曾文欽，方 友，鄭港西，趙晨曦

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

加氫裂化技術(shù)具有生產(chǎn)過程清潔化、原料適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)方案靈活、產(chǎn)品質(zhì)量好且選擇性高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為煉化行業(yè)中“油-化-纖”結(jié)合的核心[1]，增加煉化企業(yè)加氫裂化加工能力已成為行業(yè)的主要發(fā)展趨勢[2]。

1 裝置生產(chǎn)概況

1.1 原分餾系統(tǒng)簡介

圖1 蠟油加氫裂化裝置原分餾系統(tǒng)流程示意

1.2 油品性質(zhì)研究

本裝置的輕/重石腦油、噴氣燃料、尾油均是高附加值產(chǎn)品，因此本研究的重點(diǎn)放在柴油產(chǎn)品與過汽化油上。表1所示為過汽化油(175～375 ℃)、柴油(174～366 ℃)產(chǎn)品的性質(zhì)與工業(yè)白油標(biāo)準(zhǔn)的對比。從表1可以看出，過汽化油的黏度達(dá)到7號工業(yè)白油的指標(biāo)，但傾點(diǎn)過高，若降低其終餾點(diǎn)則可以降低傾點(diǎn)，但黏度也將降低，且餾程會與柴油重合，因此本課題將只進(jìn)行柴油產(chǎn)品生產(chǎn)工業(yè)白油的研究。通過柴油產(chǎn)品與工業(yè)白油標(biāo)準(zhǔn)對比發(fā)現(xiàn)，柴油除閃點(diǎn)與傾點(diǎn)不達(dá)標(biāo)外，其余指標(biāo)都達(dá)到工業(yè)白油的要求。

表1 過汽化油、柴油產(chǎn)品的性質(zhì)與工業(yè)白油標(biāo)準(zhǔn)的對比

本研究通過實(shí)驗(yàn)室精餾裝置對柴油產(chǎn)品進(jìn)行餾分切割，分離出200～360 ℃，220～360 ℃，230～360 ℃這3個(gè)餾分段的柴油餾分，并分析其主要性質(zhì)，結(jié)果見表2。從表2可以看出，200～360 ℃，220～360 ℃，230～360 ℃這3個(gè)餾分段的柴油均達(dá)到了5號工業(yè)白油的指標(biāo)，但黏度低于7號工業(yè)白油指標(biāo)，不滿足7號工業(yè)白油的要求，不過若提高餾分終餾點(diǎn)則傾點(diǎn)又將不合格。因此，本裝置僅有柴油產(chǎn)品可以生產(chǎn)工業(yè)白油，且只能生產(chǎn)5號工業(yè)白油。

表2 由柴油產(chǎn)品切割所得不同餾分段的性質(zhì)

2 主分餾塔降壓調(diào)整試生產(chǎn)

確定了以柴油中間餾分生產(chǎn)5號工業(yè)白油的目標(biāo)后，收集了裝置分餾系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，采用模擬軟件SIMSCI PROⅡ?qū)ρb置分餾系統(tǒng)進(jìn)行流程模擬，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行理論核算，提出了主分餾塔降壓操作等優(yōu)化措施以嘗試通過現(xiàn)有裝置調(diào)整生產(chǎn)白油的技術(shù)方案。首先，以實(shí)際生產(chǎn)的進(jìn)料數(shù)據(jù)和物性方法GRAYSON在SIMSCI PROⅡ上按分餾系統(tǒng)流程搭建模型，待模型收斂后調(diào)整各關(guān)鍵參數(shù)，使模型中的產(chǎn)品質(zhì)量、操作溫度、流量等關(guān)鍵參數(shù)與實(shí)際值非常接近，達(dá)到校準(zhǔn)模型、在模型中再現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)操作的目的；其次，在校準(zhǔn)模型后，逐步在模型中降低主分餾塔壓力及提高柴油側(cè)線汽提塔再沸返塔溫度，從而進(jìn)一步開展優(yōu)化模擬。通過模擬核算確定主分餾塔塔頂壓力降至0.1 MPa以下能夠大幅度提高柴油初餾點(diǎn)且仍滿足塔盤水力學(xué)與塔頂泵的操作要求后，實(shí)施了主分餾塔降壓操作及提高柴油側(cè)線汽提塔再沸返塔溫度等優(yōu)化措施，最低將主分餾塔塔頂壓力降至0.09 MPa仍維持分餾系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，主要操作參數(shù)如表3所示。

表3 主分餾塔降壓調(diào)整前后主要參數(shù)變化

1)調(diào)整后的模擬值是根據(jù)調(diào)整前所建立的模型通過降壓計(jì)算所得結(jié)果。

從表3可以看出，主分餾塔降低操作壓力后石腦油、噴氣燃料收率增加，維持石腦油終餾點(diǎn)、噴氣燃料終餾點(diǎn)、柴油95%餾出溫度不變的情況下，噴氣燃料、柴油、尾油的5%餾出溫度升高，即產(chǎn)品之間的重疊度降低，整個(gè)主分餾塔的分餾效果提高。

在調(diào)整期間，柴油產(chǎn)品性質(zhì)的變化情況如表4所示，本裝置通過主分餾塔降壓至0.090 MPa及提高柴油側(cè)線汽提塔再沸返塔溫度至302～306 ℃等優(yōu)化措施將柴油初餾點(diǎn)最高提至191.2 ℃，閃點(diǎn)(開口)最高提至110 ℃，終餾點(diǎn)降至361.3 ℃時(shí)，傾點(diǎn)降低至-3 ℃，傾點(diǎn)達(dá)到5號工業(yè)白油指標(biāo)，但開口閃點(diǎn)仍然偏低，因此裝置分餾系統(tǒng)無法在現(xiàn)有設(shè)施基礎(chǔ)上通過優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)出合格的5號工業(yè)白油。

表4 主分餾塔降壓期間柴油性質(zhì)變化

3 改造方案研究

鑒于無法在現(xiàn)有設(shè)施基礎(chǔ)上通過優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)出合格的5號工業(yè)白油，裝置只能進(jìn)行技術(shù)改造。為了保證一定的設(shè)計(jì)余量，本研究以柴油產(chǎn)品中切割出220～360 ℃餾分生產(chǎn)5號工業(yè)白油為改造研究目標(biāo)，通過模擬軟件SIMSCI PROⅡ進(jìn)行改造方案技術(shù)研究。在上述分餾系統(tǒng)流程模擬的基礎(chǔ)上，將進(jìn)料流量提高至滿負(fù)荷時(shí)的實(shí)際值，同時(shí)通過調(diào)整主分餾塔的過汽化油循環(huán)取熱量以及柴油熱返塔流量將柴油的終餾點(diǎn)調(diào)整至360 ℃，從而模擬計(jì)算出柴油終餾點(diǎn)控制在360 ℃以上裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)柴油產(chǎn)品流量約為110 th，接下來將在此模型的基礎(chǔ)上研究如何提高110 th柴油產(chǎn)品的初餾點(diǎn)至220 ℃。

3.1 增設(shè)蒸汽汽提塔

若通過增設(shè)蒸汽汽提塔，用300 ℃、1.0 MPa的蒸汽進(jìn)行汽提可以將柴油產(chǎn)品分離為噴氣燃料與工業(yè)白油，且不需要高溫?zé)崃?、不用改動尾油的換熱網(wǎng)絡(luò)，改造流程示意如圖2所示，汽提塔系統(tǒng)的主要操作參數(shù)如表5所示。

圖2 增設(shè)蒸汽汽提塔后分餾系統(tǒng)流程示意

與新增減壓分餾塔方案相比，新增汽提塔可以增加工業(yè)白油產(chǎn)量，但塔頂?shù)膰姎馊剂吓c工業(yè)白油的含水量均較高，噴氣燃料可以通過與主分餾塔的噴氣燃料中段回流混合后返回主分餾塔進(jìn)行進(jìn)一步脫水分離，在側(cè)線噴氣燃料汽提塔中產(chǎn)出合格噴氣燃料產(chǎn)品，工業(yè)白油則可借助減壓干燥、聚結(jié)器等措施進(jìn)行脫水而產(chǎn)出合格產(chǎn)品[5-6]。在已有生產(chǎn)白油的煉油廠中，中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司2號加氫裂化裝置就是通過投用柴油蒸汽汽提塔和柴油脫水聚結(jié)器生產(chǎn)出合格的白油產(chǎn)品，該廠的經(jīng)驗(yàn)證明此蒸汽汽提方案切實(shí)可行且聚結(jié)器可以解決投用汽提蒸汽后造成產(chǎn)品帶水的問題[6]。

表5 新增汽提塔的主要操作參數(shù)

3.2 柴油汽提塔停再沸器改蒸汽汽提

為了最大化利用現(xiàn)有設(shè)備、減少改造量，本研究提出將柴油汽提塔C204停再沸器改蒸汽汽提的技術(shù)方案，用300 ℃、1.0 MPa的蒸汽將柴油產(chǎn)品中的輕組分蒸餾到主分餾塔上部，C204底部產(chǎn)出白油餾分，流程示意如圖3所示，C204的主要操作參數(shù)如表6所示。

圖3 C204停再沸器改蒸汽汽提后分餾系統(tǒng)流程示意

與前一方案相比，C204停再沸器改蒸汽汽提方案的改造量小、能耗低，但其工業(yè)白油的含水量高，可借助高效脫水措施如真空罐脫水干燥而產(chǎn)出合格產(chǎn)品。另外由于C204氣相返主分餾塔的量大幅度增加，需要對該段管線以及C204塔盤進(jìn)行水力學(xué)核算。在國內(nèi)中國石化茂名分公司加氫裂化裝置已通過將柴油側(cè)線汽提塔改為蒸汽汽提塔、同時(shí)引入真空閃蒸罐產(chǎn)出合格的5號工業(yè)白油產(chǎn)品，該廠的改造經(jīng)驗(yàn)證明由側(cè)線汽提塔改為蒸汽汽提可以大幅提高柴油初餾點(diǎn)，同時(shí)真空脫水罐可以高效脫水解決白油帶水的問題[5]。

表6 C204停再沸器改蒸汽汽提后的主要操作參數(shù)

3.3 方案的對比與分析

綜上所述，兩個(gè)方案均能將柴油初餾點(diǎn)提高至220 ℃生產(chǎn)出合格的5號工業(yè)白油，從而將這部分柴油轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)效益更高的白油產(chǎn)品，增加經(jīng)濟(jì)效益超過1.5億元a，具體對比如表7所示。從表7可以看出：增設(shè)蒸汽汽提塔方案不需要高溫位熱源、只需要1.0 MPa蒸汽且白油產(chǎn)率高，達(dá)到94.8 th，但白油產(chǎn)品含水，需要借助減壓干燥或聚結(jié)器等措施進(jìn)行脫水才能產(chǎn)出合格產(chǎn)品；柴油汽提塔C204停再沸器改蒸汽汽提方案則不需要增設(shè)塔系統(tǒng)、改造量小且能耗低，但其白油產(chǎn)率低、白油含水量高，同樣需要借助減壓干燥或聚結(jié)器等措施進(jìn)行脫水才能產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

表7 兩個(gè)方案的對比

1)只計(jì)算柴油餾分轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)白油部分的效益，按國Ⅴ柴油與5號工業(yè)白油價(jià)格差為200元t計(jì)算。

4 結(jié) 論

(1)通過實(shí)驗(yàn)室精餾裝置對柴油餾分進(jìn)行切割研究，得出柴油中200～360 ℃餾分可以生產(chǎn)合格的5號工業(yè)白油。于是使用模擬軟件SIMSCI PROⅡ?qū)ρb置分餾系統(tǒng)進(jìn)行全流程模擬，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行理論核算，提出并實(shí)施了主分餾塔降壓至0.1 MPa以下、提高柴油再沸返塔溫度等優(yōu)化措施以嘗試通過現(xiàn)有裝置調(diào)整生產(chǎn)白油的技術(shù)方案，然而在現(xiàn)有設(shè)施基礎(chǔ)上的優(yōu)化調(diào)整只能將柴油終餾點(diǎn)控制在360 ℃使其傾點(diǎn)合格，卻無法將初餾點(diǎn)提高至200 ℃以上，即閃點(diǎn)無法合格。

(2)為了保證一定的設(shè)計(jì)余量，以柴油產(chǎn)品中切割出220～360 ℃餾分生產(chǎn)5號工業(yè)白油為改造研究目標(biāo)進(jìn)行改造方案的技術(shù)研究，提出增設(shè)蒸汽汽提塔和原柴油側(cè)線汽提塔停再沸器改用蒸汽汽提的兩個(gè)改造方案。兩個(gè)方案均能將柴油初餾點(diǎn)提高至220 ℃，生產(chǎn)出合格的5號工業(yè)白油。