1、第 52 卷第 2 期 当 代 化 工 Vol.52，No.2 2023 年 2 月 Contemporary Chemical Industry February，2023 收稿日期收稿日期：2022-12-30 作者简介作者简介：张春生（1965-），男，湖北省荆门市人，高级工程师，1987 年毕业于华东理工大学化学工程专业，研究方向：石油炼制。E-mail：。基于沸腾床渣油加氢的全厂 流程加工方案优化 张春生（中国石油化工股份有限公司金陵分公司，江苏 南京 210000）摘 要：在炼油结构升级背景下，针对典型炼化企业存在炼油结构不合理、高硫石油焦出路难、炼厂经济效益低等问题，开展基于沸腾
2、床渣油加氢的全厂流程加工方案优化。3 种方案分别为新建沸腾床渣油加氢和催化柴油加氢转化同时焦化装置停止投用（方案一）、新建沸腾床渣油加氢和催化柴油加氢转化同时焦化装置正常运行（方案二）和新建沸腾床渣油加氢和加氢裂化同时焦化装置正常运行（方案三）。结果表明：相比方案一和方案二，方案三柴汽比大幅降低，同时汽油和航煤收率明显提升。焦化单元生成石油焦满足低硫石油焦指标。从投资和收益方面对比分析，方案三投资较高，但是投资内部收益率明显较高，投资回收期较短。总之，方案三加工路线对于炼油结构转型炼化企业在经济性方面更具竞争力。关 键 词：沸腾床加氢；炼油结构转型；全厂流程；低硫石油焦 中图分类号：TQ062
3、 文献标识码：A 文章编号：1671-0460（2023）02-0382-04 Optimization of Plant Process Based on Ebullated Bed Residue Hydrogenation ZHANG Chun-sheng（Sinopec Jinling Company,Nanjing Jiangsu 210000,China）Abstract:Under the background of refining structure upgrading,aiming at the problems of unreasonable refining struc
4、ture,difficult treatment of high-sulfur petroleum coke and low economic benefit of refinery in typical refining enterprises,the optimization of plant process scheme based on ebullated bed residue hydrogenation was carried out.Three schemes,building new ebullated bed hydrogenation unit and catalytic
5、diesel hydroconversion unit at the same time of coking unit shutoff(Scheme),building new ebullated bed hydrogenation unit and catalytic diesel hydroconversion unit at the same time of operation coking unit operation(Scheme),building new ebullated bed hydrogenation unit and hydrogen cracking unit at
6、the same time of operation coking unit operation(Scheme).The results showed that compared to Scheme and Scheme,diesel-gasoline ratio of Scheme was relatively low and the yield of gasoline and jet fuel was greatly improved.Moreover,the petroleum coke met the low sulfur petroleum coke index in Scheme.
7、From the perspective of investment and income comparison,the investment of Scheme was higher,but the internal rate of return was obviously higher and the payback period was shorter.In short,the processing route of Scheme was more competitive in terms of economy for refining enterprises undergoing st
8、ructural transformation.Key words:Ebullated bed hydrogenation;Refining structure transformation;Plant process;Low sulfur petroleum coke 目前炼厂处于炼油转型的关键时期，炼化企业由“炼油型”向“炼化一体化”转变，在保证油品供应的前提下，尽可能多地将油品转化为化工原 料1。在炼厂全流程中，渣油加工技术路线的选择至关重要，脱碳和加氢路线是目前两种最重要的渣油加工手段2-4。延迟焦化是目前炼厂最主要的脱碳工艺，流程相对简单，投资较低，但存在高硫石油焦出路困难等问题，难
9、以实现渣油资源的高效利 用5-6。当前原油劣质化加剧、安全环保要求逐渐提升和产业结构调整需求，渣油加氢技术在应对这些问题方面就有显著优势。现在渣油加氢工艺主要包括固定床、沸腾床和浆态床。从原料适应性、技术成熟度、产品结构灵活性等诸多方面综合考虑，相比固定床和浆态床渣油加氢，沸腾床渣油加氢技术是当前炼化企业首选技术方案，具有明显的技术 优势7-10。本文以典型传统炼化企业为例，开展基于沸腾床渣油加氢为基础的 3 种全厂流程方案优选，3 种方案分别为新建沸腾床渣油加氢和催化柴油加氢转化同时焦化装置停止投用（方案一）、新建沸腾床渣油加氢和催化柴油加氢转化同时焦化装置正常运行（方案二）和新建沸腾床渣油
10、加氢和催化柴油加氢转化同时焦化装置正常运行（方案三）。分别从全厂物料平衡、产品分布情况、投资和收益等方面进行DOI:10.13840/21-1457/tq.2023.02.021 第52卷第2期 张春生：基于沸腾床渣油加氢的全厂流程加工方案优化 383 对比分析，确定适宜的针对传统炼化企业的流程方案，为炼化企业炼油炼油结构升级提供选择依据。1 方案设计 1.1 原料组成 全厂原油加工量为 1 800 万 ta-1，混合原油平均 API 为 27.91，硫质量分数为 2.49%、酸值为 0.53 mgKOHg-1，主要加工油种为高酸原油和高硫原油等劣质原油。1.2 基准流程 当前炼厂总流程存在装
11、置结构不合理、高硫石油焦不满足环保法规以及企业经济效益不高等诸多问题，全厂流程见图 1。详细问题说明如下：渣油加工主要依靠出沥青和焦化，低附加值产品数量多，高硫石油焦 60 万 ta-1、沥青 100 万 ta-1；催化裂化柴油多，导致普通柴油约 166 万 ta-1，不能满足国家柴油标准并轨要求；需要外供石脑油，3 套重整装置负荷较低，在 70%左右；由于加工高硫渣油焦化产生的高硫石油焦不满足环保法规，出厂问题困难。图 1 炼厂现有基准流程 Fig.1 Schematic illustration of refinery existing benchmark process 针对上述炼厂存在
12、的诸多问题，亟需对其全厂流程进行优化，通过新建沸腾床渣油加氢等核心装置来解决现有问题。1.3 方案设置 本文基于现有炼厂基础流程，基于沸腾床渣油加氢技术设计出 3 种方案来解决现有炼厂流程中存在的问题。3 种方案具体流程如下。1）方案一：新建沸腾床渣油加氢和催化柴油加氢转化同时焦化装置停止投用。方案一全厂流程图如图 2 所示。新建沸腾床渣油加氢和催化柴油加氢转化，焦化装置停止投用。本方案在基准流程的基础上，新建 300 万 ta-1沸腾床渣油加氢装置，配套新建 150 万 ta-1 LCO 装置和20 万 ta-1乙苯装置。图 2 方案一全厂流程图 Fig.2 Schematic illust
13、ration of plant process scheme 在本方案中，劣质渣油和催化油浆进入新建的沸腾床渣油加氢装置，沸腾床采用低转化率设计（60%），常渣（410）全部进现有 180 万 ta-1固定床渣油加氢处理装置加工；沸腾床装置的产品石脑油、柴油、蜡油分别去现有汽油加氢、柴油加氢、蜡油加氢处理装置加工。同时，为解决全厂柴油十六烷值低、柴油量大的问题，本方案配套新建150 万 ta-1的催化柴油加氢转化装置。催化柴油加氢转化装置产物中150 石脑油作为汽油调和组分，精制柴油作为柴油调和组分。2）方案二：新建沸腾床渣油加氢和催化柴油加氢转化同时焦化装置正常运行。方案二全厂流程图如图3所
14、示。新建300万ta-1沸腾床渣油加氢、130 万 ta-1催化柴油加氢转化装置和 20 万 ta-1乙苯装置。沸腾床未转化油、催化油浆进焦化装置加工。该方案的思路是沸腾床高转化率（76%），未转化油、催化油浆供延迟焦化装置加工。沸腾床装置的产品石脑油、柴油、蜡油分别去现有汽油加氢装置、柴油加氢、固定床渣油加氢处理装置加工。为解决全厂柴油十六烷值低、柴油量大的问题，配套新建 130 万 ta-1的催化柴油加氢转化装置。催化柴 384 当 代 化 工 2023年2月 油加氢转化装置产物中150 石脑油作为汽油调和组分，精制柴油作为柴油调和组分。图 3 方案二全厂流程图 Fig.3 Schemat
15、ic illustration of plant process scheme 3）方案三：新建沸腾床渣油加氢和加氢裂化同时焦化装置正常运行 方案三全厂流程图如图4所示。新建300万ta-1沸腾床渣油加氢、240 万 ta-1加氢裂化装置和 20 万 ta-1乙苯装置。沸腾床未转化油、催化油浆进焦化装置加工。图 4 方案三全厂流程图 Fig.4 Schematic illustration of plant process scheme 该方案的思路是沸腾床高转化率（76%），沸腾床装置的产品柴油、蜡油作为新建 240 万 ta-1加氢裂化的原料，加氢裂化主要产品为重整原料、航空煤油和国标准柴
16、油，全厂产品结构更加优化。2 方案对比分析 2.1 全厂物料平衡和产品结构对比 从全厂物料平衡和产品结构等方面对 3 种方案进行对比分析，结果见表 1。表 1 物料平衡对比 Table 1 The material balance comparison 技术经济指标 基准流程 方案一 方案二 方案三 商品总量/(万 t)1 816.30 1 805.36 1 803.34 1 814.90 综合商品率/%93.25 92.74 92.74 93.15 轻油总量/(万 t)1 463.73 1 540.78 1 513.06 1 516.83 汽油/(万 t)416.57 456.27 446.81 528.61 航煤/(万 t)268.26 280.78 275.96 334.09 柴油/(万 t)440.55 464.25 449.68 306.05 轻油收率/%75.15 79.15 77.81 77.85 柴汽比 1.06 1.03 1.01 0.58 外购氢气/(万 t)2.77 13.86 12.76 13.38 石油焦/(万 t)59.70-25.19 25.15 对于方案
