含柴油的加氢尾油的裂解性能及经济评价研究

1个通道测定氮气和氢气，第二个通道用于测定氧 参数％传统理论认为，链烷桂含量越高，油品裂解
气、氮气、一氧化碳和二氧化碳，第三个通道测定 性能越好。本文所研究4种裂解原料中链烷桂的
桂类。采用校正归一方法进行定量分析％气相分 含量与裂解产物的关系见图2。从图2可看出:3
析组成包括*一、C4、Ceb ;液相组成包括BTX以及 种尾油乙烯收率均大于柴油乙烯收率％加氢尾油
关键词：加氢尾油柴油加氢尾油和柴油混合物裂解性能实验研究经济效益评价
随着天然气、生物柴油等替代燃料的发展以
及普柴与车柴的外部市场改变，我国柴油和汽油
比例发生了较大变化［1-5］。柴油表观需求量在
2015年达到最高,2016年开始大幅下降。柴汽比 2016年为1.37,2020年降到1.1以下。炼油厂中 富裕大量柴油，造成严重的堵库现象。而生产乙
项目 相对密度d20 ‘程/=
初‘点 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 95% 终‘点 BMCI 平均分子量 氢含量,％ 族组成（！，% 链烷姪 总环烷桂 芳姪 总重量
表1原料物性
原料1 0.817 9
原料2 0.822 6
原料3 0.816 7
198.0 297.6 317.0 331.8 344.8 357.4 371.0 387.0 405.6 433.4 456.8 512.8 9.38 313.36 14.24
对较少，易于延长裂解炉运行周期，如图7 所示。结合物性数据分析,原料1的初憎点低，轻 质组分多，优于原料2和原料3，更优于原料4 %这 是由于原料4芳桂指数高,导致裂解气相产物收 率低，液相产物收率高％
图5 4种原料丁二烯收率对比
481------------------------------------------------------
含量较高，但其乙烯收率要小于国内尾柴混合油
品乙烯收率。
BMCI值是重质油裂解性能评价的一个重要
数, 用 于
及
裂解性 %
裂解气（液相） 裂解气（气相）
液相色谱仪 气相色谱仪
次实验的油品BMCI值与裂解产物的关系曲线见 图3。从图3可发现:BMCI值越小,原料中脂肪性
第33卷
刘俊杰等•含柴油的加氢尾油的裂解性能及经济评价研究
820 =时，对于原料1，丙烯收率从15.6 %逐渐升
高到最高值16-40%，然后逐渐降低为15.71 % （对
于原料2，丙烯收率从15-2 %逐渐升高至15. 81 %,
最低值15- 22% （对于原料3，丙烯收率从15. 05%
逐渐升高至15.47%，再逐渐降低为15-03% （对于
原料4，丙烯收率从14-5逐渐升高至15-07%,之
•9•
强，芳香性越弱，乙烯收率越咼。否，乙烯收率 相对较低，结焦现象也比较严重。4种原料BMCI 值分别为9.38,15. 18,16.27, 22.03 ,对应的乙烯 收率为原料1 (24.90%)〉原料2(23.36%)〉原 料3 (22.83 %)〉原料4 (21.05 %)。在相同裂解 条件下(COT为790 C,裂解深度(丙烯/乙烯)为 0.65 ) 4种原料的丙烯收率排列顺序为:原料1 (16.26%)〉原料2(15.62%)〉原料3(15.44%) 〉原料4 (14.92 %),如图4所示。4种原料的丁 二烯收率在5.52 %〜6. 25 %,如图5所示。4种原 料三烯收率为41 %〜47% ,如图6所不。其中原 料1的三烯收率最高，达到47.42%,原料2和原料 3的三烯收率为44.81 %和43.85%,原料4的三烯 收率41.21 %。与原料4的C5和C5+(37.83%)相 比，其余3种原料(原料1,原料2和原料3)的C5 和C5B比较接近，分别为31.67,34.99, 35.44,结
烯所需的石脑油和加氢尾油等裂解原料却大量短
缺。为缓解上述矛盾，炼化一体化企业通常将柴
油混
中作为裂解原料［6］%但加氢尾
油［7'12］和 由于组成不同，其裂解性能也有一
定差异。与单独加氢尾油和 作为裂解原料相
比，含有柴油的加氢尾油作为裂解原料的裂解性
能如何，在
是否最优［13-15］，
关
实验数据。为解决此问题，本文用中石化北京
65.2 30.7 4-1 100.0
56.6 35.6 7.8 100.0
58.3 34.7 7.0 100.0
原料4 0.812 7
159.6 203.2 219.8 234.2 246.4 258.4 270.0 281.2 294.0 308.2 320.0 449.0 22.03 205.94 13.84
于原 4 ， 二 烯 收 低
5.37 % ，
6.23 %。
%
32
30
28 “褂 26 宝 « 24 2
22
二
料1
料2
二
料3
料4
20
18 780 785
790 795 800 805 810 815 820 COT/°C
图 8 4 原 在不 COT 下乙烯收
2.3 4种原料的经济评价 根据某石化企业烯桂产品原料和裂解产物价
格，对4种原料的经济效益进行了评价。以100 kt 原料为基本单位，价格单位为亿元，如图11所示。
780 785 790 795 800 805 810 815 820 COT/°C
图9 4种原料在不同COT下丙烯收率
料 料 料 料
COT/°C
图11 4种原料在不同COT下经济效益对比
从图11可看到：采用原料1时,净利润为最
大。米用原料4时净利润最小。米用原料3时,
纯利润较低。采用原料2时，利润相对较高。且
利润值均随温度升高而升高。原料3的利润值小
于原料2的利润值,主要原因是两者原料组成不
同，原料2更适合裂解。综上所述，对于不具备单
独柴油工况的裂解炉且现有裂解装置不满足改造
条件的乙烯厂，将加氢柴油添加到加氢尾油中作
裂原料，与过
的蒸汽混合并汽化,混合物料一同进 一应
单元，发生裂解反应。不同反应单元可以分别设
定不 的温 ，
不 炉 的工业裂解 炉 的
温度分布,裂解产物在回收区经二次急冷和冰冷, 分为气相和液相两部分。
1气体罐;2气体压缩机;3油泵;4水泵；5油品流量计;6水流量计;7对流段换热管;8辐射段炉管;9急冷段；
163.8 240.0 272.0 292.8 310.6 330.0 351.4 372.6 398.2 430.2 454.8 506.0 15.18 274-11 13.89
166.6 216.6 241.8 263.2 281.8 300.4 318.2 342.6 367.8 403.2 431.2 498.6 16.27 246.18 13.94
化工研究院（以下简称北化院）模拟实验装置对4
种原料的裂解性能进行
％
1实验部分 1 -1实验原料
本次实验的4种原料为:原料1 （国内石化企 业的加氢尾油）、原料2 （合资石化企业含有柴油 的加氢尾油）、原料3 （国内石化企业含有柴油的 加氢尾油）、原料4 （国内石化企业的柴油），其性 质见表1，油品评价试验工艺条件见表2 %
2) 对4种原料的经济效益进行了比较:原料1 ＞原料2＞原料3＞原料4%原料2和原料3(含有 柴油的加氢尾油)作为裂解原料是一种比较好的 处理方式,既可降低柴油的储量,又可增加裂解原 料，为柴油压库问题提供了一种解决方案％并且 现有的裂解装置无需改动，减少了投资，使炼化企 业达到较优的经济效益%
低值为23- 34 %，最高值为27- 58 %；对于原料2,
乙烯收率最低值为22.25%，最高值为26.04% （对
于原料3，乙烯收率最低值为21- 51 %，最高值为
25.39% （对于原料4，最低值为22.25%，最高值为
26.04%。丙烯收率随温度升高先增加后降低,数
值变化幅度相对较小。当COT由780 =升高至
780/790 780//90 780//90/800 780//90/800
800/810 800/810 810/820
810/820
820
820
出口压力（表）/MP 0.08
停留时间/s
0.24
水比
0.8
0.08 0.24 0.8
0.08 0.24 0.8
0.08 0.24 0.8
1.2裂解反应小试实验装置及流程 实验装置采用北化院的小型蒸汽裂解模拟装
%
芝"
12
3
4
®
原料编号
2
图2加氢尾油链烷炷含量与乙烯收 关系曲线
2O 5. 24. 5
2
4..O
233..2..5O
2 2
.5 2..50
L
2
2
8 10 12 14 16 18 20 22 24 BMCI 值
图3 4种原料TMCI值与乙烯收率关系
图7 4种原料的碳五及碳五加组分对比
2.2 4种原料的裂解炉出口温度对产物的影响 在裂解模拟实验装置上对4种原料在不同裂
期可行 ％
第33卷
刘俊杰等.含柴油的加氢尾油的裂解性能及经济评价研究
-11 -
3结语 1) 利用模拟实验装置对4种原料进行了评价
实验,裂解产物三烯(乙烯、丙烯和丁二烯)收率的 排序为：原料1 ＞原料2 ＞原料3 ＞原料4%以三 烯收率最大化为目标，在尾油和柴油的混合条件 下进行裂解，尽管使混合油品BMCI值有所升高, 不能同时达到2种原料的最优裂解条件,但依然 可以获得较高三烯收率％同时，根据实验数据并 结合工厂的实际运行周期，确定原料2和原料3 的最优操作温度为800 ~810 C %
裂解汽油，裂解柴油以及裂解燃料油。分析方法 组分复杂,碳链较长且支链较多，支链数目与长度
见表3 %
表3分析方法
也会影响乙烯收率,因此不能仅用链烷桂含量来 表征其裂解性能％尽管合资尾柴混合油品链烷桂
项目 ‘程
密度
分析方法 GT/GT6536《石油产品‘程测定方法》
原油和液体石油的产品密度 实验室测定方法
10气液分离罐;11冰水混合容器;12缓冲罐;13除湿器；14湿式流量计；15色谱分析仪器；16对流段；17辐射段
图1模拟裂解小试实验装置示意
13分析方法
2结果与讨论
使用Agilent公司的7890A气相色谱仪分析 23原料的油品性质对裂解性能的影响
裂解产物气相组成。色谱仪分为3个分离通道,
链烷桂含量是表征油品裂解性能的一个重要
后降低到14.72%。尽管丁二烯收率也随温度渐
增加,但幅度相对较小。当COT由780 =升高至
820 =时,对于原料1，丁二烯收率最高值为
6.63%，最低值为6.01 %。对于原料2，丁二烯收
率最低值为5- 37%，最高值6. 23% ；对于原料3 ,
丁二烯收率最低值为5- 21 %，最高值6- 03% ；对
!述
乙烯工业 2021,33(2) 7 -11 ETHYLENE INDUSTRY
含柴油的加氢尾油的裂解性能及经济评价研究
刘俊&,蒋 冰，周 -,杨士芳
（中国石油化工股份有限公司北京化工研究院 ，北京100013）
摘要：利用分析仪器和裂解炉模拟实验装置对4种原料［原料1（国内石化企业的加氢尾油）、原料 2（合资石化企业含有柴油的加氢尾油）、原料3（国内石化企业含有柴油的加氢尾油）、原料4（国内石化企 业的柴油）］的组成以及裂解性能进行了研究。裂解反应的实验条件：裂解炉出口温度为780 ~ 820 =,裂 解炉出口压力为0.08 MPa,裂解炉停留时间为0.24 s，水油比为0.8。裂解反应的实验结果表明，裂解产 物的三烯（乙烯、丙烯和丁二烯）收率排序：原料1 ＞原料2 ＞原料3 ＞原料4# 4种原料的经济效益:原料1 ＞原料2 ＞原料3 ＞原料4。综合评价可知，在现有工业装置条件下，将加氢尾油和柴油的混合原料（原料 2和原料3）用作裂解原料是一种切实可行的方法。
41.2 52.3 6.5 100.0
收稿日期：2021 -02-18" 作者简介:刘俊杰，男,2006年毕业于天津大学化工过程机械 专业，博士,现从事裂解炉研发设计工作，高级工程师。
•8•
乙烯工业
第33卷
表2油品评价试验工艺条件
项目 温/=
原料1 原料2
555
555
原料3 555
原料4 555
出口温度/=
置，见图1 %该装置采用电子秤和泵共同控制进料
量和进水量,其中纯水在预热区汽化并过热后与
原料进入反应区。裂解反应炉区由1个隔离的水 蒸气发生单元和7个隔离的裂解反应单元组成,
每个单元能够单独控制加热，可分别控制不同的
温度％水直接进入水蒸气发生单元汽化成蒸汽并
被过热到指定的温度％在水蒸气发生单元和水蒸
解炉出口温度下进行了裂解 ％乙烯、丙烯、丁
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乙烯工业
第33卷
二烯收率见图8-10%裂解炉出口温度对4种原
料的裂解产物的影响规律相同。乙烯收率随温度
升高而逐渐增加，且数值变化较大,几乎呈线性增
力口,每增加10 =，收率增加约1 %。当COT由
780 =升高至820 =时,对于原料1,乙烯收率最