蘭創(chuàng)宏，李志超，吳占永，劉建楠，李永洲，張健，馬軍兵，張志宏

（1. 中國(guó)石油慶陽(yáng)石化分公司， 甘肅 慶陽(yáng) 744500； 2. 中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計(jì)分公司， 山東 青島 266071）

慶陽(yáng)石化國(guó)Ⅵ汽油升級(jí)研究

蘭創(chuàng)宏1，李志超2，吳占永1，劉建楠1，李永洲1，張健1，馬軍兵1，張志宏1

（1. 中國(guó)石油慶陽(yáng)石化分公司， 甘肅 慶陽(yáng) 744500； 2. 中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計(jì)分公司， 山東 青島 266071）

國(guó)家已頒布第六階段汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)苯、烯烴和芳烴含量有更嚴(yán)格的要求。分析慶陽(yáng)石化公司汽油生產(chǎn)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其國(guó)Ⅵ汽油生產(chǎn)存在辛烷值不足和烯烴含量過(guò)高的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多方案對(duì)比，確定異構(gòu)化+醚化+烷基化路線是適合慶陽(yáng)石化公司國(guó)Ⅵ汽油升級(jí)路線。分析國(guó)家對(duì)國(guó)Ⅵ汽油的升級(jí)安排和慶陽(yáng)石化公司的現(xiàn)實(shí)需求，建議采用分步分期實(shí)施的方案：先建設(shè)異構(gòu)化裝置，提高汽油池辛烷值，減少乙醇汽油調(diào)合組分油產(chǎn)量；其次建設(shè)醚化裝置，大幅降低汽油池烯烴含量，滿足滿足國(guó)ⅥA階段汽油的要求；最后建設(shè)烷基化裝置，增產(chǎn)汽油并進(jìn)一步稀釋汽油池烯烴含量，生產(chǎn)國(guó)ⅥB階段汽油。

汽油升級(jí)；異構(gòu)化；醚化；烷基化

2016年12月23日，國(guó)家正式發(fā)布第六階段車(chē)用汽柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)Ⅵ汽油將分兩階段實(shí)施，ⅥA階段技術(shù)要求過(guò)渡期至2023年12月31日，自2024年1月1日起實(shí)施ⅥB階段車(chē)用汽油的技術(shù)要求，主要技術(shù)指標(biāo)表1。

表1 車(chē)用汽油標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)Table 1 Main technical parameters of the gasoline

國(guó)Ⅵ乙醇汽油調(diào)合組分油標(biāo)準(zhǔn)尚未發(fā)布，參考國(guó)Ⅵ汽油標(biāo)準(zhǔn)ⅥB階段以及國(guó)Ⅴ車(chē)用汽油和乙醇汽油調(diào)合組分油之間的質(zhì)量差異，預(yù)測(cè)國(guó)Ⅵ乙醇汽油 組分油標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)表2。

表2 乙醇汽油調(diào)合組分油標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)Table 2 Main technical parameters of the gasohol

慶陽(yáng)石化公司經(jīng)過(guò)多年持續(xù)的升級(jí)改造，汽油產(chǎn)品已提前達(dá)到了國(guó)Ⅴ，主要的汽油牌號(hào)有 92#、95#和92#乙醇汽油調(diào)合組分油等，汽油池主要性質(zhì)見(jiàn)表3。

表3 慶陽(yáng)石化現(xiàn)狀汽油池主要參數(shù)Table 3 Main properties of current gasoline pool in Qingyang petrochemical company

目前慶陽(yáng)石化公司國(guó)Ⅵ汽油生產(chǎn)仍存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

辛烷值不足：汽油池平均辛烷值僅為90.61，需生產(chǎn)較多的 92#乙醇汽油調(diào)合組分油（辛烷值較低）。由于92#乙醇汽油調(diào)合組分油的需求正在逐漸萎縮，未來(lái)慶陽(yáng)石化公司乙醇汽油調(diào)合組分油產(chǎn)量將不大于40萬(wàn)t/a，辛烷值矛盾將更加突出，高標(biāo)號(hào)汽油（95#、98#）生產(chǎn)將日益困難。

烯烴含量高：催化汽油加氫后烯烴含量為40vol%，且在汽油池中占比高（58.09%(wt)），導(dǎo)致汽油池烯烴含量（23.90%(vol)）遠(yuǎn)高于國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)的要求。

為此，慶陽(yáng)石化公司及時(shí)對(duì)國(guó)Ⅵ汽油升級(jí)進(jìn)行了研究。

1 國(guó)Ⅵ汽油升級(jí)研究

降低汽油烯烴含量，提高汽油池辛烷值是制約慶陽(yáng)石化汽油質(zhì)量升級(jí)的關(guān)鍵問(wèn)題。另外，慶陽(yáng)石化公司有生產(chǎn)乙醇汽油調(diào)合組分油的市場(chǎng)需求，汽油質(zhì)量升級(jí)還需兼顧汽油池氧含量的問(wèn)題。

分析慶陽(yáng)石化總工藝流程和汽油生產(chǎn)的特點(diǎn)，國(guó)Ⅵ汽油升級(jí)的關(guān)鍵點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

慶陽(yáng)石化公司拔頭油主要為 C5/C6的輕質(zhì)烷烴，雖然具有硫、氮和烯烴等雜質(zhì)含量低的有點(diǎn)，但由于辛烷值較低，調(diào)入汽油后會(huì)拉低了汽油池的辛烷值。提高拔頭油的辛烷值，通?？梢圆捎卯悩?gòu)化工藝。異構(gòu)化工藝是在催化劑的作用下，將直鏈烷烴轉(zhuǎn)化為帶直鏈的異構(gòu)體，從而提高辛烷值。根據(jù)工藝方案的不同，異構(gòu)化油的辛烷值最高可達(dá)93[1-3]。

慶陽(yáng)石化公司有豐富的 C4資源，發(fā)展烷基化技術(shù)具有天然的優(yōu)勢(shì)，可新建烷基化裝置，增加汽油調(diào)合組分，稀釋汽油池的烯烴含量。烷基化工藝是在催化劑作用下，使異丁烷和丁烯反應(yīng)生成烷基化油的過(guò)程[4,5]。

慶陽(yáng)石化公司催化汽油烯烴含量較高，采用醚化工藝可顯著降低烯烴含量，并提高辛烷值。醚化工藝是以輕汽油中的活性烯烴在催化劑的作用下與甲醇進(jìn)行醚化反應(yīng)，生成辛烷值高而蒸汽壓低的醚化汽油[6-8]。

圍繞減少降低汽油池烯烴含量、提高汽油池辛烷值等問(wèn)題，對(duì)方案一（異構(gòu)化+烷基化）、方案二（烷基化+醚化）、方案三（異構(gòu)化+醚化）和方案四（異構(gòu)化+烷基化+醚化）等四個(gè)方案進(jìn)行了對(duì)比分析。

1.1 方案一：異構(gòu)化+烷基化

新建異構(gòu)化裝置對(duì)拔頭油改質(zhì)，異構(gòu)化油的辛烷值按90設(shè)計(jì)。新建烷基化裝置處理醚后C4、重整液化氣，把液化氣轉(zhuǎn)化汽油。方案一汽油調(diào)合表見(jiàn)表4。

方案一汽油池烯烴含量降低至22.11%，辛烷值提高至92.83，可以少產(chǎn)甚至不產(chǎn)乙醇汽油調(diào)合組分油。雖然異構(gòu)化裝置大幅提高汽油池的辛烷值，可大幅減少乙醇汽油調(diào)合組分油的產(chǎn)量，但受原料限制，烷基化油產(chǎn)量有限，汽油池烯烴含量仍遠(yuǎn)不能滿足國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 方案一汽油池主要參數(shù)Table 4 Main properties of gasoline pool in plan A

1.2 方案二：烷基化+醚化

雖然烷基化油性質(zhì)好（零芳烴、零烯烴、辛烷值高等），但受原料限制，烷基化油產(chǎn)量有限，汽油池烯烴降低幅度不大。針對(duì)汽油烯烴的問(wèn)題，方案二采用新建烷基化和醚化的路線，汽油調(diào)合情況見(jiàn)表5。

表5 方案二汽油池主要參數(shù)Table 5 Main properties of gasoline pool in plan B

新建了醚化裝置后，方案二烯烴含量大幅降低至14.24l%(vol)，已經(jīng)達(dá)到了國(guó)ⅥB階段的要求。顯然，醚化裝置可以有效降低汽油池的烯烴含量。由于低辛烷值拔頭油的辛烷值沒(méi)有提高，而烷基化油和醚化輕汽油的辛烷值貢獻(xiàn)又有限，方案二汽油池辛烷值較現(xiàn)狀僅提高0.33個(gè)單位，導(dǎo)致汽油池辛烷值值不足，每年需要至少生產(chǎn)74萬(wàn)t的乙醇汽油調(diào)合組分油。

雖然方案二全廠汽油烯烴、芳烴、氧含量等指標(biāo)滿足國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)，但辛烷值仍偏低，過(guò)量的乙醇汽油調(diào)合組分油將銷售困難。

1.3 方案三：異構(gòu)化+醚化

從方案一和方案二中可以看到，異構(gòu)化裝置是對(duì)辛烷值貢獻(xiàn)最大，醚化裝置對(duì)降烯烴效果最好，因此方案三考慮新建異構(gòu)化和醚化裝置，汽油池主要性質(zhì)見(jiàn)表6。

表6 方案三汽油池主要參數(shù)Table 6 Main properties of gasoline pool in plan C

方案三與前兩個(gè)方案相比：汽油烯烴含量降低至15.39%，未達(dá)到國(guó)ⅥB階段的要求，但距離已滿足國(guó)ⅥA階段的要求；辛烷值提高到92.68，乙醇汽油調(diào)合組分油的產(chǎn)量可控制在40萬(wàn)t/a以下。

1.4 方案四：異構(gòu)化+醚化+烷基化

前述分析表明，異構(gòu)化、醚化和烷基化對(duì)于汽油池的辛烷值和降低烯烴含量的貢獻(xiàn)有限的，任意兩套裝置的組合均不能使慶陽(yáng)石化公司的汽油產(chǎn)品滿足國(guó)ⅥB階段的要求。因此，方案四考慮新建異構(gòu)化、醚化和烷基化三套裝置，汽油池主要調(diào)合性質(zhì)見(jiàn)表7。

從表中可以看到，新建異構(gòu)化、醚化和烷基化等三套裝置后，汽油產(chǎn)量增加至164.34萬(wàn)t/a，汽油池烯烴含量降低至14.20%，辛烷值提高至92.94。全廠汽油全部達(dá)到國(guó)Ⅵ，可生產(chǎn) 95#汽油 63.86萬(wàn)t/a、乙醇汽油調(diào)合組分油40.00萬(wàn)t/a（或更少），92#汽油57.67萬(wàn)t/a，同時(shí)可增產(chǎn)高標(biāo)號(hào)的98#汽油2.82萬(wàn)t/a。

2 結(jié)論與建議

綜合上述，慶陽(yáng)石化公司國(guó)Ⅵ升級(jí)應(yīng)采用異構(gòu)化+醚化+烷基化的路線，既達(dá)到了生產(chǎn)國(guó)Ⅵ汽油的目的，又增產(chǎn)了汽油，提高了經(jīng)濟(jì)效益。總流程示意如圖1所示。

表7 方案四汽油池主要性質(zhì)Table 7 Main properties of gasoline pool in plan D

圖1 慶陽(yáng)石化國(guó)Ⅵ汽油升級(jí)流程示意Fig.1 The process of stateⅥ gasoline upgrading for Qingyang petrochemical company

分析國(guó)家對(duì)國(guó)Ⅵ汽油的升級(jí)安排和慶陽(yáng)石化公司的現(xiàn)實(shí)需求，建議采用分步分期實(shí)施的方案：先建設(shè)異構(gòu)化裝置，提高全廠汽油的辛烷值，減少乙醇汽油調(diào)合組分油的產(chǎn)量以適應(yīng)目標(biāo)市場(chǎng)需求的變化；其次建設(shè)醚化裝置，大幅降低全廠汽油池烯烴含量，滿足國(guó)ⅥA階段汽油的要求；最后建設(shè)烷基化裝置，增產(chǎn)汽油并進(jìn)一步稀釋汽油池烯烴含量，生產(chǎn)國(guó)ⅥB階段汽油。

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Study on Phase Ⅵ Gasoline Upgrading Route for Qingyang Petrochemical Company

LAN Chuang-hong1，LI Zhi-chao2，WU Zhan-yong1，LIU Jian-nan1，LI Yong-zhou1，ZHANG Jian1，MA Jun-bing1，ZHANG Zhi-hong1
（1. PetroChina Qingyang Petrochemical Company, Gansu Qingyang 744500，China；2. PetroChina CPECC East-China Design Branch, Shandong Qingdao 266071，China）

China government has published Phase Ⅵ gasoline and diesel quality standard. The new standard has strict limits for olefins and aromatics. Base on gasoline production status of Qingyang Petrochemical corporation, it’s found that low otcatne number and high olefin content are the bottleneck of phase Ⅵ gasoline upgrading. After comparing several options, the option of isomerization+etherification+alkylation is recommended. According to national gasoline upgrading schedule and the demand of Qingyang petrochemical corporation, phase Ⅵ gasoline upgrading can be executed in stages: First, an isomerization unit will be completed in this stage to improve otcatne number and reduce the yield of ethanol gasoline blending component; Second, an etherification unit will be constructed to significantly reduce olefin content of gasoline pool, and meet the demand of phase ⅥA gasoline; Finally, the alkylation unit will be built to increase gasoline yield, further reduce olefin content in order to produce phase ⅥB gasoline.

Gasoline upgarading; Isomerization; Etherification; Alkylation

TE 624

A

1671-0460（2017）11-2330-04

2017-09-11

蘭創(chuàng)宏（1978-），男，甘肅省慶陽(yáng)市人，高級(jí)工程師，碩士，2016年畢業(yè)于西安石油大學(xué)，研究方向：從事煉油技術(shù)與技術(shù)管理。E-mail：lanchuangh@petrochina.com.cn。