柴油作为裂解原料性能分析及影响

蒋旺科

中韩（武汉）石油化工有限公司，湖北 武汉 430080

摘要：从炼厂柴油掺混进加氢尾油作为乙烯原料后性质改变出发，利用SPYRO软件对加工方案进行模拟，制定了适合原料性质的加工深度，分析了产品收益、裂解炉运行周期以及对效益的影响，并为后期裂解原料的优化以及柴油单储单炼提供数据支持。

关键词：柴油；裂解；性能分析；影响

引言：

随着我国能源结构的不断优化以及外部市场变化影响，根据统计数据，柴油市场的消费在2015年达到顶峰，然后开始进入下降通道。与此同时，国家对柴油质量的标准越来越高，对于一些老的炼厂来说，受制于柴油加氢能力不足的影响，柴油产品质量升级变得困难。压减柴汽比是当前炼化企业亟需解决的问题，为此提出了“油转化、油产化”的发展战略。

中部地区某乙烯装置原设计乙烯产能80万吨/年，2020年通过脱瓶颈改造，产能达到110万吨/年。一方面在乙烯产能增加后，炼厂加工能力并未提升，形成了小炼油大化工的局面，乙烯原料互供能力不足的劣势逐渐凸显，对外购原料的依存度增大，随着未来中部地区新的大型乙烯项目投产，外部石脑油资源将逐渐紧缺，外购石脑油成本可能会进一步增加；另一方柴油市场需求出现萎靡，柴油库存压力加大。为了缓解这两种因素对公司生产运营的影响，制定了将炼厂柴油掺混入加氢尾油作为裂解原料的加工方案。

1.炼厂柴油资源简介

   炼厂柴油来源包括直馏柴油，二次加工柴油以及加氢精制柴油。直馏柴油来自两套常减压装置，二次加工柴油来自两套焦化装置，两套套催化裂化装置以及加氢裂化装置。除加氢裂化装置产出柴油可直接进入柴油成品罐外，其余装置柴油需要经过加氢精制后送柴油成品罐区。

2. 炼厂柴油分析评价

裂解原料的评价指标包括族组成，平均分子量、氢含量、BMCI值。研究表明链烷烃含量至表征油品裂解性能的重要指标，直链烷烃含量越高，乙烯收率就越高。对于重质原料，BMCI值是原料评价的重要指标,BMCI值越小，芳烃含量越低，乙烯收率越高，如果BMCI值过高，不但乙烯收率低，同时裂解炉结焦速率也会加快，影响裂解炉运行周期[1]。加氢尾油虽然偏重，但是直链烷烃含量高，相对于柴油来说，是更理想的一种裂解原料。

根据化验分析数据，某炼厂催化裂化装置产柴油密度大，终馏点高，作为裂解原料会导致原料在对流段汽化不好，同时也会影响结焦速率。直馏柴油以及二次加工柴油中硫含量高，如果不经过加氢精制直接裂解后，产出的裂解汽油可能会造成汽油加氢装置催化剂失活。

3.柴油加工方案

为了满足乙烯装置扩能改造后重质原料加工方案，乙烯装置新增加了基于国产化CBL技术的双炉膛裂解炉H-010，加工能力为20万吨/年，设计加工原料为加氢尾油、石脑油以及柴油，因此，H-010炉是最适合加工柴油的裂解炉。但是根据现有炼厂和乙烯互供流程，目前无法达到柴油和尾油单独输送和储存，炼油厂区只能通过更改流程，将炼厂加氢裂解化柴油或者加氢精制柴油掺混入加氢尾油罐，再输送至化工片区。
4.加氢尾油掺混柴油后数据

统计21年4-7月加裂尾油、柴油的平均数据，6-7月乙烯尾油罐掺混尾油的平均数据可以看出，混合尾油密度降低，馏程变宽，BMCI值升高，超过尾油设计指标18达到19.4。

利用SPYRO软件对三种原料进行模拟，同条件下单独加工加裂柴油相比尾油在乙烯收率上降低3个百分点左右、丙烯、C4收率降低1.5个百分点左右，而汽油收率增加4个百分点。在柴油掺混（按25%考虑）入尾油后，模拟乙烯及丙烯收率对比纯尾油工况下降0.5-1个百分点，汽油收率上升1个百分点左右。

加氢尾油中混入柴油后，其馏程变宽，BMCI变大，在相同条件下，SPYRO模拟收率数据变化情况为乙烯单程收率降低约1%；丙烯收率降低约0.6%；混合碳四降低约0.6%（其中丁二烯降低达0.4%）；汽油含量增加约1%，（但其中苯含量增加只有约0.1%）；裂解燃料油含量增加约0.8%。

5.加氢尾油掺混柴油后的影响

5.1馏程变化

加裂柴油馏程范围187-333℃，加裂尾油馏程范围249-491℃，加裂尾油中混入加裂柴油后其馏程范围变为192-500℃，其馏程范围变宽。加氢尾油中混入柴油会使降低乙烯丙烯产品选择性，造成乙烯丙烯收率降低。

5.2 BMCI变化

加氢尾油中混入柴油后，其BMCI值由15.5升高至19.4。BMCI值升高的原因在于柴油组分中含有大量的环烷烃，使其芳香性增强。环烷烃裂解性能不如相应的直链烷烃，其含量的增加容易生成芳烃。因此，掺混柴油的加氢尾油其汽油和燃料油会增加。

5.3 尾油储罐温度变化

柴油相比尾油组分轻，安全储存温度相应也要低一些，通常柴油储罐温度不超过60℃，而尾油储罐设计温度75℃。柴油掺混入尾油后导致化工厂区尾油温度降低，同时乙烯装置没有尾油预热器，造成掺混后的尾油在对流段汽化效果变差，会增加裂解炉辐射段热负荷。尾油罐温度降低后还会造成尾油粘度上升，影响尾油原料泵的安全运行。

 5.4 尾油炉结焦速率变化

加氢尾油炉H-005废锅出口温度在4月22日投料后为485℃，加工纯尾油，运行至6月17日为518℃切出，运行时长56天；烧焦后6月19日投用，加工尾油+柴油，截止7月30日废锅出口温度已达550℃，运行时长41天，相比纯尾油工况运行周期缩短至少15天。对比发现尾油炉两个周期不同原料下废锅出口温度增速明显的差异，掺炼柴油工况下增速明显，表明裂解炉废热锅炉结焦速率加快。

5.5急冷系统影响

尾油中混入柴油后，汽油和燃料油产量显著上升。汽油最大峰值产量达到99t/h，平均产量达到88t/h；乙烯焦油生成量由22t/h增加至25t/h以上。汽油产量已达到扩能后设计值，急冷油塔容易将重组分带入急冷水塔（如碳九产品含重组分），且急冷水容易混入汽油造成急冷水乳化；加氢装置及芳烃抽提装置负荷偏高；焦油生成量增加会增加出厂困难。

6.加氢尾油掺混柴油后深度控制模拟

6.1乙烯收率随深度（丙烯与乙烯收率比）降低而降低，在深度低于0.64后降低幅度增大，总体来看，降低加氢尾油裂解深度，对乙烯收率影响较大。（从乙烯收率来看，裂解深度不易低于0.64）

6.2丙烯收率随深度降低先升高后降低，总体变化趋势较平稳，在深度0.65时最高达到16.35%，总体来看降低加氢尾油裂解深度对丙烯收率影响不大。（从丙烯收率来看，深度降低至0.65已经达到峰值）

6.3双烯收率随着裂解深度升高而升高，在裂解深度0.7-0.61区间变化较明显，继续提高裂解深度，对双烯收率贡献不大。

   6.4混合碳四收率随深度降低而增加，在0.66后增加趋势变缓；虽然混合碳四收率随深度降低而增加，但丁二烯收率是随着深度降低而降低，在深度0.6后趋缓。（从混合碳四中丁二烯收率考虑，深度控制在0.60为易）  

    6.5粗汽油收率随深度降低而增加，但其中苯的收率是随着深度降低而降低，随着深度降低，汽油收率显著提高，但苯的收率也显著降低。（从苯的收率考虑，深度控制在0.58-0.60为易）

  6.6乙烯焦油随裂解深度的降低而升高，因此，从降低乙烯焦油收率考虑，裂解深度应控制在0.63以下为宜。

    因此综合考虑尾油裂解炉运行周期以及最优产品效益链，深度控制在0.63-0.64左右较合适，稀释比保证在0.8以上，确保原料在对流段充分气化。

柴油单储单炼

7结论

7.1催化采用和常减压装置直馏柴油不适和作为裂解原料，加氢尾油中混入柴油后，其馏程变宽，BMCI变大,影响裂解反应选择性，导致乙烯、丙烯收率降低。

7.2加氢尾油中混入柴油裂解，会加快裂解炉结焦速率，缩短烧焦周期，增加装置能耗。

7.3加氢尾油中混入柴油裂解，液相重组分增加，下游装置负荷加大，焦油出厂量增大。

7.4为了更精确的控制裂解深度，新建柴油储罐及配套上游管线项目完工后，实现柴油单储单炼，达到最优产品分布以及延长裂解炉运行周期。

参考文献：

[1]曾媛丽，代欣荣.炼油厂加氢尾油和加氢裂化柴油做裂解原料的分析与评价[J].乙烯工业，2007，19（3）：41-43.