石脑油的调合与优化

危 拓

(中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司，广东 惠州 516086)

石脑油的调合与优化

危 拓

(中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司，广东 惠州 516086)

石脑油是以原油或其它原料加工生产的用于化工原料的轻质油，作为生产乙烯及其它化工品的原材料，其质量指标的控制尤为重要，正构烷烃含量和硫含量是石脑油的2个重要质量指标，根据中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司的石脑油调合组分情况，在保证装置满负荷安全生产的条件下，通过优化调合组分和调合方案，调入部分正构烷烃含量低的芳烃抽余油和硫含量高的直馏石脑油，不仅可以满足石脑油出厂质量指标要求，还可以实现石脑油的效益最大化。

石脑油 调合 优化 正构烷烃 硫

石脑油是石油化工的龙头产品，是管式炉裂解制取乙烯、丙烯，催化重整制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。当作为蒸汽裂解制乙烯原料时，对正构烷烃含量有较高要求，而对硫含量、氮含量没有太严格要求；当作为催化重整原料时，采用70～180 ℃馏分，对硫含量、氮含量有较严苛的要求。目前中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司(简称惠州炼化)石脑油主要作为蒸汽裂解原料。优化调合组分和调合方案，可以实现石脑油的效益最大化。本文主要介绍惠州炼化的石脑油优化调合情况。

1 石脑油组分

惠州炼化石脑油调合组分有蜡油加氢裂化装置轻石脑油、煤柴油加氢裂化装置轻石脑油、汽柴油加氢装置石脑油、催化重整装置C5、芳烃抽提装置抽余油、常减压蒸馏装置直馏石脑油、润滑油加氢装置1号白油。加氢装置生产的轻石脑油不仅可以作为石脑油调合组分，还可作为生产满足国Ⅴ排放标准汽油的调合组分[1]。

1.1 组分特点

蜡油加氢裂化装置轻石脑油、煤柴油加氢裂化装置轻石脑油与汽柴油加氢装置石脑油为惠州炼化石脑油调合的主要组分，调合占比为70%～90%。3套加氢装置的石脑油均不含烯烃组分，加氢裂化装置轻石脑油蒸气压较高，而汽柴油加氢装置石脑油是几种调合组分中正构烷烃含量最高的，同时也是各调合组分中占比最大的。

芳烃抽余油为芳烃抽提装置非芳烃蒸馏塔塔顶生产的副产物，是石脑油调合组分中正构烷烃含量最低的，当石脑油中调入抽余油时，正构烷烃含量将明显下降。2015年惠州炼化通过技术改造实现了芳烃抽余油的单独出厂。常减压蒸馏装置直馏石脑油为重整预加氢装置原料，在几种调合组分中硫含量最高，调入直馏石脑油后，硫含量将明显升高。催化重整装置C5组分为脱丁烷塔塔底的戊烷组分，C5组分质量分数大于99.5%，在各调合组分中占比3%。润滑油加氢装置1号白油为尾油加氢后分馏出的轻组分，正构烷烃含量较高，但调合量较小，对调合结果的影响有限。

1.2 组分性质

石脑油质量指标中没有要求正构烷烃含量和异构烷烃含量，只要求正构烷烃+异构烷烃总质量分数大于等于60%即可，但是在作为裂解原料制乙烯的工艺中，烯烃收率与原料中正构烷烃含量成线性关系[2]，因而当石脑油作蒸汽裂解制乙烯原料时，石脑油正构烷烃含量越高越好，目前惠州炼化石脑油供应客户要求正构烷烃质量分数大于等于31%的指标。还有研究表明采用吸附分离的的方法可实现石脑油中正/异构烷烃的分离，实现石脑油资源的高效利用[3]，但目前在实际生产中并没有实现正/异构烷烃的分离处理。

石脑油的质量属性只取决于各组分油的质量属性及它们之间的调合配比，而与调合顺序无关[4]。目前，惠州炼化石脑油调合采用自然比例调合，并根据需要调入正构烷烃含量低的芳烃抽余油和硫含量高的直馏石脑油。各调合组分的主要性质如表1所示。

表1 石脑油调合组分的性质

2 石脑油的调合

2.1 调合方法

根据调合理论与调合实践，将得到的计算结果与分析数据进行对比，结果表明：石脑油的主要指标正构烷烃含量、异构烷烃含量、烯烃含量、芳烃含量、硫含量采用线性调合方法得到的模拟计算结果与分析结果偏差较小；初馏点、终馏点、蒸气压线性调合性较差。

当石脑油蒸气压采用以下公式进行调合计算时，计算结果与分析结果偏差在10%以内。

式中：p为蒸气压；φi为石脑油调合组分i的体积分数；pi为石脑油调合组分i的蒸气压；n为石脑油调合组分的种类。

根据目前市场行情，与石脑油价格关联较大的指标为正构烷烃含量和硫含量，因此，优化石脑油的调合主要在于优化石脑油的正构烷烃含量和硫含量。

2.2 调合方案

由于蜡油加氢裂化装置轻石脑油、煤柴油加氢裂化装置轻石脑油、汽柴油加氢装置石脑油、催化重整装置C5、润滑油加氢装置1号白油为石脑油调合的基础组分，故将这几种组分合并称为石脑油调合组分A(以下统称A)，且各调合组分均从馏出口直接全部按自然比例调合。芳烃抽余油和直馏石脑油则根据需要和装置生产情况安排调入。

根据各调合组分的产量，目前石脑油调合方案主要有3种：方案一，单独A组分调合；方案二，A组分+35 t/h抽余油；方案三，A组分+40 t/h直馏石脑油。需要说明的是，方案二中调入的抽余油和方案三中调入的直馏石脑油分别为装置满负荷正常生产时的最大调合量，实际调合中可根据需要调入部分抽余油和直馏石脑油，且石脑油成品罐底油的质量作近似不变处理，3种方案中各组分调合配比见表2。

表2 石脑油调合配比

2.2.1 A组分调合 单独A组分调合是惠州炼化石脑油基础调合方案，表3为模拟调合计算结果和分析结果。由表3可以看出，石脑油正构烷烃的模拟调合结果与分析结果接近，正构烷烃质量分数能够满足大于31%的要求，蒸气压采用公式计算也有较好的吻合度，硫含量偏差较大与罐底油硫含量的大小有较大关系，石脑油馏程采用线性计算的结果与实验分析结果偏差较大，这说明石脑油馏程模型呈高度非线性的特征，有关实验结果表明，采用自适应偏最小二乘回归(APLSR)方法，具有较高的预报精度与准确性[5]。

表3 A组分调合结果

2.2.2 A组分+抽余油调合 调入抽余油需要重点关注调合后石脑油的正构烷烃含量。当A组分中调入抽余油后，由于抽余油的正构烷烃含量和蒸气压在各调合组分中均较低，因此无论是模拟调合计算结果还是分析结果，正构烷烃含量和蒸气压均明显下降。而当石脑油正构烷烃质量分数小于31.0%时，石脑油出厂价格将相应降低。根据实际调合结果，当A组分中调入35 t/h抽余油时，正构烷烃质量分数为30.8%；当A组分中调入20 t/h抽余油时，石脑油正构烷烃质量分数为31.2%，因此将抽余油部分调入石脑油中不仅能够缓解抽余油单独出厂的压力，同时可实现石脑油出厂效益最大化，模拟调合计算结果与分析结果见表4。

2.2.3 A组分+直馏石脑油调合 直馏石脑油是硫含量最高的石脑油调合组分，当A组分中调入直馏石脑油时，调合石脑油硫含量明显升高。目前直馏石脑油可根据库存情况部分调入石脑油中，最大量为40 t/h，最小量为10 t/h，调合结果如表5所示。由表5可以看出，当以最小量10 t/h调入直馏石脑油时，调合石脑油硫质量分数仍大于10 μg/g。根据购买石脑油客户的不同需求，可选择是否调入直馏石脑油，通过优化石脑油库存，提前备料，可实现高低硫石脑油的灵活切换，在保证客户需求的同时实现经济效益的最大化。

表4 A组分+抽余油调合结果

表5 A组分+直馏石脑油调合结果

3 石脑油调合优化

优化石脑油调合的关键在于满足装置满负荷生产的前提下，通过优化调合组分来优化石脑油主要质量指标，实现经济效益的最大化。

3.1 正构烷烃含量的优化

采用线性调合方法得到的石脑油正构烷烃含量模拟计算结果与分析结果偏差较小，调合数据具有较高的可参照性。

针对当前惠州炼化石脑油调合组分的性质，目前各调合组分中对石脑油正构烷烃含量影响较大的为煤柴油加氢装置轻石脑油和芳烃抽余油。煤柴油加氢轻石脑油为石脑油调合的基础组分，调入该组分后正构烷烃质量分数为33.0%，满足正构烷烃质量分数大于31%的要求，不会对石脑油出厂价格造成影响，因此抽余油的调合是影响石脑油正构烷烃含量的唯一变量。

表4中A组分中调入抽余油的实际调合结果显示，当调入35 t/h抽余油时，正构烷烃质量分数为30.8%，当调入20 t/h抽余油时，石脑油正构烷烃质量分数为31.2%，所以芳烃抽余油部分调入石脑油的量小于20 t/h时，不仅能够满足石脑油正构烷烃质量分数大于31%的要求，还能将部分芳烃抽余油作为石脑油单独出厂，提高经济效益。目前石脑油船运出厂价格比隔墙供应价格高31美元/t，如果芳烃抽余油35 t/h全部单独出厂，则每日约能增加效益2.4万美元，折合成年收益约900万美元；如果将芳烃抽余油20 t/h调入石脑油，15 t/h单独出厂，则每日能增加效益约1.1万美元，折合成年收益约410万美元。虽然抽余油35 t/h全部单独出厂经济效益最高，但受限于客户需求，抽余油20 t/h调入石脑油，既能保证装置的安全平稳生产，又能实现石脑油出厂的效益最大化。

3.2 硫含量的优化

直馏石脑油是石脑油调合组分中硫含量最高的组分，当直馏石脑油以最小量10 t/h调入石脑油中时，硫质量分数仍大于10 μgg，因此，当客户要求低硫石脑油时，石脑油中不能调入直馏石脑油。当客户对石脑油的硫含量没有特殊要求，正常生产时，直馏石脑油可以最大量40 th调入石脑油中，平衡库存的同时实现经济效益最大化。

当直馏石脑油馏出口质量指标无法满足下游生产装置原料指标要求，但可以满足石脑油调合要求时，可将直馏石脑油从馏出口直接改调石脑油。目前，受限于流程及管线流量，直馏石脑油只能以最大量85 th调入石脑油中。直馏石脑油的正常产量为120 th，异常工况下以最大量85 th调入石脑油中，余下35 th进入污油系统，比全部120 th直馏石脑油全部进污油系统将多产生约19.6万元h的直接经济效益。

4 结 论

石脑油的调合优化主要在于优化石脑油的正构烷烃含量和硫含量。低正构烷烃含量的芳烃抽余油单独出厂与调合石脑油的灵活切换，既可以使石脑油库存保持在低位，又能满足石脑油正构烷烃质量指标，增加石脑油出厂的效益。当客户对石脑油的硫含量没有特殊要求时，将直馏石脑油间断调入石脑油中，在平衡库存的同时可以实现经济效益最大化。在异常工况下，直馏石脑油调合进入石脑油中可以避免大量进污油系统，不仅能缓解污油库存压力，还能降低污油回炼成本，提高效益。

[1] 李韬.加氢裂化轻石脑油调合国Ⅴ汽油的应用与研究[J].现代化工，2015，35(4)：139-141

[2] 刘纪昌，沈本贤.正构烷烃含量对裂解烯烃收率的影响及乙烯裂解的原料调配[J].华东理工大学学报(自然科学版)，2006，32(5)：535-539

[3] 李雪琴，曹利，余胜楠，等.石脑油高效资源化研究进展[J].化工学报，2015，66(9)：3287-3295

[4] 汪丽娜，曹萃文.基于改进文化粒子群算法的多组分石脑油调合优化问题研究[J].石油化工自动化，2012，48(1)：43-47

[5] 颜学峰，余娟，钱锋.基于自适应偏最小二乘回归的初顶石脑油干点软测量[J].化工学报，2005，56(8)：1511-1515

BLENDING OF NAPHTHA AND OPTIMIZATION

Wei Tuo

(CNOOCOilandPetrochemicalCo.Ltd.，Huizhou，Guangdong516086)

Naphtha is a kind of light oil from crude oil and other raw materials and used for production of ethylene or other chemicals. The content ofn-paraffin and sulfur are two important quality indicators. According to the situation of Huizhou Oil and Petrochemical Co.Ltd.， under the conditions of safety and full-loading production， blending certain amount of aromatic raffinate with low alkanes and straight-run naphtha with high sulfur can not only meet the quality requirements but also maximize the benefit of naphtha.

naphtha； blending； optimization； alkanes； sulfur

2016-03-04； 修改稿收到日期： 2016-05-25。

危拓，从事炼油技术分析与生产优化工作。

危拓，E-mail：weituo@cnooc.com.cn。