高芳烃柴油馏分加工方案研究

1高芳烃柴油馏分的加工方案对比柴油馏分主要由常减压、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化四类装置生产，加氢裂化装置少数企业才有，多数炼油企业只有直馏柴油、催化柴油、焦化柴油三种组份。其中，催化柴油的芳烃含量高、十六烷值低，调合难度较大，本课题重点研究这部分柴油的加工方案。1、中国石化催化柴油馏分的现状1.1催化柴油的数量2008年中国石化原油加工量为1.7亿吨，全口径加工原油的API为29.21，硫含量为1.14，酸值为0.60。其中催化裂化装置的加工量约为5075万吨，催化柴油数量约为1241万吨，直馏柴油及其他柴油的数量见表1。表1：柴油馏分的数量性质产量万吨/年构成比例wt%十六烷值总芳烃wt%常减压柴油396556.842～5815～30焦化柴油127418.244～5130～50催化裂化柴油124117.820～3545～80加氢裂化柴油5037.255～651～20合计6983100数据摘自2008炼油事业部装置数据集从中国石化柴油的构成比例来看，催化柴油仅占总量的17.8%，直馏柴油占56.8%，催化柴油的比例并不高，见表1。但由于炼厂规模、原油性质以及装置构成等方面的差别，这个比例在不同炼厂的差别较大。如扬子石化800万吨原油加工量，仅有20万吨左右的催化2柴油，催化柴油的比例不到10%；但九江石化450万吨原油加工量，有50万吨催化柴油馏分，催化柴油的比例接近30%。因此，尽管中国石化整体上催化柴油的比例不算高，但对于部分炼油企业催化柴油的比例却很高。1.2催化柴油的质量相对其它三种柴油馏分来说，催化柴油的质量差，其十六烷值在20~35之间，其密度处于850~950kg/m3之间，总芳烃含量45~80%，数据见表1，与商品柴油指标的差距较大。“十一五”期间为满足汽油质量升级的要求，很多装置都进行MIP技术改造，柴油的十六烷值降低，芳烃含量、稠环芳烃含量增加，增加了柴油调合的难度。中国石化5075万吨催化加工量中，采用MIP技术的为2785万吨，比例为55%，MIP催化柴油约有682万吨/年，常规催化柴油561万吨/年。与常规催化柴油相比，MIP催化柴油的质量变得更差，十六烷值降低4个单位，其芳烃含量和密度进一步增加，见表2。表2：催化柴油的性质公称能力万吨/年十六烷值密度kg/m3MIP装置广州Ⅰ20024925九江Ⅱ10026952安庆Ⅰ12024943燕山Ⅲ20025858合计/平均278525920非MIP装置燕山Ⅲ8035885洛阳16029900扬子8029927合计/平均229031904数据摘自2008炼油事业部装置数据集31.3目前催化裂化柴油的用途催化裂化柴油主要用于以下三个方面。第一是加氢后作为普通柴油的调合组份，这种用途目前最为广泛。第二是用于船舶燃料生产，需求量相对较小，市场流动性强，主要集中沿海和沿江地区。据销售公司介绍，2009年中石化船舶燃料油每个月配置为10万吨，可消耗100万吨/年左右的催化柴油。第三作为工业燃料销售，用于陶瓷厂或者发电厂，每个月需求量只有几万吨，主要集中于广东和浙江两省，消耗量低于100万吨/年。据此分析，85%或更多的催化柴油用于普通柴油的生产。1.4催化裂化柴油面临的问题2011年6月全国实施车用柴油国Ⅲ标准，要求硫含量≯350ppm，十六烷值≮49，市场供应比例＞45%。目前我国除少数城市外都执行普通轻柴油标准，十六烷值≮45，加工环烷基原油的企业，柴油十六烷值可以≮40。柴油质量升级十六烷值增幅较大，对不同炼油企业影响不一样。⑴大型炼油企业由于直馏、焦化柴油及加氢裂化柴油比例较高，催化柴油比例较低，满足车用柴油生产要求的十六烷值问题不大，主要是需解决硫含量的问题。如金陵石化，催化柴油全部参与柴油调合的情况下，其国Ⅲ车用柴油高达75%以上。⑵以加工环烷基原油为主的中型炼油厂，目前全厂柴油十六烷值平均为43左右，如表3。要实现柴油质量升级的目标，十六烷值短4缺严重。主要原因有两方面：一方面直馏柴油的十六烷值较低，另一方面是由于没有加氢裂化装置，VGO和CGO全部由催化裂化加工，催化柴油的比例高达1/3。表3部分企业目前柴油的平均十六烷值企业长岭武汉①荆门九江安庆石家庄沧州济南十六烷值44.549.4342.2743.245.3434143表中数据为柴油质量升级项目中企业上报数据，其中①武汉为预测数据⑶小型炼油厂催化柴油数量少，按照目前方式安排生产轻柴油。2、催化裂化柴油的加工方案分析根据以上分析，催化柴油除少量作为其他用途外，主要还是用于柴油调合，由于十六烷值偏低，必须对其进行改质。为此，抚顺石油化工研究院开发了MCI和D2G两种催化柴油改质技术，这两项技术不同于传统的柴油加氢精制（十六烷值增加2~3单位），可将催化柴油十六烷值从15提高到40以上（实验数据），基本解决催化柴油的出路问题。2.1MCI技术实施柴油改质催化柴油MCI改质技术，反应压力为120kg/cm2，氢耗为4.22%，反应温度为375℃，其脱硫率达到99.9%以上，加氢后柴油的硫含量小于10ppm，柴油十六烷值可从15提高到41.5，收率达到92.32%，各种产品收率数据和石脑油性质数据分别见表4、表5。MCI工艺技术特点：实现了芳烃加氢饱和且开环反应，基本不发生裂化发应，石脑油收率仅为8.68%，其芳烃潜含量78.87%，环烷5烃含量较高，研究法辛烷值小于70，可作为优质的重整原料。表4：产品收率及氢耗工艺名称MCIFD2GH2S+NH30.970.97C1+C20.381.48C3+C41.8711.82汽油8.6853.27改质柴油92.3235.95C5＋液收，%101.0089.22化学氢耗，%4.223.48表5：石脑油馏分主要性质工艺名称MCIFD2G密度(20℃)/gcm-30.78870.7925硫含量/μgg-1110芳烃潜含量/m%78.87--芳烃53.74苯含量，%2.75辛烷值（RON）7092.4辛烷值（MON）82.4抗爆指数（MON＋RON）/287.42.2D2G技术进行选择性裂化催化柴油D2G改质技术，反应压力为80kg/cm2，氢耗为3.48%，一反温度为376℃，二反温度为415℃，其脱硫率达到99.9%以上，柴油收率为35.95%，硫含量小于10ppm，十六烷值从15提高到45；其石脑油收率为53.74%，RON为92.4，MON为82.4，芳烃含量为53.74；各种产品收率数据和石脑油性质数据分别见表4、表5。D2G技术特点：将富含芳烃的催化柴油部分转变为高芳烃含量的石脑油，反应后的柴油馏分基本满足普通柴油的要求；该技术控制了芳烃饱和的深度，使稠环芳烃适度加氢饱和，且裂化为富含芳烃的6石脑油，既可作为芳烃抽提的原料，也可直接参与商品汽油的调合。2.3不同加工方案结果对比为比较两种技术路线的投资收益，以九江分公司加工流程为例，进行两种技术路线的对比分析。测算的基本条件：加工仪长管线油，其油种及调合比例为胜利混合油:罕戈:科山基杰诺=6:2:1:1；加工量按照460万吨/年考虑；汽柴油按照国Ⅲ质量标准进行生产，采用布伦特基准原油80美元/桶时的价格体系。2.3.1加工方案设计基础方案：与生产现状相似，全部生产普通柴油。方案一：对催化柴油实施MCI技术，新建一套60万吨120kg/cm2压力的加氢装置，预估投资为3亿元。改质产生少量的高芳潜石脑油，优先考虑进重整装置；生产部分国Ⅲ车用柴油。方案二：对催化柴油实施D2G技术，新建一套60万吨80kg/cm2压力的加氢装置，同时增加25万吨的抽提装置，预估投资为4亿元。富含芳烃的改质石脑油既可参加汽油调合，也可直接作为抽提原料；生产部分国Ⅲ车用柴油。2.3.2各方案原料和产品结构情况基础方案：氢气无外购；生产汽油约为85.97万吨，普通柴油约7为181.15万吨，柴油十六烷值为40.2，催化柴油全部参与柴油调合。方案一：外购氢气1.47万吨；生产汽油86.02万吨，产量基本与基础方案相同；51万吨催化柴油全部经MCI技术改质，十六烷值有较大幅度提高，生产普通柴油123.80万吨，十六烷值为40.2，国Ⅲ柴油54.22万吨，十六烷值为49.2，柴油总量178.02万吨，比基础方案减少3.13万吨。方案二：外购氢气1.18万吨；生产汽油92.75万吨，数量相对于基础方案增加了6.79万吨；增产三苯12.60万吨；生产普通柴油90.38万吨，十六烷值40.20，国Ⅲ柴油58.88万吨，十六烷值为49.2，柴油总量149.27万吨，比基础方案减少了31.88万吨。各方案汇总见表6。表6原料及产品产量表万吨基础方案方案一方案二原料购买仪长管线油460460460氢气1.471.18公用工程消耗化学助剂117001201612033外购电213402251023752产品销售93#国III汽油78.9978.9370.1997#国III汽油6.977.0922.56普通柴油181.15123.8090.38国Ⅲ柴油54.2258.88外卖石脑油30.9434.4836.71苯1.301.312.64甲苯5.355.3910.87二甲苯5.555.6011.29商品液化气23.0724.0029.09聚丙烯9.959.959.95催化油浆13.1213.1213.12建筑沥青9.339.339.33硬沥青25.0025.0025.00高硫焦29.3229.3229.3282.3.3各加工方案分析基础方案：由于加工原油性质差，直馏柴油的十六烷值低，催化柴油的比例高，柴油馏分全部用于普通柴油生产时，其十六烷值刚刚达到40.2的限定指标，十六烷值是柴油生产的制约因素。方案一：催化柴油全部经过MCI技术改质，十六烷值提高至41.5，柴油收率为92.32%，改质后的柴油满足普通柴油的要求；焦化柴油加氢后可全部用于生产车柴，车柴产量为54.22万吨，普通柴油的产量为123.80万吨，十六烷值为40.2。方案二：催化柴油全部经过D2G技术改质，将十六烷值提高至45，柴油收率仅为35.95%，大部分转化石脑油馏分，改质后的柴油满足普通柴油的要求；焦化柴油加氢后可全部用于生产车柴，车柴产量为58.88万吨，普通柴油的产量为90.38万吨，十六烷值为40.2。3、加工方案财务评价分析3.1评价基本参数选取财务评价中主要参数选取见表7和表8。评价中采用“有无”对比增量法进行计算。表7主要原料和产品的价格产品名称价格（元/吨）原辅料及公用工程价格（元/吨）93#国III汽油5612氢气万吨1200097#国III汽油5926化学助剂(催化剂)万元1普通柴油4987外购电万度0.65国Ⅲ柴油5187新鲜水万吨0.96外卖石脑油52939苯7436甲苯7333二甲苯8547商品干气1300商品液化气4636硫磺12000.4MPA蒸汽0.01表8财务评价基本参数参数名称取值参数名称取值建设期3年所得税25%生产期15年营业税金及附加10%固定资产投资（方案一）26000万元固定资产投资（方案二）36000万元贷款利率6.21%增加人员60人工资福利45000万/人年折旧期10年固定资产残值率10%管理费用10000元/人3.2方案一财务评价3.2.1常规财务评价本方案中通过加氢改质柴油馏分部分转化石脑油，作为化工原料的芳烃和石脑油无需缴纳消费税，为了分析消费税影响，也做了芳烃和石脑油缴消费税的对比方案，计算结果见表9。表9方案一财务评价结果指标名称单位石脑油不缴消费税石脑油缴消费税改造总投资亿元3.003.00销售收入亿元2.102.10总成本亿元2.602.60消费税亿元-0.29-流转税亿元-0.310.03其他税亿元-0.030.00利润总额亿元-0.17-0.48税后利润亿元-0.17-0.48税后IRR％--由计算结果看出，与基础方案比，实施方案一后，可以少缴消费10税0.2861亿元，税后利润减少0.17亿元，税后IRR为负值。若考虑石脑油缴消费税对方案效益的影响，实施方案一税后利润减少0.48亿元，税后IRR