基于APS模型優化蠟油加工方案

許茜+孫鵬濤

摘 要：該文運用APS（生產計劃優化系統），在現有工藝流程及生產操作條件下，對中間物料蠟油的流向進行優化。在目前的加工量下，兩套常減壓裝置生產的蠟油餾分無法滿足三套蠟油加工裝置同時開工所需的處理量，因此，優化蠟油加工裝置的開工及蠟油流向，有助于優化煉油廠產品結構，提高全廠經濟效益。通過經濟效益測算，重催裝置和加氫裂化裝置開工的效益最優。

關鍵詞：蠟油系統 優化 物料流向

中圖分類號：TE624.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（b）-0095-02

蠟油是煉油廠加工的主要中間物料之一，在原油中占13%～29%，在其他主要煉油裝置的產品分布中也有相當大的比例，占14%～23%[1]，蠟油的加工方案會影響煉油廠的產品結構、產品產量、高附加值產品收率等技術經濟指標，最終影響煉油廠全廠經濟效益。烏石化煉油廠具有四套蠟油生產裝置，分別為兩套常減壓蒸餾裝置、二套延遲焦化裝置，蠟油種類分為常減壓直餾蠟油和焦化蠟油兩種；擁有三套蠟油加工裝置，包括100萬t/年蠟油催化裂化裝置、150萬t/年重油催化裂化裝置以及100萬t/年加氫裂化裝置。三套加工裝置除加工能力不同外，其產品結構和收率均有一定的差異。重催主要產品收率為：汽油44.2%，柴油28.0%，油漿5.5%；蠟催主要產品收率為：汽油43.5%，柴油37.4%；加氫裂化主要產品收率為：輕石腦油10.0%，重石腦油38.5%，柴油46.0%。

2016年烏石化公司煉油廠安排加工原油690萬t，可生產蠟油約220萬t，無法滿足三套蠟油裝置全部滿負荷開工，優化蠟油加工裝置的開工及蠟油流向，有助于優化煉油廠產品結構，提高全廠經濟效益。根據生產安排的需要，借助于中石油規劃研究院開發和推廣的APS系統，建立一套從原油采購、裝置加工到產品銷售全過程的數學模型，利用線性規劃的方法優化蠟油加工方案[2]。

1 蠟油加工流程介紹

兩套常減壓裝置在設計上存在差異，而蠟油上游餾出口以及蠟油加工裝置的原料性質控制指標不同，因此在安排蠟油生產及加工流程時有一定的限制。

一套常減壓裝置（簡稱Ⅰ常）主要加工北疆油、西北局原油等低硫高酸、金屬含量高的重質原油，其常三線和減二線為輕蠟油，其他蠟油稱為重蠟油；二套常減壓裝置（簡稱Ⅱ常）主要加工東疆原油、進口原油以及春光原油等高硫低酸度、金屬含量低的輕質原油，其常四線、減二線和減三線為輕蠟油，其他蠟油稱為重蠟油。而兩套延遲焦化裝置的蠟油則主要作為重催裝置的原料，蠟催裝置可少量摻煉，若摻煉比例過高會造成催化劑活性降低較快，需大量補充新催化劑，增加輔助材料的消耗[3]。重催對進料性質的主要要求為：混合殘炭≯7% m/m，蠟催的要求則為：≯1.2% m/m。加氫裂化裝置對進料性質的主要要求為：混合殘炭≯7% m/m，密度≯910 kg/cm3，鐵≯1.5 μg/g，氮≯2 000 μg/g，終餾點≯560 ℃。

由于三套蠟油加工裝置對進料的要求不同，相對優質的蠟油由加氫裂化裝置加工，蠟催設計主要原料為直餾減壓柴油和少量焦化蠟油，重催裝置同時擔負蠟油和重油的平衡，對原料的要求較低，可加工直餾減壓柴油和幾乎全部焦化蠟油。

2 優化測算的條件設置

原油月加工負荷50萬t，原油和產品價格按2016年10月不含稅價格計算，各裝置負荷根據設計負荷設置上限，根據設計負荷的60%設置下限，汽油、煤油、柴油等主要配置成品油根據實際配置要求量固定上下限。由于在該加工負荷下無法滿足三套蠟油加工裝置同時開工，因此，設定三個方案進行比較，分別為：方案1-蠟催與重催（摻渣40%）開工，方案2-蠟催與加氫裂化裝置開工，方案3-重催（摻渣40%）與加氫裂化裝置開工。通過對以上三個方案計算結果中影子價格及經濟效益進行對比，找出蠟油量不足情況下整體優化的方向。

在此需要對影子價格給出定義：影子價格是指在線性規劃模型中，當某個約束達到邊界值時，在該約束條件的右端項增加一個單位時目標函數的變化。如果影子價格為負數，表示該變量在此條件下增加上限量，會增加整體效益；如果影子價格為正數，則表示該變量在此條件下增加上限量，會減少整體效益。無約束時影子價格為0。該信息可用于判斷物料最有效益的走向，為石化企業提高效益提供依據。

3 方案測算及對比

方案1：蠟催與重催（摻渣40%）開工，在此情況下，兩套催化裂化的汽油經醚化裝置切割后，重汽油無法全部由60萬t汽油改質裝置加工，需增開烴重組裝置。各裝置加工負荷及影子價格如表1所示。

從上表可以看出，方案1中蠟催、烴重組以及加氫裂化裝置影子價格均為負值，即增加這些裝置的加工量可增加經濟效益，特別是加氫裂化裝置影子價格的絕對值遠高于蠟催裝置，若蠟油量增加則應首先由加氫裂化裝置加工，效益最優。

方案2：蠟催與加氫裂化裝置開工，如表2所示，在此情況下，焦化蠟油需全部由蠟催裝置加工，會增加新催化劑用量。

方案3：重催（摻渣40%）與加氫裂化裝置開工，加氫裂化滿負荷運行，而重催裝置負荷為77%，如表3所示。在蠟油量不足的前提下，首先確保加氫裂化裝置滿負荷運轉對整體效益是有益的。

方案3經濟效益比方案1高6 208萬元，而方案2經濟效益比方案1高5 829萬元，方案3經濟效益比方案2高379萬元，因此方案排序為：方案3>方案2>方案1，蠟油滿足2套蠟油加工裝置情況下，選擇重催和加氫裂化裝置開工經濟效益最好。

4 結語

為了有效發揮各蠟油加工裝置的作用，根據蠟油性質合理分配有效的資源，以達到煉油廠整體效益最大化的目標，利用APS數學模型對三種裝置開工方案測算，對比結果表明，在蠟油滿足兩套蠟油加工裝置情況下，選擇重催和加氫裂化裝置開工經濟效益最優，并且由于目前芳烴裝置產品石油苯和對二甲苯的價格較高，遠高于汽柴油價格，而加氫裂化裝置生產的重石腦油是芳烴裝置原料之一，應確保加氫裂化裝置滿負荷運行。

重催可摻煉減壓渣油，產品輕質油收率較延遲焦化裝置高，因此，雖然重催裝置單位加工費高于蠟催裝置，但從整體經濟效益角度來看，仍較蠟催裝置好。

另外，重油催化裂化和加氫裂化裝置加工負荷相互影響，今后需根據原油及產品價格變化情況，不斷優化重催裝置和加氫裂化裝置的加工負荷。

參考文獻

[1] 費德亮.煉油廠蠟油系統的運行及節能優化[J].石油煉制與化工，2011，42（5）：85-88.

[2] 張清華，張衛華.RPMS優化軟件在煉廠應用[J].廣東化工，2009，36（11）：162-163.

[3] 邱宏亞.延遲焦化裝置摻煉揚子蠟油的技術分析[J].南煉科技，1997，7（4）：10-12.