炼油企业压减柴油措施的应用及展望

张 超 然

(1.中国石油大学(北京)经济管理学院，北京 102249;2.中国石油化工股份有限公司炼油事业部)

近几年，全球油气市场受历次减产博弈、新冠肺炎疫情爆发、全球低碳减排等因素影响，表现出高度不确定性的新特点。国内炼化一体化项目不断取得新进展，产能结构性过剩、新能源占比逐年提高，以及“双碳”目标的三大压力，要求炼油企业进一步加大产品结构调整，努力降低柴汽比[1]。为了保证国内成品油消费市场供需平衡，兼顾企业整体效益，促进炼化一体化发展，必须采取有效的技术措施优化产品结构，满足市场消费的需求。

1 炼油转型发展背景

石油类产品的消费与经济变化有着紧密的关系，随着我国经济增长和新能源替代发展迈上中高速轨道，石油类产品的市场需求增长随之降速。在各方面因素的影响下，国内成品油消费增速由“十二五”期间年平均增长率5.0%，降至“十三五”期间的年平均增长率1.3%。近三年，受新冠肺炎疫情影响，成品油消费量大幅下滑。其中，柴油已于2015年前后达到峰值并步入下降通道，汽油需求受新能源和人们出行方式转变的影响增长乏力，喷气燃料需求未来增长空间较大，且随着居民收入的提高拉动“衣食住行”的消费升级，化工轻油的需求增速将加快，出口保税油发展空间巨大也给低硫船用燃料油创造了机会。

2 压减柴油措施的实际应用

中国石化长岭分公司(简称长岭分公司)现有30余套炼油化工装置，原油加工能力为8.0 Mt/a，聚丙烯年产量为130 kt，是中南地区重要的石油化工产业基地，主要生产汽油、喷气燃料、柴油、液化气、石脑油、苯类、溶剂油、船用燃料油、聚丙烯等60余种产品。长岭分公司的主要装置情况见表1。

表1 长岭分公司主要装置情况

2.1 充分利用催化裂化处理能力，减产柴油

在优化调整装置工艺参数的基础上，充分发挥和利用催化裂化处理能力大的优势，将柴油转化为汽油、液化气和丙烯，实现产品结构调整的目的。主要采取了以下措施：一是根据柴油消费情况，渣油加氢装置停出柴油(每月可减产柴油5～6 kt)，将渣油加氢装置柴油同重油一起，进催化裂化装置加工；二是根据柴油池调合情况，调整常减压蒸馏装置常三线柴油终馏点，将柴油组分压入减压塔，同时将减压塔塔顶油、减一线柴油并入蜡油(每月可压减柴油9～10 kt)；三是做好焦化装置操作的优化，降低焦化柴油终馏点，将部分焦化柴油压入焦化蜡油中(焦化柴油终馏点从350 ℃降至330 ℃，每月可减产柴油6～7 kt)，经渣油加氢装置精制后，进催化裂化装置加工。在实际运行过程中，根据柴油池的调合情况以及柴油市场消费情况，灵活实施以上措施，在保证柴油质量合格的前提下，有效地减少了柴油产量，同时增产了汽油、液化气和丙烯，实现产品结构调整的目的。

2.2 充分利用FD2G工艺转化能力，减产催化裂化柴油

FD2G加氢转化技术由中国石化大连(抚顺)研究院开发，采用高温、低压的工艺条件，同时配以高裂化活性、低加氢活性的加氢裂化催化剂，实现催化裂化柴油高效转化生产高辛烷值汽油的目的[2]。FD2G技术主要是将催化裂化柴油中的多环芳烃进行选择性加氢饱和及开环裂解，将重芳烃加氢转化为小分子芳烃，再通过控制加氢反应的深度，避免单环芳烃加氢饱和，把更多的单环芳烃保留下来，将低十六烷值柴油部分转化为高辛烷值汽油或芳烃原料，生产出高附加值的汽油调合组分和石脑油组分。图1为FD2G工艺多环芳烃加氢转化理想反应路径。

图1 FD2G加氢转化理想路径

长岭分公司1.0 Mt/a催化裂化柴油加氢改质(FD2G)装置于2017年投产，以两套催化裂化装置的柴油为原料，生产轻石脑油以及硫含量满足国Ⅴ质量标准的精制柴油和重汽油。其中，精制柴油部分进LTAG工艺回炼，部分进入柴油池；重汽油进入汽油池；轻石脑油作为蒸汽裂解制乙烯的原料。

装置日常数据表明，催化裂化柴油在加氢处理后，产品中改质柴油约占51.5%，十六烷指数提高7左右；轻石脑油+重汽油的收率达41.77%，硫质量分数小于5 μg/g，重汽油研究法辛烷值(RON)大于91。装置于2017年12月、2020年4月和2021年5月分别进行了3次标定，其中第三次标定的反应进料及产品物料平衡见表2。

表2 标定物料平衡(主要物料) t/h

其中，精制柴油中多环芳烃质量分数由原料中的44%～52%降至17.2%左右，一方面可作为国Ⅵ车用柴油调合组分，另一方面可改至1号催化裂化装置轻油提升管进一步加工，可实现精制柴油50%以上转化为高辛烷值汽油，经济效益突出。

2.3 利用LTAG工艺技术压减柴油产量

LTAG工艺是由中国石化石油化工科学研究院开发的催化裂化柴油(LCO)选择性加氢饱和-选择性催化裂化组合生产高辛烷值汽油或轻质芳烃的技术[3]，主要适用于有双提升管工艺(或者分层喷嘴)+配套催化裂化柴油加氢装置的情况，目前已经形成两代技术[4-6]。第一代技术：LCO未进行切割直接进行加氢回炼，流程示意见图2。LTAG第二代技术是在第一代的基础上，将LCO进行轻重切割，轻LCO直接回炼、重LCO加氢后进催化裂化装置加工，流程示意见图3。

图2 第一代LTAG工艺流程示意

图3 第二代LTAG工艺流程示意

长岭分公司1号重油催化裂化装置于2015年开始采取LTAG技术实施，以1.2 Mt/a加氢装置进行催化裂化柴油回炼，并结合1.0 Mt/a加氢改质装置，降低柴油池中催化裂化柴油比例，不再生产普通柴油产品。应用LTAG前后催化裂化装置产品分布的变化见表3。LTAG技术将催化裂化工艺与加氢工艺相结合，实现催化裂化柴油完全转化，解决了催化裂化柴油制约产品质量升级的瓶颈问题，同时将低价值的催化裂化柴油转化为价值更高、市场需求旺盛的高辛烷值汽油和液化气以及低碳烯烃。

表3 应用LTAG前后催化裂化装置产品分布的变化

实施汽油或加氢催化裂化柴油进汽油提升管回炼，能够满足多方面的要求，在降低柴汽比，降低汽油烯烃、硫含量以及提高辛烷值，增产低碳烯烃方面具有明显的作用。

在实际运行过程中，考虑到柴油池的质量情况，LTAG以加工1.0 Mt/a加氢改质装置的柴油为例，在当前的价格体系下，每月回炼加氢后的催化裂化柴油所产生的利润较不进行柴油回炼高约707万元，因此催化裂化装置应用LTAG技术，不仅可以降低柴汽比，同时也有利于提高公司的盈利水平。

2.4 增产喷气燃料

2011年，长岭分公司8.0 Mt/a油品质量升级改扩建项目建成投产。为了增产喷气燃料，将原来的300 kt/a蜡油加氢装置改造扩建为400 kt/a喷气燃料加氢装置，又新建一套600 kt/a喷气燃料管式加氢装置，喷气燃料加氢能力达到1.0 Mt/a。

增产喷气燃料需要对常减压蒸馏装置进行优化调整。喷气燃料馏分质量指标主要有密度、馏程、烟点、冰点和闪点等。喷气燃料馏分经过加氢精制，能调整其硫含量、腐蚀、博士试验等一系列质量指标。实际运行过程中，在冰点满足要求的前提下进行操作优化，将喷气燃料终馏点由240 ℃提高到250 ℃，加强冰点监控频次，通过拓宽喷气燃料馏程，提高喷气燃料收率；通过日常操作中优化分馏塔中段取热及回流比，将常二线抽出量由60 t/h降至40 t/h，增大常一线抽出量。

通过以上优化调整，从2019年6月开始，企业喷气燃料产量占原油加工量的比例大幅提高，全年累计同比增长2.8百分点，有效地满足了区域内及周边市场的需求。

2.5 增产乙烯原料

长岭分公司在运行的2.4 Mt/a汽柴油加氢装置主要加工直馏柴油、焦化柴油、焦化汽油、渣油加氢装置不稳定石脑油以及外来混合柴油(直馏柴油与催化裂化柴油质量比约3∶1)，1.0 Mt/a催化裂化柴油加氢改质装置加工该公司两套催化裂化装置的柴油。在实际运行过程中，根据柴油及乙烯原料需求情况，灵活调整柴油及乙烯原料产量，保证产品库存安全。主要措施：一是灵活调整2.4 Mt/a汽柴油加氢装置石脑油终馏点，将石脑油终馏点由150 ℃提高至199 ℃，石脑油收率由4.5%提高至8.7%，相当于每月将近7 kt柴油馏分切入石脑油馏分外销，虽然石脑油终馏点提高，但链烷烃质量分数约64%，仍是优质的乙烯原料；二是调整系统内互供的外来混合柴油加工流向，实现混合柴油分储、分输、分炼，将直馏柴油继续进2.4 Mt/a汽柴油加氢装置处理，将催化裂化柴油改进1.0 Mt/a催化裂化柴油加氢改质装置处理，按照催化裂化柴油加氢改质装置实际转化率48.5%计算，每月减产低品质柴油组分约5 kt，同时增产乙烯原料约1.1 kt，增产汽油组分约3 kt。

2.6 生产低硫重质船用燃料油

长岭分公司目前低硫重质船用燃料油生产能力达到0.12 Mt/a，选择调合组分为加氢重油、催化裂化柴油和滤后催化裂化油浆[7]。固定床渣油加氢装置需调整催化剂脱硫选择性，使硫质量分数降至0.5%以下。长岭分公司主要调合组分的性质见表4。

表4 长岭分公司低硫重质船用燃料油主要调合组分性质

为确保滤后油浆质量，1号催化裂化装置做好油浆过滤装置稳定运行工作，低硫重质船用燃料油中滤后油浆调合比例增加至19%，具体调合比例及成本见表5。到2021年低硫船用燃料油中滤后油浆调入比例稳定在20.5%左右，有效降低了生产成本。

表5 低硫重质船用燃料油调合比例及成本

综合长岭分公司实际压减柴油措施的效果来看，柴汽比逐年降低，2020年达到0.7，远远低于设计值和中国石化集团平均水平，增效明显。

3 现有柴油转化技术的不足

近年来，炼油企业通过流程优化、实施柴油转化、增产喷气燃料和汽油组分等技术改造措施，实现了柴汽比持续降低，较好地满足了市场需求。但总体来说，现有柴油转化技术还存在诸多不足：

(1)LTAG装置主要问题：一是(分层进料)底部喷嘴进料首先与热再生催化剂接触，剂油比相对较高(平均大于50)，占用再生烧焦量，并降低催化剂活性，影响重油加工能力(新鲜原料减少约10%)；二是LTAG投用后汽油苯含量较高(质量分数0.7%～1.3%)，影响汽油池调合。

(2)催化裂化柴油加氢裂化RLG/FD2G技术，氢耗高且压减柴油作用有限。该技术氢耗一般为3.5%～4.0%，且仍有约40%～50%的柴油未转化，这部分柴油十六烷值不高(约30～35)，部分炼油企业仍需进一步处理。

(3)直馏柴油中压加氢裂化生产喷气燃料(兼产乙烯原料)技术，成本高且存在喷气燃料认证的不确定因素。

4 炼油企业进一步压减柴油主要思路

4.1 巩固、完善现有技术

一是提高加氢裂化掺炼催化裂化柴油比例，按国家航鉴委规定，压力等级在13 MPa以上的装置二次加工柴油掺炼比例可由15%放宽至30%；二是保证现有LTAG装置稳定运行并提高负荷，以及利用催化裂化副提升管、闲置催化裂化装置加工催化裂化柴油；三是轻重柴油分离，轻柴油调合入车用柴油，重柴油加氢后进催化裂化装置回炼，以及利用闲置分馏塔分离催化裂化汽油中的苯，消除LTAG工艺运行瓶颈；四是通过提高催化裂化催化剂活性和反应苛刻度，直接压减催化裂化柴油。

4.2 加大化工原料转产力度

一是直馏喷气燃料、直馏柴油、焦化柴油经加氢后作为乙烯装置重裂解料。高十六烷值柴油有富余的企业，考虑拿出部分直馏柴油作为乙烯原料；二是催化裂化柴油生产轻质芳烃(兼产乙烯原料)。结合柴油质量升级和芳烃产业链重构工作，利用LAO稠环芳烃转化技术，将催化裂化柴油集中加工增产轻芳烃、乙烯原料；三是推进柴油离子液体抽提分离技术研发进度，分离的饱和烃作为乙烯原料、重芳烃进行轻质化转化，与全馏分加氢改质工艺相比，可低成本实现柴油组分分级利用。

4.3 转产特种油品

一是以直馏喷气燃料、柴油馏分为原料，经过加氢精制、芳烃饱和等生产特种白油；二是采用加氢异构脱蜡等装置副产煤柴油生产无芳型轻质白油，采用石蜡基原油柴油深度精制生产动物疫苗专用高档白油，采用环烷基原油柴油生产超高压变压器油。此外，富含芳烃的催化裂化柴油组分也可作为渣油加氢体系稳定剂或作为深拔硬质沥青的稀释剂。

5 结束语

面对生产和消费领域变局，长岭分公司实施“灵活炼油”策略，通过馏分调节、增上LTAG和FD2G技术、开发新产品等措施，近三年柴油收率下降3.6百分点，汽油、喷气燃料收率合计上升2.0百分点，增产化工轻油100 kt/a、低硫重质船用燃料油120 kt/a，提高了市场灵活应对能力。从石化全产业链的未来发展角度看，炼油企业需要加大采用减柴增汽、减油增化增特的多种措施，改进相关技术，为企业长足发展提供源源不断的动力。