向 明 燕

(中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101)

為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的大氣污染，我國(guó)不斷提高對(duì)車用汽油清潔化的要求，積極推進(jìn)車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)，使車用汽油質(zhì)量朝著更加清潔化的方向加速發(fā)展?；仡櫸覈?guó)車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)歷程，其總體趨勢(shì)是降低硫含量、烯烴含量和芳烴含量[1]。

我國(guó)汽油池中催化裂化汽油比例高、烷基化油和異構(gòu)化油比例低[2-4]，使得汽油的烯烴、芳烴含量高，辛烷值偏低。隨著車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，許多企業(yè)考慮把辛烷值低的直餾輕石腦油轉(zhuǎn)變成富含異構(gòu)烴的高辛烷值輕石腦油，來(lái)提高全廠汽油池中異構(gòu)輕石腦油的調(diào)合比例，進(jìn)而提高全廠汽油池辛烷值及改善汽油池的辛烷值分布。

目前煉化企業(yè)中，直餾輕石腦油通常直接用作蒸汽裂解原料。但從分子結(jié)構(gòu)來(lái)看，輕石腦油中的正構(gòu)烷烴適合做蒸汽裂解原料，而異構(gòu)烷烴更適合作汽油調(diào)合組分。如果輕石腦油全部作裂解原料，其中的異構(gòu)烷烴因無(wú)法裂解成目標(biāo)產(chǎn)品而成為裝置的無(wú)效負(fù)荷，浪費(fèi)原料，增加裝置能耗。為了提高輕石腦油的利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)“宜油則油，宜烯則烯”的原料優(yōu)化目的，本課題探討利用吸附分離方法把輕石腦油中的正、異構(gòu)組分分離并分別利用，考察其對(duì)全廠汽油池以及蒸汽裂解產(chǎn)品收率的影響，研究其對(duì)提高全廠經(jīng)濟(jì)效益的可行性。

1 輕石腦油來(lái)源及特點(diǎn)

一般煉油廠的輕石腦油主要包括常減壓蒸餾裝置輕烴回收單元直餾輕石腦油、加氫裂化輕石腦油和重整戊烷油，不同來(lái)源輕石腦油的組成和研究法辛烷值(RON)如表1所示。

表1 不同來(lái)源輕石腦油的組成和RON

由表1可以看出：輕石腦油中主要是碳五和碳六組分，不同來(lái)源的輕石腦油組成各不相同；直餾輕石腦油中正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為46.64%，其次是異構(gòu)烷烴，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.54%，環(huán)烷烴和芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為8.45%和1.37%，RON較低，僅為67.1；加氫裂化輕石腦油中異構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為75.80%，其次是正構(gòu)烷烴，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.41%，環(huán)烷烴和芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為7.76%和1.03%，RON較高，為81.2；重整戊烷油中，也是異構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為63.68%，其次是正構(gòu)烷烴，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.12%，不含環(huán)烷烴，但含有烯烴和芳烴，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7.08%和0.12%，RON較高，為82.9。

由于加氫裂化輕石腦油和重整戊烷油中的異構(gòu)烷烴含量較高，RON也比直餾輕石腦油的RON高十多個(gè)單位。因此，在許多煉油廠中，加氫裂化輕石腦油和重整戊烷油被直接用作汽油調(diào)合組分。

2 不同組分的辛烷值和裂解性能分析

輕石腦油的辛烷值與其族組成密切相關(guān)。輕石腦油中不同組分的RON[5]如表2所示。由表2可以看出：正構(gòu)烷烴的RON遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同碳數(shù)異構(gòu)烷烴的RON；在碳五組分中，環(huán)戊烷的RON最高，為102，其次是異戊烷，RON為92，而正戊烷的RON最低，為62；在碳六組分中，多支鏈異構(gòu)烷烴的RON比單支鏈異構(gòu)烷烴的RON高，其中2，3-二甲基丁烷的RON最高，為104，其次是碳六芳烴和環(huán)烷烴，RON也很高，在90～100之間，而正己烷的RON僅為25。

表2 輕石腦各組分的RON

根據(jù)中國(guó)石化北京化工研究院的研究結(jié)果，輕石腦油中主要的碳五、碳六組分進(jìn)行蒸汽裂解的烯烴收率[6]如表3所示。由表3可知：正己烷裂解的乙烯收率可以達(dá)到39.3%，而2-甲基戊烷裂解的乙烯收率為24.2%，二者相差15.1百分點(diǎn)；2，3-二甲基丁烷裂解的乙烯收率更低，僅為16.0%，與正己烷相差23.3百分點(diǎn)。由此可見(jiàn)，正構(gòu)烷烴裂解的乙烯收率比相同碳數(shù)異構(gòu)烷烴裂解的乙烯收率高，同時(shí)，隨著甲基側(cè)鏈數(shù)的增加，異構(gòu)烷烴裂解的乙烯收率明顯降低[7-8]。蒸汽裂解原料的裂解性能與原料的族組成密切相關(guān)，因此如果輕石腦油全部用作蒸汽裂解原料，則其中的異構(gòu)烷烴將因無(wú)法裂解成目標(biāo)產(chǎn)品而成為裝置的無(wú)效負(fù)荷，不但浪費(fèi)原料，而且增加裝置的能耗。

表3 輕石腦油各主要組分進(jìn)行蒸汽裂解時(shí)的烯烴收率 w，%

通過(guò)以上對(duì)輕石腦油各組分RON和裂解性能的分析可知，輕石腦油中的低碳直鏈烷烴最適合用作蒸汽裂解原料，而異構(gòu)烷烴更適合用作汽油調(diào)合組分。由于直餾輕石腦油的RON較低，如果對(duì)其進(jìn)行正異構(gòu)烷烴吸附分離，則辛烷值提升的空間較大。以下方案研究以直餾輕石腦油為原料實(shí)施正、異構(gòu)烷烴吸附分離，探討該方案對(duì)全廠汽油池構(gòu)成以及對(duì)蒸汽裂解烯烴收率帶來(lái)的影響，并考察其對(duì)提高全廠經(jīng)濟(jì)效益的可行性。

3 方案研究

3.1 汽油池現(xiàn)狀

表4 方案實(shí)施前各汽油調(diào)合組分的產(chǎn)量比例及主要性質(zhì)

在執(zhí)行國(guó)Ⅵ汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之前，該煉油廠95號(hào)高標(biāo)號(hào)汽油的出廠比例約為47%。執(zhí)行國(guó)Ⅵ汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)要求進(jìn)一步降低汽油的芳烴和烯烴含量，并且按國(guó)Ⅵ乙醇汽油調(diào)合組分油標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，不能加入MTBE等含氧化合物，因而導(dǎo)致汽油池辛烷值不足。在此情況下，該煉油廠無(wú)法生產(chǎn)95號(hào)國(guó)Ⅵ乙醇汽油調(diào)合組分油，而僅能生產(chǎn)92號(hào)國(guó)Ⅵ乙醇汽油調(diào)合組分油，且最多可將380.2 kta輕石腦油調(diào)入汽油池中，剩余的564.8 kta輕石腦油則用作蒸汽裂解原料，此時(shí)的輕石腦油平衡情況如圖1所示。

圖1 方案實(shí)施前全廠輕石腦油平衡情況

當(dāng)汽油質(zhì)量向國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)時(shí)，如果要維持95號(hào)高標(biāo)號(hào)汽油出廠比例47%不變，則需要外購(gòu)甲苯和烷基化油來(lái)補(bǔ)充。該煉油廠通過(guò)外購(gòu)甲苯和烷基化油來(lái)維持95號(hào)高標(biāo)號(hào)汽油出廠比例時(shí)的汽油調(diào)合情況如表5所示。由表5可以看出，需要外購(gòu)194.5 kta甲苯和200 kta烷基化油才能維持高標(biāo)號(hào)汽油的出廠比例。但是，大量外購(gòu)原料會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)價(jià)格抬升而影響企業(yè)效益。

表5 方案實(shí)施前生產(chǎn)國(guó)Ⅵ乙醇汽油調(diào)合組分油的情況

3.2 方案實(shí)施后輕石腦油組成變化

為了提高全廠汽油池辛烷值，該煉油廠擬建設(shè)一套輕石腦油正異構(gòu)烷烴吸附分離裝置。為方便對(duì)比，假定進(jìn)入汽油池的輕石腦油量不發(fā)生變化，進(jìn)入蒸汽裂解裝置的輕石腦油量也不發(fā)生變化，僅考察輕石腦油組成變化對(duì)全廠汽油池和蒸汽裂解烯烴收率的影響。

人力資源管理信息系統(tǒng)是伴隨著人力資源管理發(fā)展到一定階段所產(chǎn)生的，它的出現(xiàn)代表著人力資源管理工作達(dá)到了一個(gè)更高的層次，這對(duì)人力資源管理從業(yè)者提出了更高的要求。因此，公司不僅要加強(qiáng)現(xiàn)代人力資源管理理論培訓(xùn)，還要加強(qiáng)信息技術(shù)培訓(xùn)，提升人力資源管理從業(yè)者信息技術(shù)應(yīng)用水平，打造復(fù)合型人力資源管理團(tuán)隊(duì)，從而推動(dòng)人力資源管理信息化建設(shè)，并以此為契機(jī)，推動(dòng)企業(yè)整體信息化水平的提升。

方案實(shí)施后直餾輕石腦油的平衡情況如圖2所示。由圖2可以看出，進(jìn)入輕石腦油吸附分離裝置的輕石腦油量為883.6 kta，分離后進(jìn)入汽油池的輕石腦油量為380.2 kta，進(jìn)入蒸汽裂解裝置的輕石腦油量為564.8 kta。

圖2 方案實(shí)施后全廠輕石腦油平衡情況

輕石腦油正異構(gòu)烷烴吸附分離后得到的富含異構(gòu)烷烴的輕石腦油(包含異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和芳烴，簡(jiǎn)稱異構(gòu)輕石腦油)和富含正構(gòu)烷烴的輕石腦油(簡(jiǎn)稱正構(gòu)輕石腦油)的主要性質(zhì)及與原輕石腦油主要性質(zhì)的對(duì)比分別如表6和表7所示。由表6可以看出，與原輕石腦油相比,異構(gòu)輕石腦油中異構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)由53.4%提高到92.0%，RON由67.1提高到82.0，增加14.9個(gè)單位，蒸氣壓由80.4 kPa增加至83.5 kPa，增加不多。由表7可以看出，正構(gòu)輕石腦油中的正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到98.0%，分離過(guò)程正構(gòu)烷烴收率為90.0%。

表6 異構(gòu)輕石腦油的主要性質(zhì)

表7 正構(gòu)輕石腦油的主要性質(zhì)及收率

3.3 方案的實(shí)施對(duì)汽油池和蒸汽裂解產(chǎn)品收率的影響

正異構(gòu)烷烴吸附分離方案實(shí)施后用異構(gòu)輕石腦油等量替換實(shí)施前的輕石腦油，考察其對(duì)全廠汽油池調(diào)合的影響，結(jié)果如表8所示。由表8可以看出：方案實(shí)施后，不需外購(gòu)甲苯和烷基化油，該煉油廠即可生產(chǎn)1 911.2 kta的95號(hào)國(guó)Ⅵ乙醇汽油調(diào)合組分油，占汽油出廠比例的48.7%，與該煉油廠汽油質(zhì)量升級(jí)前的高標(biāo)號(hào)汽油出廠比例相當(dāng)；方案實(shí)施后，所產(chǎn)92號(hào)乙醇汽油調(diào)合組分油的RON為90.4，95號(hào)乙醇汽油調(diào)合組分油的RON為93.7，根據(jù)質(zhì)量加權(quán)計(jì)算得到全廠汽油池RON加權(quán)值為92.0，與方案實(shí)施前生產(chǎn)的92號(hào)乙醇汽油調(diào)合組分油相比，增加1.8個(gè)單位。

表8 方案實(shí)施后生產(chǎn)國(guó)Ⅵ乙醇汽油調(diào)合組分油的情況

正異構(gòu)烷烴吸附分離方案的實(shí)施對(duì)蒸汽裂解產(chǎn)物收率的影響如表9所示。由表9可以看出，吸附分離所得的正構(gòu)輕石腦油作蒸汽裂解原料時(shí)，乙烯收率比方案實(shí)施前增加9.00百分點(diǎn)，丙烯收率減少3.62百分點(diǎn)，二者收率共增加5.38百分點(diǎn)，丁二烯收率減少2.82百分點(diǎn)。

表9 方案實(shí)施對(duì)蒸汽裂解產(chǎn)物收率的影響 w，%

3.4 收益分析

根據(jù)上述結(jié)果，對(duì)實(shí)施輕石腦油正異構(gòu)烷烴吸附分離的煉油廠進(jìn)行收益測(cè)算，測(cè)算范圍為：輕石腦油正異構(gòu)烷烴吸附分離裝置+汽油池+蒸汽裂解裝置。根據(jù)方案實(shí)施后的產(chǎn)品變化，以2019年布倫特原油40，60，80美元bbl(1 bbl≈159 L)價(jià)格體系進(jìn)行測(cè)算，產(chǎn)品全部采用不含稅價(jià)格(即不含增值稅和消費(fèi)稅)，公用工程價(jià)格參考實(shí)施方案煉油廠當(dāng)?shù)貎r(jià)格(不含稅)。

根據(jù)方案實(shí)施后的汽油池產(chǎn)品產(chǎn)量的變化測(cè)算銷售收入變化，結(jié)果如表10所示。由表10可以看出，由于方案實(shí)施后可以生產(chǎn)1 911.1 kta的95號(hào)國(guó)Ⅵ乙醇汽油調(diào)合組分油，在各價(jià)格體系下，汽油池收入增加均很明顯，以60美元bbl價(jià)格體系為例，該煉油廠汽油池收入可增加64 977萬(wàn)元a。

表10 方案實(shí)施后汽油銷售收入的變化 萬(wàn)元a

表10 方案實(shí)施后汽油銷售收入的變化 萬(wàn)元a

項(xiàng) 目布倫特原油價(jià)格∕(美元·bbl-1)40608092號(hào)乙醇汽油-518 099-731 378-960 71095號(hào)乙醇汽油+571 037+796 355+1 038 683合計(jì)+52 938+64 977+77 973

注：“+”表示汽油銷售收入增加，“-”表示汽油銷售收入減少。表11～表13同。

表11 方案實(shí)施后蒸汽裂解烯烴產(chǎn)品銷售收入的變化 萬(wàn)元a

表11 方案實(shí)施后蒸汽裂解烯烴產(chǎn)品銷售收入的變化 萬(wàn)元a

項(xiàng) 目布倫特原油價(jià)格∕(美元·bbl-1)406080乙烯 +24 915+31 846+34 204丙烯 -7 317-10 107-11 901丁二烯-6 846-8 316-10 319其他 -2 927-4 436-5 674合計(jì) +7 825+8 987+6 310

方案實(shí)施前后公用工程和輔助材料消耗量的變化如表12所示。表12中所列消耗為擬建的輕石腦正異構(gòu)烷烴吸附分離裝置消耗，為簡(jiǎn)化計(jì)算，沒(méi)有考慮蒸汽裂解裝置由于進(jìn)料組成變化對(duì)裝置公用工程消耗的影響。根據(jù)此消耗量變化計(jì)算燃料動(dòng)力費(fèi)用和輔助材料費(fèi)用的變化，結(jié)果如表13所示。由表13可以看出，方案實(shí)施后燃料動(dòng)力費(fèi)用和輔助材料費(fèi)用共增加7 674萬(wàn)元a。

表12 方案實(shí)施后主要公用工程和輔助材料消耗量的變化

表13 方案實(shí)施后燃料動(dòng)力費(fèi)用和輔助材料費(fèi)用的變化 萬(wàn)元a

表13 方案實(shí)施后燃料動(dòng)力費(fèi)用和輔助材料費(fèi)用的變化 萬(wàn)元a

項(xiàng) 目數(shù) 據(jù)循環(huán)水+25電 +1 259蒸汽 +6 160除氧水+30解吸劑+200合計(jì) +7 674

4 結(jié) 論

(1)不同來(lái)源的輕石腦油組成不同，RON有差異。直餾輕石腦油的RON比加氫裂化輕石腦和重整戊烷油的RON通常低十多個(gè)單位，有進(jìn)一步優(yōu)化空間，適宜用作輕石腦油正異構(gòu)烷烴吸附分離原料來(lái)提高輕石腦油辛烷值。

(2)輕石腦中正構(gòu)烷烴的RON低，但作蒸汽裂解原料時(shí)乙烯收率高，異構(gòu)烷烴作蒸汽裂解原料時(shí)乙烯收率低，但RON高。把輕石腦油中的正、異構(gòu)烴分離開(kāi)來(lái)，使異構(gòu)輕石腦油作汽油調(diào)合組分，正構(gòu)輕石腦油作蒸汽裂解原料，可以實(shí)現(xiàn)物盡其用，符合分子管理優(yōu)化原料思路。

(3)直餾輕石腦油經(jīng)過(guò)正異構(gòu)烷烴吸附分離后，所得異構(gòu)輕石腦油的RON可以由67.1提高至82.0，增加14.9個(gè)單位，可大大提高煉油廠汽油池的辛烷值，增加高標(biāo)號(hào)汽油出廠比例。在2019年布倫特原油40，60，80美元bbl各價(jià)格體系下汽油產(chǎn)品收入均明顯增加。

(4)直餾輕石腦油經(jīng)正異構(gòu)烷烴吸附分離后，所得正構(gòu)輕石腦油作為蒸汽裂解原料，可使乙烯收率增加9.00百分點(diǎn)，雙烯收率增加5.38百分點(diǎn)，按照2019年布倫特原油40，60，80美元bbl各價(jià)格體系計(jì)算，烯烴產(chǎn)品收入均有所增加。

(5)直餾輕石腦油正異構(gòu)烷烴吸附分離裝置的實(shí)施對(duì)優(yōu)化輕石腦油資源、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有重要作用，企業(yè)可結(jié)合自身的輕石腦油資源、汽油池調(diào)合要求和蒸汽裂解原料平衡情況綜合考慮，優(yōu)化資源，提高全廠的經(jīng)濟(jì)效益。