柴油质量升级规划方案

吴大亮

（中国石油云南石化公司）

根据国家柴油质量升级进度，2017年柴油质量要达到国Ⅴ的标准要求。目前，某公司生产柴油标准为国Ⅲ车用柴油，直馏柴油比例大，硫含量高，与国Ⅳ及国Ⅴ标准要求相比差距较大。氢气资源不足是制约降低硫含量的主要问题，为此制定了柴油质量升级技术方案。

1 柴油产品质量现状

1.1 柴油质量现状

目前，公司柴油生产装置主要包括350×104t/a常减压装置、60×104t/a二催化装置、120×104t/a三催化装置、45×104t/a柴油加氢精制装置、80×104t/a中压加氢装置等；主要调和组分包括常一线、常二线、加氢裂化柴油、加氢精制柴油，柴油质量见表1。公司柴油产品满足GB 19147—2009《车用柴油》国Ⅲ标准，对比国Ⅳ及国Ⅴ柴油质量标准仍存在差距。国Ⅳ及国Ⅴ柴油标准见表2。

表1 当前柴油产品质量

表2 车用柴油国Ⅳ及国Ⅴ标准主要技术指标

1.2 柴油质量升级存在的问题

柴油升级主要问题是硫含量高，由于现柴油产品中未加氢处理的直馏柴油占比约60%，直馏柴油加氢能力不足，硫含量443mg/kg，距离国Ⅳ及国Ⅴ标准要求差距大。直馏柴油和催化柴油进一步加氢，没有氢气资源。

2 目标及技术要点

在高寒地区，冬季低凝柴油需求量大。柴油产品质量升级的同时更要结合市场需求，提升产品的附加值。

2.1 质量升级目标

柴油升级的目标是：柴油质量2017年达到国Ⅴ的标准要求，升级方案遵循“产品结构优化、技术指标先进、经济效益先进、节能低碳环保”的原则。

2.2 柴油质量升级技术要点

2.2.1 直馏柴油全部加氢精制

为确保柴油产品满足总硫≤10mg/kg国Ⅴ车用柴油指标要求，超过70%的直馏柴油需要经过加氢精制处理，装置加工规模需要达到100×104t/a，计划采用连续液相床加氢工艺，产品质量指标达到总硫含量≤10mg/kg国Ⅴ车用柴油调和组分的要求。

2.2.2 低成本解决氢气平衡问题

公司主要产氢装置为60×104t/a连续重整装置、10 000m3/h催化裂化干气PSA（变压吸附法）装置、4×104t/a甲乙酮装置；主要耗氢装置包括80×104t/a中压加氢、45×104t/a柴油加氢/临氢降凝装置、在建90×104t/a汽油精制装置。氢气平衡现状见表3。

表3 氢气平衡现状

测算汽油达到国Ⅴ、柴油达到国Ⅴ质量标准时公司氢气缺口5 500t，低成本解决氢气平衡问题，保持公司的竞争力和赢利能力，是公司规划发展最重要的问题之一。对比新建20 000m3/h标准天然气（炼油厂气）裂变制氢方案，建议采取“扩建10 000m3/h炼油厂气PSA装置”、“催化中汽油进重整”两种途径解决氢气平衡问题。

2.2.3 保持优化的产品结构

公司现汽油产品高标号汽油比例100%，柴油产品中低凝柴油比例约30%，高效产品比例达42%。柴油产品质量升级后适应市场需求，产品结构仍需进一步优化，在加工成本提高的同时，确保获取更高的经营效益。

2.2.4 解决系统优化和公用工程配套问题

公司新建装置系统依托条件较好，水、电、汽、风、氮等公用工程设施基本可依托现有。主要工作量：一是，配套建设柴油加氢装置外围建设部分,以满足新建装置物料输转和公用工程供给；二是，对现有胺液再生系统进行增容改造，以满足汽柴油升级装置循环氢、含硫气体脱硫的胺液增量需求；三是，按照新规范要求对低压泄放系统进行升级。

3 规划方案

3.1 100×104t/a柴油加氢装置建设

拟采用连续液相床加氢技术，催化剂均选用国内催化剂［1］。装置设计规模为100×104t/a，开工时间为8 400h/a，操作弹性为60%～120%，主要由反应部分（含氢气压缩机和循环氢压缩机）、分馏部分、公用工程3部分组成。加氢装置产品满足总硫含量≤10mg/kg的国Ⅴ车用柴油调和组分要求。装置设计原料油性质见表4，装置液体产品初估性质见表5。

3.2 PSA装置改造

公司PSA装置由变压吸附提氢、解吸气缓冲系统及产品脱氧精制系统组成，2001年7月竣工。装置的建设规模为处理催化裂化干气10 000m3/h，装置原料为加氢低分气、二催化干气、三催化干气、重整干气的混合气，主要生产氢气，副产解吸气。随着原料气处理量需求的增加，原有动力设备已经不能满足需求，因此，需要对该项目进行改造。经核算改造后原料气处理量15 000m3/h，可产氢气3 635m3/h，同时，有11 365m3/h的副产解吸气经压缩后回到瓦斯管网去。根据公司新建项目投产后的最新原料气条件，只需对原有的PSA装置更换动力设备，进行维护改造，装填吸附剂即可满足生产需求。PSA装置改造后提高了装置的处理量4 000×104m3/a，可产氢气3 635m3/h，同时，提高了环境效益，项目在经济上可行［2］。

表4 装置设计原料油性质

表5 装置液体产品初估性质

3.3 催化中汽油加氢处理

目前，公司重整装置负荷率约为70%，进一步拓展重整原料来源，低成本弥补氢气缺口，同时，增产高标号汽油产品是保持竞争力的需求。

项目利用旧半再生重整装置预加氢装置的平面和主要设备，原料为汽油加氢装置抽出的中汽油，可生产符合重整装置进料质量要求的原料 16.5×104t/a，提高氢气产量0.45×104t/a。

3.4 胺液系统扩容改造

公司柴油加氢装置投产后，精制干气、液态烃产量将增加约3 000t/a，硫磺产量在现有基础上增加600t，测算含硫气体精制、硫磺尾气胺洗需增加胺液循环量约15t/h。测算现有脱硫精制装置胺液塔、硫磺尾气胺液洗涤塔均能满足增量需求，不需改造；但是，胺液再生系统已经处于负荷上限，需要根据现有两套系统情况，进行增容改造。

4 实施效果

规划方案实施后，实现了氢气平衡，柴油调和池硫含量＜10mg/kg，达到了预期规划目标。柴油组分调和情况见表6，氢气平衡情况见表7。

表6 柴油调和

表7 产氢、用氢平衡

5 结论

一是，采取“扩建10 000m3/h炼油厂气PSA装置”、“催化中汽油进重整”两项技术改造措施，低成本解决氢气资源不足问题。

二是，新建100×104t/a柴油加氢装置，直馏柴油和催化柴油加氢的硫含量达到降低目标。

三是，胺液再生系统扩容改造后，提高了干气、液态烃的脱硫处理能力，达到环保指标要求。

四是，在现有的土地平面不变情况下，规划方案实施后，生产柴油质量达到国Ⅴ柴油的能力。

五是，柴油质量升级的同时公司产品结构进一步得到优化，高标号汽油比例100%，低凝柴油比例约为30%。

[1] 方向晨,关明华,廖士刚.加氢精制[M].北京:中国石化出版社,2006:129-156.

[2] 齐立志,张邵波,艾中秋.制氢装置安全运行与管理[M].北京:中国石化出版社,2006:37-41.