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1、千万吨级炼油厂柴油加工流程的优化鞠林青【摘要】The main quality specifications of diesel in international standards and China national standards are analyzed. In a case study of a refinery with a capacity of over 10.0 million tons per year, the data of quantities, sources and properties of diesels of the refinery are colle
2、cted, and two operation schemes for complete production of motor diesel and production of common diesel and motor diesel are studied and compared in respect of capital investment, hydrogen consumption, product quality, product property and energy consumption. The results show that the two trains of
3、hydrotreating units should be installed and operated to produce 60% motor diesel and 40% common diesel so as to optimally utilize the diesel resources, reduce the capital investment and save energy.% 分析了我 国各种国标柴油和地标柴油标准的主要质量指标.以加工中东高硫原油的千万吨级 炼油厂为例,汇总了炼油厂各种柴油馏分的数量、来源和性质,并按照全部生产车用 柴油和分类生产普通、车用两种柴油产品的模
4、式研究了全厂柴油的加工方案,对比 了两种加工方案的投资、氢气消耗、产品产量和性质、能耗.结果表明:该炼油厂柴 油加工流程按2个系列的加氢精制单元,调合生产60的车用柴油和40的普通 柴油较为合理,达到了柴油资源利用的最优化、降低项目投资以及节能降耗的目的.【期刊名称】 炼油技术与工程【年(卷),期】 2012(042)003【总页数】4页(P42-45)关键词】柴油标准;千万吨级炼油厂;柴油加工;优化;节能 【作 者】鞠林青【作者单位】中国寰球工程公司,北京市100029【正文语种】中文充分利用有限的原油资源合理生产足够的柴油满足消费需求需要兼顾好柴油清洁化 生产和经济化生产两个方面。目前，在
5、新建或改造炼油厂的规划设计中，柴油产品 质量一般要求全部达到欧洲IV类的车用柴油标准(硫质量分数小于50 pg/g、十六 烷值51以上)，该标准虽然较好地实现了清洁化生产和生产环保产品的要求，但 对于一些加工劣质原油或催化裂化装置规模较大的炼化企业来说，全部生产车用柴 油是比较困难的，其中降低硫含量不是问题，瓶颈是提高柴油的十六烷值、改善密 度和多环芳烃的含量，为了满足全部生产车用柴油的要求，部分炼油厂必须建设柴 油加氢改质甚至加氢裂化装置把低十六烷值柴油升级到车用柴油水平，建设投资高 运行成本高、氢气使用量大，同时大约有20%左右的柴油裂解成轻组分。一般认 为，柴油的十六烷值与不同转速的柴油
6、机有关，高速柴油机的燃料其十六烷值应在 40-60,-般使用40 45的燃料，中速柴油机可使用十六烷值为30-35的燃 料，低速柴油机即使用十六烷值低于25的燃料，其燃料也不会发生特殊的困难1 。在美国车用柴油标准(ASTMD 97504)的硫质量分数为15 pg/g、十六 烷指数和十六烷值都为40。国标GB 2522011普通柴油新标准的正式颁布给炼 油厂柴油加工流程的合理化安排带来了契机，以新建加工中东高硫原油的千万吨级 炼油厂为例，综合分析了柴油加工流程的安排。1 我国各类柴油标准的对比分析在我国，国标柴油标准包括普通柴油（原称轻柴油）和车用柴油两大类，见表1。同 时北京、上海、广东依据
7、各自的地域特点制定了相应的地方标准车用柴油，见表 2 由表1，2可以看出:我国柴油质量标准一直在稳步提高，大城市的车用柴油质量要求与欧IV标准同 步，正在向欧V目标过渡，其它车用柴油标准达到了欧皿标准，而普通柴油的硫质 量分数也将在2013年7月1日以后从0.200%过渡到0.035%，趋向低硫化;（2）在我国的国标和地标柴油中，作为点火性能指标的十六烷指数和十六烷值满足 其中之一即可，仲裁以十六烷值为准;由于十六烷指数易于测定和计算，这就减少 了生产中分析过程和费用;（3）普通柴油的十六烷值一般要求达到45 ，可满足高速柴油机的需求，同时规定由 中间基或环烷基原油生产的各牌号普通柴油的十六烷
8、值或十六烷指数允许不小于 40（有特殊要求者由供需双方确定）;普通柴油密度要求为实测值，没有特殊要求;（4）在各个地标车用柴油中，硫含量、多环芳烃、润滑性的要求完全一致，但根据 各地的气候不同，制定了凝点不同的各个牌号柴油，低凝点柴油组分相对密度小、 十六烷值低，符合柴油生产的实际情况。因此根据以上柴油标准要求，在炼油厂规划设计中一定要根据柴油产品的市场辐射 区域和规划目标，经济合理地规划柴油加工流程，达到环保、节能、降低成本的目 的，如炼油厂的目标市场主要是城市车用柴油，则少出普通柴油产品;如果炼油厂 主要供应交通运输、农用或其他用途，则建议多生产普通柴油。表 1 国标柴油主要性质对比 Ta
9、ble 1 Main properties comparison of GB diesel specifications*十六烷指数和十六烷值满足其中之一即可。项目普通柴油（GB 2522011）车用柴油（GB 191472009） EN 5902004（欧洲IV/V）w（硫）,%（不大于）0.2/0.035 0.035 0.005/0.001 十六烷值（不小于）45（40）49/46/45 51/49/48/47十六烷指数（不小于） 43 46/46/43 46/46/43/43密度(20C)/(kgm-3)实测 810 850/790 840 820 845/800 845 w(多环芳烃)
10、,%11 11 润滑性(HFRR 斑痕直径 60C)/pm 460 460表2国内地标车用柴油主要性质对比Table 2 Main properties comparison of local diesel specifications in Ch i n a *十六烷指数和十六烷值满足其中之一即可。 项目京IV地方标准(DB 11/232007)沪IV地方标准(DB 31/4282009)粤IV地 方标准(DB 44/6952009)w(硫),%(不大于)0.005 0.005 0.005十六烷值(不小 于) 51/49/47 51/49 51十六烷指数(不小于) 46/46/46 46/4
11、6 46密度 (20C)/(kgm-3) 820 845/810 840 810 845/790 840 820 845 w(多环 芳烃),% 11 11 11 润滑性(HFRR 斑痕直径 60C)/pm 460 460 4602 千万吨级炼油厂的流程规划和柴油组分的来源2.1 千万吨级炼油厂的流程规划该千万吨级炼油厂设计加工中东混合原油(m沙轻：m沙中= 50:50),混合原油基 本性质见表3。表 3 中东混合原油基本性质 Table 3 Basic properties of sour crude blend 项目数值 API32.5 康氏残炭，% 5.0 w(硫),% 2.1 w(氮)/
12、(pgg-1) 1085 w(Ni)/(pgg-1) 7.5 w(V)/(pgg-1) 24.8 各馏分分布(w) , %初馏点65C 3.8965 165 C 14.03165-230 C 11.23230-360 C 22.08360-510 C 21.67510 C 27.10全厂的核心总流程采用常减压蒸馏+渣油加氢+重油催化裂化+加氢裂化的模式， 见图1。该流程在目前的高原油价格体系和清洁化生产要求下被广泛规划采用，包 括新建炼油厂或产品质量升级的炼油厂，主要工艺装置配置见表4 ，其中加氢裂化 装置按全循环模式设计，以多产优质柴油为主;重油催化裂化采用MIP-CGP模式 设计，多产富含
13、丙烯的LPG和汽油。全厂的轻质油收率可达到81%以上、加氢能 力与常压蒸馏之比达到 115%，实现了“零”渣油产品、原油充分利用的主要目的。 图1千万吨级炼油厂核心总流程示意Fig.1 Core configuration of large refinery 表4主要工艺装置规模Table 4 Capacity of main process units Mt/a加工装置 数 值10.0渣油加氢 3.30重油催化裂化 2.80加氢裂化常减压蒸馏1.602.2 柴油组分的来源 全厂的柴油组分包括直馏喷气燃料、直馏柴油、加氢裂化柴油（含喷气燃料馏分）、 渣油加氢柴油、催化裂化柴油（见表5），其中加
14、氢裂化柴油适当添加助剂（主要是耐 磨剂）后即可作为优质柴油产品出厂。另外，在工程设计中，直馏喷气燃料按全部 浅度加氢精制考虑，且在满足喷气燃料指标的前提下，要求其硫质量分数小于50 pg/g,以利于喷气燃料可根据市场需求和价格因素在喷气燃料和柴油产品之间灵 活波动，在以下研究中喷气燃料产品按0.80 Mt/a生产，剩余的0.32 Mt/a作为 柴油调合组分。表5柴油组分的关键性质Table 5 Main property of diesel fractions项目加氢 喷气燃料加氢裂化柴油数量/（Mta-1 ）直馏柴油渣油加氢柴油催化裂化柴油0.32 2.20 0.36 0.60 1.16 w
15、（硫）/（pgg-1） 50 1.33% 0.035% 0.45% 10 十六烷指 数 47.3 53.8 38 23 49 十六烷值 49 54.5 42 26 53 密度（20C）/（kgm-3）790 850 870 940 8303 柴油生产流程的安排在项目的前期规划阶段，柴油产品标准要求采用欧IV标准车用方案一，见图2。要 求柴油产品硫质量分数小于50 pg/g、十六烷指数大于46、十六烷值大于51、限 制密度。为了满足该要求，直馏柴油、催化裂化柴油和渣油加氢柴油全部进柴油加 氢装置，进料数量达到了 3.16 Mt/a，同时催化剂级配选用约80%的精制催化剂 +20%的改质催化剂组合
16、，目的是在脱硫的同时裂化部分催化裂化柴油和渣油加氢 柴油，提高十六烷值并改善柴油的密度，在这个过程中部分直馏柴油也随之裂化， 增加了氢气消耗，而且降低了柴油的液体收率。后来，参考国皿车用柴油标准（GB 191472009）中的十六烷值49的要求，但受限于密度要求，改质催化剂的数量 也不能减少。图 2 方案一的柴油加工流程 Fig.2 Diesel processing block diagram of case 1 在项目的优化阶段，考虑我国柴油消费结构和柴油分类的实际情况，如果项目全部 设计生产低硫高十六烷值的车用柴油，则实际运行中肯定遇到柴油质量严重过剩的 问题，在市场同时需要车用柴油和普通柴油的情况下，由于全部柴油馏分一同进行 精制，调节措施有限，只能通过频繁协调中间罐区和柴油加氢装置的操作条件来分 批生产车用和普通柴油，将
