CN115678613A - 实现三种工艺连续运行加工劣重质原油的物料平衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现三种工艺连续运行加工劣质原油的物料平衡方法，包括：1)在一个检修周期加工多种包括多种劣质原油在内的原油，将多种劣质原油配比通过直馏工艺产出符合沥青标准的减压渣油和其它馏分；硫含量、金属相对低的原油再经过蒸馏装置分馏；分馏出的减压渣油根据其性质，符合则直接按重油催工艺进行轻质化；2)根据减压渣油的重金属、残炭等性质来分类减压渣油，按物料动态平衡法来平衡减压渣油；3)用一套蒸馏装置分时加工不同类的原油，按高、中、低三个加工负荷去平衡渣油库存，确定劣质原油占全部加工原油的比例。本发明通过优化库存实现了利用一套蒸馏装置同时满足三种对原料有不同要求的渣油加工工艺的连续运行。

Description

实现三种工艺连续运行加工劣重质原油的物料平衡方法

技术领域

本发明是一种涉及石油与化工领域，具体涉及一种通过优化库存加工劣重质原油同时实现三种炼油工艺连续运行的物料平衡方法，尤其是通过优化各类物料库存量加工劣重质原油、利用一套蒸馏装置满足三种对原料不同要求的渣油加工工艺连续运行的物料平衡方法。

背景技术

为提高产品的市场竞争力，可以通过原油劣质化来降低原油原料成本，但面临原油性质与设计水平差异较大的硫含量超限、镍+钒含量、残炭值增加等问题。若通过劣重质原油作为沥青专用料，同时还存在着需要解决使用同一套蒸馏装置生产的减压渣油供应重油催化原料，硫含量、镍+钒含量以及残炭超过设计限值的问题。

目前，在原油性质与设计水平方面，设计水平为：原油平均API度低于31、硫含量低于2.6％、镍+钒低于50μg/g；劣质化后，硫含量超限加之镍+钒含量增加，需要解决重油物料平衡的问题，尤其是减压渣油的平衡问题，并保障全厂各装置连续运行。

因此，如何利用一套蒸馏装置满足三种对原料不同要求的渣油加工工艺并实现连续运行、进而通过原油劣质化来降低原油原料成本，已经成为炼油厂亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述不足，通过解决原油性质与设计水平差异较大硫含量超限、镍+钒含量增加等问题实现通过原油劣质化来降低原油原料成本的目的。

本发明通过将劣重质原油作为沥青专用料，能够实现同时使用同一套蒸馏装置以其他相对优质原油为原料生产重油催化原料，通过渣油加氢—催化工艺轻质化生产燃料油以及延迟焦化工艺等三种炼油工艺实现将渣油轻质化的物料平衡技术，实现原油劣质化并实现对原料不同要求的渣油加工工艺的连续运行。

本发明所指处理重油组分(减压渣油、重蜡油等)的三种工艺为：

(1)直馏沥青工艺(或称之为通过蒸馏装置获取减压渣油直接生产沥青的工艺)，要求所加工的劣质原油通过蒸馏获得的减压渣油性质符合沥青产品的要求，主要指标是薄膜烘箱试验前后的软化点、针入度和延度等性质；

(2)重油催化工艺(或称之为减压渣油经过渣油加氢脱金属脱硫降残炭后再经过催化裂化进行轻质化的工艺)，要求渣油的镍+钒含量、残炭含量不能太高，在重油物料平衡的情况下重蜡油和渣油按比例混合后作为渣油加氢装置的原料其镍+钒含量不能高于105ug/g、残炭不能高于15.5％；

(3)延迟焦化轻质化工艺(或称之为减压渣油经过延迟焦化轻质化工艺)，这个工艺由于生产出来的焦炭价格起伏较大，在焦炭价格较低的市场情况下，延迟焦化工艺效益差，延迟焦化轻质化工艺作为平衡渣油的手段，应尽量降低其加工负荷；在焦炭价格较高的市场情况下，可以提高延迟焦化的加工负荷以提高市场适应性。

本发明通过原油劣质化来降低原油原料成本，但需要解决原油性质与设计水平差异较大等问题，例如：设计水平为原油平均API为31、硫含量低于2.6％、镍+钒低于50μg/g，劣质化后、硫含量超限、镍+钒含量增加，需要解决重油物料平衡的问题，尤其是不同性质的减压渣油的平衡问题，并保障全厂各装置连续运行。

一、根据直馏工艺生产沥青对劣质原油进行分类

基于目前工艺条件、沥青专用料的考虑，劣重质原油为能够通过直馏工艺生产出高等级道路沥青的原油。根据全球原油资源情况调研及性质评价看，能符合常温管输要求且能通过直馏工艺生产沥青的劣重质原油主要为中东地区资源。这部分劣重质原油的硫含量高于3.0％、API度低于29、原油镍+钒含量高于60ug/g，主要油种为巴士拉重质原油、巴士拉中质原油、沙重原油。设计工况的油种范围为中东地区中质原油，其硫含量低于3.0％、API度高于29、原油镍+钒含量低于60uμg/g的资源。按这三项指标，将中东地区的主力油种，分离出劣重质原油，基于这类重油价格相对较低、沥青产品收率高，将这类劣重质原油作为沥青专用料。

以中东主力油种为主进行说明，中东主力资源原油特征性质见表1、中重质原油的减压渣油的性质见表2。

表1中东主力资源原油特征性质

表2中东主力资源减压渣油的特征性质

二、本发明的方法包括：

本发明基于目前工艺条件、沥青专用料的考虑，以市场为中心、利用现有生产工艺和设备，先将三种劣重质原油配比形成沥青专用料，通过直馏工艺直接生产出符合高等级道路用沥青产品标准的减压渣油和其它馏分，劣重质原油中硫、镍+钒等杂质含量较高，且富集在渣油中。让劣质原油硫、镍+钒等大部份杂质留在沥青产品中、其他的劣重质原油的渣油作为延迟焦化的部分原料、减少渣油加氢装置原料的硫、镍+钒等含量、从而优化宜催工艺中间原料性质量。优化出其它硫含量、金属相对低的原油再经过蒸馏装置分馏，分馏出的减压渣油直接按重油催化轻质化工艺进行加工。

三、本发明的方法包括以下步骤：

步骤1，将多种劣质原油配比形成沥青专用料，通过直馏工艺直接生产出符合高等级道路用沥青产品标准的减压渣油和其它馏分，其渣油作为延迟焦化的部分原料，减少渣油加氢装置原料的硫、镍+钒含量；优化出其它硫含量、金属相对低的原油再经过蒸馏装置分馏；分馏出的减压渣油直接按宜催工艺进行加工；所述多种劣质原油配比可以是：

一个检修周期加工多种原油，包括金属含量低、残炭低、硫含量低、酸值低等性质较好的多种原油，也包括金属含量高、残炭高、硫含量高、酸值高等性质差的多种原油。将多种中东劣质原油配比形成沥青专用料，通过直馏工艺直接生产出符合高等级道路用沥青产品标准的减压渣油和其它馏分，剩余减压渣油作为延迟焦化工艺的部分原料，减少渣油加氢装置原料的硫、镍+钒含量；优化出其它硫含量、金属相对低的原油再经过蒸馏装置分馏；分馏出的减压渣油根据其性质是否重油催化原料要求，如果不符合要求则可能经过渣油加氢预处理后作为重油催化工艺的原料，如果符合则直接按重油催工艺进行轻质化。

步骤2，按分类减压渣油-物料动态平衡法来平衡减压渣油

沥青专用料原油的减渣称劣质渣油，金属含量、残炭高走直馏沥青工艺和延迟焦化轻质化工艺，其他性质相对较好的原油的减渣称优质减渣走重油催化轻质化工艺，其未能平衡的减压渣油用于调合劣质渣油作为延迟焦化工艺的原料，经延迟焦化工艺进行轻质化。在蒸馏装置生产重油催化工艺料时，劣质减渣降库、优质减渣涨库，在蒸馏装置生产直馏沥青和延迟焦化工艺料时，劣质渣油涨库、优质渣油降库，形成渣油动态平衡。

步骤3，用一套蒸馏装置分时加工不同类的原油

劣重质原油生产沥青及延迟焦化的渣油、性质相对较好的原油生产重油催化的渣油，不管是劣重质原油还是性质相对较好的原油的其他馏分的加工艺路线不变。先按每周两天均匀生产优化库存、再根据减少装置调整频率生产，按7+8模式再优化库存，7天用沥青专用料生产沥青及焦化原料、8天生产宜催原料的方式进行调整。通过调整不同阶段的生产工艺条件，通过优化库存来满足宜沥青、宜焦及宜催三种工艺的连续生产。然后再按高、中、低三个加工负荷去平衡渣油库存，确定劣质原油占全部加工原油的比例。

发明的有益效果：

本发明通过将三种劣重质原油配比形成沥青专用料，通过直馏工艺直接生产出符合高等级道路用沥青产品标准的减压渣油和其它馏分，让劣质原油硫、镍+钒等大部份杂质留在沥青产品中，优化出其它硫含量、金属相对低的原油再经过蒸馏装置分馏，分馏出的减压渣油直接按重油催化工艺进行加工。本发明通过优化库存实现了利用一套蒸馏装置同时满足三种对原料有不同要求的渣油加工工艺的连续运行。

附图说明

图1：主要装置及加工工艺流程示意图。

图2：本发明的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

主要炼油工艺描述：蒸馏装置根据原油中烃类的沸点不同，分馏成为气体、汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分、蜡油馏分和渣油馏份。根据渣油的性质和加工工艺的区别，将二次装置分为三种炼油工艺，生产不同的产品中，所述三种炼油工艺分别为：

第一种工艺为：蒸馏——渣油——沥青；第二种工艺为：蒸馏——渣油加氢——催化裂化进行轻质化，第三种工艺为：蒸馏——渣油——延迟焦化进行轻质化。

轻质化后的组份，根据馏程不同分为气体、汽油组份、煤油组份、柴油组份、蜡油组份，以及不能轻质化的焦炭等。

蜡油馏份和蜡油组份中轻蜡油通过加氢裂化进行轻质化，重蜡油部分用于调整渣油加氢的原料性质。

一次加工装置分馏形成的气体及二次装置形成的气体在分离出低碳烯烃等产品后，其余的是碳数低于碳4的气体混合物用于生产液化气，汽油馏分及汽油组份经过异构、加氢、烷基化、催化重整、调合等工艺生产不同牌号的汽油产品，煤油馏分通过加氢工艺生产航煤产品，柴油馏分和柴油组份通过改质、加氢、调合等工艺生产不同牌号的柴油产品。

如图1所示，宜催阶段为加工性质较好的中质原油沙中、科威特和阿尔沙辛等原油的阶段，期间常压蒸馏装置加工负荷相同的情况下，减压蒸馏装置负荷相对较低，常减压生产的常渣和减渣大部分直供渣油加氢装置，少量减渣直供焦化，其余常渣和减渣用于涨库，为宜焦期间渣油加氢稳定运行备料；期间延迟焦化装置除去少量直供热减渣，大部分利用中间罐区冷减渣库存稳定运行。

宜青/焦阶段为加工劣重质原油如巴士拉重、沙重和巴士拉中等原油，期间减压蒸馏装置的加工负荷相对较高，根据沥青的排产情况，部分减渣作为生产沥青的原料，部分直供进入焦化装置，其余部分用于涨库，为宜催期间焦化装置连续稳定运行备料；少部分常渣直供渣油加氢，根据常渣性质选择进入专罐或者其它常渣罐；期间渣油加氢装置利用重油罐区的冷减渣供料，并大部分采用冷常渣供料，保持渣油加氢装置进料性质稳定。

实施例1

正常加工负荷：月度加工原油90万吨，沥青产量5万吨。

加工原油油种配置为：沙中原油21.0万吨、科威特原油13.5万吨、阿尔沙辛原油14.0万吨、巴士拉重质原油7.5万吨、沙重原油14.0万吨、巴士拉中质原油20.0万吨，原油平均API29.0，硫含量2.92％，渣油加氢装置原料中减渣掺比29.5％，进料残碳10.79％(设计工况为不高于15.5％)，镍+钒72.7μg/g(设计工况为不高于105mμg/g)。原油平均API度较设计降低2个单位、平均硫含量比设计工况高0.32％，其中劣重质原油(巴重+巴中+沙重)占比46.1％，宜焦/宜青阶段加工劣重质原油、宜催阶段加工沙中、科威特、阿尔沙辛等中质原油。

宜催阶段8天期间，宜催减渣上涨，宜焦减渣下降，常渣降库；宜焦/宜青阶段7天期间，宜催减渣降库，宜焦减渣涨库，并生产沥青2.5万吨，常渣/重蜡降库，两个加工原油阶段的重油基本达到平衡，宜催末重油涨库0.9万吨，宜青/焦末重油降库1.0万吨，重油库存变化-0.09万吨，呈现动态平衡状态，并优化了渣油加氢装置的原料的性质。

实施例2

高加工负荷工况：月度加工量为105万吨，沥青产量5万吨。

加工原油油种配置为：沙中原油21.0万吨、科威特原油28.5万吨、阿尔沙辛原油14.0万吨、巴士拉重质原油7.5万吨、沙重原油14.0万吨、巴士拉中质原油20.0万吨，原油平均API29.2，硫含量2.94％，渣油加氢装置原料中减渣掺比28.3％，进料残碳12.5％(设计工况为不高于15.5％)，镍+钒87.1μg/g(设计工况为不高于105μg/g)。原油平均API较设计降低1.8个单位、硫含量提高0.34％，其中劣重质原油(巴重+巴中+沙重)占比39.5％。

按照宜催8天和宜焦7天计算，宜催阶段，加工沙中、科威特、阿尔沙辛等中质原油，重油油库存上涨2.96万吨；宜青/焦阶段，加工劣质原油，重油库存下降3.02万吨，重油库存变化-0.06万吨，呈现动态平衡状态，并优化了渣油加氢装置的原料的性质，见下表所示。

实施例3

低加工负荷工况：月度加工量为78万吨，沥青产量5万吨。

加工原油油种配置为：沙中原油21.0万吨、科威特原油13.5万吨、阿尔沙辛原油14.0万吨、巴士拉重质原油7.5万吨、沙重原油14.0万吨、巴士拉中质原油8.0万吨，原油平均API29.0，硫含量2.92％，渣油加氢装置原料中减渣掺比31.4％，进料残碳11.8％(设计工况为不高于15.5％)，镍+钒80.1μg/g(设计工况为不高于105μg/g)。其中劣重质原油占比37.8％。

按照宜催8天和宜焦7天计算，宜催阶段，加工沙中、科威特、阿尔沙辛等中质原油，重油油库存上涨1.41万吨；宜青/焦阶段，加工劣质原油，重油库存下降0.87万吨，重油库存变化+0.54万吨，呈现动态平衡状态，并优化了渣油加氢装置的原料的性质，见下表所示。

Claims (10)

1.一种实现三种工艺连续运行加工劣重质原油的物料平衡方法，所述三种炼油工艺包括直馏沥青工艺、重油催化工艺以及延迟焦化轻质化工艺；其特征在于，该方法包括：

步骤1，将一个加工周期内加工的多种原油根据三种工艺的适应性分类，将相应的原油根据其适应的工艺计算原油、中间原料及产品的数量；

步骤2，确定各物料的性质及数量后，按品种、用途细分库存，再将每个物料的库存分类静态基础库存和变动库存，其中静态基础库存为储罐和管线的铺底量，变动库存为可付量；总库存量为静态基础库存与变动库存的加和；

步骤3，根据三种工艺流程，按连续生产的所需要的天数计算变动库存、平衡物料；

步骤4，将同一个加工周期内的原油方案匹配在三种工艺流程上，按连续生产计算的变动库存量平衡物料，并按照下述方式重新调整库存量：

(1)确定连续生产工况下最低负荷下的最低库存量；

(2)确定连续生产工况下最低负荷下的最高库存；

(3)确定高、中、低三个加工负荷下的正常库存量；

(4)确定蒸馏装置不同原油最小切换频率的生产模式下安全生产的库存量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1还包括：

在一个加工周期加工多种中东地区中质原油和多种劣重质原油，将多种劣重质原油配比形成沥青专用料，通过直馏工艺直接生产出符合高等级道路用沥青产品标准的减压渣油和其它馏分，剩余减压渣油作为延迟焦化工艺的部分原料，减少渣油加氢装置原料的硫、镍+钒含量；优化出其它硫含量、金属相对低的原油再经过蒸馏装置分馏；分馏出的减压渣油根据其性质是否重油催化原料要求，如果不符合要求则可能经过渣油加氢预处理后作为重油催化工艺的原料，如果符合则直接按重油催工艺进行轻质化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述劣重质原油的硫含量高于3.0％、API度低于29、原油镍+钒含量高于60ug/g，油种包括巴士拉重质原油、巴士拉中质原油和沙重原油；

所述中东地区中质原油包括硫含量低于3.0％、API度高于29、原油镍+钒含量低于60uμg/g的原油。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多种劣重质原油配比包括：

(1)巴士拉重质原油与沙重原油等比例混合入罐，罐底油占混合油的比例不超过20％，罐底油以中东原油为主时罐底油比例提高，罐底油为石蜡基原油时则罐底油比例不能超过10％；巴士拉重质原油与巴士拉中质原油等比例混合入罐，罐底油占混合油的比例不超过20％；罐底油以中东原油为主时，罐底油比例提高，罐底油为石蜡基原油时则罐底油比例不能超过10％；

(2)巴士拉中质原油与沙重原油等比例混合入罐，罐底油的比例不超过20％，罐底油以中东原油为主时罐底油比例提高，罐底油为石蜡基原油时罐底油比例不能超过10％；

(3)根据蒸馏装置馏分分布范围，来调整巴士拉重质原油的掺混比例，包括：

(a)在初顶、常顶、常压侧线、减压侧线设计能力大的蒸馏装置，降低巴士拉重质原油的掺混比例，并掺混部分中东其他轻馏份收率高、总拔出率高的原油；

(b)在初顶、常顶、常压侧线、减压侧线设计能力小的蒸馏装置，提高巴重原油的掺混比例。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述部分中东其他轻馏份收率高、总拔出率高的原油包括巴轻原油、上扎原油、沙中原油和科威特原油。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3还包括：

沥青专用料原油的减渣称劣质渣油，金属含量、残炭高直接生产沥青和作为延迟焦化装置的原料进行轻质化，其他性质好的原油的减渣称优质减渣经重油催化工艺进行轻质化，其未能平衡的减压渣油用于调合劣质渣油作为延迟焦化工艺的原料，经延迟焦化工艺进行轻质化。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

在蒸馏装置生产重油催化工艺的原料时，劣质减渣降库、优质减渣涨库；在蒸馏装置生产沥青原料和延迟焦工艺原料时，劣质渣油涨库、优质渣油降库，形成渣油动态平衡。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤4还包括：

劣重质原油生产沥青及延迟焦化的原料时、性质好的原油的减压渣油作为重油催化工艺的原料，不管是劣重质原油还是性质好的原油的其他馏分的加工艺路线不变。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

通过调整不同阶段的生产工艺条件，通过优化库存来满足直馏生产沥青、延迟焦化轻质化及重油催化轻质化三种工艺的连续生产。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

先按每周两天均匀生产优化库存、再根据减少装置调整频率生产，按7+8模式再优化库存，7天用于沥青专用料生产沥青及延迟焦化原料、8天生产重油催化原料的方式进行调整；7天或者8天的生产周期可以根据相关装置的规模进行调整。

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