柴油餾分各品質(zhì)狀態(tài)的價(jià)值評(píng)估

劉初春

(大連西太平洋石油化工有限公司，遼寧 大連 116600)

項(xiàng)目評(píng)價(jià)

柴油餾分各品質(zhì)狀態(tài)的價(jià)值評(píng)估

劉初春

(大連西太平洋石油化工有限公司，遼寧 大連 116600)

石油煉制過程中汽油、柴油等成品油通常是由一個(gè)或幾個(gè)裝置生產(chǎn)的一個(gè)或幾個(gè)餾分調(diào)和而成的，而各餾分價(jià)格難以掌握，準(zhǔn)確確定各餾分在不同品質(zhì)狀態(tài)下的合理價(jià)格對評(píng)價(jià)某特定裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性及全廠優(yōu)化運(yùn)行的水平具有重要意義。文章通過掌握各柴油餾分性質(zhì)、選擇合適的加工路線、了解柴油餾分處理改質(zhì)的主要成本(氫耗)等途徑評(píng)估各柴油餾分所處品質(zhì)狀態(tài)的合理價(jià)值。

柴油餾分 加氫處理 加氫改質(zhì) 氫耗 加工成本

煉廠中柴油餾分通常有常減壓直餾柴油餾分、催化裂化柴油餾分、焦化柴油餾分、加氫裂化柴油餾分等符合柴油餾程要求的組分。在油品質(zhì)量不斷升級(jí)的大環(huán)境下，直餾柴油、催化柴油和焦化柴油必須經(jīng)過處理和改質(zhì)后，才能采用合適比例調(diào)和生產(chǎn)出各種規(guī)格的成品柴油。不同柴油餾分的烴組成、分子結(jié)構(gòu)、硫氮等雜質(zhì)含量差異很大，由此造成處理、改質(zhì)達(dá)到“接近”的性能品質(zhì)需要不同的加工成本，尤其是產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)后成本差別更大。

由于身處市場激烈競爭的環(huán)境，各煉廠都在追求采取最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案生產(chǎn)出合格產(chǎn)品或優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，何種方案最經(jīng)濟(jì)需要用線性規(guī)劃(LP)模型進(jìn)行論證優(yōu)化。新投資建設(shè)的裝置對原料、產(chǎn)物要建立科學(xué)的價(jià)格體系，從而對其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。精準(zhǔn)的論證優(yōu)化、評(píng)估需要得到各餾分在某一品質(zhì)狀態(tài)的合理價(jià)值，尤其像性質(zhì)差別很大的柴油餾分更有必要，論證優(yōu)化的結(jié)果是為了高水平的“導(dǎo)航”煉廠，避免管理的盲目性，不斷保持和提升競爭力。

1 柴油池餾分處理前典型性質(zhì)及處理、改質(zhì)路線

1.1 煉廠主要柴油餾分的典型性質(zhì)

常減壓直餾柴油餾分、催化裂化柴油餾分、焦化柴油餾分、加氫裂化柴油餾分的典型性質(zhì)見表1。

表1 柴油餾分的主要性質(zhì)

由表1可看出：各柴油餾分性能差異大，如加氫裂化柴油餾分已屬于高品質(zhì)柴油組分，它的十六烷值指數(shù)高，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于10 μg/g，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，密度適中，可直接作為國Ⅴ柴油調(diào)和組分；直餾柴油餾分密度、十六烷值和芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，但硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)1.34%，需進(jìn)行加氫精制脫硫才能符合質(zhì)量規(guī)格；催化柴油芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)57%，密度為934.6 kg/m3，十六烷值指數(shù)僅為22.4，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.54%，需進(jìn)行深度加氫改質(zhì)才能符合質(zhì)量規(guī)格；焦化柴油品質(zhì)介于直餾柴油和催化柴油之間，需要加氫精制或改質(zhì)才能符合質(zhì)量規(guī)格。

1.2 柴油餾分加氫路線

以生產(chǎn)國Ⅴ柴油為例，除加氫裂化所產(chǎn)柴油餾分外，直餾柴油、催化柴油和焦化柴油均不滿足國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)。對于不滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的柴油餾分，目前最普遍采用的方法是通過加氫提升質(zhì)量，包括柴油深度加氫脫硫技術(shù)、低成本柴油加氫精制技術(shù)、中壓加氫改質(zhì)技術(shù)、選擇性加氫裂化技術(shù)等。對于不同的原料柴油餾分，選擇合適的加氫路線，優(yōu)化操作條件，有利于氫氣的合理消耗，從而控制質(zhì)量成本、實(shí)現(xiàn)最大效益。

國Ⅴ柴油標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)見表2。

表2 國Ⅴ柴油標(biāo)準(zhǔn)主要指標(biāo)

2 柴油餾分處理改質(zhì)的氫耗分析

2.1 氫耗及合理氫耗

氫耗意指油品加氫反應(yīng)過程中單位原料所消耗的氫氣量，包括消耗在化學(xué)反應(yīng)、溶解損失、設(shè)備漏損和廢氫排放的氫量。其耗量主要與原料的品質(zhì)(包括雜質(zhì)含量)、產(chǎn)品脫除雜質(zhì)的深度及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有關(guān)，其中化學(xué)耗氫占比達(dá)95%以上。

合理氫耗指油品加氫反應(yīng)過程中實(shí)現(xiàn)期望目標(biāo)的氫耗，如劣質(zhì)的催化柴油餾分經(jīng)加氫改質(zhì)，若期望目標(biāo)產(chǎn)品是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的柴油，則副產(chǎn)的石腦油、C1～C4等小分子烴所消耗的氫就屬于“不合理氫耗”；若所期望目標(biāo)產(chǎn)品是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的柴油和石腦油，則副產(chǎn)的C1～C4等小分子烴所消耗的氫屬于“不合理氫耗”，當(dāng)然設(shè)備漏損、廢氫排放也屬于“不合理氫耗”。

加氫處理改質(zhì)過程中氫氣消耗的費(fèi)用在總成本中占據(jù)絕對地位，但不能簡單地追求低氫耗，而要追求具有經(jīng)濟(jì)性的合理氫耗。

2.1.1 烴類改質(zhì)的化學(xué)氫耗[1]

柴油餾分中烴類組成及烴類自身的分子結(jié)構(gòu)決定柴油的物化性質(zhì)，如高含量的多環(huán)、單環(huán)芳烴柴油餾分其密度大、十六烷值低。以不同種類碳十烴(萘芳烴、環(huán)烷烴、烷烴)為例，萘分子中氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，若加氫飽和變成十氫萘，理論氫耗為875 m3/t，密度降低265.3～292.3 kg/m3，性質(zhì)發(fā)生了較大變化；若進(jìn)一步加氫，十氫萘開環(huán)變成正葵烷，理論氫耗為324 m3/t，密度下降了139.7～166.7 kg/m3。因分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，氫耗變化與密度變化并不成比例關(guān)系，但具有強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。

正常柴油餾分芳烴飽和的氫耗約為：4.8×(進(jìn)料與生成油體積含量的差值)m3/m3(進(jìn)料)。

正常柴油餾分烯烴飽和的氫耗約為：1.18×(進(jìn)料與生成油溴價(jià)單位的差值)m3/m3(進(jìn)料)。

2.1.2 脫除硫、氮、氧的化學(xué)氫耗

脫除硫、氮的化學(xué)反應(yīng)為：

反應(yīng)機(jī)理和工業(yè)運(yùn)行表明，脫除硫、氮、氧的理論化學(xué)氫耗分別為：(18～23)×(進(jìn)料與生成油含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差值)m3/m3(進(jìn)料)；62×(進(jìn)料與生成油含氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差值)m3/m3(進(jìn)料)；44.5×(進(jìn)料與生成油含氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)差值)m3/m3(進(jìn)料)。

2.1.3 溶解氫耗

在加氫反應(yīng)過程中，氫與柴油餾分混合而溶解，加氫生成油從高壓分離器減壓流入低壓分離器時(shí)隨油排出而造成的損失，稱為溶解氫耗，通常為4.1～7.7 m3/m3(進(jìn)料)。

2.2 不同柴油餾分氫耗分析

2.2.1 典型混合柴油餾分加氫改質(zhì)的氫耗[2-3]

表3列出了直餾柴油、催化柴油和焦化柴油混合餾分加氫改質(zhì)實(shí)際氫耗。

改質(zhì)后柴油餾分最具表征的變化是密度，根據(jù)運(yùn)行實(shí)踐數(shù)據(jù)，改善密度的氫耗每個(gè)密度單位為1.55～1.75 m3。

表3 某混合柴油餾分加氫改質(zhì)的氫耗

2.2.2 直餾柴油氫耗

直餾柴油烴類組成主要以烷烴和環(huán)烷烴為主，精制處理的過程主要以脫除硫、氮、酸等有害物為目標(biāo)，通常的氫耗在70～90 m3/t,標(biāo)定數(shù)據(jù)見表4。

表4 某直餾柴油加氫改質(zhì)的氫耗

2.2.3 催化柴油氫耗

催化柴油餾分富含芳烴和烯烴，某些重油催化所產(chǎn)柴油餾分中芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)70%，密度很大,且十六烷值指數(shù)極低，除需要脫除硫、氮、氧等有害物質(zhì)外，必須改善密度和十六烷值指數(shù)，否則在新的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下，難以作為柴油組分調(diào)入柴油。降低密度、提高十六烷值指數(shù)的有效途徑是改變烴類組成的結(jié)構(gòu)，通常采用高壓加氫的辦法使芳烴開環(huán)，飽和變成烷烴或環(huán)烷烴。這一過程大量耗氫，如催化柴油加氫后密度降至約840 kg/m3,工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)表明氫耗為250～300 m3/t。

2.2.4 焦化柴油氫耗

焦化柴油餾分由于其生成過程為熱裂化，因此不飽和程度高，其特點(diǎn)是烯烴含量高，芳烴含量較低，總硫含量和殘?zhí)恐灯?，十六烷值指?shù)較好，密度較低。改質(zhì)的目標(biāo)主要為改善安定性并脫除雜質(zhì)，因此相對于催化柴油而言，其氫耗偏低。工業(yè)實(shí)踐表明：焦化柴油加氫精制的氫耗值為110～130 m3/t。

3 柴油餾分加氫處理改質(zhì)的成本與柴油餾分的價(jià)值

按照國Ⅴ和未來國Ⅵ的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)有加工技術(shù)下，除加氫裂化柴油餾分外，幾乎所有原油生產(chǎn)的直餾柴油餾分及二次加工裝置生產(chǎn)的柴油餾分都需要加氫處理或改質(zhì)。

由表1可看出：直餾柴油和加氫裂化柴油十六烷值過剩，催化柴油十六烷值嚴(yán)重不足；在常壓最大限度獲取航煤時(shí)，常壓直餾柴油50%餾出溫度卡邊，而加氫裂化柴油、焦化柴油和催化柴油有余地；加氫裂化柴油、直餾柴油加氫后密度有余地，而催化柴油密度嚴(yán)重超標(biāo)；為滿足硫含量指標(biāo)，直餾柴油、催化柴油都需要脫硫處理。因加氫深度不同導(dǎo)致各餾分的特性差異不會(huì)完全消失，我們也不希望所有餾分都達(dá)到同一品質(zhì)，通過取長補(bǔ)短最大限度接近質(zhì)量“邊際”條件是實(shí)現(xiàn)效益最大化的途徑，互補(bǔ)所帶來的價(jià)值提升要根據(jù)各自的作用合理分?jǐn)偂柏暙I(xiàn)”。

3.1 不同餾分柴油處理、改質(zhì)的成本差異

柴油作為成品油進(jìn)入市場，最終以體積計(jì)價(jià)，因此用戶高度關(guān)注成品油的密度。國內(nèi)的成品油從工廠到市場，計(jì)價(jià)方式暫未統(tǒng)一，但密度高低已以不同的方式影響性價(jià)比。

煉廠進(jìn)入市場的成品油，首先必須滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需要準(zhǔn)確評(píng)價(jià)各調(diào)和餾分組分的性價(jià)比，以便于指導(dǎo)工廠的運(yùn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)效益最大化；同時(shí)還需要準(zhǔn)確確定各柴油餾分在不同品質(zhì)階段的合理價(jià)格，為經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和LP優(yōu)化模型提供數(shù)據(jù)支持，保證LP優(yōu)化模型對全廠優(yōu)化和具體某個(gè)裝置經(jīng)濟(jì)性評(píng)估的準(zhǔn)確性。如某廠常減壓直餾柴油餾分和催化柴油餾分均采用常規(guī)加氫精制技術(shù)達(dá)到國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)，它們的加工成本按照實(shí)際運(yùn)行和前述計(jì)算見表5。

表5 直餾柴油與催化柴油的處理、改質(zhì)成本

*氫氣價(jià)格和運(yùn)行費(fèi)隨原材料價(jià)格變化而波動(dòng)，此為2016年某廠均價(jià)。

3.2 準(zhǔn)確確定各餾分不同品質(zhì)時(shí)的價(jià)值

長期以來，由于難以準(zhǔn)確掌握各餾分不同品質(zhì)時(shí)的價(jià)值，決策人員在評(píng)估催化裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性時(shí)缺乏定量數(shù)據(jù)，只能定性評(píng)估，導(dǎo)致決策的依據(jù)大打折扣。因此確定不同品質(zhì)餾分的價(jià)格時(shí)，首先應(yīng)有可比目標(biāo)產(chǎn)品價(jià)格，同時(shí)還有達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品的成本。如前所述，各柴油餾分處理、改質(zhì)視產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)具有不同的加工成本，處于某一個(gè)品質(zhì)水平的餾分都應(yīng)有自身的相對價(jià)格，不同價(jià)格的餾分可以通過調(diào)和形成目標(biāo)產(chǎn)品。因此準(zhǔn)確確定各餾分不同品質(zhì)時(shí)的價(jià)格是必要的，可以為煉廠導(dǎo)航優(yōu)化時(shí)準(zhǔn)確提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，評(píng)估各裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，保證導(dǎo)航的可靠性。

4 結(jié)語

(1)不同品質(zhì)的柴油具有不同的市場價(jià)值，但實(shí)現(xiàn)品質(zhì)的成本與市場價(jià)值不成線性關(guān)系。

(2)各柴油餾分不同的品質(zhì)階段應(yīng)根據(jù)達(dá)到成品指標(biāo)的成本確定其影子價(jià)格，為煉廠導(dǎo)航和裝置經(jīng)濟(jì)性評(píng)估提供可靠依據(jù)。

(3)和所有加氫產(chǎn)品一樣，不僅要注重氫氣的合理和有效利用，更要關(guān)注合理氫耗、工藝選擇和裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

[1] 李大東.加氫處理工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2011：678-679.

[2] 趙燾，曾榕輝，孫洪江，等.劣質(zhì)柴油加氫改質(zhì)工藝研究[J] 當(dāng)代化工，2013，42(4)：382-385.

[3] 李鳳琪，全瀛寰，晁會(huì)霞，等.催化裂化柴油與焦化柴油混合油生產(chǎn)國V柴油氫耗研究[J].煉油技術(shù)與工程，2016，46(10)：29-31.

Assessment of Value of Diesel Fractions at Different Quality Status

Liu Chuchun

(DalianWestPacificPetrochemicalCo.,Ltd.,Dalian,Liaoning116600)

In the process of petroleum refining,refined oil such as gasoline and diesel is usually composed of one or several fractions produced by one or several plants.As the price of each fraction is difficult to grasp,accurate assessment of the reasonable price of each fraction at different quality status is of great significance for evaluation of the economy of a particular unit and the optimized operation level of the whole plant.The reasonable value of each diesel fraction at different quality status is evaluated by mastering the nature of each diesel fraction,selecting the appropriate processing route,and getting to know the main cost (hydrogen consumption) for reforming of diesel fractions.

diesel fraction,hydrotreating,hydrogenation reforming,hydrogen consumption,processing cost

2017-04-22。

劉初春，男，1963年出生，1983年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院(現(xiàn)東北石油大學(xué))煉油工程專業(yè)，教授級(jí)高級(jí)工程師，長期從事煉廠經(jīng)營管理及運(yùn)行優(yōu)化。

1674-1099 (2017)03-0005-04

TE626.24

A