關于石腦油氮含量指標控制的探索

劉家凱 路軍曉

中海油東方石化有限責任公司 海南 東方 572600

1 前言

中海油東方石化有限責任公司原料預處理裝置，由中國化學工程建設公司（SEI）進行基礎設計，中國石化集團洛陽工程有限公司（LPEC）進行詳細設計和施工建設，加工能力為200萬噸/年，是以加工低硫中間基原油（文昌原油75%）為主，石蠟基原油（西江原油25%）為輔的燃料型常壓蒸餾裝置。原油在本裝置內經脫鹽脫水、初餾系統、常壓蒸餾后被分為石腦油、柴油、催化裂化原料等滿足后續加工裝置要求的物料。初餾塔，常壓塔均采用組合導向浮閥塔盤，石腦油來自初餾塔和常壓塔頂，經回流罐，在出裝置前合并，一起送至罐區。本文主要通過分析石腦油氮含量超標的原因，尋求解決辦法。

石腦油（naphtha）是石油產品之一，又叫化工輕油、粗汽油，是以原油或其他原料加工生產的用于化工原料的輕質油，主要用作化工原料。根據不同操作條件，可生產不同的餾程，主要生產指標有初餾點、終餾點、氮含量等。石腦油產品為原油加工中常減壓蒸餾操作中的初、常頂產品。隨著催化裂化、催化重整、蒸汽裂解制乙烯等工藝的相繼問世與快速發展，石腦油成為二次加工的重要原料。

石腦油特性指標，尤其氮含量指標直接影響下游裝置。石油餾分中的氮含量隨著沸點增加而增加，約80%以上的氮存在于渣油中，但石腦油中仍然有氮元素的存在，而且石腦油中的氮可以使重整裝置催化劑失活，影響催化劑作用效果；含氮化合物對油品安定性也有影響，氮化合物通過自氧化，可生成膠質和有色化合物，使油品的穩定性變差。

2 原因分析

2.1 石腦油氮含量指標現狀

裝置自2022年1月10日開始，原料預處理裝置石腦油出現氮含量控制指標超高現象，產品質量監測出現多個樣品連續不合格，操作調整困難，影響產品順利出廠的問題。超出范圍較大，并不是特例，需要查找原因解決。

2.2 石腦油氮含量超標原因分析

2.2.1 原油配比變化分析

石腦油中的氮含量與加工的原油關系密切，因此首先分析現有加工原油配比，與石腦油氮含量合格時各種原油配比進行對比，我們調查了裝置原油品種及其氮含量的數據，并統計了前期石腦油氮含量合格時與現階段原因配比變化情況進行分析。

通過統計數據可知：加工潿洲原油石腦油（160℃回收質量）收率最高，是西江原油石腦油收率的1.85倍；是陸豐原油石腦油收率的2.1倍，因此可以得出，潿洲原油石腦油中氮含量在三種原油中占比最少。

實驗1：

為了驗證我們的判斷，裝置安排單獨加工潿洲原油（其它操作條件未改變），收集石腦油氮含量數據如下：

表1 裝置單獨加工潿洲原油石腦油氮含量統計

實驗結論：

潿洲原油中氮含量最高，可達1400mg/kg，但石腦油收率可達到西江原油和陸豐原油2倍左右，因此，加工潿洲原油生產的石腦油氮含量相比其它兩種原油最少。

由于原油供應原因，在1月10原油配比發生很大變化，最明顯的變化就是潿洲原油罐存不足，停止加工潿洲原油，因此裝置按西江與陸豐1：1的比例進行生產，相比原來潿洲：西江：陸豐1：1：1，石腦油氮含量占比上升。

由此可見：本次出現石腦油氮含量超標與原油配比變化同時出現，但由于原料供應存在不確定性，調整難度大，還要尋求其它解決方案。

2.2.2 裝置注水調整分析

原油在生產加工過程中，會經過一脫三注，進行脫鹽操作，其中加注最多的就是水，因此水的品質可能會影響石腦油氮含量。本裝置采用硫磺裝置凈化水或新鮮水作為電脫鹽注水；使用含硫污水或新鮮水作為塔頂注水，因此通過實驗改變注水類型，來確定兩者之間的關系。

原油在經過電脫鹽系統時，為了能將原油中的鹽脫出，會通過加入原油加工量3～5%的注水與原油充分混合，再將水經過電脫鹽罐切出，最終達到洗鹽的目的。因此，電脫鹽注水品質有可能對石腦油產品氮含量產生影響。

實驗2：

從1月22日我們將電脫鹽注水改為注新鮮水，其它操作條件不變，收集石腦油數據如下：

表2 裝置電脫鹽注新鮮水與注凈化水石腦油氮含量統計

通過幾天數據收集，當電脫鹽注凈化水時，石腦油氮含量超指標，當電脫鹽注新鮮水時，石腦油氮含量指標數值非常小，遠遠低于控制指標，說明電脫鹽注凈化水對癥結影響較大。因此可能得出結論：硫磺凈化水與原油接觸后對石腦油產品氮含量影響非常大，使用凈化水時的石腦油氮含量約是使用新鮮水時6倍之多。

3 應對措施

通過對石腦油氮含量超標原因的分析，我們確定原油配比變化和電脫鹽注水類型對石腦油產品氮含量影響很大，因此我們采取有針對性的調整操作，實現解決石腦油氮含量超標問題。為了更有效地解決問題，針對要因提出了解決方案及可行性分析，原油配比受供應與計劃所限制，很難改變，因此針對不同“電脫鹽注水品質”制定相應對策并對策方案進行優化選擇。

方案1：電脫鹽注水改用新鮮水

當電脫鹽注水類型改為新鮮水，實施完成后，我們對石腦油氮含量取樣化驗，所有樣品氮含量指標都低于1mg/kg，遠遠小于考核指標≤3mg/kg，樣品合格率100%，但增加了新鮮水使用量，同時增加了大量污水處理費用，成本增加較多，不利于裝置經濟合算。

方案2：調整電脫鹽注凈化水流量（電脫鹽注水量3%～8%的設計要求）

當電脫鹽注凈化水量降至原油加工量2.5%時，已經超出電脫鹽注水范圍，對電脫鹽脫后含鹽效果造成影響，偏離設計值。

實施效果：實施完成后，我們對石腦油氮含量取樣化驗，只有當電脫鹽注凈化水達到原油加工量3%時，樣品才能勉強達到合格指標，而且脫含鹽指標出現超指標。

方案3：改變電脫鹽注水流程，將二級切水回注一級

本次措施實施后，電脫鹽注水在3%～5%時石腦油氮含量指標完全符合要求，滿足電脫鹽注水量3%～8%的設計要求，滿足電脫鹽脫后含鹽控制指標要求。

實施效果：石腦油氮含量指標完全符合要求，合格率100%。

4 結論

針對石腦油產品氮含量指標超標問題，可以采取以下措施，優化操作條件，在保證裝置安全、平穩運行的同時確保產品質量合格。

根據原油供應計劃合理安排原油配比，確保加工原料性質變穩定，減少對產品合格率的影響。

當石腦油氮含量出現異常時，可以通過改變電脫鹽注水類型的方式快速解決問題，防止出現污染產品罐，甚至影響到出廠的嚴重后果。

在確保電脫鹽運行工況正常的前提下，減少新鮮水的使用量，實現凈化熱水的回收利用，降低使用新鮮水產生的成本。

改變電脫鹽注水流程，尋找同時滿足電脫鹽脫后含鹽指標和石腦油氮含量指標合格時的電脫鹽注凈化水量。

優化硫磺裝置凈化水品質，降低凈化水氨氮含量，為裝置提供更加優質的凈化水。