提高尼日爾煉廠成品柴油密度的可行性分析

周鴻剛 周小朋（中石油蘭州石化分公司 甘肅 蘭州730060）

尼日爾津德爾煉油有限公司（尼日爾煉廠）是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司和尼日爾能礦部合資建設(shè)的尼日爾境內(nèi)第一座現(xiàn)代化煉廠，煉廠主要包括常壓蒸餾、重油催化裂化、催化重整與柴油加氫等9套工藝裝置以及發(fā)電站等22套輔助系統(tǒng)，煉廠產(chǎn)品除滿足尼日爾國(guó)內(nèi)的需求外，部分產(chǎn)品還出口到周邊一些國(guó)家。

柴油是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，柴油機(jī)的工作循環(huán)有進(jìn)氣、壓縮、膨脹作功和排氣四個(gè)過程，柴油是用高壓油泵噴入氣缸中，經(jīng)霧化后的細(xì)小油滴與被壓縮的高溫空氣混合，迅速蒸發(fā)汽化、自燃發(fā)火，隨之膨脹作功。由于柴油機(jī)的壓縮比及氣缸內(nèi)的溫度和壓力都明顯高于汽油機(jī)，因此其熱效率一般比汽油機(jī)高，當(dāng)二者功率相同時(shí)，柴油機(jī)可節(jié)約燃料20%～30%[1]。

成品柴油由不同的柴油組分調(diào)和而成，是復(fù)雜的烴類混合物，碳原子數(shù)約10～24。密度指標(biāo)是柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的一項(xiàng)，與柴油組分的化學(xué)組成密切相關(guān)，尼日爾石油部和一些客戶頻繁地詢問煉廠生產(chǎn)增加柴油密度的可能性，本文從不同方面對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)地分析說明。

1 不同國(guó)家柴油標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

世界上不同的國(guó)家和地區(qū)，柴油的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，表1列出了相關(guān)國(guó)家的柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵項(xiàng)目對(duì)比。

表1 不同國(guó)家柴油標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵項(xiàng)目的對(duì)比

從表1可以看出，不同國(guó)家的柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不一樣，尼日爾柴油的密度指標(biāo)≥820 kg/m3，濁點(diǎn)指標(biāo)≤+5℃。

不同國(guó)家對(duì)柴油產(chǎn)品的密度要求不同，高密度的柴油燃料具有較高的熱值，發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生較高的動(dòng)力輸出，燃燒也更經(jīng)濟(jì)，密度低限是判斷發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最大動(dòng)力輸出的最低要求，通過噴油器調(diào)節(jié)霧化流量，密度高限是為了防止在發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生黑煙。不同國(guó)家或同一國(guó)家不同季節(jié)依據(jù)天氣情況的不同，對(duì)柴油的標(biāo)準(zhǔn)也有不同要求，評(píng)定柴油低溫流動(dòng)性能的指標(biāo)也不相同，尼日爾國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)以濁點(diǎn)表征柴油的低溫流動(dòng)性，它關(guān)系到柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)在低溫下能否正常供油，而且與柴油在低溫下的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)能否正常進(jìn)行有密切關(guān)系。柴油不同指標(biāo)之間的結(jié)果是相互影響的，在提高柴油密度的同時(shí)，主要考慮對(duì)濁點(diǎn)的影響。

2 原油性質(zhì)對(duì)柴油密度和濁點(diǎn)的影響

尼日爾煉廠所加工的原油直接從油田通過管輸至煉廠，進(jìn)廠原油由最初兩個(gè)區(qū)塊（A和B）的混合原油變成三個(gè)區(qū)塊（A、B和C）的混合原油，為了解其性質(zhì)，分別對(duì)三個(gè)區(qū)塊的原油及不同比例的混合原油進(jìn)行實(shí)沸點(diǎn)蒸餾原油評(píng)價(jià)和色譜模擬餾程分析，結(jié)果表明兩個(gè)區(qū)塊混合原油性質(zhì)屬于輕質(zhì)低硫石蠟基，三個(gè)區(qū)塊混合原油性質(zhì)屬于中質(zhì)低硫石蠟基，而且后者比前者密度增加了十個(gè)單位，硫含量增加了一倍，這對(duì)成品柴油的密度和濁點(diǎn)也產(chǎn)生了一定影響，如表2 所示（各個(gè)結(jié)果均為平均值）。

表2 原油比例對(duì)柴油密度和濁點(diǎn)的影響

可以看出，在進(jìn)廠原油只有兩個(gè)區(qū)塊時(shí)，原油密度在850 kg/m3左右，成品柴油的密度基本都達(dá)不到指標(biāo)，但濁點(diǎn)滿足指標(biāo)，正因?yàn)榇耍?015 年下半年以前，與尼石油部開會(huì)討論決定，將柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)密度分為內(nèi)銷和外銷，內(nèi)銷密度≥810 kg/m3，外銷密度≥820 kg/m3，這解決了生產(chǎn)的難題，2015年下半年以后，隨著C 區(qū)塊比例的不斷上升，原油密度在860 kg/m3左右，成品柴油的密度滿足指標(biāo)要求，濁點(diǎn)也合格但卡邊，生產(chǎn)易于操作，因此柴油標(biāo)準(zhǔn)再?zèng)]有分為內(nèi)銷和外銷。說明三個(gè)原油區(qū)塊比例的變化會(huì)影響成品柴油的密度和濁點(diǎn)，當(dāng)進(jìn)廠原油密度增加時(shí)，柴油的密度和濁點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)的增大，因此必須同時(shí)考慮這兩個(gè)指標(biāo)，不能單純的只增加密度。

3 實(shí)際生產(chǎn)情況的分析

煉廠成品柴油的組分主要包括常一線、常二線、常三線和精制柴油。柴油加氫的原料是催化柴油，受限于氫氣的量，直餾柴油組分未進(jìn)行加氫處理，常一線煤油組分由于冰點(diǎn)高達(dá)-40℃，而且密度也不合格，因此不能生產(chǎn)航煤，也直接進(jìn)入柴油成品罐，柴油的各組分性質(zhì)如表3所示（在現(xiàn)有正常生產(chǎn)工況下均值）。

表3 柴油各組分的性質(zhì)

各組分作用：常一線和常二線主要降低成品柴油的濁點(diǎn)，保證成品柴油有良好的蒸發(fā)性能，但影響密度的增加，同時(shí)三個(gè)區(qū)塊原油的常二線收率也比兩個(gè)區(qū)塊原油的有所下降；常三線和精制柴油提高成品柴油的密度和十六烷指數(shù)，但影響濁點(diǎn)的降低，柴油加氫精制用以改善柴油的質(zhì)量。

生產(chǎn)上采取的提高成品柴油密度的措施主要包括：（1）提高常三線的95%回收溫度，目前控制≤385℃，意味著成品柴油濁點(diǎn)有可能不合格；（2）提高催化柴油的95%回收溫度，目前控制≤365℃，從而提高精制柴油的密度和濁點(diǎn)，也可能造成成品柴油的濁點(diǎn)有可能不合格。綜合以上可以看出，要提高成品柴油的密度，在生產(chǎn)上采取的措施十分有限，同時(shí)還要考慮對(duì)濁點(diǎn)的影響，當(dāng)然生產(chǎn)系統(tǒng)會(huì)依據(jù)銷售情況和市場(chǎng)信息會(huì)及時(shí)作出生產(chǎn)方案的調(diào)整，但必須滿足各產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

4 結(jié)語

（1）柴油的密度和濁點(diǎn)是相互矛盾的一組指標(biāo)，提高密度，可能引起濁點(diǎn)不合格，若密度低甚至不合格，則濁點(diǎn)會(huì)更合格，因此兩者需兼顧。

（2）原油性質(zhì)對(duì)柴油的密度和濁點(diǎn)有明顯影響，現(xiàn)有三個(gè)區(qū)塊比例的原油性質(zhì)，成品柴油密度完全滿足指標(biāo)，濁點(diǎn)也合格。

（3）尼日爾柴油標(biāo)準(zhǔn)濁點(diǎn)≤+5℃限制了柴油密度的提高，如果尼石油部同意放寬濁點(diǎn)的指標(biāo)，可以通過：一、深拔常三和催化柴油95%回收溫度來提高成品柴油密度；二、尋找煤油客戶，將常一線抽出作為產(chǎn)品單獨(dú)賣，不作為柴油的調(diào)和組分來提高成品柴油的密度。

（4）由于對(duì)濁點(diǎn)指標(biāo)的影響，依據(jù)尼日爾煉廠現(xiàn)有的原油性質(zhì)和生產(chǎn)工況，不可能提高成品柴油的密度。