关于石脑油氮含量指标控制的探索

刘家凯 路军晓

中海油东方石化有限责任公司 海南 东方 572600

1 前言

中海油东方石化有限责任公司原料预处理装置，由中国化学工程建设公司（SEI）进行基础设计，中国石化集团洛阳工程有限公司（LPEC）进行详细设计和施工建设，加工能力为200万吨/年，是以加工低硫中间基原油（文昌原油75%）为主，石蜡基原油（西江原油25%）为辅的燃料型常压蒸馏装置。原油在本装置内经脱盐脱水、初馏系统、常压蒸馏后被分为石脑油、柴油、催化裂化原料等满足后续加工装置要求的物料。初馏塔，常压塔均采用组合导向浮阀塔盘，石脑油来自初馏塔和常压塔顶，经回流罐，在出装置前合并，一起送至罐区。本文主要通过分析石脑油氮含量超标的原因，寻求解决办法。

石脑油（naphtha）是石油产品之一，又叫化工轻油、粗汽油，是以原油或其他原料加工生产的用于化工原料的轻质油，主要用作化工原料。根据不同操作条件，可生产不同的馏程，主要生产指标有初馏点、终馏点、氮含量等。石脑油产品为原油加工中常减压蒸馏操作中的初、常顶产品。随着催化裂化、催化重整、蒸汽裂解制乙烯等工艺的相继问世与快速发展，石脑油成为二次加工的重要原料。

石脑油特性指标，尤其氮含量指标直接影响下游装置。石油馏分中的氮含量随着沸点增加而增加，约80%以上的氮存在于渣油中，但石脑油中仍然有氮元素的存在，而且石脑油中的氮可以使重整装置催化剂失活，影响催化剂作用效果；含氮化合物对油品安定性也有影响，氮化合物通过自氧化，可生成胶质和有色化合物，使油品的稳定性变差。

2 原因分析

2.1 石脑油氮含量指标现状

装置自2022年1月10日开始，原料预处理装置石脑油出现氮含量控制指标超高现象，产品质量监测出现多个样品连续不合格，操作调整困难，影响产品顺利出厂的问题。超出范围较大，并不是特例，需要查找原因解决。

2.2 石脑油氮含量超标原因分析

2.2.1 原油配比变化分析

石脑油中的氮含量与加工的原油关系密切，因此首先分析现有加工原油配比，与石脑油氮含量合格时各种原油配比进行对比，我们调查了装置原油品种及其氮含量的数据，并统计了前期石脑油氮含量合格时与现阶段原因配比变化情况进行分析。

通过统计数据可知：加工涠洲原油石脑油（160℃回收质量）收率最高，是西江原油石脑油收率的1.85倍；是陆丰原油石脑油收率的2.1倍，因此可以得出，涠洲原油石脑油中氮含量在三种原油中占比最少。

实验1：

为了验证我们的判断，装置安排单独加工涠洲原油（其它操作条件未改变），收集石脑油氮含量数据如下：

表1 装置单独加工涠洲原油石脑油氮含量统计

实验结论：

涠洲原油中氮含量最高，可达1400mg/kg，但石脑油收率可达到西江原油和陆丰原油2倍左右，因此，加工涠洲原油生产的石脑油氮含量相比其它两种原油最少。

由于原油供应原因，在1月10原油配比发生很大变化，最明显的变化就是涠洲原油罐存不足，停止加工涠洲原油，因此装置按西江与陆丰1：1的比例进行生产，相比原来涠洲：西江：陆丰1：1：1，石脑油氮含量占比上升。

由此可见：本次出现石脑油氮含量超标与原油配比变化同时出现，但由于原料供应存在不确定性，调整难度大，还要寻求其它解决方案。

2.2.2 装置注水调整分析

原油在生产加工过程中，会经过一脱三注，进行脱盐操作，其中加注最多的就是水，因此水的品质可能会影响石脑油氮含量。本装置采用硫磺装置净化水或新鲜水作为电脱盐注水；使用含硫污水或新鲜水作为塔顶注水，因此通过实验改变注水类型，来确定两者之间的关系。

原油在经过电脱盐系统时，为了能将原油中的盐脱出，会通过加入原油加工量3～5%的注水与原油充分混合，再将水经过电脱盐罐切出，最终达到洗盐的目的。因此，电脱盐注水品质有可能对石脑油产品氮含量产生影响。

实验2：

从1月22日我们将电脱盐注水改为注新鲜水，其它操作条件不变，收集石脑油数据如下：

表2 装置电脱盐注新鲜水与注净化水石脑油氮含量统计

通过几天数据收集，当电脱盐注净化水时，石脑油氮含量超指标，当电脱盐注新鲜水时，石脑油氮含量指标数值非常小，远远低于控制指标，说明电脱盐注净化水对症结影响较大。因此可能得出结论：硫磺净化水与原油接触后对石脑油产品氮含量影响非常大，使用净化水时的石脑油氮含量约是使用新鲜水时6倍之多。

3 应对措施

通过对石脑油氮含量超标原因的分析，我们确定原油配比变化和电脱盐注水类型对石脑油产品氮含量影响很大，因此我们采取有针对性的调整操作，实现解决石脑油氮含量超标问题。为了更有效地解决问题，针对要因提出了解决方案及可行性分析，原油配比受供应与计划所限制，很难改变，因此针对不同“电脱盐注水品质”制定相应对策并对策方案进行优化选择。

方案1：电脱盐注水改用新鲜水

当电脱盐注水类型改为新鲜水，实施完成后，我们对石脑油氮含量取样化验，所有样品氮含量指标都低于1mg/kg，远远小于考核指标≤3mg/kg，样品合格率100%，但增加了新鲜水使用量，同时增加了大量污水处理费用，成本增加较多，不利于装置经济合算。

方案2：调整电脱盐注净化水流量（电脱盐注水量3%～8%的设计要求）

当电脱盐注净化水量降至原油加工量2.5%时，已经超出电脱盐注水范围，对电脱盐脱后含盐效果造成影响，偏离设计值。

实施效果：实施完成后，我们对石脑油氮含量取样化验，只有当电脱盐注净化水达到原油加工量3%时，样品才能勉强达到合格指标，而且脱含盐指标出现超指标。

方案3：改变电脱盐注水流程，将二级切水回注一级

本次措施实施后，电脱盐注水在3%～5%时石脑油氮含量指标完全符合要求，满足电脱盐注水量3%～8%的设计要求，满足电脱盐脱后含盐控制指标要求。

实施效果：石脑油氮含量指标完全符合要求，合格率100%。

4 结论

针对石脑油产品氮含量指标超标问题，可以采取以下措施，优化操作条件，在保证装置安全、平稳运行的同时确保产品质量合格。

根据原油供应计划合理安排原油配比，确保加工原料性质变稳定，减少对产品合格率的影响。

当石脑油氮含量出现异常时，可以通过改变电脱盐注水类型的方式快速解决问题，防止出现污染产品罐，甚至影响到出厂的严重后果。

在确保电脱盐运行工况正常的前提下，减少新鲜水的使用量，实现净化热水的回收利用，降低使用新鲜水产生的成本。

改变电脱盐注水流程，寻找同时满足电脱盐脱后含盐指标和石脑油氮含量指标合格时的电脱盐注净化水量。

优化硫磺装置净化水品质，降低净化水氨氮含量，为装置提供更加优质的净化水。