史 曉 迪

(中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司，北京 100083)

根據(jù)生產(chǎn)原料油的不同,橡膠增塑劑主要有3類:石蠟基、芳烴基和環(huán)烷基,分別適用于不同的橡膠產(chǎn)品。其中,石蠟基橡膠增塑劑與橡膠相容性較差,限制了其應(yīng)用,因而市場上應(yīng)用較多的是芳烴基和環(huán)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(huán)芳烴,在橡膠生產(chǎn)和使用過程中會釋放有毒物質(zhì),因而市場迫切需要環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑。

國內(nèi)對環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑的市場需求約為150 kt/a,而國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)能僅約60 kt/a,因而多依賴進(jìn)口。研究表明,通過加工潤滑油基礎(chǔ)油糠醛精制抽出油生產(chǎn)環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑,是一條具有經(jīng)濟性的可行路徑[1]。糠醛抽出油是潤滑油基礎(chǔ)油精制副產(chǎn)物,富含芳烴且經(jīng)濟價值較低,因而利用糠醛抽出油生產(chǎn)高價值的環(huán)保型橡膠增塑劑可為企業(yè)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(xué)品需求不斷增加,“燃料型”煉油廠逐漸向“油轉(zhuǎn)化”和“油轉(zhuǎn)特”方向發(fā)展。某10 Mt/a“燃料-潤滑油”型煉油廠的主要產(chǎn)品為汽油、噴氣燃料、柴油、潤滑油基礎(chǔ)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(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油的同時會副產(chǎn)大量糠醛精制抽出油,一般只能用作船用燃料油、瀝青等產(chǎn)品的低價值調(diào)合組分。為推動該煉油廠實現(xiàn)“油轉(zhuǎn)特”轉(zhuǎn)型發(fā)展,考慮以生產(chǎn)環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產(chǎn)品為轉(zhuǎn)型方案[10]。因此,設(shè)計利用糠醛抽出油生產(chǎn)環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑方案,并對該“油轉(zhuǎn)特”轉(zhuǎn)型方案進(jìn)行總流程優(yōu)化研究。

1 企業(yè)流程概述

某10 Mt/a“燃料-潤滑油”型煉油廠主要設(shè)有常減壓蒸餾、延遲焦化、蠟油加氫、催化裂化、加氫裂化、連續(xù)重整、產(chǎn)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(chǔ)油生產(chǎn)裝置的原料,部分減壓蠟油經(jīng)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(diào)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(xiàn)有原油加工流程(基礎(chǔ)方案),探索以生產(chǎn)環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產(chǎn)品推動煉油廠進(jìn)行“油轉(zhuǎn)特”轉(zhuǎn)型,并分別對基礎(chǔ)方案和“油轉(zhuǎn)特”方案進(jìn)行全廠總流程測算。

2.1 基礎(chǔ)方案

該煉油廠現(xiàn)有潤滑油加工系統(tǒng)流程如圖1所示。該廠潤滑油系統(tǒng)現(xiàn)有加工流程采用“老三套”加工工藝,部分減壓蠟油經(jīng)酮苯脫蠟裝置脫蠟后得到脫蠟油和脫油蠟;脫蠟油經(jīng)糠醛精制裝置加工得到精制油和抽出油,糠醛精制油經(jīng)過白土精制后生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油,而糠醛抽出油作為船用燃料油調(diào)合組分外賣;脫油蠟經(jīng)石蠟精制、石蠟加氫及石蠟成型裝置生產(chǎn)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(jīng)過加氫精制及異構(gòu)脫蠟后生產(chǎn)加氫潤滑油基礎(chǔ)油或工業(yè)白油。

圖1 某煉油廠現(xiàn)有潤滑油加工流程示意

2.2 “油轉(zhuǎn)特”優(yōu)化方案

對于基礎(chǔ)方案進(jìn)行“油轉(zhuǎn)特”改造規(guī)劃方案研究[11]:①增加低硫船用燃料油及高等級瀝青產(chǎn)量;②調(diào)整加氫裂化裝置操作參數(shù),增產(chǎn)加氫裂化尾油作為潤滑油加氫異構(gòu)單元原料,并確保尾油產(chǎn)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(jìn)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(chǎn)環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑和熱拌瀝青改質(zhì)劑;⑤潤滑油加氫異構(gòu)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(yōu)化后的潤滑油加工流程如圖2所示。

圖2 該煉油廠優(yōu)化后的潤滑油加工流程示意

由圖2可知:在“油轉(zhuǎn)特”優(yōu)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(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑生產(chǎn)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(jìn)潤滑油加氫精制單元生產(chǎn)工業(yè)白油,而糠醛抽出油作為環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑生產(chǎn)裝置的原料,生產(chǎn)環(huán)保型芳烴基橡膠芳烴增塑劑;將潤滑油加氫異構(gòu)裝置的精制單元及異構(gòu)化單元分開操作,其中潤滑油加氫異構(gòu)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(chǎn)方案調(diào)整后,增加了低硫船用燃料油及高等級瀝青的產(chǎn)量,并新增了環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑的生產(chǎn)流程;進(jìn)而利用潤滑油加氫裝置的加氫單元處理糠醛精制油,生產(chǎn)工業(yè)白油兼產(chǎn)部分API Ⅰ類潤滑油基礎(chǔ)油,利用潤滑油加氫裝置的異構(gòu)單元處理加氫裂化尾油,生產(chǎn)加氫基礎(chǔ)油及工業(yè)白油。

3 新舊方案比較

3.1 外購原料對比

優(yōu)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(zhuǎn)特”方案與基礎(chǔ)方案的原油加工規(guī)模均為10 Mt/a;通過調(diào)整生產(chǎn)方案,“油轉(zhuǎn)特”方案無外購?fù)榛?但外購天然氣增多。全廠流程優(yōu)化后,汽油池組分性質(zhì)得到改善,所以無需外購?fù)榛?但加氫過程氫耗增大而導(dǎo)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(fù)荷對比

兩種方案中主要加工單元的加工負(fù)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(chǎn)量以及潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)裝置原料加工量增加,煉油系統(tǒng)催化裂化、延遲焦化等裝置加工負(fù)荷下降。潤滑油加工系統(tǒng)原料量增加,新建的2號糠醛裝置加工負(fù)荷為462.96 kt/a,改造的環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑生產(chǎn)裝置的加工負(fù)荷為65.09 kt/a。

表2 兩種方案主要裝置加工負(fù)荷對比 kt/a

3.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對比

兩種方案的主要產(chǎn)品分布如表3所示。由表3可以看出:與基礎(chǔ)方案相比,“油轉(zhuǎn)特”優(yōu)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(chǎn)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(zhì)船用燃料油收率則由4.3%增加至6.6%;70A瀝青產(chǎn)率增幅較大,由1.35%增至7.81%;潤滑油基礎(chǔ)油及白油的產(chǎn)率由6.1%增至7.9%,其中潤滑油基礎(chǔ)油的品質(zhì)提高,能夠生產(chǎn)出HVI Ⅱ+類基礎(chǔ)油,工業(yè)白油的種類也增多;優(yōu)化方案增加了環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產(chǎn)品的生產(chǎn)流程,特種產(chǎn)品產(chǎn)率為1.74%。相比之下,采用“油轉(zhuǎn)特”優(yōu)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(chǔ)油及白油產(chǎn)率增加1.77百分點,特種產(chǎn)品產(chǎn)率增加1.74百分點,全廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出由燃油向特種油品轉(zhuǎn)化的趨勢,達(dá)到了“油轉(zhuǎn)特”的目的。

表3 兩種方案主要產(chǎn)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(nèi)過去三年平均原油價格下分別對兩種方案進(jìn)行效益測算,結(jié)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(jìn)行測算,“油轉(zhuǎn)特”方案的總利潤均比基礎(chǔ)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(nèi)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(chǔ)方案,“油轉(zhuǎn)特”優(yōu)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(yōu)化不再需要外購?fù)榛?使全廠原料成本降低、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改善,從而使全廠效益明顯上升。因此,該煉油廠的“油轉(zhuǎn)特”優(yōu)化方案對其他需要進(jìn)行“油轉(zhuǎn)特”轉(zhuǎn)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(nèi)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(chǎn)包含環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產(chǎn)品的“油轉(zhuǎn)特”轉(zhuǎn)型方案,通過增加低硫重質(zhì)船用燃料油、高等級瀝青產(chǎn)品產(chǎn)量以及增設(shè)環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑的生產(chǎn)流程,煉油廠成品油收率降低,船用燃料油、潤滑油基礎(chǔ)油以及特種產(chǎn)品產(chǎn)率增加,煉油廠效益明顯提升。

4 結(jié) 論

(1)對某10 Mt/a“燃料-潤滑油”型煉油廠,采用生產(chǎn)包含環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑等特種產(chǎn)品的“油轉(zhuǎn)特”優(yōu)化方案,通過增加低硫重質(zhì)船用燃料油和高等級瀝青產(chǎn)品產(chǎn)量以及增設(shè)環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑的生產(chǎn)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(chǔ)油以及特種產(chǎn)品產(chǎn)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(zhuǎn)特”優(yōu)化方案無外購?fù)榛?但外購天然氣量增多;增加了特色產(chǎn)品低硫重質(zhì)船用燃料油及高等級瀝青產(chǎn)品的產(chǎn)量;潤滑油加氫異構(gòu)裝置的精制單元及異構(gòu)化單元分開操作,糠醛精制油由潤滑油加氫精制單元生產(chǎn)工業(yè)白油,糠醛抽出油則用于生產(chǎn)環(huán)保型芳烴基橡膠增塑劑;潤滑油加氫異構(gòu)單元原料全部調(diào)整為加氫裂化尾油;最大化地生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油、工業(yè)白油以及特種產(chǎn)品。

(3)與原加工流程相比,采用設(shè)計的“油轉(zhuǎn)特”優(yōu)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(chǔ)油及白油產(chǎn)率增加1.77百分點,特種產(chǎn)品產(chǎn)率增加1.74百分點。