2.0Mt/a加氢裂化装置操作弹性与经济效益分析

2014-05-14姚立松穆海涛

石油炼制与化工 2014年6期

姚立松，穆海涛

（中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东青岛266500）

加氢裂化装置由于产品性质优良、生产方案灵活，正逐渐成为炼油厂质量升级不可或缺的装置［1］。中国石化青岛炼油化工有限责任公司2.0 Mt/a加氢裂化装置采用中国石化抚顺石油化工研究院开发的FF－36/FC－32单段串联一次通过流程，第二运转周期改为全循环流程。该装置的设计原料为直馏蜡油、催化裂化柴油和焦化蜡油的混合油，产品包括液化气、石脑油、喷气燃料、柴油等，其中柴油产品要求满足欧Ⅴ排放标准。2012年11月22日，该装置正式投产运行。

自该装置投产以来，根据全厂氢气平衡、蜡油平衡、柴油平衡等生产需求，进行了多种方案的生产调整。本文选取具有代表性的3种工况，即增产喷气燃料方案、增产柴油方案、增产尾油方案，对3种工况下的原料性质、关键操作参数、产品收率等数据进行整理，对装置的操作弹性进行分析界定。同时，对3种工况的经济效益进行了对比，得出该装置最经济的运行模式。

1 操作弹性分析

1.1 原料配比及性质

3种工况下原料配比及混合原料性质见表1。由表1可知：从原料配比来看，增产喷气燃料方案及增产柴油方案的加工原料为（常三线＋催化裂化柴油＋减压蜡油），增产尾油方案的加工原料为（减压蜡油＋焦化蜡油）；从馏程来看，因增产喷气燃料方案及增产柴油方案的原料中包含柴油，其初馏点偏低，均为234℃左右，而增产尾油方案的原料为100%蜡油，其干点最高为569.5℃；从硫质量分数来看，增产喷气燃料方案的原料中硫质量分数最低，为0.81%，而增产尾油方案的原料中硫质量分数最高，为2.48%。

表1 原料配比及混合原料性质

综合原料性质数据及设计原料指标，认为该装置的原料适用范围为：馏程233～570℃，密度（20 ℃）858～931kg/m3，硫质量分数 0.8% ～2.5%，氮质量分数610～1 615μg/g。在上述原料性质范围内，原料配比需遵循以下要求：生产喷气燃料期间，催化裂化柴油或焦化蜡油掺炼比例最高不大于15%。这一要求为航空监管委员会的规定。

1.2 工艺参数

表2为3种工况的主要工艺参数，同时列出了相应的设计工艺参数。

表2 装置的主要工艺参数

由表2可知：在增产尾油方案中，总进料量与设计负荷相同，但精制反应平均温度比设计温度低2.7℃，裂化反应平均温度比设计温度低23.3℃；在增产柴油方案中，总进料量略低于设计负荷，精制反应平均温度为331.6℃，裂化反应平均温度为339.2℃。

根据3种工况的工艺参数及设计参数，认为该装置的操作参数范围为：进料量180～318t/h，精制反应温度332～371℃，裂化反应温度351～384℃，氢分压12.3～15.2MPa。在上述操作参数范围内，为防止裂化催化剂出现氮中毒，精制反应器出口油中氮质量分数需控制在30μg/g以下［2］。表3为3种工况的精制油氮含量数据。

表3 精制反应器出口油氮含量数据

由表3可知，3种工况的精制油氮含量均满足裂化催化剂的要求，且均有很大的裕度，具备进一步降低精制反应温度的空间。

1.3 产品性质

表4～表7为3种工况下的重石脑油、喷气燃料、柴油及尾油产品性质。3种工况下的液化气、轻石脑油性质相差不大，故不予列出。

表4 重石脑油产品性质

由表4可知，不同工况下重石脑油产品的干点存在差异，这主要源自控制指标的差异，如增产喷气燃料方案中，为增产喷气燃料，在分馏塔将重石脑油组分中较重的部分压入喷气燃料，因此该方案的重石脑油产品干点偏低；3种工况下的重石脑油硫、氮含量均满足指标要求。

由表5可知，不同工况下喷气燃料产品的各项性质指标均满足产品质量要求，其中，增产柴油方案、增产尾油方案的喷气燃料烟点均已卡边，不具备继续降低裂化反应深度的空间。

表5 喷气燃料产品性质

表6 柴油产品性质

由表6可知，不同工况下柴油产品的硫质量分数、十六烷指数均满足国Ⅴ排放标准柴油的要求，而且，增产喷气燃料方案的柴油十六烷指数达到74.9，裕度较高。

表7 尾油产品性质

由表7可知，不同工况下的尾油产品性质均比较优良。

1.4 产品收率

3种工况下的物料平衡数据及产品收率见表8。

表8 物料平衡数据及产品收率 w，%

由表8可知，不同工况下的低分气、干气收率差异不大；酸性气收率存在差异，主要源于原料硫含量的差异；增产喷气燃料方案及增产柴油方案的反应深度较大，因此其液化气、轻石脑油收率均较高。增产尾油方案的液化气、轻石脑油收率偏低；重石脑油收率由大到小的顺序为：增产喷气燃料方案＞增产柴油方案＞增产尾油方案；增产喷气燃料方案中喷气燃料收率达到46.01%，增产柴油方案中柴油收率达到60.49%，增产尾油方案中尾油收率达到54.88%。上述数据表明，该加氢裂化装置的产品结构可调度大，产品分配灵活。

2 经济效益分析

3种工况下的经济效益核算数据见表9。

表9 3种工况下的经济效益核算数据

由表9可知：增产喷气燃料方案效益最高（293.20元/t），增产柴油方案次之（137.26元/t），增产尾油方案最低（101.42元/t）；增产喷气燃料方案的产品与原料的价差最高（837.82元/t），增产尾油方案最低（436.22元/t），即增产高附加值产品是提高装置经济效益的首选措施，产品与原料价差为装置效益的最大来源（氢气不计入原料价值，按装置加工成本计）；在除原料成本外的各项成本中氢气成本占比最高，燃动费用、固定费用、辅助材料成本占比依次降低，即在节约成本方面，应首选节约氢气。

需要指出的是，效益核算采用的价格体系中，成品柴油价格按国Ⅲ排放标准柴油价格计。虽然加氢裂化成品柴油的性质满足国Ⅴ排放标准的指标要求，但是目前市场需求不足，因此主要按国Ⅲ排放标准柴油出售。国Ⅲ排放标准柴油与国Ⅴ排放标准柴油的价差为900元左右。未来柴油质量升级至满足国Ⅴ排放标准后，如果按国Ⅴ排放标准柴油价格核算装置效益，则结果将大不相同，届时增产柴油方案的效益将比增产喷气燃料方案提高192.3元/t。同样，如果加氢裂化尾油作为乙烯原料，则效益测算结果也会产生新的变化。