天津分公司1 Mt/a乙烯及配套項目總流程分析及對策

石 培 華

（中石化股份天津分公司 煉油部技術質量部， 天津 300271）

綜合評述

天津分公司1 Mt/a乙烯及配套項目總流程分析及對策

石 培 華

（中石化股份天津分公司 煉油部技術質量部， 天津 300271）

簡要介紹了天津分公司1 Mt/a乙烯及配套項目總流程設計和實際運行情況，認真分析了天津分公司1 Mt/a及配套項目總流程設計存在問題及原因。主要問題是乙烯原料無法滿足要求，煉油贏利能力不強。主要原因是煉油能力不足，產品結構不盡合理。為此，天津分公司圍繞著增產乙烯原料，改善煉油產品結構，進行了一系列技術改造，并制定了規劃方案。

總流程；問題分析；對策

天津分公司 1 Mt/a乙烯及配套項目建成投產后，天津分公司煉油一次加工能力達到13.8 Mt/a，綜合配套原油加工能力 12.5 Mt/a.主要生產裝置有1#常減壓裝置（1.3 Mt/a）、2#常減壓裝置（2.5 Mt/a）、3#常減壓裝置（10 Mt/a）、1.3 Mt/a催化裂化裝置、0.2 Mt/a氣體分餾裝置，1#加氫裂化裝置（1.2 Mt/a）、2#加氫裂化裝置（1.8 Mt/a）、1#柴油加氫精制裝置（0.4 Mt/a）、0.4 Mt/a焦化汽柴油加氫精制裝置、2#柴油加氫精制裝置（3.2 Mt/a）、1.3 Mt/a蠟油加氫裝置、1 Mt/a重整抽提裝置、0.8 Mt/a航煤加氫精制裝置、1#延遲焦化裝置（1.2 Mt/a）、2#延遲焦化裝置（2.3 Mt/a）、1#氣體脫硫與溶劑再生裝置、液化氣脫硫醇裝置、2#氣體脫硫與溶劑再生裝置、1#硫磺回收裝置（0.06 Mt/a）、2#硫磺回收裝置(0.2 Mt/a)、制氫裝置（2×30 000 m3/h(N)）、1#、2#污水汽提裝置（80 t/h）、3#污水汽提裝置（130 t/h）。公司乙烯裝置的總體設計生產能力為 1.2 Mt/a，實際生產能力可達到1.23 Mt/a。

1 存在問題

按照項目總流程安排［1］，煉油裝置是天津分公司1 Mt/a乙烯的配套項目，其主要目的之一是為乙烯提供優質原料。但是，大項目投產后，乙烯原料嚴重不足，這一直困擾著中沙公司的正常生產和整體效益的發揮。另外，由于煉油裝置結構是按照 1 Mt/a乙烯項目配套設計的，所以煉油板塊產品結構的受到一定制約，突出問題是柴汽比較高，這極大地影響了天津分公司的煉油效益。

2 問題分析

2.1 乙烯原料的總體設計情況

按照原設計方案測算，在煉油、乙烯裝置全年滿負荷運行的情況下，乙烯原料缺口為45萬t。主要影響因素：

(1)目前公司大小乙烯裝置的設計生產能力為1.2 Mt/a，煉油配套加工能力12.5 Mt/a，乙烯裝置設計操作時數為每年8 000 h，煉油裝置設計操作時數為每年8 400 h，造成煉油和乙烯裝置小時產能不匹配。如果煉油、乙烯均按設計收率和小時進料量計算，則乙烯原料每年缺口約16萬t。

(2) 在1 Mt/a乙烯及配套項目設計的物料平衡中，小乙烯按20萬t/a能力計算，而小乙烯實際生產能力現在已達23萬t/a，需增加原料約9萬t/a年。

(3) 1 Mt/a乙烯原設計乙烯收率為32.66%，目前實際收率比設計值低約2個百分點，每年多消耗原料20萬t。

2.2 乙烯原料供應實際欠缺情況

由于原設計乙烯原料缺口45萬t左右，所以總流程安排了40萬t左右160～230餾分作為乙烯原料，此餾分可作為乙烯原料，但不是好的乙烯原料。中沙石化以原料PONA值不合格為理由拒收這部分原料并提出索賠。同時考慮到加工原油實際性質、裝置實際負荷，產品實際收率等因素，則乙烯原料實際缺口80～90萬t。

2.3 煉油產品結構不合理

作為1 Mt/a乙烯的配套項目，煉油產品結構受到一定制約，突出問題是柴汽比較高，這大大影響了煉油效益。其原因是新建煉油裝置中未增加催化裂化裝置產能，原設計為汽油調和組分的加氫裂化輕石腦油又作了乙烯裂解料，從而造成汽油產量低。以2010年1-5月為例，總部柴汽比平均水平為2.09︰1,而天津分公司柴汽比高達5.37︰1，按照同期汽柴油差價450元計算，煉油部減少經濟效益1.5億元左右。

3 措施及建議

為解決上述問題，天津分公司采取了乙烯原料立足自給，外采為輔，增產乙烯原料與優化煉油產品結構統籌兼顧的策略。

(1) 天津分公司盡量選擇適合增產乙烯原料的原油。按照總體設計，煉油加工油種為沙輕：沙重＝1︰1，在實際原油采購中，除了以沙輕、沙重為主外，要適當采購沙中、科威特原油作為高硫原油資源的補充。同時，為了增加優質乙烯原料的數量，在原油采購中適當增加石蠟基原油的比例。

(2)消除現有裝置瓶頸，優化操作，提高煉油裝置加工負荷，力爭達到 110%，最大能力增加乙烯原料。

① 優化操作，降低 3#常減壓常一線與重石腦油組分重疊度(表1)，增加石腦油收率；利用停工檢修機會對3#常減壓進行消缺改造：優化改造常壓塔7至11層塔盤；增設常壓過氣化油抽出并返至減壓塔減二中上部流程，改造減二中填料段上部液體分布器和集油箱，完善減壓深拔措施［2］；更換部分機泵，更新石腦油塔底重沸器并增加1臺塔頂空冷器，為進一步提高乙烯原料產量創造條件。

② 調整 2#加氫裂化原料性質，優化操作，提高裝置負荷和石腦油收率。

表1 3#常減壓常一線與重石腦油組分重疊情況Table 1 Overlap condition of atmospheric first side-line distillation and heavy naphtha

2#加氫裂化實際原料性質比設計輕（表2），煉油部從整體蠟油平衡入手，盡力提高裂化原料干點，優化調整操作條件，在確保產品指標合格的前提下，逐步提高各產品收率，提高加氫裂化分餾塔分離效率，減少航煤餾分與重石腦油重疊，可提高石腦油收率 3%左右。在此基礎上將部分航煤餾分循環，進一步增產石腦油。

表2 加氫裂化原料性質Table 2 Properties of hydrocracking feedstock

③ 消除部分裝置空冷瓶頸，提高裝置加工量

2#裂化和柴油加氫裝置夏季生產時，熱高分氣空冷器出口溫度有時會高達 60 ℃，影響了裝置加工負荷，重整裝置空冷也有類似問題。為此，煉油部首先采取定期化學清洗的方法，提高空冷效率；另外利用停工檢修機會增加部分高壓空冷和水冷，徹底消除裝置瓶頸，確保裝置滿負荷生產，最大限度地增加乙烯原料。

④適當調整焦化汽柴油加氫裝置分餾切割方案，將加氫焦化石腦油切重至 220～250 ℃，以增產乙烯原料，同時壓減柴油產量。

完善外購石腦油接卸措施和輸送流程，成立外采石腦油組織機構，根據需要及時采購石腦油，提高乙烯加工負荷。

在原油加工量沒有成規模增加以前，乙烯裝置在安穩長滿優運行基礎上，按8 400 h/a操作，必要時讓步接受 160～230餾分作為乙烯裝置的補充原料，以減輕乙烯原料不足的壓力。

快速實施1#常減壓裝置加工凝析油改造項目，增產乙烯原料。加工凝析油原則流程見圖 1。加工凝析油不但對增產乙烯原料十分有利，而且可以大大增加煉油部經濟效益。天津分公司在總部領導的關懷和指導下，與設計院、研究院、施工等單位，通力合作，僅用3個月時間完成了1#常減壓裝置就加工凝析油改造，主要工程內容有：調整換熱流程，更新初常塔內件，增加初常塔頂冷卻負荷，將原減壓塔改為初餾塔塔頂氣吸收塔，改造常壓爐和部分機泵，裝置自控和儲運系統等依托現有設施配套完善。該項目投產后，能夠增產乙烯原料，提高煉油部和中沙公司經濟效益。

圖1 加工凝析油原則流程Fig.1 Simplified flow diagram of processing condensate oil

煉油新建項目投產后，每年可生產 13.64 萬 t的焦化液化氣，該液化氣富含丙烷和丙烯。為增產乙烯原料和增產高附加值產品，煉油部將新建一套15萬t/a焦化液化氣分餾裝置。裝置采用脫丙烷塔、脫丙烯塔的兩塔流程，熱源采用熱媒水(圖 2)［3］。裝置投產后，每年可生產7.31萬t，純度大于95%（V）的丙烷做乙烯原料，同時生產1.46萬t，純度大于95%（V）的丙烯產品及4.8萬t液化氣。不但拓寬了乙烯原料來源，又能減少民用液化氣產量，還增加了丙烯等高附加值產品，經濟效益巨大。

在增產乙烯原料的同時，天津分公司逐步增加劣質原油加工量，優化煉油產品結構，降低柴汽比，進一步提高煉油經濟效益。

針對煉油部柴汽比過大的問題，適當調整常減壓裝置的操作，將柴油重組分并入到蠟油餾分中，同時適當降低輕蠟油餾分干點。這樣，可以在維持加氫裂化進料量的前提下，增加蠟油加氫預處理裝置的進料量（加工負荷110%），從而提高催化裂化裝置實際加工量，實現增產汽油的目標。

圖2 新建焦化液化氣分餾原則流程Fig.2 Flow diagram of the new coker LPG separator

提高催化裂化裝置加工量的主要瓶頸是，催化吸收穩定系統偏小，高處理量下無法保證催化汽油蒸汽壓和液化氣 C5的指標合格，更無法摻煉加氫裂化輕石腦油。為了提高催化加工負荷，摻煉加氫裂化輕石腦油，實現增產汽油和汽油質量升級的目的，煉油部利用停工檢修機會實施催化吸收穩定系統改造項目，主要改造內容有：裝置吸收塔、解吸塔、再吸收塔、殼體更新、更換塔盤，新建1座穩定塔；完善配套設施。

原設計重整抽提裝置C9＋組分用于調和97#汽油，但是由于其膠質含量超高，無法調入汽油中，嚴重影響了高標號汽油的產量和效益。為解決重整抽提C9＋組分膠質超標問題，煉油部利用停工檢修機會增上重整 C9＋組分分離塔（圖 3）［4］，使 C9能夠滿足調和高標號汽油的要求。主要改造內容為：優化換熱流程，增上35 t/h處理能力的C9＋組分分離塔及配套設施。

由于原油硫含量高，硫形態分布復雜，脫硫措施不完善，造成焦化液化氣雙脫后總硫超標，影響了焦化液化氣正常出廠。為解決此難題，總部組織了企業、研究院、設計院等單位進行了技術攻關。一期主要改造內容為：在堿液抽提罐前再增加一級堿液抽提罐及堿液-汽油混合器；在抽提后含二硫化物汽油出裝置線前增加除鹽水汽油混合器，兩臺汽油水洗泵及汽油水洗罐；新增加兩臺再生堿液泵、兩臺汽油循環油泵。通過實施一期技術改造，焦化液化氣脫后總硫基本合格，但是還存在質量不穩定，措施不完善，堿耗高和處理困難等問題，這需要實施二期技術改造時統一解決。技術攻關完成后，可以保證新建氣分裝置原料合格，為乙烯提供更多的原料丙烷，多產丙烯，同時確保液化氣正常出廠，提高煉油部整體經濟效益。

圖3 重整C9+組分分離塔原則流程Fig.3 Flow diagram of the catalytic reforming C9+ separator

結合天津分公司乙烯原料不足，催化能力過低，柴汽比高的問題，天津分公司、SEI共同研究，初步確定了增加乙烯原料，優化煉油產品結構的擴能方案。該方案以提高原油加工能力，滿足乙烯原料需求，降低柴汽比，增加煉油贏利能力為主要目的。以建設催化裝置，增加汽油生產能力為主線。配套建設相應生產裝置、儲運設施和公用工程。主要產品汽油按國V 93#和97#生產，柴油按國V車用柴油考慮，煤油按3#航煤標準生產。項目建成后，煉油產品結構得到改善，產品質量和企業競爭力得到提高。

該方案總流程［5］安排為：建設8 Mt/a常減壓，將原油加工能力增加到18 Mt/a，新建8 Mt/a常減壓按大常壓、小減壓考慮。常壓生產的LPG、石腦油全部作為乙烯原料；鑒于航煤市場的情況，在總流程安排中將現有航煤加氫裝置改造擴能為 1Mt/a，多余的航煤作為柴油餾分處理；煤柴油餾分作為柴油加氫原料生產柴油；部分常壓渣油直接作為催化原料預處理裝置原料；剩余常渣作為減壓蒸餾原料，減壓蠟油分為輕重蠟油，輕蠟油部分作為加氫裂化原料；部分與重蠟油作為催化原料預處理原料；減壓渣油作為焦化原料。

蠟渣油經過加氫予處理后，作為新建催化裂化裝置的原料，生產干氣、汽油、柴油、液化氣。配套建設催化汽油脫硫裝置，以確保催化汽油達到歐五標準。配套新建氣分裝置，生產丙烯、丙烷、液化氣等產品。同時為充分利用輕烴資源，優化乙烯原料，配套建設干氣回收C2裝置。

根據新的氫氣平衡、燃料氣平衡、硫平衡，配套建設制氫裝置，改擴建脫硫、硫磺回收、溶劑再生、公用工程等設施（表3）。

表3 主要裝置規模估算Table 3 The estimable scale of main unites

航煤組分退出乙烯原料后，由于航煤市場和加氫能力受限，只能作為柴油出廠。但是目前煉油部柴油加氫能力明顯不足，為此煉油部已經著手開始建設2 Mt/a的柴油加氫裝置［6］。另外，為了盡快利用輕烴資源，優化乙烯原料，增加效益，干氣回收C2裝置也將提前建設，預計兩套裝置在2013年建成投產。

4 結束語

天津分公司1 Mt/a乙烯及配套項目總流程暴露出的問題，主要是乙烯原料不足，煉油贏利能力不強。其原因是多方面的，主要原因是煉油能力不足，產品結構不合理。為此，天津分公司圍繞著增產乙烯原料，改善煉油產品結構，進行了一系列技術改造，并制定了規劃方案，以便徹底解決天津分公司1 Mt/a乙烯及配套項目總流程暴露出的問題。

［1］ 趙偉凡，孫麗麗，鞠林青．海南煉油項目總加工流程的優化[J].石油煉制與化工，2007，38（7）：1-5.

［2］ 姜斌，林志偉，毛福忠，等．特大型減壓深拔的減壓塔[J].石油化工設備技術，2009，30（3）：28-31.

［3］ 魏文波.洛陽石化煉油裝置節能潛力分析與優化措施[J].中外能源，2010,15（9）：102-105.

［4］ 張琰彬，郝鵬飛.連續重裝置運行問題分析與對策[J].石化技術與應用，2010，28（1）：46-49.

［5］ 劉家明，孫麗麗. 新建煉油廠的設計探討和實踐，石油煉制與化工，2005-12-18，36（12）：1-5.

［6］ 方向晨. 加氫精制[M]．中國石化出版社，2006，429-431.

Analysis and Countermeasure on the Total Process of TPCC 1.0 Mt/a Ethylene and Supporting Projects

SHI Pei-hua
(Tianjin Petroleum & Chemical Corporation, Tianjin 300271, China)

The design and practical operation of the total process of 1 Mt/a ethylene and supporting projects in Tianjin petroleum & chemical corporation (TPCC) were introduced, some problems and reasons in the design were carefully analyzed. The results show that main problems are that ethylene raw material is unable to meet the requirement; oil refining profit ability is not strong. Main reasons are that refining capacity is insufficient; products structure is not rational. Therefore, TPCC has carried out a series of technical transformation and formulated plans in order to increase ethylene raw material and improve oil refining products structure.

Total process； Problems analysis； Countermeasures

TQ 221

A

1671-0460（2012）06-0606-05

2012-05-21

石培華（1965-），男，天津人，高級工程師，1988年畢業于河北工業大學石油煉制專業，研究方向：煉油工藝管理和技術改造。E-mail：shipeihua.tjsh@sinopec.com。