基于工藝路線經(jīng)濟技術(shù)評價模型的輕質(zhì)油收率加工方案研究

基于工藝路線經(jīng)濟技術(shù)評價模型的輕質(zhì)油收率加工方案研究

1含硫重油2座期高聚物加工方案比較隨著國際原油價格的快速上升和高油價格時代的到來，原油采購成本占總成本的95%以上，環(huán)境保護的要求越來越嚴(yán)格。石油和能源生產(chǎn)公司面臨著精細(xì)管理和重新設(shè)計現(xiàn)有流程和擴大能源壓力的雙重壓力。由于不同工藝路線會深刻影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益和輕質(zhì)油收率,因此石化企業(yè)在高油價下面臨工藝路線的選擇難題。國內(nèi)對于原油加工方案的研究主要著重在經(jīng)濟效益方面,考慮的加工方案比較簡單,氫氣來源僅僅考慮天然氣或者干氣制氫,對汽油池與柴油池性質(zhì)的描述大都采用線性加和的方法。鹿清華等針對含硫渣油生產(chǎn)高等級道路瀝青與進VRDS裝置兩種加工路線進行經(jīng)濟效益對比分析。劉慧仙等針對焦化及加氫兩種含硫重油加工方案進行了經(jīng)濟效益以及發(fā)展前景的對比分析。李家棟以沙特輕質(zhì)原油的重油為代表,針對延遲焦化、渣油加氫、溶劑脫瀝青等五種加工方案進行了經(jīng)濟效益的對比分析。本課題借助ASPEN公司的PIMS(ProcessIndustryModelingSystem)軟件,建立了工藝路線經(jīng)濟技術(shù)評價模型系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上分別針對渣油脫碳型、渣油加氫型以及渣油脫碳-渣油加氫組合型工藝共13個原油加工方案進行研究,著重分析在高油價下不同加工方案的輕質(zhì)油收率與經(jīng)濟效益的差別。2工藝裝置模型建立連接常減壓蒸餾裝置到二次加工裝置到最終產(chǎn)品調(diào)合的物流供應(yīng)鏈和物性傳遞鏈。產(chǎn)品調(diào)合部分引入非線性調(diào)合規(guī)則,同時進行全廠氫氣、燃料氣、水、電、蒸汽平衡,在主要工藝裝置部分,建立不同原料性質(zhì)對應(yīng)不同產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)的關(guān)聯(lián)模塊。在原油評價數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上采用常減壓模擬切割工具進行常減壓蒸餾實沸點切割得到常減壓各個側(cè)線產(chǎn)品收率和性質(zhì)數(shù)據(jù),結(jié)合常減壓工程數(shù)據(jù)進行校核。工藝裝置模型主要涵蓋催化裂化、催化重整、延遲焦化、溶劑脫瀝青以及餾分油加氫等裝置。建立從常減壓蒸餾裝置連接所有二次加工裝置的全廠硫分布以及主要物性傳遞鏈如密度、酸值、十六烷值、辛烷值以及烴類組成等。調(diào)合模塊分為汽油非線性調(diào)合和柴油指數(shù)調(diào)合。此外還充分考慮所有工藝裝置以及熱電裝置的水、電、蒸汽、燃料氣以及輔助材料消耗。其具體系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。3渣油脫碳-渣油加氫組合型加工方案針對不同的工藝類型如渣油脫碳、渣油加氫以及渣油脫碳-渣油加氫組合型共設(shè)計13個加工方案進行研究,采用構(gòu)建的工藝路線經(jīng)濟技術(shù)評價模型系統(tǒng)進行模擬測算并進行分析。3.1油加工方案對微油瀝青的影響加工方案編制的前提條件為:①原油加工規(guī)模按10.0Mt/a考慮,所加工的原油為沙特輕質(zhì)原油和沙特重質(zhì)原油各50%的混合原油;②裝置開工時間按8400h/a考慮;③汽油產(chǎn)品質(zhì)量要求達到國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn),柴油產(chǎn)品質(zhì)量要求達到歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn);④工藝路線按照燃料油方案設(shè)計,不考慮化工方案和潤滑油方案;⑤重點考察大于350℃重油加工方案變化以及由此引起的輕質(zhì)油、氣體加工及制氫方案變化對成品油收率及經(jīng)濟效益的影響;⑥原則上不考慮外購天然氣和石腦油制氫,優(yōu)先采用煉油廠自產(chǎn)干氣制氫,不足部分采用煤、石油焦或脫油瀝青POX制氫,對于沒有POX制氫裝置的方案如焦化-CFB方案才考慮外購天然氣制氫;⑦噴氣燃料餾分、柴油餾分采用常規(guī)臨氫工藝精制;⑧直餾柴油餾分和催化裂化柴油、焦化汽油和柴油一起進行加氫處理,考慮到歐Ⅳ柴油標(biāo)準(zhǔn)對芳烴和十六烷值以及密度的要求,柴油加氫處理增設(shè)深度脫芳烴反應(yīng)器;⑨蠟油餾分考慮以下三種處理方式:全循環(huán)加氫裂化、蠟油加氫處理-FCC組合工藝、蠟油加氫處理-MIP組合工藝,采用加氫裂化方案的裝置加工量為1.0Mt/a;⑩渣油加工考慮焦化、脫瀝青、加氫及其組合工藝;不考慮POX后的燃?xì)廨啓C發(fā)電,考慮蒸汽發(fā)電,電力不足部分外購;考慮石油焦和脫油瀝青氣化后的費托(FT)合成,不考慮合成油的后加工;重整拔頭油去異構(gòu)化,催化裂化液化氣中的C4進行醚化和烷基化綜合處理,以最大量生產(chǎn)汽油。催化裂化汽油考慮S-Zorb工藝及輕汽油醚化兩種處理方案。3.2煤炭價格和原油價格原油、天然氣、甲醇和產(chǎn)品價格采用2008年7月新加坡市場的價格,其中原油價格涵蓋了運費,產(chǎn)品價格為不含稅價格;煤炭價格采用國內(nèi)市場價格。外購原油和原料價格見表1,其中混合原油價格為120美元/bbl(1bbl≈159L),折合人民幣為6268元/t。主要產(chǎn)品價格見表2。4種脫碳型方案見表4脫碳型工藝方案包括:焦化-焦炭氣化-蠟油加氫-FCC方案(方案1);焦化-焦炭CFB-蠟油加氫-FCC方案(方案2);焦化-煤炭氣化-蠟油加氫-FCC方案(方案3);焦化-焦炭氣化-FT合成-蠟油加氫-FCC方案(方案4);脫瀝青-瀝青氣化-FT合成-蠟油加氫-FCC方案(方案5)。前四個方案均采用減壓深拔方式(減壓蠟油終餾點為560℃),減壓蠟油與焦化蠟油經(jīng)過加氫去蠟油催化裂化,其中方案1部分石油焦氣化制氫,剩余石油焦作為產(chǎn)品銷售;方案2部分石油焦作為CFB鍋爐原料發(fā)汽,剩余石油焦作為產(chǎn)品銷售;方案3石油焦全部作為產(chǎn)品銷售,外購煤炭作為POX制氫原料;方案4部分石油焦氣化制氫,部分石油焦用于FT合成;方案5不采用減壓深拔方式,減壓渣油去溶劑脫瀝青,脫瀝青油與直餾蠟油一起去蠟油加氫,精制油去催化裂化裝置,脫油瀝青作為氣化制氫和FT合成原料。五種渣油脫碳型方案的綜合指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)對比見表3。從表3可以看出,在五個方案中,方案2的輕質(zhì)油收率最低、經(jīng)濟效益最差,這是因為制氫原料不足,大部分催化裂化油漿作為自用燃料油,降低了輕質(zhì)油收率;方案4的輕質(zhì)油收率相對于方案1提高1.13個百分點,經(jīng)濟效益更好,這說明在焦化-焦炭氣化-蠟油加氫-FCC方案中引入FT合成可以提高輕質(zhì)油收率;方案3比方案1的經(jīng)濟效益好,說明在脫碳型工藝方案中采用煤炭氣化制氫比焦炭氣化制氫的經(jīng)濟效益更好;方案5的輕質(zhì)油收率與方案4相當(dāng),效益稍好一些,說明在渣油脫碳型工藝路線中,采用瀝青氣化-FT合成與采用焦炭氣化-FT合成在輕質(zhì)油收率方面相當(dāng),而前者經(jīng)濟效益優(yōu)于后者。5渣油加氫型方案渣油加氫型方案包括:渣油加氫-MIP-煤炭氣化(方案6);渣油加氫-重油催化-煤炭氣化(方案7);渣油加氫-MIP-煤炭氣化-催化輕汽油醚化(方案8);渣油加氫-重油催化-煤炭氣化-催化輕汽油醚化(方案9);渣油加氫-MIP-加氫裂化-煤炭氣化(方案10);渣油加氫-重油催化-加氫裂化-煤炭氣化(方案11)。六種渣油加氫型方案的綜合指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)對比見表4。從表4可以看出,方案7比方案6輕質(zhì)油收率提高1.53個百分點,說明加氫后的渣油采用常規(guī)重油催化裂化工藝加工比采用MIP工藝加工的輕質(zhì)油收率高,但在本研究采用的價格體系下效益減少18.0元/t;方案8比方案6輕質(zhì)油收率增加0.96個百分點,經(jīng)濟效益增加57.3元/t,方案9比方案7輕質(zhì)油收率增加0.97個百分點,經(jīng)濟效益增加58.8元/t,說明在渣油加氫型工藝路線中對催化裂化汽油進行醚化處理,可以提高輕質(zhì)油收率近1百分點,增加效益約58元/t;方案10比方案6輕質(zhì)油收率提高1.4個百分點,方案11比方案7輕質(zhì)油收率提高1.04個百分點,說明在渣油加氫-重油催化裂化加工方案中,增加全循環(huán)加氫裂化裝置,可以提高輕質(zhì)油收率1.0個百分點以上。6催化劑的確定渣油脫碳-渣油加氫組合型方案包括焦化-焦炭氣化-渣油加氫-重油催化(方案12)和脫瀝青-脫油瀝青氣化-渣油加氫-重油催化(方案13)。以上兩個方案均屬于大常壓-小減壓方式,焦化與溶劑脫瀝青的能力根據(jù)制氫和蒸汽需要來確定。兩種渣油脫碳-渣油加氫組合型方案的綜合指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)對比見表5。從表5可以看出,焦化-焦炭氣化-渣油加氫-重油催化方案在輕質(zhì)油收率與經(jīng)濟效益方面略好于脫瀝青-脫油瀝青氣化-渣油加氫-重油催化方案。7輕質(zhì)油收率與煤的加氫-重油加氫-煤加氫方案的比選對渣油加氫型方案(方案7)、渣油脫碳-渣油加氫組合型方案(方案12)、渣油脫碳型方案(方案3)共三個方案進行比較可以看出:①焦化-焦炭氣化-渣油加氫-重油催化方案(方案12)的輕質(zhì)油收率與渣油加氫-重油催化-煤炭氣化方案(方案7)相當(dāng),而兩者的輕質(zhì)油收率大約比焦化-煤炭氣化-蠟油加氫-FCC方案(方案3)高3個百分點以上,不同加工方案中輕質(zhì)油收率由高到低的順序為:渣油加氫型方案≈渣油脫碳-渣油加氫組合型方案>脫碳型方案;②渣油加氫-重油催化-煤炭氣化方案(方案7)的經(jīng)濟效益比焦化-煤炭氣化-蠟油加氫-FCC方案(方案3)增加286.7元/t,其經(jīng)濟效益也比焦化-焦炭氣化-渣油加氫-重油催化方案(方案12)高42.9元/t,不同加工方案中經(jīng)濟效益由高到低的順序為:渣油加氫型方案>渣油脫碳-渣油加氫組合型方案>脫碳型方案。8工藝路線對比(1)在焦化-焦炭氣化-蠟油加氫-FCC方案中引入FT合成可以提高輕質(zhì)油收率約1.0個百分點,經(jīng)濟效益也有所提高。(2)加氫后的渣油采用常規(guī)重油催化裂化工藝加工的輕質(zhì)油收率比采用MIP工藝加工高1.53個百分點,但在本研究采用的價格體系下效益減少18.0元/t。(3)在渣油加氫型工藝路線中對催化裂化汽油進行醚化處理,可以提高輕質(zhì)油收率約1個百分點,增加經(jīng)濟