孫守華

中化泉州石化有限公司

近年來，全球煉油總產(chǎn)能增長已進(jìn)入平臺區(qū)，油品需求增速放緩；但隨著發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長和人民生活水平的提高，石化行業(yè)仍有較大發(fā)展空間，尤其是乙烯、丙烯、芳烴等基礎(chǔ)有機(jī)化工原料產(chǎn)能不足。在這一背景下，煉油化工一體化已成為石化行業(yè)的重要發(fā)展戰(zhàn)略，煉化企業(yè)正加快能源轉(zhuǎn)型趨勢，進(jìn)一步控油增化，從大量生產(chǎn)成品油和大宗石化原料轉(zhuǎn)為多產(chǎn)高附加值油品和優(yōu)質(zhì)石化原料[1]。煉油化工一體化正由傳統(tǒng)煉廠裝置在生產(chǎn)汽柴油的基礎(chǔ)上繼續(xù)向乙烯提供原料的簡單一體化，逐漸演變成煉油乙烯一體化、煉油芳烴一體化、煉油乙烯芳烴一體化以及煉油發(fā)電蒸汽一體化等多種一體化模式。隨著煉化一體化的深入，傳統(tǒng)煉化一體化技術(shù)如：加氫裂化多產(chǎn)乙烯裂解原料、催化重整多產(chǎn)芳烴及催化裂解多產(chǎn)低碳烯烴等技術(shù)重新引起了業(yè)界關(guān)注，逐漸成為其核心主體技術(shù)。

1 現(xiàn)狀

國內(nèi)某1 500×104t/a煉化一體化企業(yè)的新建100×104t/a乙烯裂解裝置及80×104t/a對二甲苯裝置由原1 200×104t/a煉油項(xiàng)目及新建300×104t/a煉油改擴(kuò)建項(xiàng)目常壓裝置提供原料，其中，原1 200×104t/a煉油項(xiàng)目加工沙特輕原油及科威特原油的混合原油，采用“常減壓-渣油加氫-催化裂化-加氫裂化-延遲焦化”的加工工藝路線[2]，成品油主要以外貿(mào)為主；300×104t/a常壓裝置加工凝析油，主要為100×104t/a乙烯裂解裝置提供原料。從全廠總加工流程看，主要存在如下問題：①燃料產(chǎn)品數(shù)量與原1 200×104t/a煉油項(xiàng)目設(shè)計值相當(dāng)，柴汽比偏高，尤其是汽油+柴油產(chǎn)品總量與實(shí)際銷售量存在較大偏差，亟待按照市場變化進(jìn)行調(diào)整；②可供生產(chǎn)乙烯的原料不足，如加氫裂化尾油、輕石腦油以及飽和液化氣合計約200×104t/a，明顯低于百萬噸乙烯對原料的需求；按照現(xiàn)有乙烯裂解原料配置，重石腦油約20%，加氫裂化尾油約31%，應(yīng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)化；③對二甲苯生產(chǎn)工藝路線與周邊企業(yè)類似，隨著周邊市場的逐漸飽和，如何保證產(chǎn)品競爭力將是企業(yè)未來重點(diǎn)考慮的問題。

2 煉油加工方案優(yōu)化措施

2.1 柴油餾分通過中壓緩和加氫裂化裝置最大量生產(chǎn)石腦油

根據(jù)全廠總加工流程，擬新建一套220×104t/a柴油加氫裂化裝置，以滿足壓減二次加工柴油及部分直餾煤柴油餾分、增產(chǎn)高附加值化工原料的需求。裝置以焦化柴油、催化柴油及渣油加氫柴油、部分直餾煤柴油為原料，最大量地生產(chǎn)石腦油。石腦油進(jìn)一步分離出輕、重石腦油產(chǎn)品，其中，重石腦油作為連續(xù)重整原料，富正構(gòu)輕石腦油用作乙烯裂解原料，富異構(gòu)輕石腦油用作汽油調(diào)合組分。裝置建議采用中國石化的MHUG技術(shù)(可通過選擇性開環(huán)裂化過程生產(chǎn)低硫、高十六烷值柴油、噴氣燃料及部分高芳潛含量石腦油)[3]，以匹配專有加氫裂化催化劑，工程設(shè)計采用單段串聯(lián)、尾油全循環(huán)的流程，其中，反應(yīng)單元采用爐前混氫方案，分餾單元采用脫丁烷塔+分餾塔的雙塔汽提方案；另外，裝置設(shè)置輕石腦油脫戊烷塔，可進(jìn)行正、異構(gòu)輕石腦油分離，以實(shí)現(xiàn)“宜油則油、宜烯則烯”，新增220×104t/a柴油加氫裂化裝置流程簡圖見圖1，增設(shè)220×104t/a柴油加氫裂化裝置前后的物料走向見圖2。

2.2 重石腦油通過催化重整多產(chǎn)芳烴

根據(jù)全廠總加工流程的安排，300×104t/a常壓裝置一部分重石腦油用作乙烯裂解原料、一部分重石腦油經(jīng)預(yù)加氫處理后送至原230×104t/a連續(xù)重整裝置，剩余重石腦油作為商品外售?？紤]全廠經(jīng)濟(jì)效益最大化，建議將300×104t/a常壓裝置的重石腦油全部作為連續(xù)重整原料，加上新建220×104t/a柴油加氫裂化裝置的重石腦油，新增重石腦油量可滿足260×104t/a連續(xù)重整裝置的要求。新建連續(xù)重整裝置主要包括原料預(yù)處理、連續(xù)重整、催化劑連續(xù)再生、芳烴抽提和PSA 5個單元。其中，連續(xù)重整與催化劑再生單元建議采用中國石化逆流連續(xù)重整工藝技術(shù)[4]，反應(yīng)器并列布置，催化劑采用PS-VI重整催化劑，再生回路采用冷循環(huán)流程，再生循環(huán)氣體和再生放空氣采用固體脫氯技術(shù)去除氣體中的氯化物。該技術(shù)可使反應(yīng)物料與催化劑在反應(yīng)系統(tǒng)中逆向流動，較難發(fā)生的反應(yīng)在活性較高的催化劑上進(jìn)行，較易發(fā)生的反應(yīng)在已積炭、活性較低的催化劑上進(jìn)行，催化劑活性與重整反應(yīng)過程最佳匹配，在提高反應(yīng)效率的同時，大幅度降低能耗。新建260×104t/a連續(xù)重整裝置前后的物料走向見圖3。

裝置預(yù)處理單元建議采用中國石化石科院的專利技術(shù)及催化劑，采用先加氫、后分餾的流程，分餾系統(tǒng)設(shè)置蒸發(fā)塔和拔頭油汽提塔；芳烴抽提單元建議采用中國石化石科院的抽提蒸餾工藝(SED)技術(shù)，溶劑比為4.0；PSA單元建議采用沖洗再生的一段變壓吸附PSA技術(shù)，12-3-5流程。

3 結(jié)果討論

3.1 成品油

項(xiàng)目優(yōu)化前后成品油產(chǎn)量見表1。由表1可以看出，項(xiàng)目煉油加工方案優(yōu)化后，柴汽比由1.74降至1.00，降低0.74個單位，成品油總量減少187.68×104t/a，其中，柴油和煤油產(chǎn)量分別降低168.27×104t/a和31.20×104t/a，這是因?yàn)樵鲈O(shè)柴油加氫裂化裝置后，全廠約220×104t/a二次加工柴油及部分直餾柴油深度轉(zhuǎn)化為化工原料，柴油加氫裂化裝置物料平衡及主要產(chǎn)品分布見表2。300×104t/a常壓裝置煤油全部調(diào)整為新建220×104t/a柴油加氫裂化裝置原料后，原煤油加氫裝置負(fù)荷降低，煤油產(chǎn)品量降低。汽油產(chǎn)品量略有增加，這是因?yàn)樵呋鸦b置未進(jìn)行調(diào)整，相應(yīng)催化汽油量基本保持不變，但汽油調(diào)合池中芳烴抽提裝置的抽余油量及甲苯量略有增加。

表1 項(xiàng)目優(yōu)化前后成品油產(chǎn)量104 t/a項(xiàng) 目柴油煤油汽油合計柴汽比優(yōu)化前419.90234.44240.93895.271.74優(yōu)化后251.63203.24252.72707.591.00變化-168.27-31.2011.79-187.68-0.74

表2 柴油加氫裂化裝置物料平衡原料原料量/(104 t·a-1)產(chǎn)品收率/%催化柴油74.22低分氣+塔頂氣4.10焦化柴油25.38液化氣8.56常壓裝置煤油51.90富異構(gòu)輕石腦油8.45常壓裝置柴油50.22富正構(gòu)輕石腦油10.57常壓裝置重油18.63重石腦油67.84氫氣8.60尾油0.48

3.2 乙烯裂解裝置原料

乙烯裂解原料及主要產(chǎn)品見表3。從表3中可以看出，與項(xiàng)目優(yōu)化前相比，乙烯裂解原料量中輕質(zhì)組分增多，其中，飽和液化氣和輕石腦油產(chǎn)品量分別增加21.12×104t/a和45.07×104t/a，這是因?yàn)轫?xiàng)目新增柴油加氫裂化裝置將二次加工柴油及部分直餾柴油餾分轉(zhuǎn)化為乙烯裂解原料，新增連續(xù)重整裝置副產(chǎn)飽和液化氣；原260×104t/a蠟油加氫裂化裝置建議更換催化劑，盡可能增產(chǎn)石腦油，降低尾油產(chǎn)量。加氫焦化石腦油量略有降低，其原因是項(xiàng)目煉油加工方案優(yōu)化后，原160×104t/a延遲焦化裝置負(fù)荷略有降低。直餾重石腦油不再直接作為乙烯裂解原料，而是作為連續(xù)重整原料。從表3還可以看出，與項(xiàng)目優(yōu)化前相比，乙烯裂解原料總量約降低1.74×104t/a，但三烯(乙烯、丙烯及丁二烯)產(chǎn)品量增加6.14×104t/a，尤其是乙烯產(chǎn)品量增加5.61×104t/a，乙烯裂解原料輕質(zhì)化效果顯著。

表3 乙烯裂解原料及三烯產(chǎn)品量104 t/a項(xiàng)目原料及三烯產(chǎn)品量優(yōu)化前優(yōu)化后變化原料加氫焦化石腦油13.759.01-4.74丙烷6.526.570.05飽和液化氣38.8459.9621.12直餾重石腦油51.840.00-51.84抽余油0.0010.5210.52輕石腦油76.50121.5745.07加氫裂化尾油64.5039.20-25.30富C2氣體13.9717.353.38小計265.92264.18-1.74三烯產(chǎn)品乙烯101.09106.705.61丙烯41.0241.460.44丁二烯12.7112.800.09小計154.82160.966.14

3.3 對二甲苯裝置原料

對二甲苯裝置原料量見表4，新建260×104t/a連續(xù)重整裝置后，全廠對二甲苯裝置原料量由127.03×104t/a增至291.69×104t/a，可滿足200×104t/a對二甲苯裝置的要求。其中，混合二甲苯產(chǎn)量由51.28×104t/a增至114.57×104t/a。原80×104t/a對二甲苯裝置原料設(shè)計為混合芳烴、C8+芳烴以及C9+重芳烴，僅建設(shè)異構(gòu)化單元遠(yuǎn)不能滿足80×104t/a對二甲苯產(chǎn)品的要求，需同步建設(shè)歧化單元，將甲苯和C9+重芳烴轉(zhuǎn)化成苯和C8芳烴。項(xiàng)目優(yōu)化后，原80×104t/a對二甲苯裝置僅建設(shè)吸附分離、異構(gòu)化、二甲苯分餾等單元，即可保證生產(chǎn)80×104t/a對二甲苯產(chǎn)品，對二甲苯裝置物料平衡見表5。為了盡可能地降低目標(biāo)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，BTX生產(chǎn)按照3個階段逐步實(shí)施：第一階段：裝置建設(shè)吸附分離、異構(gòu)化、二甲苯分餾；第二階段：增建歧化和二甲苯分餾設(shè)施，最大化地實(shí)現(xiàn)苯和混合二甲苯的生產(chǎn)；第三階段：根據(jù)市場情況，適時增建其他裝置，最大化地生產(chǎn)對二甲苯。

表4 對二甲苯裝置原料量104 t/a項(xiàng)目原料量優(yōu)化前優(yōu)化后變化甲苯40.0090.0050.00混合芳烴51.28114.5763.29C9+重芳烴35.7587.1251.37合計127.03291.69164.66芳烴產(chǎn)品92.06216.95124.89

表5 對二甲苯裝置原料及主要產(chǎn)品量104 t/a項(xiàng)目原料及主要產(chǎn)品量優(yōu)化前優(yōu)化后變化原料C8+芳烴自芳烴抽提7.279.011.74C9+重芳烴35.750.00-35.75混合芳烴自連續(xù)重整51.28114.5763.29重整氫氣3.701.20-2.50主要產(chǎn)品對二甲苯80.0092.0612.06異構(gòu)化輕烴+粗苯2.1215.8913.77重芳烴0.682.962.28異構(gòu)化外排氣3.240.32-2.92歧化外排氣7.020.00-7.02

裝置吸附分離單元建議采用Axens公司的Eluxyl技術(shù)，吸附劑建議采用SPX 5003。裝置異構(gòu)化單元原設(shè)計采用的是乙苯轉(zhuǎn)化路線，為了降低全廠外購苯的數(shù)量，建議在滿足全廠汽油產(chǎn)品質(zhì)量、結(jié)構(gòu)的情況下，將乙苯轉(zhuǎn)化技術(shù)改為乙苯脫烷基技術(shù)，催化劑建議選用中國石化SKI-210乙苯脫烷基型異構(gòu)化催化劑。

3.4 煉廠干氣預(yù)精制裝置原料

根據(jù)全廠整體流程，為進(jìn)一步綜合利用煉廠干氣中的C2組分，項(xiàng)目配套建設(shè)煉廠干氣預(yù)精制裝置，建議采用中國石化北化院的淺冷油吸收技術(shù)[5]。其中，富含烯烴的催化干氣經(jīng)過回收處理，得到富乙烯氣，富乙烯氣送入乙烯裂解裝置堿洗塔及后續(xù)單元進(jìn)行提純；其他3股飽和干氣(PSA解吸氣、PX含氫氣體及異構(gòu)化排放氣)經(jīng)過回收處理，得到富乙烷氣，送入乙烯裂解裝置裂解爐作為裂解原料，煉廠干氣預(yù)精制裝置物料平衡見表6。

表6 煉廠干氣預(yù)精制裝置物料平衡104 t/a項(xiàng) 目原料及產(chǎn)品量優(yōu)化前優(yōu)化后變化原料催化干氣10.1210.11-0.01PSA解吸氣20.4643.9423.48PX含氫氣體+異構(gòu)化排放氣8.180.00-8.18主要產(chǎn)品富C2氣體13.9717.353.38燃料氣21.0331.1510.12氫氣1.441.38-0.06

由表6可以看出，項(xiàng)目優(yōu)化后，PSA解吸氣由20.46×104t/a增至43.94×104t/a。綜合考慮各股干氣組成及全廠燃料氣平衡，建議富含烯烴的催化干氣仍單獨(dú)回收富乙烯氣，富含烷烴的干氣原料僅保留PSA解吸氣。與項(xiàng)目優(yōu)化前相比，煉廠干氣預(yù)精制裝置的富C2氣體產(chǎn)品量增加3.38×104t/a，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價

以2017版50美元/bbl(1 bbl=159 L)的原油價格為分析基礎(chǔ)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評價，具體數(shù)據(jù)見表7。由表7可以看出，項(xiàng)目優(yōu)化后，年度利潤增量達(dá)13.24億元。經(jīng)進(jìn)一步計算，項(xiàng)目增量的投資收益率(稅后)為27.62%，全部投資回收期為6.30年(含建設(shè)期3年)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

表7 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評價數(shù)據(jù)萬元項(xiàng)目項(xiàng)目總投資營業(yè)收入營業(yè)稅及附加費(fèi)總成本費(fèi)用利潤總額所得稅優(yōu)化前5 838 1736 383 703430 1654 982 709718 099179 525優(yōu)化后6 191 9296 279 441225 2344 956 617850 541212 196增量353 756-104 263-204 931-26 092132 44232 671

5 結(jié)論

(1) 采用新增“220×104t/a柴油加氫裂化+260×104t/a連續(xù)重整”的技術(shù)路線對項(xiàng)目煉油加工方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

(2) 方案優(yōu)化后，柴汽比由1.74降至1.00，柴油和煤油產(chǎn)量分別降低168.27×104t/a和31.20×104t/a；乙烯裂解原料總量降低約1.74×104t/a，但三烯(乙烯、丙烯及丁二烯)產(chǎn)品量增加6.14×104t/a；對二甲苯裝置原料由127.03×104t/a增至291.69×104t/a，技術(shù)路線進(jìn)一步優(yōu)化。

(3) 方案優(yōu)化后，項(xiàng)目增量的投資收益率(稅后)為27.62%，全部投資回收期為6.30年(含建設(shè)期3年)，年度利潤增量達(dá)13.24億元，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。