原油性质对柴油生产的影响

屈晓禾，屈 威，刘亚贤

(1.中石油云南石化有限公司，云南 安宁 650399；2.中国石油天然气集团公司广西石化公司储运中心，广西 钦州 535008；3.中国石油华南化工销售公司钦州调运分公司，广西 钦州 535000)

1 柴油生产中出现的问题

在日常生产中炼油企业原油品种的选择多以取得经济效益最大化为主要考虑因素，通常会选择价格低的原油油种进行采购加工，而且会择机采购“机会油种”以进一步降低原油成本。这些油种基本上是重质、劣质、高含硫品种，造成生产过程中产品各项指标合格困难。如成品柴油十六烷值、十六烷指数、密度等指标难以合格，调和组分因个别性能指标不能满足要求无法全部调入，出现过剩的情况。

炼油企业柴油的生产一般是直馏柴油组分、催化柴油经加氢精制后组分、裂化柴油组分按一定配比混合，满足柴油标准后出厂。上述组分油品若性能指标超出产品质量指标过大，就不能大量调入柴油中，导致个别组分过剩，生产陷入困难。

2 分析

2.1 实际情况分析

对于燃料型炼油企业，近年来加工原油性质多变。以某企业为例，其近5年加工原油多达30余种，石蜡基、环烷基、中间基原油均混合加工。加工的39种原油油种多以环烷基原油、中间基原油为主，石蜡基原油较少，仅占23%左右。“机会油种”（即某一时间，油价最低的原油油种）也不断地掺混加工，直馏柴油作为柴油组分参与调和，对产品柴油影响较大。

在不同原油配比情况下，直馏柴油的指标变化很大，这点尤其体现在对环烷基原油的加工比例上。同时装置加工物料的变化，对装置馏出口的变化影响也比较大。比如柴油加氢、蜡油加氢裂化装置掺炼催化柴油比例的多少，直接影响其馏出组分密度和十六烷值指数（图1）。

图1 中横轴为抽验次数，可以看出，原油环烷基比例增大，直馏柴油十六烷值指数明显降低，只有当环烷基含量控制在30%以下时，十六烷值指数达到47~48，才可满足柴油正常生产指标要求。

2.2 理论分析

2.2.1 原油性质分析

原油按照其性质可划分为石蜡基原油、环烷基原油、中间基原油3种。环烷基原油（又称沥青基原油）是地质年代较年轻的原油，特点是含环烷烃和芳烃较多，密度大、凝点低，一般含硫、胶质、沥青质较多（环烷烃含量CN≥50%则是高纯度环烷基原油，一般CN≥40%）[1]。石蜡基原油含烷烃较多，属地质年代古老的原油。中间基原油介于环烷基、石蜡基两者之间，但随着油田开采年数增加，原油密度、金属含量增加[2]，胶质量增加，接近环烷基原油性质。

随着国Ⅳ[3]柴油标准实施，柴油十六烷值与十六烷指数作为两项柴油指标必须同时达到要求方为合格。一般情况下，环烷基原油的柴油馏分十六烷值小于十六烷指数；石蜡基原油的柴油馏分十六烷值大于十六烷指数，两者关联性在芳烃含量偏高时偏差较大[4]。

柴油的十六烷值与指数计算公式参考公式（1）、（2），与实际值存在偏差。

式中：T为柴油的苯胺点，℃。ρ为柴油15.6℃时的密度，g·cm-3。

由上述两式可以看出，柴油的点火性能指标与柴油苯胺点、密度关系密切。各类烃类苯胺点的排序为：正构烷烃＞环烷烃＞烯烃＞芳香烃。

由此可以确定，环烷基原油和开采年数较久油田的中间基原油因芳香烃含量多，尤其含较多双环或多环芳香烃，致使直馏柴油组分十六烷指数偏低。在原油加工时要充分考虑这一因素，避免直馏柴油组分因指数过低无法全部参与调和，造成组分过剩，影响企业连续生产。

2.2.2 加工装置分析

成品柴油的组分中，催化柴油（LCO）占有量较大，在我国约占柴油总量的1/3[5]。催化柴油自身是较高的杂原子化合物，烯烃和芳烃含量高，因此颜色深，氧化安定性差，十六烷值低。近年来，随着原料劣质（原油）及重油催化裂化技术发展，催化柴油表现为密度升高，杂质硫、氮含量增加，十六烷值下降，芳烃等不饱和烃组分含量增高[6]，不能直接作为柴油调和组分，或只能少量调入，必须进一步进行加氢精制加工。原因在于：1）国外原油加工后减渣中沥青质含量普遍高。2）催化反应含裂化反应，生产柴油时油气在提升管内停留时间2s，各类烃在催化剂表面上的化学反应速度以烯烃最快，稠环芳烃最慢。受催化裂化反应机理限制，催化柴油中高富集芳烃，尤其是多环芳烃。

加氢精制装置一般表现为压力升高十六烷值得以提高[7]。对于当前劣质原油生产的催化柴油，中、低压条件不能满足产品对十六烷值的要求。关键原因在于无法实现催化柴油中双环、三环以上的芳烃饱和及环烷烃开环，无法有效降低催化柴油中的芳烃，特别是多环芳烃的含量。高压加氢精制装置是劣质柴油处理的有效手段，但相当一部分柴油被转化为石脑油馏分，且投资和操作费高。

有鉴于此，对劣质催化柴油进行柴油改质装置加工成为必然。柴油改质就是将中压加氢裂化或缓和加氢裂化技术用于劣质柴油的改质。它可以实现部分双环、三环芳烃转化为烷基苯，其分子碳数不变，而且可以大幅提高柴油中的十六烷值组分。对于直馏柴油同样可以经过柴油改质装置加工，提高其中的芳烃转化率（10%~15%），实现柴油组分优化。

3 结论

在柴油生产调和过程中，原油的性质决定成品质量。生产要从源头抓起，控制芳烃含量。

1）多年实践摸索发现，在直馏柴油作为成品柴油组分时（一般占总量的30%以下），必须严格控制加工原油中环烷基原油的总量，掺混量控制在30%以下。

2）伴随着世界原油劣质化的大趋势，一般的加氢精制工艺无法满足催化柴油成为合格组分。应通过改质装置加工，虽然多环芳烃的转化率不高，但基本可满足产品质量指标，同样应考虑原油油种配比。

3）直馏柴油组分视原油质量，也可经改质装置加工后再作为调和组分。

[1] 郑鹏宇，秦鹤年.环烷基原油的特性就、加工及应用[J].现代商贸工业，2008， 20(4)：267-269.

[2] 靳海燕，张宏庆.MCI柴油加氢改质技术的应用[J].石油炼制与化工，2002，33(8)：61-62.

[3] GB 19147-2013，车用柴油(Ⅳ)[S].

[4] 高波，李哲.柴油组成对十六烷值与十六烷指数关联性的影响[J].石化技术与应用，2010，28（1）：27-30.

[5] 王甫村，吕倩，郭淑芝，等.催化柴油加氢改制反应原理及影响因素分析[J].工业催化，2008，16(s1)：191-193.

[6] 黄小波，石勇刚.中压加氢裂化装置催化柴油改质的工业应用[J].石油化工技术与经济，2014，30(5)：49-51

[7] 徐雪茹.低、中、高压催化柴油加氢工艺探讨[J].齐鲁石油化工，2005，33(2)：83-84.