“燃料-潤滑油”型煉油廠“油轉特”方案研究

史 曉 迪

(中石化石油化工科學研究院有限公司，北京 100083)

根據生產原料油的不同,橡膠增塑劑主要有3類:石蠟基、芳烴基和環烷基,分別適用于不同的橡膠產品。其中,石蠟基橡膠增塑劑與橡膠相容性較差,限制了其應用,因而市場上應用較多的是芳烴基和環烷基增塑劑。芳烴基橡膠增塑劑與橡膠相容性較好,但一般含有致癌性的多環芳烴,在橡膠生產和使用過程中會釋放有毒物質,因而市場迫切需要環保型芳烴基橡膠增塑劑。

國內對環保型芳烴基橡膠增塑劑的市場需求約為150 kt/a,而國內現有產能僅約60 kt/a,因而多依賴進口。研究表明,通過加工潤滑油基礎油糠醛精制抽出油生產環保型芳烴基橡膠增塑劑,是一條具有經濟性的可行路徑[1]。糠醛抽出油是潤滑油基礎油精制副產物,富含芳烴且經濟價值較低,因而利用糠醛抽出油生產高價值的環保型橡膠增塑劑可為企業提升利潤[2-9]。

近年來,隨著汽油、柴油市場消費量需求增長乏力趨勢不斷加重,以及化工原料和特種化學品需求不斷增加,“燃料型”煉油廠逐漸向“油轉化”和“油轉特”方向發展。某10 Mt/a“燃料-潤滑油”型煉油廠的主要產品為汽油、噴氣燃料、柴油、潤滑油基礎油、石蠟等,而且其潤滑油加工流程采用“老三套”加工工藝,在生產潤滑油基礎油的同時會副產大量糠醛精制抽出油,一般只能用作船用燃料油、瀝青等產品的低價值調合組分。為推動該煉油廠實現“油轉特”轉型發展,考慮以生產環保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產品為轉型方案[10]。因此,設計利用糠醛抽出油生產環保型芳烴基橡膠增塑劑方案,并對該“油轉特”轉型方案進行總流程優化研究。

1 企業流程概述

某10 Mt/a“燃料-潤滑油”型煉油廠主要設有常減壓蒸餾、延遲焦化、蠟油加氫、催化裂化、加氫裂化、連續重整、產品加氫精制、糠醛精制、酮苯脫蠟、白土精制、潤滑油加氫及石蠟加氫等煉油裝置。該廠常減壓蒸餾裝置的部分減壓蠟油作潤滑油基礎油生產裝置的原料,部分減壓蠟油經蠟油加氫精制后作催化裂化裝置原料,其余作為加氫裂化裝置原料;同時部分加氫裂化裝置尾油作為潤滑油加氫裝置原料;部分減壓渣油作為船用燃料油調合組分,其余減壓渣油作為催化裂化裝置摻煉渣油或由延遲焦化裝置處理。

2 煉油廠加工方案

基于煉油廠現有原油加工流程(基礎方案),探索以生產環保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產品推動煉油廠進行“油轉特”轉型,并分別對基礎方案和“油轉特”方案進行全廠總流程測算。

2.1 基礎方案

該煉油廠現有潤滑油加工系統流程如圖1所示。該廠潤滑油系統現有加工流程采用“老三套”加工工藝,部分減壓蠟油經酮苯脫蠟裝置脫蠟后得到脫蠟油和脫油蠟;脫蠟油經糠醛精制裝置加工得到精制油和抽出油,糠醛精制油經過白土精制后生產潤滑油基礎油,而糠醛抽出油作為船用燃料油調合組分外賣;脫油蠟經石蠟精制、石蠟加氫及石蠟成型裝置生產半精煉石蠟或全精煉石蠟;部分減壓蠟油及加氫裂化尾油作為潤滑油加氫裝置原料,經過加氫精制及異構脫蠟后生產加氫潤滑油基礎油或工業白油。

圖1 某煉油廠現有潤滑油加工流程示意

2.2 “油轉特”優化方案

對于基礎方案進行“油轉特”改造規劃方案研究[11]:①增加低硫船用燃料油及高等級瀝青產量;②調整加氫裂化裝置操作參數,增產加氫裂化尾油作為潤滑油加氫異構單元原料,并確保尾油產量滿足潤滑油加氫裝置要求;③將潤滑油加氫裝置加工的直餾潤滑油餾分改進酮苯脫蠟裝置;④利用減三線餾分油及減四線餾分油的糠醛抽出油,生產環保型芳烴基橡膠增塑劑和熱拌瀝青改質劑;⑤潤滑油加氫異構單元主要加工加氫裂化尾油,潤滑油加氫精制單元加工處理糠醛精制油,停開用于糠醛精制油的1號白土精制裝置。優化后的潤滑油加工流程如圖2所示。

圖2 該煉油廠優化后的潤滑油加工流程示意

由圖2可知:在“油轉特”優化方案中,將加工能力較小的原1號糠醛精制裝置改造為環保型芳烴基橡膠增塑劑生產裝置,并新建2號糠醛精制裝置來處理酮苯脫蠟裝置的脫蠟油;糠醛精制油進潤滑油加氫精制單元生產工業白油,而糠醛抽出油作為環保型芳烴基橡膠增塑劑生產裝置的原料,生產環保型芳烴基橡膠芳烴增塑劑;將潤滑油加氫異構裝置的精制單元及異構化單元分開操作,其中潤滑油加氫異構單元的原料全部為加氫裂化尾油;最后,將酮苯脫蠟裝置的蠟下油作為催化裂化原料。

生產方案調整后,增加了低硫船用燃料油及高等級瀝青的產量,并新增了環保型芳烴基橡膠增塑劑的生產流程;進而利用潤滑油加氫裝置的加氫單元處理糠醛精制油,生產工業白油兼產部分API Ⅰ類潤滑油基礎油,利用潤滑油加氫裝置的異構單元處理加氫裂化尾油,生產加氫基礎油及工業白油。

3 新舊方案比較

3.1 外購原料對比

優化前后不同加工方案下加工原油/原料組成如表1所示。由表1可知:“油轉特”方案與基礎方案的原油加工規模均為10 Mt/a;通過調整生產方案,“油轉特”方案無外購烷基化油,但外購天然氣增多。全廠流程優化后,汽油池組分性質得到改善,所以無需外購烷基化油,但加氫過程氫耗增大而導致天然氣外購量增多。

表1 兩種方案原料組成對比 kt/a

3.2 裝置負荷對比

兩種方案中主要加工單元的加工負荷對比如表2所示。由表2可知:由于增加了低硫船用燃料油及高等級瀝青的產量以及潤滑油基礎油生產裝置原料加工量增加,煉油系統催化裂化、延遲焦化等裝置加工負荷下降。潤滑油加工系統原料量增加,新建的2號糠醛裝置加工負荷為462.96 kt/a,改造的環保型芳烴基橡膠增塑劑生產裝置的加工負荷為65.09 kt/a。

表2 兩種方案主要裝置加工負荷對比 kt/a

3.3 產品結構對比

兩種方案的主要產品分布如表3所示。由表3可以看出:與基礎方案相比,“油轉特”優化方案的汽油和柴油收率明顯下降,分別下降6.5%和7.9%,煤油產品收率雖然小幅增加,但成品油總收率由62.74%降至50.69%;低硫重質船用燃料油收率則由4.3%增加至6.6%;70A瀝青產率增幅較大,由1.35%增至7.81%;潤滑油基礎油及白油的產率由6.1%增至7.9%,其中潤滑油基礎油的品質提高,能夠生產出HVI Ⅱ+類基礎油,工業白油的種類也增多;優化方案增加了環保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產品的生產流程,特種產品產率為1.74%。相比之下,采用“油轉特”優化方案后成品油收率下降12.00百分點,船用燃料油收率增加2.25百分點,潤滑油基礎油及白油產率增加1.77百分點,特種產品產率增加1.74百分點,全廠產品結構表現出由燃油向特種油品轉化的趨勢,達到了“油轉特”的目的。

表3 兩種方案主要產品分布對比 w,%

3.4 效益對比

在國際原油價格為80美元/bbl(1 bbl≈159 L)及國內過去三年平均原油價格下分別對兩種方案進行效益測算,結果如表4、表5所示。從表4和表5可以看出,采用不同的價格體系進行測算,“油轉特”方案的總利潤均比基礎方案有明顯增加。在80美元/bbl價格體系下,加工每噸原油的效益增加73.69元,全年效益增加73 690萬元;在國內過去三年平均價格體系下,加工每噸原油的效益增加26.55元,全年效益增加26 552萬元。相比基礎方案,“油轉特”優化方案雖然增加了新建及改造裝置的投資,但通過全廠流程優化不再需要外購烷基化油,使全廠原料成本降低、產品結構改善,從而使全廠效益明顯上升。因此,該煉油廠的“油轉特”優化方案對其他需要進行“油轉特”轉型的煉油廠具有一定的借鑒意義。

表4 80美元/bbl價格體系下兩種方案效益對比

表5 國內過去三年平均價格體系下兩種方案效益對比

綜上可知,該10 Mt/a“燃料-潤滑油”型煉油廠,采用生產包含環保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產品的“油轉特”轉型方案,通過增加低硫重質船用燃料油、高等級瀝青產品產量以及增設環保型芳烴基橡膠增塑劑的生產流程,煉油廠成品油收率降低,船用燃料油、潤滑油基礎油以及特種產品產率增加,煉油廠效益明顯提升。

4 結 論

(1)對某10 Mt/a“燃料-潤滑油”型煉油廠,采用生產包含環保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產品的“油轉特”優化方案,通過增加低硫重質船用燃料油和高等級瀝青產品產量以及增設環保型芳烴基橡膠增塑劑的生產流程,降低了煉油廠成品油收率,提高了船用燃料油、潤滑油基礎油以及特種產品產率,煉油廠效益得到明顯提升。

(2)與該廠原加工流程相比,“油轉特”優化方案無外購烷基化油,但外購天然氣量增多;增加了特色產品低硫重質船用燃料油及高等級瀝青產品的產量;潤滑油加氫異構裝置的精制單元及異構化單元分開操作,糠醛精制油由潤滑油加氫精制單元生產工業白油,糠醛抽出油則用于生產環保型芳烴基橡膠增塑劑;潤滑油加氫異構單元原料全部調整為加氫裂化尾油;最大化地生產潤滑油基礎油、工業白油以及特種產品。

(3)與原加工流程相比,采用設計的“油轉特”優化方案后,成品油收率下降12.00百分點,船用燃料油收率增加2.25百分點,基礎油及白油產率增加1.77百分點,特種產品產率增加1.74百分點。