降低柴汽比的技術措施在某煉油廠的實踐與認識

王樹利 李林 孫麗琳

中國石油蘭州石化公司煉油廠

近年來，隨著國民經濟產業結構的調整，我國成品油消費結構發生了較大變化，突出表現在柴汽比方面，柴油消費明顯放緩，汽油消費增長較快，柴汽比呈下降趨勢，已從2010年的2.17降至2014年的1.61，2015年進一步降至1.46[1]。有研究預測，從中國的經濟增速、產業結構、汽車行業及房地產行業的發展來看，到2030年，柴汽比將繼續降至0.90[2]，未來一段時間內柴油消費增長將慢于汽油。面對這種變化趨勢，為適應市場需求，實現提質增效，煉油廠優化調整產品結構，降低柴汽比勢在必行。國內煉油廠降低柴汽比主要措施從增產汽油、減產柴油、優化利用或消化柴油資源等方面考慮。增產汽油措施包括增加烷基化油產量、增大異構化裝置規模、提高催化裂化、重整裝置加工負荷等；減產柴油措施包括改進生產工藝、增大催化柴油等劣質柴油加氫裂化規模等；優化利用或消化柴油資源包括以輕柴油替代部分直餾石腦油用作乙烯裂解裝置原料[3]。某煉油廠結合自身加工流程，通過優化裝置操作條件、優化常減壓裝置重柴油加工流程、應用新型催化裂化催化劑、催化裂化裝置MIP技術改造、烷基化裝置擴能改造等，有效地降低了柴油產量。

1 降低柴汽比的技術措施

1.1 裝置操作優化

1.1.1常減壓裝置操作優化

(1) 常減壓裝置常三線重柴油95%餾出溫度正常控制指標為≤380 ℃，實際生產中按照≤365 ℃控制，以降低柴油收率，實施后柴油質量收率降低約2%。

(2) 將部分常二線輕柴油作為乙烯裂解裝置原料。

1.1.2催化裂化裝置操作優化

(1) 通過工業試驗，在滿足半成品罐汽油質量的前提下，將一套催化裂化裝置汽油干點由196～201 ℃提高至198～203 ℃，將二套催化裂化裝置汽油干點由198～202 ℃提高至201～203 ℃，以提高汽油收率。

(2) 將一套催化裂化裝置反應溫度由502～504 ℃提高至510～515 ℃，二套催化裂化裝置反應溫度由502～504 ℃提高至505～506 ℃，以加大催化反應深度，提高催化轉化率，實現多產汽油、少產柴油的目的。

1.1.3柴油加氫裝置操作優化

將柴油加氫裝置石腦油干點由190～200 ℃提高至195～205 ℃，以降低柴油收率。石腦油干點提高后，裝置柴油質量收率下降1%左右。

1.2 重柴油加工流程優化

研究表明，催化裂化裝置摻煉常減壓裝置柴油后，能夠起到降低柴汽比的作用[4-5]。該煉油廠二套常減壓裝置減一線重柴油原加工流程為與常三線重柴油合并后進入柴油加氫裝置加工，為減少柴油產量，采用蘭州化工研究中心開發的催化裂化摻煉重質柴油工藝技術，通過新增工藝流程，將減一線重柴油送入一套催化裂化裝置MGD噴嘴進行加工，使其進行深度裂化，轉化為汽油和液化氣，達到降低柴汽比的目的。標定結果表明，在摻煉占總催化原料質量10%的減一線重柴油后，裝置產品分布對比見表1。由表1可看出，汽油、液態烴質量收率分別增加1.28%和0.55%，柴油質量收率下降1.02%，柴汽比由0.35降至0.32，達到預期效果。

表1 摻煉重柴油前后裝置產品分布對比w/%項目干氣液態烴汽油柴油催化油漿(催化燒焦+損失)摻煉前3.4216.8249.6417.133.359.64摻煉后3.1617.3750.9216.112.489.96差值-0.260.551.28-1.02-0.870.32

另外，該煉油廠一套常減壓裝置減頂柴油原加工流程為與常三線重柴油合并后進入柴油加氫裝置加工，通過利用閑置溶劑脫蠟裝置對減頂柴油進行加工處理，脫蠟后柴油作為低凝柴油原料，其余全部作為催化裂化裝置原料。2015-2019年期間，共加工減頂柴油654 862 t，生產脫蠟柴油453 939 t，柴油蠟膏200 803 t，柴油蠟膏送至催化裂化裝置作為原料，在一定程度上減少了柴油產量。

1.3 應用新型催化裂化催化劑

2017年，為增產汽油，在二套催化裂化裝置上進行了多產汽油的催化裂化催化劑LPC-70的工業應用，催化裂化催化劑LPC-70含有富B酸多級孔基質材料，可有效提高重油轉化能力，并提高汽油收率。應用結果表明，使用多產汽油的催化裂化催化劑LPC-70后，在原料劣質化的條件下，汽油質量收率增加2.53%，柴油質量收率下降2.77%，柴汽比由0.46降至0.39，效果明顯[6]。

2018年，為實現國Ⅵ汽油質量升級，在一套催化裂化裝置進行降烯烴催化劑LPC-65工業應用，二套催化裂化裝置進行降烯烴催化劑LPC-70工業應用。降烯烴催化劑LPC-65/LPC-70是在富B酸多級孔基質材料的基礎上，結合抗重金屬污染技術、高稀土含量超穩Y降烯烴技術以及高性能ZSM-5分子篩增加辛烷值技術研發而成[6-7]，能改善氫轉移活性和選擇性，具有較高的活性、較強的重油轉化能力、較好的抗重金屬污染能力以及良好的焦炭選擇性，可在顯著降低汽油烯烴的同時，提高汽油收率，降低柴油收率。新型催化裂化催化劑應用后裝置產品分布對比見表2。其中，一套催化裂化裝置汽油質量收率增加1.22%，柴油質量收率下降1.12%；二套催化裂化裝置汽油質量收率增加4.07%，柴油質量收率下降4.27%。同時，液態烴質量收率增加，總液收增加，催化劑單耗下降[7-8]，表明新型催化裂化催化劑對降低柴汽比效果較好。

表2 使用新型催化劑前后產品分布對比w/%裝置項目干氣液態烴汽油柴油催化油漿(催化燒焦+損失)一套催化裂化裝置使用前3.7517.6448.4617.313.259.59使用后3.5218.0749.6816.193.029.52差值-0.230.431.22-1.12-0.23-0.07二套催化裂化裝置使用前3.8816.4145.6822.123.018.90使用后3.5916.8149.7517.852.669.34差值-0.290.404.07-4.27-0.350.44

1.4 催化裂化裝置MIP技術改造

MIP技術為中國石化石油化工科學研究院開發的多產異構烷烴的催化裂化工藝技術，此工藝采用串聯提升管反應器，將催化裂化反應過程分成兩個反應區，使一次反應和二次反應具有可控性和可選擇性，第一反應區以一次裂化反應為主，采用較高的反應溫度和較大的劑油比，裂解較重的原料油，并生成較多的烯烴；第二反應區主要增加氫轉移反應和異構化反應，抑制二次裂化反應，采用較低的反應溫度和較長的反應時間[9]，在顯著降低汽油烯烴含量的同時，還可改善產品分布。已改造裝置運行結果表明，汽油、液化氣質量收率增加，柴油質量收率下降[10]。

某煉油廠為解決汽油烯烴調合困難的問題，滿足車用乙醇汽油調合組分油國ⅥB標準的實施，于2019年裝置大檢修期間對二套催化裂化裝置進行了MIP技術改造，改造主要內容為：①原提升管反應器增加第二反應區，更新為一反和二反串聯的反應器；②原料噴嘴下移6.7 m，并由BWJ-Ⅲ型噴嘴升級為BWJ-Ⅳ型噴嘴；二反入口新增開工提升蒸汽噴嘴，MGD汽油上噴嘴取消，急冷油與急冷水噴嘴合并，回煉油與回煉油漿噴嘴合并；③兩臺外取熱器直徑均由2 600 mm更新為3 300 mm，外取熱器汽包直徑由2 000 mm更新為2 400 mm；④新增1臺增壓機，流量(0 ℃、101.325 kPa下)450 m3/min。

二套催化裂化裝置MIP技術改造前后產品分布對比見表3。由表3可以看出，改造后，汽油質量收率提高2.17%，液態烴質量收率提高1.62%，柴油質量收率下降3.61%，有效地降低了柴油產量。同時，從生產運行實際情況來看，汽油烯烴體積分數降低5%左右，研究法辛烷值(RON)上升0.7個單位，能夠滿足國Ⅵ汽油調合要求，達到預期改造目的。

表3 MIP技術改造前后裝置產品分布對比w/%項目干氣液態烴汽油柴油催化油漿催化燒焦加工損失改造前(2018年)3.4917.4747.5121.792.796.820.13改造后(2019年7-12月)3.4819.0949.6818.182.696.780.10差值-0.011.622.17-3.61-0.1-0.04-0.03

1.5 烷基化裝置擴能改造

與國Ⅴ車用汽油標準相比，國Ⅵ車用汽油標準中汽油烯烴體積分數由24%先降至18%(國ⅥA)，再進一步降至15%(國ⅥB)，控制更加嚴格。公司實際生產汽油烯烴含量偏高，難以滿足國Ⅵ車用汽油調合的要求，而烷基化油辛烷值高，且低含硫，不含烯烴、芳烴，不含氧，是一種近乎完美的汽油調合組分。原烷基化裝置生產能力為11.3×104t/a，裝置自開工已運行20余年。由于酸、堿等腐蝕介質的存在，反應器、壓縮機等關鍵設備存在不同程度的腐蝕及老化。另外，按照加工流程，輕C4通過MTBE裝置和聚異丁烯裝置加工后，尚有約10×104t/a輕C4作為液化氣出售。鑒于此，為實現國Ⅵ汽油質量升級，2018年，對烷基化裝置進行了擴能改造，能力提高至20×104t/a，以增產高辛烷值汽油調合組分。

烷基化裝置擴能改造后，以過剩輕C4、醚后C4和聚異丁烯裝置尾氣為原料，采用流出物制冷硫酸法烷基化工藝，生產車用異辛烷或航空異辛烷，裝置由原料預處理、烷基化反應、閃蒸及壓縮制冷、反應產物精制、反應產物分餾5個系統組成，其主要工藝流程見圖1。裝置擴能改造完成后，于2018年12月25日實現一次開車成功，有效地提高了烷基化油的產量。改造前后異辛烷產量對比見表4，從表4可以看出，2019年，車用異辛烷與航空異辛烷產量均明顯增加，總量增加60 047 t，增效顯著。

為提高裝置異辛烷收率，對烷基化裝置原料組成進行了調整，逐步將原料中輕C4質量分數從設計的31.67%調整至全部為輕C4。裝置原料全部調整為輕C4后，原料中總烯烴和異丁烯質量分數增加，異丁烷質量分數減少。結果表明，在原料全部為輕C4的條件下，裝置能達到設計加工能力，反應溫度控制在3.5～6.6 ℃，反應壓力控制在0.44 MPa，主要操作條件未出現較大波動，異辛烷收率較原料調整前升高，最高達到83.59%，比設計值提高10百分點，研究法辛烷值略有下降，產品滿足汽油調合需要，有效地增產了高辛烷值汽油調合組分，為增產汽油創造了條件。

表4 改造前后異辛烷產量對比t項目車用異辛烷航空異辛烷合計改造前(2018年)91 2001 09692 296改造后(2019年)149 3283 015152 343差值58 1281 91960 047

2 降低柴汽比的效果

某煉油廠近年來通過采取裝置操作優化、加工流程優化、應用新型催化裂化催化劑、裝置技術改造等技術措施，全廠柴汽比從2015年的1.55降至2020年的1.34。2019年，全廠柴汽比增至1.48，主要是由于2019年4-6月裝置進行了大檢修，檢修完成開車后，周邊煉油廠隨即進入檢修階段，為滿足周邊市場供應，階段性地增產了柴油，但全廠柴汽比整體呈下降趨勢。

表5 2015-2020年柴汽比變化情況年份柴油產量/t汽油產量/t柴汽比2015年3 828 653.152 465 060.051.552016年3 055 894.122 037 103.891.502017年3 053 181.912 236 028.261.372018年3 269 267.052 357 053.321.392019年3 369 608.942 280 561.551.482020年(截至2月)480 000.71357 888.291.34

3 結語

在近年來柴汽比變化的趨勢下，某煉油廠結合自身加工流程，通過優化常減壓裝置、催化裂化裝置、柴油加氫裝置操作條件，將常減壓裝置減頂柴油改進溶劑脫蠟裝置加工、減一線重柴油改進一套催化裂化裝置加工，兩套催化裂化裝置應用新型催化裂化催化劑，二套催化裂化裝置進行MIP技術改造，烷基化裝置進行擴能改造，全廠柴汽比從2015年的1.55降至2020年的1.34。另外，為進一步減產柴油，新建了柴油加氫改質裝置，采用FDHC技術，通過中壓加氫裂化將直餾柴油轉化為航煤、石腦油等產品，已于2020年底建成投產。規劃對柴油加氫裝置進行加氫裂化改造、連續重整裝置進行擴能改造，以增產汽油，屆時柴汽比將進一步下降。

在以上技術措施中：①優化裝置操作條件雖能在一定程度上降低柴汽比，但下降幅度有限；②優化重柴油加工流程需結合本廠生產裝置配置情況，將重柴油改至催化裂化或加氫裂化裝置加工；③催化裂化裝置應用新型多產汽油催化劑是最直接有效的方法；④裝置技術改造需統籌考慮本廠加工原油性質、物料平衡及加工流程，選擇適合的改造方案。

降低煉油廠柴汽比是一項系統工程，無法單獨通過某項措施來實現，而是需要綜合考慮全廠情況，進行全流程優化，以得出最優的技術方案。