燃料型炼油厂提高轻质油收率加工方案的比较.pdf

收稿日期:2008?10?30;修改稿收到日期:2008?12?26。作者简介:曾宿主(1973-),硕士学位,工程师,主要从事流程优化领域的研究工作。燃料型炼油厂提高轻质油收率加工方案的比较曾宿主,王子军,龙?军(石油化工科学研究院,北京 100083)?摘要?在工艺路线经济技术评价模型系统的基础上,对沙特轻质、沙特重质原油各占 50%的混合原油进行提高轻质油收率加工方案的研究。对渣油脱碳型、渣油加氢型、渣油脱碳?渣油加氢组合型工艺 13个不同加工方案进行研究的结果表明,轻质油收率由高到低的顺序为:渣油加氢型方案?渣油脱碳?渣油加氢组合型方案 渣油脱碳型方案;在高油价条件下,经济效益由高到低的顺序为:渣油加氢型方案 渣油脱碳?渣油加氢组合型方案 渣油脱碳型方案。关键词:渣油加氢?渣油脱碳?轻质油收率1?前?言随着国际原油价格迅速上升,高油价时代已经来临,原油采购成本占总成本的 95%以上,而且环保要求越来越严格,炼油生产企业面临精细化管理和现有流程改造与扩能双层压力。由于不同工艺路线会深刻影响到企业的经济效益和轻质油收率,因此石化企业在高油价下面临工艺路线的选择难题。国内对于原油加工方案的研究主要着重在经济效益方面,考虑的加工方案比较简单,氢气来源仅仅考虑天然气或者干气制氢,对汽油池与柴油池性质的描述大都采用线性加和的方法。鹿清华等针对含硫渣油生产高等级道路沥青与进 VRDS 装置两种加工路线进行经济效益对比分析 1。刘慧仙等针对焦化及加氢两种含硫重油加工方案进行了经济效益以及发展前景的对比分析 2。李家栋以沙特轻质原油的重油为代表,针对延迟焦化、渣油加氢、溶剂脱沥青等五种加工方案进行了经济效益的对比分析 3。本课题借助 ASPEN 公司的PIMS(Process Industry Modeling System)软件,建立了工艺路线经济技术评价模型系统,在此基础上分别针对渣油脱碳型、渣油加氢型以及渣油脱碳?渣油加氢组合型工艺共 13 个原油加工方案进行研究,着重分析在高油价下不同加工方案的轻质油收率与经济效益的差别。2?模型系统建立连接常减压蒸馏装置到二次加工装置到最终产品调合的物流供应链和物性传递链。产品调合部分引入非线性调合规则,同时进行全厂氢气、燃料气、水、电、蒸汽平衡,在主要工艺装置部分,建立不同原料性质对应不同产品分布和产品性质的关联模块。在原油评价数据基础上采用常减压模拟切割工具进行常减压蒸馏实沸点切割得到常减压各个侧线产品收率和性质数据,结合常减压工程数据进行校核。工艺装置模型主要涵盖催化裂化、催化重整、延迟焦化、溶剂脱沥青以及馏分油加氢等装置。建立从常减压蒸馏装置连接所有二次加工装置的全厂硫分布以及主要物性传递链如密度、酸值、十六烷值、辛烷值以及烃类组成等。调合模块分为汽油非线性调合和柴油指数调合。此外还充分考虑所有工艺装置以及热电装置的水、电、蒸汽、燃料气以及辅助材料消耗。其具体系统架构见图 1。图 1?工艺路线经济技术评价模型系统架构石?油?炼?制?与?化?工2009 年 4 月?PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEM ICALS?第 40 卷第 4 期?3?加工方案编制基础针对不同的工艺类型如渣油脱碳、渣油加氢以及渣油脱碳?渣油加氢组合型共设计 13 个加工方案进行研究,采用构建的工艺路线经济技术评价模型系统进行模拟测算并进行分析。3.1?前提条件加工方案编制的前提条件为:?原油加工规模按 10.0 Mt/a 考虑,所加工的原油为沙特轻质原油和沙特重质原油各 50%的混合原油;?装置开工时间按 8 400 h/a 考虑;?汽油产品质量要求达到国?标准,柴油产品质量要求达到欧?标准;?工艺路线按照燃料油方案设计,不考虑化工方案和润滑油方案;?重点考察大于 350?重油加工方案变化以及由此引起的轻质油、气体加工及制氢方案变化对成品油收率及经济效益的影响;?原则上不考虑外购天然气和石脑油制氢,优先采用炼油厂自产干气制氢,不足部分采用煤、石油焦或脱油沥青POX 制氢,对于没有 POX 制氢装置的方案如焦化?CFB 方案才考虑外购天然气制氢;?喷气燃料馏分、柴油馏分采用常规临氢工艺精制;?直馏柴油馏分和催化裂化柴油、焦化汽油和柴油一起进行加氢处理,考虑到欧?柴油标准对芳烃和十六烷值以及密度的要求,柴油加氢处理增设深度脱芳烃反应器;?蜡油馏分考虑以下三种处理方式:全循环加氢裂化、蜡油加氢处理?FCC 组合工艺、蜡油加氢处理?MIP 组合工艺,采用加氢裂化方案的装置加工量为 1.0 Mt/a;?渣油加工考虑焦化、脱沥青、加氢及其组合工艺;不考虑 POX 后的燃气轮机发电,考虑蒸汽发电,电力不足部分外购;考虑石油焦和脱油沥青气化后的费托(FT)合成,不考虑合成油的后加工;重整拔头油去异构化,催化裂化液化气中的 C4进行醚化和烷基化综合处理,以最大量生产汽油。催化裂化汽油考虑 S?Zorb 工艺及轻汽油醚化两种处理方案。3.2?原料和产品价格原油、天然气、甲醇和产品价格采用 2008 年7月新加坡市场的价格,其中原油价格涵盖了运费,产品价格为不含税价格;煤炭价格采用国内市场价格。外购原油和原料价格见表 1,其中混合原油价格为 120 美元/bbl(1 bbl?159 L),折合人民币为 6 268 元/t。主要产品价格见表 2。4?渣油脱碳型方案经济技术比较脱碳型工艺方案包括:焦化?焦炭气化?蜡油加氢?FCC 方案(方案 1);焦化?焦炭 CFB?蜡油加氢?表 1?外购原油和原料价格?项?目?A PIw(硫),%离岸价格/元?t-1成本/元?t-1沙特重质原油27.32.95 567.65 927.4沙特轻质原油33.12.06 223.86 608.5外购甲醇3 700.0外购煤炭1.01 000.0外购天然气3 600.0表 2?主要产品价格?项?目价格(不含税)/元?t-190 号国?汽油6 73493 号国?汽油7 03495 号国?汽油7 23497 号国?汽油7 42498 号国?汽油7 524喷气燃料8 5850 号欧?柴油7 895FT 合成油8 395苯8 761石脑油7 258250 号燃料油3 693商品液化气6 834丙烯9 340聚丙烯11 675MT BE7 265硫磺4 444石油焦1 751FCC 方案(方案 2);焦化?煤炭气化?蜡油加氢?FCC方案(方案 3);焦化?焦炭气化?FT 合成?蜡油加氢?FCC 方案(方案 4);脱沥青?沥青气化?FT 合成?蜡油加氢?FCC 方案(方案 5)。前四个方案均采用减压深拔方式(减压蜡油终馏点为 560?),减压蜡油与焦化蜡油经过加氢去蜡油催化裂化,其中方案 1部分石油焦气化制氢,剩余石油焦作为产品销售;方案 2 部分石油焦作为 CFB 锅炉原料发汽,剩余石油焦作为产品销售;方案 3 石油焦全部作为产品销售,外购煤炭作为 POX 制氢原料;方案 4 部分石油焦气化制氢,部分石油焦用于 FT 合成;方案 5不采用减压深拔方式,减压渣油去溶剂脱沥青,脱沥青油与直馏蜡油一起去蜡油加氢,精制油去催化裂化装置,脱油沥青作为气化制氢和 FT 合成原料。?五种渣油脱碳型方案的综合指标和经济指标对比见表 3。从表 3 可以看出,在五个方案中,方案 2 的轻质油收率最低、经济效益最差,这是因为制氢原料不足,大部分催化裂化油浆作为自用燃料53?第 4 期?曾宿主等.燃料型炼油厂提高轻质油收率加工方案的比较油,降低了轻质油收率;方案 4 的轻质油收率相对于方案 1 提高 1.13 个百分点,经济效益更好,这说明在焦化?焦炭气化?蜡油加氢?FCC 方案中引入FT 合成可以提高轻质油收率;方案 3 比方案 1 的经济效益好,说明在脱碳型工艺方案中采用煤炭气化制氢比焦炭气化制氢的经济效益更好;方案 5 的轻质油收率与方案 4 相当,效益稍好一些,说明在渣油脱碳型工艺路线中,采用沥青气化?FT 合成与采用焦炭气化?FT 合成在轻质油收率方面相当,而前者经济效益优于后者。表 3?渣油脱碳型方案综合指标和经济指标对比?项?目方案1方案 2方案 3方案 4方案 5综合指标?综合商品率,%90.4091.6294.7087.6287.23?轻质油收率,%79.4478.3179.4480.5780.43?(汽油+煤油+柴油)收率,%74.6975.1674.6974.6977.67?综合自用率,%8.587.414.3011.3311.80?损失率,%1.020.971.001.060.97?柴汽比1.151.091.151.191.01经济指标/元?t-1?原料油成本6 284.06 300.56 334.26 284.36 283.2?销售收入6 682.66 627.26 745.16 710.36 736.7?变动加工成本65.464.865.064.773.3?其它费用135.1135.1135.1135.1135.1?炼油利润198.1126.8210.8226.2245.1?经济效益(相对于方案 1)0-71.312.728.147.0?注:炼油利润没有涵盖折旧,表 4、表 5 同。5?渣油加氢型方案经济技术比较渣油加氢型方案包括:渣油加氢?MIP?煤炭气化(方案 6);渣油加氢?重油催化?煤炭气化(方案 7);渣油加氢?MIP?煤炭气化?催化轻汽油醚化(方案 8);渣油加氢?重油催化?煤炭气化?催化轻汽油醚化(方案 9);渣油加氢?MIP?加氢裂化?煤炭气化(方案 10);渣油加氢?重油催化?加氢裂化?煤炭气化(方案 11)。六种渣油加氢型方案的综合指标和经济指标对比见表 4。从表 4 可以看出,方案 7 比方案 6 轻质油收率提高 1.53 个百分点,说明加氢后的渣油采用常规重油催化裂化工艺加工比采用 MIP 工艺加工的轻质油收率高,但在本研究采用的价格体系下效益减少 18.0 元/t;方案 8 比方案 6 轻质油收率增加 0.96 个百分点,经济效益增加 57.3 元/t,方案 9 比方案 7 轻质油收率增加 0.97 个百分点,表 4?渣油加氢型方案综合指标和经济指标对比?项?目方案 6方案 7方案 8方案 9方案 10方案 11综合指标?综合商品率,%92.5592.5893.5193.5590.9191.07?轻质油收率,%81.1182.6482.0783.6182.5183.68?(汽油+煤油+柴油)收率,%76.4878.0177.4478.9977.7278.88?综合自用率,%6.436.435.475.458.117.97?损失率,%1.020.991.020.990.980.96?柴汽比1.011.160.981.121.161.29经济指标/元?t-1?原料油成本6 331.66 326.16 367.26 362.26 330.16 326.2?销售收入7 067.47 037.57 161.77 133.87 050.27 034.3?变动加工成本85.278.886.680.270.966.5?其它费用135.1135.1135.1135.1135.1135.1?炼油利润515.5497.5572.8556.3514.1506.5?经济效益(相对于方案 6)0-18.057.340.8-1.4-9.054?石?油?炼?制?与?化?工?2009 年?第 40 卷?经济效益增加 58.8 元/t,说明在渣油加氢型工艺路线中对催化裂化汽油进行醚化处理,可以提高轻质油收率近1 百分点,增加效益约58元/t;方案10比方案 6 轻质油收率提高 1.4 个百分点,方案 11比方案 7 轻质油收率提高 1.04 个百分点,说明在渣油加氢?重油催化裂化加工方案中,增加全循环加氢裂化装置,可以提高轻质油收率 1.0 个百分点以上。6?渣油脱碳?渣油加氢组合型方案经济技术比较渣油脱碳?渣油加氢组合型方案包括焦化?焦炭气化?渣油加氢?重油催化(方案 12)和脱沥青?脱油沥青气化?渣油加氢?重油催化(方案 13)。以上两个方案均属于大常压?小减压方式,焦化与溶剂脱沥青的能 力根据制氢和蒸汽需要来确定。两种渣油脱碳?渣油加氢组合型方案的综合指标和经济指标对比见表 5。从表5 可以看出,焦化?焦炭气化?渣油加氢?重油催化方案在轻质油收率与经济效益方面略好于脱沥青?脱油沥青气化?渣油加氢?重油催化方案。表 5?渣油脱碳?渣油加氢组合型方案综合指标和经济指标对比?项?目方案 12方案 13综合指标?综合商品率,%90.0689.85?轻质油收率,%82.6682.46?(汽油+煤油+柴油)收率,%79.7279.68?综合自用率,%8.939.15?损失率,%1.011.00?柴汽比1.171.08经济指标/元?t-1?原料油成本6 283.96 285.5?销售收入6 952.36 935.2?变动加工成本78.878.1?其它费用135.1135.1?炼油利润454.6436.5?经济效益(相对于方案 12)0-18.17?渣油加氢型、渣油脱碳?渣油加氢组合型、渣油脱碳型方案经济技术比较对渣油加氢型方案(方案 7)、渣油脱碳?渣油加氢组合型方案(方案 12)、渣油脱碳型方案(方案 3)共三个方案进行比较可以看出:?焦化?焦炭气化?渣油加氢?重油催化方案(方案 12)的轻质油收率与渣油加氢?重油催化?煤炭气化方案(方案 7)相当,而两者的轻质油收率大约比焦化?煤炭气化?蜡油加氢?FCC 方案(方案 3)高 3 个百分点以上,不同加工方案中轻质油收率由高到低的顺序为:渣油加氢型方案?渣油脱碳?渣油加氢组合型方案脱碳型方案;?渣油加氢?重油催化?煤炭气化方案(方案 7)的经济效益比焦化?煤炭气化?蜡油加氢?FCC 方案(方案 3)增加 286.7 元/t,其经济效益也比焦化?焦炭气化?渣油加氢?重油催化方案(方案 12)高 42.9 元/t,不同加工方案中经济效益由高到低的顺序为:渣油加氢型方案 渣油脱碳?渣油加氢组合型方案 脱碳型方案。8?结?论(1)在焦化?焦炭气化?蜡油加氢?FCC 方案中引入 FT 合成可以提高轻质油收率约 1.0 个百分点,经济效益也有所提高。(2)加氢后的渣油采用常规重油催化裂化工艺加工的轻质油收率比采用 MIP 工艺加工高1.53个百分点,但在本研究采用的价格体系下效益减少 18.0 元/t。(3)在渣油加氢型工艺路线中对催化裂化汽油进行醚化处理,可以提高轻质油收率约 1 个百分点,增加经济效益约 58 元/t。(4)在渣油加氢?重油催化裂化加工方案中,增加全循环加氢裂化装置,可以提高轻质油收率1.0 个百分点以上。(5)在脱碳型工艺方案中采用煤炭气化制氢比采用焦炭气化制氢的经济效益更好。(6)不同类型工艺方案中,轻质油收率由高到低的顺序为:渣油加氢型方案?渣油脱碳?渣油加氢组合型方案 脱碳型方案;经济效益由高到低的顺序为:渣油加氢型方案 渣油脱碳?渣油加氢组合型方案 脱碳型方案。参?考?文?献 1?鹿清华,张国生,何祚云.高硫减压渣油加工的经济性研究 J.当代石油化工,2003,11(3):7?9 2?刘慧仙,刘灵丽,周颖,等.含硫渣油的加氢与焦化加工路线的技术经济对比 J.石油炼制与化工,2001,32(6):42?46 3?李家栋.沙特轻质原油的重油五种加工方案比较 J.石油炼制与化工,2001,32(7):13?1655?第 4 期?曾宿主等.燃料型炼油厂提高轻质油收率加工方案的比较A COMPARISON OF PROCESSING SCHEMES FOR IMPROVINGLIGHT OIL YIELD OF FUEL TYPE REFINERYZeng Suzhu,Wang Zijun,Long Jun(Research Institute of Petroleum Processing,Beij ing 100083)Abstract?Thirteen processing schemes of three processing routs including residue hydrotreating,residue decarbonation and the combination of residue decarbonation and residue hydrotreating for mixedcrude of Arabian light and heavy(1?1)were studied in detail based on the modeling system of economyand technique evaluation.Results showed that for improving light oil yield,hydrotreating rout wasalmost equal to the combined rout,and they were better than the decarbonation rout;for comparing theireconomic benefits under high oil price,the advantage of hydrotreating rout was over the combined rout,and the decarbonation rout was still the worst one.Key Words:residue hydrotreating;residue decarbonation;light oil yield简?讯SulphCo公司在欧洲进行大规模超声波原油脱硫试验总部在美国得州休斯敦的 SulphCo 公司于 2009 年1 月29日宣布,将采用使原油脱硫的超声波专利工艺,与欧洲合作伙伴一起在欧洲进行商业化大规模超声波原油脱硫现场试验。该技术在美国东南部一个潜在的客户装置内已完成大规模现场试验。本项现场试验的 1.5?104bbl/d(1 bbl?159 L)超声裂化装置设置在欧洲试验合作伙伴的生产基地,该装置已于 2007 年为进行试验采用超声波探头和反应器技术进行了改造。2008 年 12 月底,该公司已将实验室规模超声裂化装置运送至欧洲试验合作伙伴的生产现场,自 2009 年 1 月12 日起进行实验室试验,采用各种原油和石油产品进行试验,为现场试验摸索过程参数和合适的操作条件。SulphCo 公司已开发了采用超声波技术使原油和其它相关的石油产品进行脱硫和加氢的安全和经济的专利工艺。该公司的技术设计可应用于将含硫的重质原油改质为低硫的轻质原油,以便生产更多的有用油品。章文摘译自 Chemical Engineering,2009?01美国推出新型全合成车轴润滑剂2008 年 10月美国推出的一种新型全合成车轴润滑剂符合美国和加拿大 Peterbilt 与 Kenworth 等级 5 8 型卡车现用标准。两款卡车制造商的母公司 Paccar 表示,由位于美国 Cincinnati 的特种化学品供应商 Cognis 公司生产的这种全合成车轴润滑剂可使燃油经济性提高 1%。与常规齿轮润滑油相比,Cognis Emgard FE 75W?90油可延长齿轮寿命、延长换油期和减少维修工作量。这种润滑油也可在极冷的气候条件下改进流体流动性,在高温条件下使用性能也很好。车轴润滑剂是特定配方的油,可提供近轮驱动汽车和卡车的车轴各种齿轮和轴承的润滑。能够承受高压负载,采用不同粘度的润滑剂可符合不同规范的要求,可采用矿物油或合成油配方。Peterbilt 公司将在美国得克萨斯州 Denton、田纳西州Nashville 和加拿大魁北克省 St.T herese 建设合成油生产厂。Kenworth 公司将在在美国俄亥俄州 Chillicothe、华盛顿州 Renton 和加拿大魁北克省 St.Therese 建设合成油生产厂。章文摘译自 Imakenews,2008?1056?石?油?炼?制?与?化?工?2009 年?第 40 卷?