編 輯 | 化工活動家

來 源 | 煉油技術與工程

作 者 | 吳群英

關鍵詞 | 煉廠輕烴  來源 組成  綜合利用

共 3233 字 | 建議閱讀時間 13 分鐘

導 讀

近年來,為適應國內市場需求的新變化，煉油廠部分柴油和石腦油資源繼續深度轉化和化工利用，以滿足乙烯、芳烴的生產需要，同時調整煉油廠產品結構，提升油品質量。在重油、蠟油、柴油及石腦油資源的轉化利用的過程中，煉油廠也副產了大量的輕烴資源。對于典型千萬噸級燃油型煉油廠而言，全廠每年的氣體輕烴(C4及以下)產量可達到百萬噸，占原油加工量的10%左右。對于煉化一體化企業或化工型煉油廠，由于原油資源轉化深度進一步提高，全廠的輕烴產量和比例將會大幅度增加。為了實現企業“降本、提質、增效”的目標，如何高效利用這部分輕烴資源已成為煉化行業關注和研究的重點。

煉廠輕烴的來源是哪里？它們的組成又是什么？

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輕烴來源

煉油廠輕烴主要來自于常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化、加氫處理、加氫裂化和催化重整等裝置。據統計，2017年中石化30余家煉制企業的輕烴(C4及以下)產量達到26 Mt/a以上，約占原油加工總量11%，其中主要裝置的輕烴產量見下表。

催化裂化裝置不僅是煉油廠生產油品的核心裝置，也是煉油廠輕烴的主要來源。為了實現催化裂化干氣(催化干氣)和催化裂化液化石油氣的加工利用，相關的輕烴分離技術及轉化技術相繼開發和應用。煉油廠輕烴的第二主要來源也是重油和蠟油加工裝置，如延遲焦化、加氫裂化和加氫處理等。但隨著煉油廠的清潔化生產和轉型發展需求，未來延遲焦化裝置的加工量將會逐步下降，而加氫類裝置的加工量將逐步提升，煉油廠氣體輕烴中的飽和輕烴比例可達到40%～50%。此外，催化重整裝置也是煉油廠副產輕烴的主要裝置，氣體輕烴產量占全廠輕烴總量的9%～10%。對于以生產芳烴為主的煉油廠，重整芳烴聯合裝置副產的輕烴產量可達到全廠輕烴產量的30%～40%。隨著芳烴市場需求和煉油廠氫氣需求量的增加，煉油廠重整輕烴和芳烴歧化/異構化氣體的產量也將會繼續增加。雖然常減壓蒸餾裝置加工規模龐大，但由于蒸餾過程主要是物理過程，除在加熱過程中發生極少量的熱裂解反應產生少量輕烴外，其余均為被加工原油自身所含輕烴。常減壓裝置的輕烴收率較低(小于1%)，并且與所加工原油性質密切相關。

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輕烴組成

催化裂化裝置的氣體輕烴組成與工藝技術密切有關。下表列出了國內煉油廠幾種典型催化裂化工藝的輕烴組成。

可以看出，催化裂化干氣中C2資源豐富，乙烯和乙烷體積分數高達60%，尤其是DCC干氣中的乙烯體積分數高達40%，因此在煉化企業中常?；厥盏靡岳?。對比幾種工藝的液化石油氣組成，可以發現DCC液化石油氣中丙烯和異丁烯含量最高，而MIP和MIP-CGP工藝的異丁烷含量較高，這主要歸因于這幾種工藝氫轉移反應的差異。液化石油氣收率較高，輕烴類型多，其綜合利用一直是企業關注的重點。

對于延遲焦化和加氫裂化裝置，工藝類型對氣體輕烴的組成影響不大。下表列出兩類裝置的典型氣體輕烴組成。

延遲焦化裝置所產干氣中甲烷和乙烷含量較高，液化石油氣中丙烷和丁烷含量遠高于同碳數的烯烴含量，并且正丁烷含量也遠高于異丁烷含量，這與催化裂化裝置的氣體輕烴組成差異較大。與延遲焦化相比，加氫裂化裝置的氣體輕烴為飽和輕烴，液化石油氣中異丁烷含量略高于正丁烷。由于這兩類裝置的氣體輕烴組成不同，在煉油廠的用途也有較大的差別。

煉廠輕烴該如何綜合利用呢？

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干氣資源的利用

煉油廠干氣資源包含飽和干氣和不飽和干氣，干氣收率為原油加工總量3%～5%，其中常減壓塔頂氣和加氫處理裝置的飽和氣體收率較低，一般常作為裝置的燃料自用。但隨著加工量的增加和加氫原料比例的提升，這部分氣體資源產量也大幅增加。因此，大型煉油廠和新建煉油廠一般都配套設置了輕烴回收裝置，回收部分高價值的飽和輕烴資源，剩余干氣再作為裝置燃料或制氫原料，從而實現資源的高效利用，同時保證企業的安全生產。

對于煉油廠的不飽和干氣資源，如延遲焦化干氣和催化干氣等，傳統煉油廠和小型煉油企業一般作為燃料自用。但隨著煉油廠加工規模的增大、煉油廠轉型發展和煉化一體化的深度融合，這部分富含C2的氣體資源也通常被回收利用或作為乙烯原料。據統計，2017年中石化煉油廠副產的催化干氣達到2.5 Mt，其中約有1.1 Mt催化干氣送至C2提濃裝置，回收的富C2氣體444.8 kt/a，折合乙烯氣產量可高達337.0 kt/a。此外，為了直接回收利用催化干氣的乙烯資源，部分煉油廠直接采用稀乙烯法制乙苯-苯乙烯工藝，2017年中石化煉油廠稀乙烯法的苯乙烯產量達到759.4 kt/a，折合催化干氣消耗量約為781.9 kt/a。上述兩種途徑的催化干氣回收利用率達到75%以上，未來煉油廠催化干氣以及其他C2資源的利用率還將會繼續提高。

此外，隨著環保要求的日益嚴格，國內煉油廠加氫裝置品種逐漸增多，加氫裝置規模也不斷擴大，全廠氫氣資源需求量大幅提升，企業對低分氣和各種富氫氣體的回收利用非常重視。煉油廠低分氣中氫氣體積分數較高(約70%)，低分氣中氫氣量占全廠氫氣消耗總量的10%～20%。除加氫裝置的低分氣外，煉油廠富氫氣體還包括重整氫、乙烯氫、苯乙烯烴化尾氣、加氫裝置排放廢氫等。對于上述富氫氣體，煉油廠一般采用凈化處理后送至變壓吸附裝置回收氫氣，變壓吸附尾氣經壓縮增壓后作為全廠燃料氣使用或作為制氫原料。目前，煉油廠或煉化企業干氣的主要利用途徑見下圖。

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液化石油氣資源的利用

國內煉油廠的液化石油氣資源十分豐富，全廠液化石油氣收率占原油加工總量的8%～10%。對于大部分煉油廠而言，催化裂化液化石油氣收率高達12%～22%，催化裂解(DCC)和催化熱裂解(CPP)的則更高，可達到30%～40%。催化裂化液化石油氣中烴類組成較多，以烯烴和異構烴類為主。目前，煉油廠催化裂化液化石油氣基本不作為燃料使用或商品液化石油氣外賣，而是經脫硫脫硫醇處理后進行C3/C4分離，并回收其中的高價值丙烯和丙烷。分離出來的C4資源在不同類型煉制企業中加工路線略有差異。在燃油型煉油廠中，氣分C4資源主要用于生產高辛烷值的汽油調合組分，如醚化汽油、烷基化油和芳構化汽油等；在化工型煉油廠中，也可采用烯烴裂解技術繼續轉化為乙烯和丙烯或進行高價值C4輕烴回收；對于含有催化裂解裝置的煉油廠，通常將部分C4資源繼續返回催化裂解裝置增產烯烴產品。對于飽和液化石油氣資源，如加氫裂化液化石油氣和重整液化石油氣等，現有燃油型煉油廠一般作為商品液化石油氣外賣或作為制氫裝置原料。但也有部分煉油廠作為全廠裝置燃料使用，這種情況在資源豐富的國外煉油廠較為常見。在煉化一體化企業中，飽和液化石油氣通常作為乙烯原料。煉油廠或煉化企業液化石油氣主要利用途徑見下圖。

國內煉廠輕烴利用現狀

來看看其他煉廠是如何進行輕烴資源利用的

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煉油型煉廠

下圖為國內某大型燃料型煉油廠的輕烴綜合利用簡圖。

該煉油廠以生產汽油、煤油、柴油為主，油品收率達到65%以上，同時副產部分芳烴和化工產品，重油采用延遲焦化-蠟油加氫-催化裂化工藝組合路線，因此煉油廠輕烴資源(含液相輕烴)主要有：

①催化裂化和延遲焦化裝置的不飽和干氣和不飽和液化石油氣；

②常減壓蒸餾、催化重整、加氫裂化和加氫處理等裝置的飽和輕烴和部分粗石腦油；

③催化重整和加氫裂化等裝置的富氫氣體。

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煉化一體化型煉廠

與典型的燃油型煉油廠相比，一體化企業的煉油廠加工規模一般較大，加工流程較長，輕烴資源的利用途徑更加多元化，精細化利用程度也更高。

下圖煉油廠以生產油品為主，乙烯和芳烴為輔，因此全廠輕烴遵循“宜油則油、宜烯則烯、宜芳則芳”的加工利用原則：

①催化干氣富含乙烯資源，直接作為乙烯原料，催化裂化液化石油氣經C3/C4分離后，丙烷作為乙烯原料，丙烯聚合生產聚丙烯，C4餾分中異構烴類含量較高，直接采用疊合技術和烷基化技術生產高辛烷值清潔汽油調合組分(規劃建設中)；

②焦化干氣富含乙烷資源，焦化液化石油氣以飽和輕烴為主，因此煉油廠設置焦化氣體回收裝置回收富乙烷氣體和飽和液化石油氣，回收的飽和輕烴直接作為乙烯裂解原料，焦化石腦油富含鏈烷烴和烯烴，經加氫處理后將作為優質的乙烯原料；

③對于C5/C6等輕石腦油資源，煉油廠設置了正異構分離裝置，其中富含的異構烷烴餾分作為清潔汽油調合組分，富含正構烷烴餾分作為優質的乙烯原料；

④在生產PX過程中，歧化和異構化裝置單元副產了部分輕烴資源，也將作為優質的乙烯原料；

⑤其他輕烴的加工利用與燃油型煉油廠基本相同。可以看出，油化芳一體化促進了煉油廠輕烴資源更加精細化和多元化利用。

下圖煉油廠以生產芳烴和乙烯為主，油品為輔，因此全廠輕烴資源的加工方向更偏向于生產更優質的化工原料和化工產品。

對于全廠的富氫氣體、干氣、液化石油氣和輕石腦油餾分，煉油廠從資源的結構特點出發，采用分離技術分別設置了PSA氫氣回收、C2回收、液化石油氣分離和石腦油正異構分離裝置，最大限度回收高價值的輕烴資源和優質的乙烯原料，實現了資源的結構級別利用甚至是分子級別的利用。因此，煉油廠轉型發展的需要決定了輕烴資源的加工方向，而分離應用技術的進步大幅提升了國內輕烴的綜合利用水平?！笆濉逼陂g，國內還將有一批大型煉化企業相繼啟動建設和投產運營，煉油產能過剩加劇。同時隨著國內油品消費需求的放緩，油品質量升級步伐加快，安全環保要求不斷提高，煉油工業發展將面臨著巨大的挑戰，煉油企業未來的競爭將愈演愈烈。未來煉油廠將更加強化全廠資源的精細化管理，低價值輕烴資源將逐步變“廢”為“寶”，資源的綜合利用水平將明顯提高。

素材來源&作者簡介：吳群英，高級工程師，博士，畢業于石油化工科學研究院，現主要從事煉油廠優化設計工作。文章有刪改。