1 所示。该炼油厂是典型的燃料型1，其渣油加工是焦化路线，蜡油加工采用蜡油加氢+催化裂化和加氢裂化的路线。燃料型炼厂的减压塔的主要任务是为催化裂新增常四线对炼油厂总流程的影响分析李治(中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东 青岛 266000)摘要：为进一步降低炼油厂柴汽比，减少柴油馏分收率，某炼油厂 1 000 万吨/年常减压装置通过改造，增加常四线柴油抽出。不仅完成了压减柴油的目的，还优化了装置减压深拔工况，提高了总拔收率，增加了全厂总流程中的蜡油收率，更是极大优化了柴油性质，实现了下游柴油加氢装置长周期稳定运行。关键词：常四线；柴油加氢；总流程中图分类号：TE624 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)09-0038-04DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.09.011Analysis of the Impact of the New Fourth Line on the General Process of the RefineryLI Zhi(SINOPEC Qingdao Petrochemical Co.,Ltd.,Qingdao 266000,China)Abstract:In order to further reduce the ratio of diesel to gasoline in the refinery and reduce the yield of diesel fraction,the atmospheric and vacuum distillation unit with a capacity of 10 million tons/year in a refinery has been retrofitted to increase diesel extraction from the fourth atmospheric pipeline.It not only completes the purpose of reducing diesel,but also optimizes the pressure reduction and deep drawing conditions of the unit,improves the total drawing yield,increases the wax oil yield in the general process of the whole plant,greatly optimizes the diesel properties,and realizes the long-term stable operation of the downstream diesel hydrogenation unit.Keywords:fourth line;diesel oil hydrogenation;general process图1 某炼油厂加工总流程示意图2023年03月|39化或加氢裂化提供裂化原料，基本要求是在尽量避免油料发生分解反应的条件下尽可能多地拔出减压馏分油，目的是最大限度地提高经济效益2，故该厂对减压深拔要求高，也是全厂流程的核心效益点之一。2 常减压装置增加常四线抽出后的变化2.1 常四线从表 1 可以看到，从常压塔抽出的常四线组分，其 10%馏出温度 313，50%馏出温度 378，说明含有部分的重柴油组分，其95%馏出温度超过430，硫含量(质量分数)2.14%，残炭 0.01%。可以归纳常四线组分是含有柴油的优质轻质蜡油，可以直接供加氢裂化，也可以经加氢处理后供催化裂化。2.2 常三线柴油馏分变轻如表 2 所示，可以看到，常压塔增加常四线抽出后，其常三线柴油馏分的 95%馏出温度显著降低。表1 常四线性质分类硫含量/%残炭/%IBP/10%/50%/90%/95%/密度(20)/(kg/m3)化验值2.140.01229.5313378416437.5872.3设计值296358400434.5表2 常三线性质比较采样时间初馏点10%50%90%95%改造后/181246.5296344358.5改造前/209282.5317363.53772.3 常减压装置总拔增加如表 3 所示，从主要产品收率对比可以看出，改造后常减压装置总拔 77.07%，较改造前增加 1.17%，其中，石脑油、航煤收率变化不大，混柴收率同比下降3.6%，混蜡收率增加 1.75%。表3 常减压装置收率比较项目改造后(质量分数)/%改造前(质量分数)/%差值(质量分数)/%混柴17.5619.16-1.6混蜡32.5929.872.72减渣23.2824.6-1.32总拔76.7275.41.32另外，增上通过常压塔增加常四线抽出，常压塔的拔出增加，减压炉进料量降低约 20 t/h，减压塔顶真空度明显降低，深拔难度降低，炉出口温度降低，减压炉瓦斯消耗降低 0.1 t/h。另外，改造后在装置日加工量由 32 300 t 提高至 34 600 t，同时减底渣油538馏出均值为 5.47%(质量分数)，较改造前降低约0.12%(质量分数)。3 总流程影响3.1 降低柴油加氢苛刻度(1)对超深度脱硫的柴油加氢，产品柴油硫含量低于 8 mg/kg，其技术难点在于二苯并噻吩类硫化物(DBT)含量。表4 部分噻吩脱硫速率和终馏点含硫化合物相对HDS速率终馏点/噻吩10090苯并噻吩30237二苯并噻吩30333甲基二苯并噻吩53393514，6-二苯并噻吩1357369三甲基二苯并噻吩1370387从表 4 可以看到，在加氢脱硫反应中，柴油馏分里最难以脱除的硫化物均在 340 以上组分中，文献研究表明，要延长柴油加氢装置运行周期，需要控制直馏柴油干点不高于 370 3，故通过优化原料性质(降低终馏点)成为柴油加氢超深度脱硫的运行质量与检测40|2023年03月控制关键点。改造前常三线柴油馏分的 95%馏出温度超过360，改造后的常三线柴油馏分的 95%馏出温度则运行在 340，直馏柴油中的重组分相应降低。在其他进入柴油加氢装置的原料终馏点没有变化情况下，柴油加氢装置滤后原料油 95%馏出温度均值由360 降至 337，相应的富含 4,6-二苯并噻吩和三甲基二苯并噻吩类难以脱硫的柴油组分被切除，加氢脱硫难度降低，如图 2 所示。3.2 长周期运行根 据 该 公 司 410 万 吨/年 柴 油 加 氢 装 置，2019 年催化剂装填方案中研究院给出的催化剂使用寿命是 30 个月，即在全厂 4 年的运行周期内要进行催化剂更换。但根据本周期该柴油加氢运行情况，已经连续运行 40 个月，反应器平均反应温度和最高点温度始终未达到设计末期温度，且本周起一直生产国VI 柴油，产品质量也稳定合格，催化剂综合失活速率为 0.9/月，失活速度稳定。催化剂活性依旧良好。图2 柴油加氢反应平均温度CAT运行趋势3.3 产品柴油多环芳烃降低为 了 有 效 控 制 机 动 车 尾 气 污 染 物 的 排 放，2016 年 底，国 内 发 布 了 第 六 阶 段 车 用 柴 油 标 准 GB 191472016车用柴油，其中车用柴油中的多环芳烃质量分数由原来的不大于 11%降至不大于7%。控制柴油产品中的多环芳烃是生产超清洁国 VI柴油的关键4。柴油的多环芳烃富集在重组分中，且在柴油加氢精制这种以脱硫为主要目的的反应体系中，原料多环芳烃含量决定着产品中多环芳烃的含量。该柴油加氢装置在常减压增加常四线抽出后，柴油产品的多环芳烃含量呈断崖式下降。之前的多环芳烃含量均值 6.23%(质量分数)，最高点 7.1%(质量分数)。之后，多环芳烃含量均值 4.28%(质量分数)，最大值 5.7%(质量分数)。由此推断，常减压装置增加常四线抽出后，降低了柴油加氢原料馏程，进而降低了原料中多环芳烃的含量。3.4 降低柴汽比常减压装置增加常四线抽出后，将常四线并入蜡油资源中，提高了全厂总体蜡油收率，进而提供更多的催化裂化或者加氢裂化原料。根据该炼厂实际情况，蜡油加工路线为减压蜡油经过蜡油加氢处理后，供给催化裂化。在保证催化裂化满负荷情况下，将多余的轻蜡油，如：常四线、减一线以及减二线进入加氢裂化加工。以下给出其催化裂化和加氢裂化的典型工况产品收率情况，如表 5 所示。2023年03月|41表5 该厂催化裂化和加氢裂化装置产品收率催化裂化加氢裂化产品收率/%产品收率/%干气3.5干气4.5液化气24.0液化气6.0汽油45.0石脑油48.0柴油20.0航煤31.0柴油5.0从表 5 可以看到，催化裂化装置的柴油收率为 20%，加 氢 裂化 装 置 柴 油 收 率 仅 为 5%5。按 照 1 000 万吨/年常减压装置的常四线蜡油全部进入加氢裂化生产石脑油和航煤进行计算，即 16 万吨的柴油组分进入加氢裂化转化为非柴组分，仅此一项即可实现每年压减 15.2 万吨柴油的目标。3.5 全厂液体收率增加对焦化型炼厂，常减压总拔提高，使得原油资源得到更充分、更有效的利用。该炼厂通过对常减压装置增加常四线的改造，使常压塔拔出率增加，降低了减压塔顶的负荷，进而使得其减压深拔效果得以提高，所带来的经济效益主要体现在全厂液体收率的提高以及石油焦产率的降低上6。初 步 估 算，总 拔 收 率 提 高 1.32%，按 照 1 200 万吨/年的加工量计算，常减压装置每年增加液体产品 15.84 万吨；以改造后石油焦产率减少0.22%计算6，每年可少产 2.2 万吨石油焦。另外，面对原油日益劣质化和重质化的趋势，该项改造进一步释放了减压深拔能力，可以加大对重质原油的采购以丰富原油采购策略。3.6 其他影响因直馏柴油中的重组分资源减少，带来柴油池的十六烷值相应降低。另外，再叠加国家提倡国内大循环的经济环境下，车用柴油的生产比例扩大7，所以进入柴油加氢装置的低十六烷值组分的催化柴油加工比例降低，为保证柴油产量和柴油池的十六烷值，该厂被迫加大加氢裂化装置加工催化柴油的量，为此消耗了宝贵的氢气资源，增加了生产成本。建议该柴油加氢装置加装填约 10%的加氢改质催化剂，可以将该柴油加氢装置的催化柴油加工占比提高到 20%(质量分数)，并增加 3%(质量分数)的石脑油产量8。4 结语炼油厂这类流程式生产运行具有的以每个单元装置进出端到端的物流流向为中心的系统性和持续提高企业生产技术指标和经济效益为目的的整体性的特点9。其总流程的优化是效益优化的重中之重。对于本文中提到的以焦化为主的燃料型炼厂来说，常减压装置增加常四线改造是十分成功的装置流程优化案例，既能充分挖掘常减压装置本身减压深拔潜力，还通过后续处理装置的加工实现了降低柴汽比的目的，从根本上解决了柴油加氢装置升级国 VI 后的超深度脱硫的难点。参考文献：1 林世雄.石油炼制工程M.北京:石油工业出版社,2000.2 李秀芝.常减压蒸馏装置减压深拔的研究D.天津:天津大学,2004.3 郭蓉,周勇,高娜,等.原料油性质对柴油加氢装置长周期稳定运行的影响J.炼油技术与工程,2021,51(3):1-4.4 侯章贵,胡笛,韩龙年,等.加氢脱芳烃技术及催化剂研究进展J.石油与天然气化工,2018,47(2):12-18.5 王东锋.蜡油加氢裂化装置柴油转化,减油增化方向探索与研究J.中国石油和化工标准与质量,2022,42(1