DCC和FCCU的石油化工方案选择.pdf

9月 c c ， L ／ ， 新 I石 ■*藏 雷 患 “ ， 彳 h L 乃 D C C 和 F C C U的石油化工方案选择 L E c h a p in 等c r ， J E 简 翻译圭重崮 一 新疆石油管理局重油加工研究所 审校t段伟 新疆石油管理局炼化处 介 r巨 ／ 多数国家，尤其是发展中国家，石化产品市场的增长速度将保持或超过国内生产总值 的增长速度。在未来 1 0年内，全球对石油的需求预计以平均每年 2 ． 2 ％的速度增加，对主 要石化产品的需求将增长两倍，而在建的乙烯装置却跟不上需求的发展。因此，在炼油厂 的基础上发展石油化工，将在石化产品供应中发挥重要作用。 市场对一些主要石化产品 如丙烯的需求远大于传统供给能力。丙烯是当今世界上 用量仅次于乙烯的石油化工单体 丙烯大部分由乙烯装置生产 约 6 8 ％ ， 炼油厂 F C C U 生产占 2 8 ％，其余为丙烷脱氢。通过 F C C U 的进一步发展来提高丙烯的收率．将进一步 扩大炼油行业在石化市场中盈利的机会。 许多国际石化生产商都面临着获得有保障、低成本石脑油来源的问题，炼油和石油化 工一体化将能解决这个问题。要想取得并保持竞争优势，首先要得到并保证低成本的原料 供应，选址要有战略眼光，集成世界规模的炼油和石油化工装置。与之相应的是，亚洲一 些最大的炼油企业就是围绕石油化工的需求来运转的，一体化不仅提高了产品的附加值， 而且提供了原料，而这正是在世界石化市场盈利的两个关键因素。 本文试图说明炼油企业是如何通过一体化生产高附加值产品并取得 良好效益的，同时 着眼于原料趋势、技术发展和本公司最新投入应用的新型线性规划模型。 技术综述 本文介绍一些利用真空气油 以下简称 V G O生产轻质烯烃和芳烃的技术发展近况， 目前这些技术都已工业化。 V G O的第一步转化采用催化裂解 D C C ，然后采用A l p h a 工●将 F C C或D C C的轻 质产品转化为芳烃。这些工艺在其他文献中多有详述，在此仅作一简单概括，本文主要还 是从石化生产的角度来分析这些新技术的应用。 1 ．催化裂解 D c C D C C是由中石化和石科院开发并使之工业化的 S t o n e＆ We b s t e r 公司是中国以外唯 一 的授权商D C C是 F C C的扩展，它是在以下基础上发展起来的 1 特定的操作条件，包括温度、烃分压和空速。温度和烃分压明显没有高温热解 的条件苛刻 维普资讯 9 2 李云岗D C C和 F C CU的石油化工方案选择 2 采用石科院开发 的独有的分子筛催 化剂。 D C C有两种方案最大量的丙烯 I 型和最大量的异构烯烃 I I 型 。两种类型都 采用特有的催化剂和相应的反应条件。 处理同一种原料时．两种 DC C工艺与生产最太量汽油的传统 F C C产品收率的比较结 果见表 1 。两种 D C C工艺都是以牺牲汽油来生产轻质烯烃的 试验采用石蜡基原料，D C C l型的丙烯收率达到 2 1 w t ％；在采用大庆 V G O 为原料的工业生产中，丙烯的收率高迭 2 4 w t ％在泰国 1 9 9 7 年 5月投产的一套装置工业生产中，采用加氢处理阿拉伯轻质原料． 丙烯的收率介于 1 9 w t％2 0 w t ％之间。 表 1 DeC生产和牧Ig- t 数据 l 工 艺 D C C I 型 D C C I I 型 F C C 物料平衡 v e t ％ C， ． I I ． 9 5 ．6 3 5 C 和 C 4 4 2 ． 2 3 4 5 1 7 6 石齄油 2 6 6 3 90 5 4 8 LC0 6 6 9 8 1 0 2 D0 6 I 5 8 9 3 焦炭 60 4 3 4 3 损失 0 6 1 0 0 3 总计 1 0 0 1 0 0 1 0 0 轻质烯烃收率 ％ 乙烯 61 2 3 0 8 雨烯 2 1 ． O l 4 ． 3 4 9 T烯 1 4 ． 3 1 4 ． 7 81 其中异丁烯 5I 6 I 2 _3 丁二烯 9 8 奠中异T二烯 9 8 原料中国古蜡 VG O试验装置数据 表 2 是 F C C 、D C C和 S C 蒸汽裂解石脑油的烃类结构族组成分析，应注意到各种 工艺中芳烃含量的差别 D C C石脑油中芳烃含量明显比 F C C石脑油的要高，这报适合进 行芳烃抽提 因此可以看出 D C C石脑油裂化程度更深．从而生成更多的轻质烯烃。值得 一 提的是，在 D C C和 S C方案中，对芳烃组成进行比较可发现，D C C方案中二甲苯比甲 苯含量高，这也非常适于进行芳烃抽提 同 F C C的情况一样，D C C石脑油中的烯烃主要 是 C 和 C ，可送入 Al p h a装置进一步生产芳烃 袭 2 D e C ／ F e e ， s c石脑油结构族组成分析 组成 州 ％ DC C F c c S C 烷烃 I 4 3 2 8 6 3 5 烯烃 3 2 4 3 5 3 I 3 3 环烷烃 5 ．o 9 8 41 芳烃 4 8 3 2 6 3 “／ 9】 总计 I o 0 O I O O I O 0 芳 烃 组 成 茁 I 9 06 3 71 甲苯 4 2 4 1 8 ． 9 G t 5 6 6 7 1 3 5 Ca 1 2 1 1 2 5 5 4 Cl 9 3 41 4 2 总计 4 g 3 2 6 3 7 9I 样品终馏点为 1 9 9 “C的石脑 油 ’ 维普资讯 第 1 9卷第 3期1 9 9 g年 9月新 疆 石 油 科 技 信 9 3 从表 3 可以看出，中国目前有 4套 D C C在运行，还有 3套装置正处于设计和建设阶 段。1 9 9 7年中期在泰国开工的大型 DC C I 装置，可生产 1 5万 妇 聚合物级丙烯，供应 下游 的聚丙烯工厂。 表 3 D 0 0装置一览表 地点 原料‘ 妇 丙烯产量 t ／ a 开工时问 D C C类型 济南 6 00 o 0 1 2 0 0 0 I 9 9 O I 济南扩建 I 5 0 0 o 0 3 0 0 0 0 1 9 9 4 l l I 安庆 4 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 1 9 9 5 l 大庆 1 2 0 o 0 O 2 7 5 0 0 I 9 9 5 粥 门 帅0 0 0 0 1 0 5 0 0 0 I 9 9 7 l 】 泰国．T P I 7 5 0 0 0 0 l 5 0 0 0 0 l 9 9 7 j 沈阳 4 0 0 0 0 0 1 9 9 8 Ⅱ 锦州 3 0 00 0 0 1 9 9 9 l 乌鲁木齐 g 0 0 0 0 0 I 9 9 9 I l 现有的 F C C装置可以改造成 D C C装置。若改造成 D c e一Ⅱ，则需要较大程度的改 造或降低加工量。当市场上柴油较汽油畅销时，V G O 缓和加氢裂化后，利用已有的 F C C 装置，采用 D c C I 工艺对加氢裂化尾油进行加工，是个颇具吸引力的方案。不但可以 降低 D C C的原料消耗，同时可以优化产品的结构，还可生产相当数量的轻质烯烃。 2 ． I p h a 工艺 A s a h i 和 S a n y o公司开发了利用烯烃物料生产芳烃的 A l p h a工艺。同时还有一些其他 工艺可将富含烷烃的原料，如 L P G 和石脑油转化为芳烃 。Al p h a工艺是第一个工业化的 烯烃转化技术 。 AlD h a工艺的催化剂是在 z S M一5 分子筛 的基础上螯合金属氧化物 改性得 到，经过预处理获得预定的酸性。这种 催化剂在处理富烯烃原料时，对芳烃的 选择要求较高，同时成焦倾向较小。要 将原料中的饱和烃和烯烃保持在适当的 比例 ，当放热反应和吸热反应达 到平衡 时，反应会保持在近于等温状态，这就 避免了烷烃转化时所需的级间加热。 一 套用于处理石脑油裂解后尾油中 C 4 和 C， 的工业装置在 1 9 9 3年 7月开 始运转，该装置的物料平衡见表 4 。 表 5为加工轻质 F C C石脑油 C 9 3 ℃ 示范装置的试验绪果。 在轻质F C C 石脑油处理中采取了两种方案 R F G 汽 油重整和最大量的芳烃。在 R F G 方 裘 4 S a n y o公司 A I p h a工艺 流量 k g ， b 原料 c | 尾 油 5 8 O O C 尾油 B 7 0 0 产品 宦劈 烃组侪 6 2 0 0 轻质烯烃 2 9 D 0 尾气 5 4 0 O 富芳烃组份分析 wI ％ c 。 埘 环j 11 蓝 I 3 9 甲 苯 4 3 3 C - 芳烃 2 8 ． 8 C 芳烃 B 5 Clo 4 4 总计 1 0 0 0 案中，采用 A l p h a工艺除去 F C C汽油中的烯烃，井采用低苛刻度操作条件 以将烷烃转化 维普资讯 9 4 李云岗D C C和 F C C U的石油化工方案选择 降至晟 小 该方案可 以达到如下 目的 1 减少烯烃 2 减少苯或完全除去苯 循环法 3 降低硫； 4 提高辛烷值。 寰 5 轻质 F C C石脑油 p h a工艺处理结果 收 率 w 原料 哪方案 最大量芳烃方案 n7 I 6 CI 1 4 ． 5 C I 3 4 ． 9 c 9 5 1 6 7 C． 8 3 I 6 ． 6 I 31 C 饱和 2 3 ． 5 2 0 5 7 5 C ． 烯烃 2 2 ． 7 2 8 I ． 3 C ． , - C, P NO 4 2 l 6 8 4． 1 盏 2 ．O 2 2 6 ． I 甲苯 0 g 9 4 2 9O C 。 芳烃 0I 1 0 ．9 I 3 7 C 。 芳烃 5 8 49 C， 2 ． I I 6 一 一 总计 1 0 0 0 1 O O 】 0 0 0 硗 w p 2 4 0 5 9 3 ． 5 R ON 7l 9 2 1 0 7 ． 3 M0N 68 ． 4 7 9 3 8 9 ． 7 在高苛襄 4 度的芳烃生产方案中，除了富含芳烃的组份外，轻质烷烃 的收率也比较高 这部分可作为原料进入蒸汽裂解装置或以c j c 馏分进入 L P G市场。 方案研究的基础 为了评价和定量分析炼油厂发展石油化工的可行性，根据典型的美国海岸炼油厂的情 况，利用 H a v e r l y系统建立了线性规划模型 L P 。其基本模型采用典型的车用燃料油方 案第二套方案采用基本模型的流程但加入 了石油化工项 目，并使用了线性规划求解晟盈 利的产品配置第三套方案选择同样的石油化工项目，但用 D c c I 代替 F C C。 线性规划模型是研究炼油和石化一体化经济效益的有力工具，L P采用了独有 的、新 颖的线性规划系统，井集成了 P a c e咨询公司提供的加工数据库。该系统可以精确模拟任 何一个炼油厂／ 石化厂或相互提供产品及中间原料的一系列石化厂的生产。H a v e r ly系统的 用户遍及世界各地，他们利用该系统计划装置的操作、研究流程、分析竞争对手 、选择躁 料、评价政府新颁布或已执行的法规的影响以及评估新技术。 以下是对 3 种方案的研究及其结果。 1 ．基本方案 维普资讯 第 1 9卷第 3期1 9 9 8年 9月●} 脚， 信 9 5 基本方案采用了与所有海岸炼油厂平均水平相当的典型加工装置，每个装置的加工能 力以 1 6 X l 0 m 3 ／ d 原油加工能力为基数，流程见图 l 炼油工艺包括以下装置 1 常减压装置 2 石脑油脱硫 ； 3 重整 汽油和芳烃 ； 4 馏分油加氢装置 5 延迟焦化； 6 煤油脱硫 、F CC汽油 、LP G； 7 流化催化裂化； 8 硫 回收装置{ 9 饱和及不饱和气体装置； 1 0加氢裂化 ； 】 1 烷基化 1 2MT BE。 田 1 基 本藏程 田 2 ．石油化工装置 在此分析中考虑 了以下装置， 目的是尽可 能的增加炼油产 品的附加值 。 1 蒸汽裂解； 2 A l p h a I艺 i 3 B T X芳烃 回收； 4 对二甲苯的回收{ 5 二甲苯异构化i 钰- l t 维普资讯 9 6 李云 岗D C C和 F C C U豹石 油化工方案选择 6 甲苯歧化。 也许你所在的炼油厂没有这些装置，但它可能是 “ 下步计划”及未来联盟或合伙企业 的一部分 前面提到的 D C C和 A l p h a工艺是已工业化的技术，它们可以提供丙烯、乙烯 和三苯的基础原料，增加石化产品产量。 3 利用 F o g生产石化产品的方案 方案中引入石油化工装置是为了确定石化与炼油厂结合所能产生的推动作用，对任何 一 种产品的生产不存在限额。此方案的流程见图 2 ，单个产品的产量见表 6 。 固 2石化渣程围 裹 e 方寨比较 T■ ■ 重 ■车 C 。 ， ” 搿 戢誊 蕾 ． u‘ ● ■ ■ 方 案 基奉方案 F C C D C C D C C对比F C C 产品 桶坩 丙 烷47 5 5 60 0 5 7 3 3 4 l 8 ％ 丁烷 2 7 5 5 3肋 1 ，7 8 0 ． 0 6 ％ 高级无铅汽油 1 7 5 0 7 2 3 3 0 2 2 2 5 ． 4 7 ％ 普通无铅汽油 3 6I 5 4 4 5 0 1 4 4 2 g l I ． 5 2 ％ 喷气燃料 2 7 6 】 】 1 4 7 1 0 1 3 6 4 3 ． 7 8 ％ 柴油 8I ∞ 1 70 3 I l 2I 8 8 舶 ． 7 ％ 燃辩池 I 3 7 7 7 9 一 乙烯 t／ d 一 6 1 3 2 0 6 6 0 6 5 7 2 ％ 两烯 t／ d 1 1 3 5 1 5 1 2 4 1 O 0 3 5 0 8 0 o 科 6 ％ 苯 V d 】 一 6 3 5 0 o ． 7 3 3 0 0 I 3 4 ％ I 们 一 9 9 3 ∞ I 1 42 O 0 l 3 _』二烯f 埘 一 I 8 2 5 I 8 2 5 韭 棼 L t o ／ CD 3 8 5 3 7 7 3 9 5 4 6 注1 柄 t 6 m 维普资讯 第 1 9卷第 3期I 9 9 8年 9月 新 ■ -油 丰H I | 9 7 F C C 按生产汽油的方案运行，转化率为 8 0 ％，绝大部分异丁烯用于烷基化工艺，其 余部分用于生产 MT B E 。正构 q 烯烃和轻质催化汽油 c 5 - 9 3 ℃由A l p h a工艺处理，以 生产更多的芳烃原料．比苯重的芳烃产品用于生产对二甲苯和重质芳烃 c 。 。乙烯裂 解装置加工来 自炼油厂的乙烷．生产乙烯 6 1 3 2 0 t ／ d 、普通汽油、低硫柴油 晟大重量百 分比为 O ． 0 5 ％ 。 4 ．利用 D c c 生产石化产品的方案 在此方案中以 D C C代替 F C C ，同前一种模型目的相同， 【 入石油化工工艺是为了确 定一体化 的推动程度．以测算晟大的收益率。流程如图 2 所示，各产品的产量见表6 。 D C C 按最大量丙烯方案运行．与基本方案比较，D C C 可生产更多的乙烷和乙烯．此 外丙烯产量也有明显增加。增产的己烷可加工成乙烯 与 F C C相比，D C C可生产更多的 异丁烯 ．富余的异丁烯用于烷基化、MT B E和 A l p h a工艺 A l p h a工艺装置的产品由芳烃 装置回收并分离为苯、对二甲苯和重质芳烃。 5 ．经济分析 用于分析的价格取自 P l a t t s O i Ig r a m 石化产品价格手册 1 9 9 l ～1 9 9 6年间所有原料和 最终产品的平均价格． 选择这个时闯中跨度是因为它代表了一个完整的价格周期，见圈 3 。 此次分析所引用的价格见表 7 。 6 ．对比分析 3种方案考察结果见表 6 -D C C和 F C C方案有着明显的不同．在 D C C可以看出，模 型中丙烯和三苯产量有较大幅度增加。但在线性规划中没有预计到，D C C 方案车用燃料 油产量的减少要比预计的小，高级和普通汽油与 F C C相 比，分别下降了 4 ．7 ％ 和 5 ．2 ％。 表 6 中的产量率是净值，因而反映了损失。 D C C方案与 F C C方案相比．各产品相 对于 F C C 有明显提高．在与石油化工的结 合中显示了更大的优势。 1 丙 烯 产 量 由 6 5 7 ． 6 m’ ／ d 增 加 到 1 8 5 8 ． 2 4m’ ／ d 2 对二甲苯产量由3 1 6 ．4 8 m3 ／ d增加 到 3 6 4 ． 9 6 m3 ／ d 寰 7 原事 萼 与产品价格 原料 ；国内与中东混台原抽 1 8 A 2美元， 柄 产品 己烯 美分， 磅 2 0 ． 8 7 丙烯 莞分， 磅 1 7 ．0 8 丁烯 美分， 磅 I 8 5 0 丙烷 美元， 桶 1 4 1 0 丁烷 美元， 桶 I 8 3 3 苯 的 产 量 由 l9 8 ．7 2 m a／d 增 加 到l ； 2 2 8 8 m“ t d ； l 喷 气 燃 料 美 元 ，插 4 乙烯产量由 1 6 6 ．5 1 0 3 k g ／d增加I 柴 油 美 元 桶 到1 7 9 ． 5 5 l 0 ’ k 岛 『d 。 I 高 硫 燃 料 油 美 元 ， 橘 D C C 方 案 ； ， 汽 油 产 量 从 7 5 6 8 ，，d I 嚣 翟 微降到7 2 0 0 m’ ／ t ．同时还存在其它一些小 l苯 美 仑 的差异。当然，评价效益的唯一方法是将一 l 对 甲 荤 美 元 伽仑 切 都 换 算 成 锋 。L 专 案 篡 按照产品收率和操作成本，将净收益与 投资的增加值相比．得出经济增量 。采用标准方法，计算出投资的经济性。 m ∞ m ∞ ∞ 舛 ∞ ∞ H 竹 m “ 维普资讯 9 8 李云岗D OC和F CC L 1 的石油化工方案选择 6 0 ∞ 对甲荤 ＼ S O ． 0 0 - 爆 ＼ 4 0 ． o o 十酣 、 隶 a 0 ． ∞ I l 2 o ． ∞ 一 r l ∞ l 9 B 9 I 嘲 1 9 g l 1 9 g z I 蜉 3 1 9 9 4 1 O g 6 l 螂 田3 石麓产品价格周期 注I 磅| o 』H ． ． ．Ⅸ 妻 表 ， 篓 表 寰 8 经 Rt 甘 t ’h U ， I ,t ⋯ ． 廿 鬲 。。 一 ⋯ ⋯ I I l ， 日 ， 、 ●L， U ym 利 9 41 2 9美元 。以 6 7 2 0 ／ d的加工 收 入增加 值 【 t o o 万 美元 3 4 ．3 6 能力为基数．D c C的 I S B L费用比相 昕 1日 1 0 o 万 夔 元 3 ．3 4 应 的 F C C高 5 0 1 0万美元 。 睦 税收 t 1 o o 万美元 3 1 ． O 2 DC C ／ AI p h a和 F C C ／ Al p h a的效 晚 串3 5 ％ 1 o p 万 夔元 l 0 3 6 益比较 不包括财政和所有者费用 髓 后投入 1 ∞万夔元 乱 I 6 见表 8 ，它以下列两点为基础 折 旧 1 0 o 万美 元 3 ． 3 4 1 收入 的增加 值是 DC 和 瞩 盘直 量 1 o o 万美元 5 O F C C 税 前收入 收入减 去原料 和操 膏 奉增 加值回收 年 2 I 3 壹 奉增 加值内部牧 盏奉 ％ 4 6 9 o 作费用的差值 。 I 争 现值 1 ， ％ i o 0万冀元 _硼 ～‘ ，仉 f JJ 7 ●，I 巴 I l H ● 儿 折余值，为期 2 0年。 结 论 炼油厂采用先进的工艺 设备，在抓住市场机遇进行投资时具有灵活性 。富有竞争． 的炼油厂设置流程时总是将生产着眼于燃料， 销售市场和石化原料的供应上。因为燃料1 场和石化市场经常处于相反的运行周期，工艺的灵活性对于在两个领域都具备竞争能力 义重大。 进入高附加值 的石化市场获取利润 。是一个 战略性举 措，其中也包括 了 DC C 技术 D C C和 F C C在转化大量石化产品原料．满足市场需求方面起到举足轻重的作用，尤其 当 Al 曲a 工艺也成为整个计划的一部分时，其 意义更为重大。这种强有力的技术 结合将． 加高附加值产品的生产能办，并应该包括在您的战略规划中。 维普资讯