張 超 然

(1.中國石油大學(xué)(北京)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 102249;2.中國石油化工股份有限公司煉油事業(yè)部)

近幾年，全球油氣市場受歷次減產(chǎn)博弈、新冠肺炎疫情爆發(fā)、全球低碳減排等因素影響，表現(xiàn)出高度不確定性的新特點(diǎn)。國內(nèi)煉化一體化項(xiàng)目不斷取得新進(jìn)展，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩、新能源占比逐年提高，以及“雙碳”目標(biāo)的三大壓力，要求煉油企業(yè)進(jìn)一步加大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，努力降低柴汽比[1]。為了保證國內(nèi)成品油消費(fèi)市場供需平衡，兼顧企業(yè)整體效益，促進(jìn)煉化一體化發(fā)展，必須采取有效的技術(shù)措施優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，滿足市場消費(fèi)的需求。

1 煉油轉(zhuǎn)型發(fā)展背景

石油類產(chǎn)品的消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)變化有著緊密的關(guān)系，隨著我國經(jīng)濟(jì)增長和新能源替代發(fā)展邁上中高速軌道，石油類產(chǎn)品的市場需求增長隨之降速。在各方面因素的影響下，國內(nèi)成品油消費(fèi)增速由“十二五”期間年平均增長率5.0%，降至“十三五”期間的年平均增長率1.3%。近三年，受新冠肺炎疫情影響，成品油消費(fèi)量大幅下滑。其中，柴油已于2015年前后達(dá)到峰值并步入下降通道，汽油需求受新能源和人們出行方式轉(zhuǎn)變的影響增長乏力，噴氣燃料需求未來增長空間較大，且隨著居民收入的提高拉動(dòng)“衣食住行”的消費(fèi)升級，化工輕油的需求增速將加快，出口保稅油發(fā)展空間巨大也給低硫船用燃料油創(chuàng)造了機(jī)會。

2 壓減柴油措施的實(shí)際應(yīng)用

中國石化長嶺分公司(簡稱長嶺分公司)現(xiàn)有30余套煉油化工裝置，原油加工能力為8.0 Mt/a，聚丙烯年產(chǎn)量為130 kt，是中南地區(qū)重要的石油化工產(chǎn)業(yè)基地，主要生產(chǎn)汽油、噴氣燃料、柴油、液化氣、石腦油、苯類、溶劑油、船用燃料油、聚丙烯等60余種產(chǎn)品。長嶺分公司的主要裝置情況見表1。

表1 長嶺分公司主要裝置情況

2.1 充分利用催化裂化處理能力，減產(chǎn)柴油

在優(yōu)化調(diào)整裝置工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮和利用催化裂化處理能力大的優(yōu)勢，將柴油轉(zhuǎn)化為汽油、液化氣和丙烯，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的目的。主要采取了以下措施：一是根據(jù)柴油消費(fèi)情況，渣油加氫裝置停出柴油(每月可減產(chǎn)柴油5～6 kt)，將渣油加氫裝置柴油同重油一起，進(jìn)催化裂化裝置加工；二是根據(jù)柴油池調(diào)合情況，調(diào)整常減壓蒸餾裝置常三線柴油終餾點(diǎn)，將柴油組分壓入減壓塔，同時(shí)將減壓塔塔頂油、減一線柴油并入蠟油(每月可壓減柴油9～10 kt)；三是做好焦化裝置操作的優(yōu)化，降低焦化柴油終餾點(diǎn)，將部分焦化柴油壓入焦化蠟油中(焦化柴油終餾點(diǎn)從350 ℃降至330 ℃，每月可減產(chǎn)柴油6～7 kt)，經(jīng)渣油加氫裝置精制后，進(jìn)催化裂化裝置加工。在實(shí)際運(yùn)行過程中，根據(jù)柴油池的調(diào)合情況以及柴油市場消費(fèi)情況，靈活實(shí)施以上措施，在保證柴油質(zhì)量合格的前提下，有效地減少了柴油產(chǎn)量，同時(shí)增產(chǎn)了汽油、液化氣和丙烯，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的目的。

2.2 充分利用FD2G工藝轉(zhuǎn)化能力，減產(chǎn)催化裂化柴油

FD2G加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)由中國石化大連(撫順)研究院開發(fā)，采用高溫、低壓的工藝條件，同時(shí)配以高裂化活性、低加氫活性的加氫裂化催化劑，實(shí)現(xiàn)催化裂化柴油高效轉(zhuǎn)化生產(chǎn)高辛烷值汽油的目的[2]。FD2G技術(shù)主要是將催化裂化柴油中的多環(huán)芳烴進(jìn)行選擇性加氫飽和及開環(huán)裂解，將重芳烴加氫轉(zhuǎn)化為小分子芳烴，再通過控制加氫反應(yīng)的深度，避免單環(huán)芳烴加氫飽和，把更多的單環(huán)芳烴保留下來，將低十六烷值柴油部分轉(zhuǎn)化為高辛烷值汽油或芳烴原料，生產(chǎn)出高附加值的汽油調(diào)合組分和石腦油組分。圖1為FD2G工藝多環(huán)芳烴加氫轉(zhuǎn)化理想反應(yīng)路徑。

圖1 FD2G加氫轉(zhuǎn)化理想路徑

長嶺分公司1.0 Mt/a催化裂化柴油加氫改質(zhì)(FD2G)裝置于2017年投產(chǎn)，以兩套催化裂化裝置的柴油為原料，生產(chǎn)輕石腦油以及硫含量滿足國Ⅴ質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的精制柴油和重汽油。其中，精制柴油部分進(jìn)LTAG工藝回?zé)?，部分進(jìn)入柴油池；重汽油進(jìn)入汽油池；輕石腦油作為蒸汽裂解制乙烯的原料。

裝置日常數(shù)據(jù)表明，催化裂化柴油在加氫處理后，產(chǎn)品中改質(zhì)柴油約占51.5%，十六烷指數(shù)提高7左右；輕石腦油+重汽油的收率達(dá)41.77%，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5 μg/g，重汽油研究法辛烷值(RON)大于91。裝置于2017年12月、2020年4月和2021年5月分別進(jìn)行了3次標(biāo)定，其中第三次標(biāo)定的反應(yīng)進(jìn)料及產(chǎn)品物料平衡見表2。

表2 標(biāo)定物料平衡(主要物料) t/h

其中，精制柴油中多環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原料中的44%～52%降至17.2%左右，一方面可作為國Ⅵ車用柴油調(diào)合組分，另一方面可改至1號催化裂化裝置輕油提升管進(jìn)一步加工，可實(shí)現(xiàn)精制柴油50%以上轉(zhuǎn)化為高辛烷值汽油，經(jīng)濟(jì)效益突出。

2.3 利用LTAG工藝技術(shù)壓減柴油產(chǎn)量

LTAG工藝是由中國石化石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的催化裂化柴油(LCO)選擇性加氫飽和-選擇性催化裂化組合生產(chǎn)高辛烷值汽油或輕質(zhì)芳烴的技術(shù)[3]，主要適用于有雙提升管工藝(或者分層噴嘴)+配套催化裂化柴油加氫裝置的情況，目前已經(jīng)形成兩代技術(shù)[4-6]。第一代技術(shù)：LCO未進(jìn)行切割直接進(jìn)行加氫回?zé)?，流程示意見圖2。LTAG第二代技術(shù)是在第一代的基礎(chǔ)上，將LCO進(jìn)行輕重切割，輕LCO直接回?zé)挕⒅豅CO加氫后進(jìn)催化裂化裝置加工，流程示意見圖3。

圖2 第一代LTAG工藝流程示意

圖3 第二代LTAG工藝流程示意

長嶺分公司1號重油催化裂化裝置于2015年開始采取LTAG技術(shù)實(shí)施，以1.2 Mt/a加氫裝置進(jìn)行催化裂化柴油回?zé)挘⒔Y(jié)合1.0 Mt/a加氫改質(zhì)裝置，降低柴油池中催化裂化柴油比例，不再生產(chǎn)普通柴油產(chǎn)品。應(yīng)用LTAG前后催化裂化裝置產(chǎn)品分布的變化見表3。LTAG技術(shù)將催化裂化工藝與加氫工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)催化裂化柴油完全轉(zhuǎn)化，解決了催化裂化柴油制約產(chǎn)品質(zhì)量升級的瓶頸問題，同時(shí)將低價(jià)值的催化裂化柴油轉(zhuǎn)化為價(jià)值更高、市場需求旺盛的高辛烷值汽油和液化氣以及低碳烯烴。

表3 應(yīng)用LTAG前后催化裂化裝置產(chǎn)品分布的變化

實(shí)施汽油或加氫催化裂化柴油進(jìn)汽油提升管回?zé)?，能夠滿足多方面的要求，在降低柴汽比，降低汽油烯烴、硫含量以及提高辛烷值，增產(chǎn)低碳烯烴方面具有明顯的作用。

在實(shí)際運(yùn)行過程中，考慮到柴油池的質(zhì)量情況，LTAG以加工1.0 Mt/a加氫改質(zhì)裝置的柴油為例，在當(dāng)前的價(jià)格體系下，每月回?zé)捈託浜蟮拇呋鸦裼退a(chǎn)生的利潤較不進(jìn)行柴油回?zé)捀呒s707萬元，因此催化裂化裝置應(yīng)用LTAG技術(shù)，不僅可以降低柴汽比，同時(shí)也有利于提高公司的盈利水平。

2.4 增產(chǎn)噴氣燃料

2011年，長嶺分公司8.0 Mt/a油品質(zhì)量升級改擴(kuò)建項(xiàng)目建成投產(chǎn)。為了增產(chǎn)噴氣燃料，將原來的300 kt/a蠟油加氫裝置改造擴(kuò)建為400 kt/a噴氣燃料加氫裝置，又新建一套600 kt/a噴氣燃料管式加氫裝置，噴氣燃料加氫能力達(dá)到1.0 Mt/a。

增產(chǎn)噴氣燃料需要對常減壓蒸餾裝置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。噴氣燃料餾分質(zhì)量指標(biāo)主要有密度、餾程、煙點(diǎn)、冰點(diǎn)和閃點(diǎn)等。噴氣燃料餾分經(jīng)過加氫精制，能調(diào)整其硫含量、腐蝕、博士試驗(yàn)等一系列質(zhì)量指標(biāo)。實(shí)際運(yùn)行過程中，在冰點(diǎn)滿足要求的前提下進(jìn)行操作優(yōu)化，將噴氣燃料終餾點(diǎn)由240 ℃提高到250 ℃，加強(qiáng)冰點(diǎn)監(jiān)控頻次，通過拓寬噴氣燃料餾程，提高噴氣燃料收率；通過日常操作中優(yōu)化分餾塔中段取熱及回流比，將常二線抽出量由60 t/h降至40 t/h，增大常一線抽出量。

通過以上優(yōu)化調(diào)整，從2019年6月開始，企業(yè)噴氣燃料產(chǎn)量占原油加工量的比例大幅提高，全年累計(jì)同比增長2.8百分點(diǎn)，有效地滿足了區(qū)域內(nèi)及周邊市場的需求。

2.5 增產(chǎn)乙烯原料

長嶺分公司在運(yùn)行的2.4 Mt/a汽柴油加氫裝置主要加工直餾柴油、焦化柴油、焦化汽油、渣油加氫裝置不穩(wěn)定石腦油以及外來混合柴油(直餾柴油與催化裂化柴油質(zhì)量比約3∶1)，1.0 Mt/a催化裂化柴油加氫改質(zhì)裝置加工該公司兩套催化裂化裝置的柴油。在實(shí)際運(yùn)行過程中，根據(jù)柴油及乙烯原料需求情況，靈活調(diào)整柴油及乙烯原料產(chǎn)量，保證產(chǎn)品庫存安全。主要措施：一是靈活調(diào)整2.4 Mt/a汽柴油加氫裝置石腦油終餾點(diǎn)，將石腦油終餾點(diǎn)由150 ℃提高至199 ℃，石腦油收率由4.5%提高至8.7%，相當(dāng)于每月將近7 kt柴油餾分切入石腦油餾分外銷，雖然石腦油終餾點(diǎn)提高，但鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)約64%，仍是優(yōu)質(zhì)的乙烯原料；二是調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)互供的外來混合柴油加工流向，實(shí)現(xiàn)混合柴油分儲、分輸、分煉，將直餾柴油繼續(xù)進(jìn)2.4 Mt/a汽柴油加氫裝置處理，將催化裂化柴油改進(jìn)1.0 Mt/a催化裂化柴油加氫改質(zhì)裝置處理，按照催化裂化柴油加氫改質(zhì)裝置實(shí)際轉(zhuǎn)化率48.5%計(jì)算，每月減產(chǎn)低品質(zhì)柴油組分約5 kt，同時(shí)增產(chǎn)乙烯原料約1.1 kt，增產(chǎn)汽油組分約3 kt。

2.6 生產(chǎn)低硫重質(zhì)船用燃料油

長嶺分公司目前低硫重質(zhì)船用燃料油生產(chǎn)能力達(dá)到0.12 Mt/a，選擇調(diào)合組分為加氫重油、催化裂化柴油和濾后催化裂化油漿[7]。固定床渣油加氫裝置需調(diào)整催化劑脫硫選擇性，使硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至0.5%以下。長嶺分公司主要調(diào)合組分的性質(zhì)見表4。

表4 長嶺分公司低硫重質(zhì)船用燃料油主要調(diào)合組分性質(zhì)

為確保濾后油漿質(zhì)量，1號催化裂化裝置做好油漿過濾裝置穩(wěn)定運(yùn)行工作，低硫重質(zhì)船用燃料油中濾后油漿調(diào)合比例增加至19%，具體調(diào)合比例及成本見表5。到2021年低硫船用燃料油中濾后油漿調(diào)入比例穩(wěn)定在20.5%左右，有效降低了生產(chǎn)成本。

表5 低硫重質(zhì)船用燃料油調(diào)合比例及成本

綜合長嶺分公司實(shí)際壓減柴油措施的效果來看，柴汽比逐年降低，2020年達(dá)到0.7，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值和中國石化集團(tuán)平均水平，增效明顯。

3 現(xiàn)有柴油轉(zhuǎn)化技術(shù)的不足

近年來，煉油企業(yè)通過流程優(yōu)化、實(shí)施柴油轉(zhuǎn)化、增產(chǎn)噴氣燃料和汽油組分等技術(shù)改造措施，實(shí)現(xiàn)了柴汽比持續(xù)降低，較好地滿足了市場需求。但總體來說，現(xiàn)有柴油轉(zhuǎn)化技術(shù)還存在諸多不足：

(1)LTAG裝置主要問題：一是(分層進(jìn)料)底部噴嘴進(jìn)料首先與熱再生催化劑接觸，劑油比相對較高(平均大于50)，占用再生燒焦量，并降低催化劑活性，影響重油加工能力(新鮮原料減少約10%)；二是LTAG投用后汽油苯含量較高(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7%～1.3%)，影響汽油池調(diào)合。

(2)催化裂化柴油加氫裂化RLG/FD2G技術(shù)，氫耗高且壓減柴油作用有限。該技術(shù)氫耗一般為3.5%～4.0%，且仍有約40%～50%的柴油未轉(zhuǎn)化，這部分柴油十六烷值不高(約30～35)，部分煉油企業(yè)仍需進(jìn)一步處理。

(3)直餾柴油中壓加氫裂化生產(chǎn)噴氣燃料(兼產(chǎn)乙烯原料)技術(shù)，成本高且存在噴氣燃料認(rèn)證的不確定因素。

4 煉油企業(yè)進(jìn)一步壓減柴油主要思路

4.1 鞏固、完善現(xiàn)有技術(shù)

一是提高加氫裂化摻煉催化裂化柴油比例，按國家航鑒委規(guī)定，壓力等級在13 MPa以上的裝置二次加工柴油摻煉比例可由15%放寬至30%；二是保證現(xiàn)有LTAG裝置穩(wěn)定運(yùn)行并提高負(fù)荷，以及利用催化裂化副提升管、閑置催化裂化裝置加工催化裂化柴油；三是輕重柴油分離，輕柴油調(diào)合入車用柴油，重柴油加氫后進(jìn)催化裂化裝置回?zé)?，以及利用閑置分餾塔分離催化裂化汽油中的苯，消除LTAG工藝運(yùn)行瓶頸；四是通過提高催化裂化催化劑活性和反應(yīng)苛刻度，直接壓減催化裂化柴油。

4.2 加大化工原料轉(zhuǎn)產(chǎn)力度

一是直餾噴氣燃料、直餾柴油、焦化柴油經(jīng)加氫后作為乙烯裝置重裂解料。高十六烷值柴油有富余的企業(yè)，考慮拿出部分直餾柴油作為乙烯原料；二是催化裂化柴油生產(chǎn)輕質(zhì)芳烴(兼產(chǎn)乙烯原料)。結(jié)合柴油質(zhì)量升級和芳烴產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)工作，利用LAO稠環(huán)芳烴轉(zhuǎn)化技術(shù)，將催化裂化柴油集中加工增產(chǎn)輕芳烴、乙烯原料；三是推進(jìn)柴油離子液體抽提分離技術(shù)研發(fā)進(jìn)度，分離的飽和烴作為乙烯原料、重芳烴進(jìn)行輕質(zhì)化轉(zhuǎn)化，與全餾分加氫改質(zhì)工藝相比，可低成本實(shí)現(xiàn)柴油組分分級利用。

4.3 轉(zhuǎn)產(chǎn)特種油品

一是以直餾噴氣燃料、柴油餾分為原料，經(jīng)過加氫精制、芳烴飽和等生產(chǎn)特種白油；二是采用加氫異構(gòu)脫蠟等裝置副產(chǎn)煤柴油生產(chǎn)無芳型輕質(zhì)白油，采用石蠟基原油柴油深度精制生產(chǎn)動(dòng)物疫苗專用高檔白油，采用環(huán)烷基原油柴油生產(chǎn)超高壓變壓器油。此外，富含芳烴的催化裂化柴油組分也可作為渣油加氫體系穩(wěn)定劑或作為深拔硬質(zhì)瀝青的稀釋劑。

5 結(jié)束語

面對生產(chǎn)和消費(fèi)領(lǐng)域變局，長嶺分公司實(shí)施“靈活煉油”策略，通過餾分調(diào)節(jié)、增上LTAG和FD2G技術(shù)、開發(fā)新產(chǎn)品等措施，近三年柴油收率下降3.6百分點(diǎn)，汽油、噴氣燃料收率合計(jì)上升2.0百分點(diǎn)，增產(chǎn)化工輕油100 kt/a、低硫重質(zhì)船用燃料油120 kt/a，提高了市場靈活應(yīng)對能力。從石化全產(chǎn)業(yè)鏈的未來發(fā)展角度看，煉油企業(yè)需要加大采用減柴增汽、減油增化增特的多種措施，改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，為企業(yè)長足發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力。