适用于炼化一体化企业原油分类方法的探讨

唐 未 庆

（中国石化天津分公司，天津300271）

1 前 言

原油组成非常复杂。原油分类方法有很多种，每一种分类仅仅反映原油某一方面的性质。传统的原油化学特性分类方法是将原油划分为石蜡基、中间基、环烷基三类。这种分类方法是美国矿务局1935年提出的原油关键馏分特性分类法。将原油简易蒸馏装置在常压下蒸馏得到的250～275℃馏分作为第一关键馏分，残油用没有填料柱的蒸馏瓶在5．32 k Pa残压下蒸馏，切取275～300℃馏分（相当于常压395～425℃）作为第二关键馏分。根据上述两个关键馏分的相对密度决定两个关键馏分的属性［1］。

从原油关键馏分分类方法可以看出，第一关键馏分处于轻柴油馏程（230～350℃）范围内，第二关键馏分处于蜡油馏程（350～520℃）范围内。不同类型的炼油装置对原油性质的要求是不同的。下游配套乙烯、重整（芳烃）装置的炼化一体化企业更为关注馏程为80～165℃的直馏重石脑油的性质，其终馏点比第一关键馏分和第二关键馏分低很多，也就是说，原油关键馏分性质与重石脑油馏分性质差异很大。因此，原油关键馏分分类法对炼化一体化企业的实用性不强，不便于企业按原油类别优化采购、存储和加工。本课题通过分析炼化一体化企业对石脑油和煤油馏分的特性需求，根据原油馏分性质与炼化一体化企业需求相匹配的原则，提出一种按原油直馏重石脑油馏分性质将原油分类的方法。

2 不同类型炼油装置工艺和原油馏分需求特点

炼油装置从工艺上主要分为燃料型、燃料－润滑油型、燃料－化工型三类。燃料型炼油厂的主要目的产品为汽油、柴油、煤油、燃料油等，其下游以催化裂化装置为核心。燃料－润滑油型炼油厂的特点是除生产各种燃油外，还对原油中重质馏分（沸点大于350℃的蜡油或渣油馏分）进行深加工。燃料－化工型企业除生产各种燃料油外，还生产石脑油等，为下游重整（芳烃）或乙烯装置提供原料。按下游重整、乙烯装置配套情况的不同，燃料－化工型企业又分为三种：炼油与重整（芳烃）装置组合型，炼油与乙烯装置组合型，炼油与重整（芳烃）、乙烯装置组合型。规模小的炼油厂一般只配套重整装置（甚至不配重整装置），大型炼油厂下游一般既配套乙烯装置又配套重整（芳烃）装置，两者都是炼化一体化企业。炼化一体化企业最关心的不是原油中柴油、蜡油及渣油馏分的性质，而是直馏重石脑油、煤油等馏分的化学特性。

3 炼化一体化企业对石脑油和煤油馏分的特性需求

对炼化一体化企业而言，原油直馏石脑油馏分主要用作乙烯、重整（芳烃）原料。原油直馏馏分中，直馏煤油馏分也常被大型炼化一体化企业用作乙烯原料。因此需要考察原油中直馏石脑油馏分和煤油馏分的化学特性，尤其是馏程为80～165℃的直馏重石脑油馏分的化学特性。

对于同一类物料，烷烃含量越高，裂解性能越好；芳烃含量越高，裂解性能越差。不同族组成物料的裂解性能由高到低的顺序是正构烷烃（n P）＞异构烷烃（i P）＞环烷烃（N）＞芳烃（A），重整性能排序正好相反。实际工作中也常用K值（特性因素）、BMCI值（相关指数）等指标表示馏分油的化学特性。K值、BMCI值都是馏分油平均沸点和相对密度的函数。在平均沸点相近时，K值、BMCI值主要取决于相对密度。相对密度越大，K值越小、BMCI值越大。相对密度由大到小的顺序为芳烃＞环烷烃＞烷烃。馏分油K值越高，裂解性能越好；BMCI值越低，裂解性能越好［1］。

一般认为石脑油链烷烃含量大于60%时可作裂解料（不同企业裂解料产耗平衡情况不同，控制指标也不同）。随着链烷烃含量的降低，环烷烃和芳烃类物质的含量逐渐升高。当石脑油中（N＋2A）含量（即环烷烃含量加2倍芳烃含量）超过46%时就不是好的裂解料了，但可以作为重整料使用。介于上述两个值中间的物料，既不是品质好的裂解料，也不是品质好的重整料，但也可以与其它品质好的组分调合使用。石脑油按馏程可以进一步切割为轻石脑油（初馏点～80℃）和重石脑油（馏程80～165℃）。直馏轻石脑油馏分主要含烷烃类物质，因此都是优质的裂解料。环烷烃和芳烃类组分主要集中在重石脑油馏分中，直馏重石脑油馏分的烃组成不同，其理想的用途也不同。

原油直馏煤油馏分（165～230℃）可以作裂解料，不同类型原油的煤油馏分的裂解性质差异较大。一般要求裂解料的K值大于11．90或BMCI值小于20。如果将裂解性能差的煤油馏分作裂解料使用，乙烯、丙烯等高附加值产品的收率较低，企业整体经济效益可能会低于煤油馏分直接加氢精制生产喷气燃料方案［2］。

实际生产中可将不同类型原油生产的物料（包括直馏馏分和二次加工装置产物）调合使用，因此对单一物料馏分的裂解或重整（芳烃）性能的划分标准不是硬性的。

4 原油馏分性质与炼化一体化企业需求的匹配

4.1 石蜡基原油馏分性质分析

国际市场的石蜡基原油资源主要为一些资源量小的轻质和低硫原油品种，其凝点较高，可作为高档润滑油的基础原油，价格相对较高。一般而言，单纯为多生产裂解料而采购、加工纯石蜡基原油，企业整体经济效益未必最大。表1为一些典型石蜡基原油的直馏重石脑油及煤油馏分的性质数据。

表1 典型石蜡基原油的直馏重石脑油和煤油馏分性质

从表1可以看出：大部分石蜡基原油如尼罗、黑狮、贝来纳克等原油生产的直馏重石脑油馏分的链烷烃含量较高、（N＋2 A）含量很低，不宜用作重整料，应作为裂解料使用。大部分石蜡基原油的煤油馏分K值都较高，BMCI值较低，可作为裂解料。

另外，石蜡基原油直馏重石脑油芳烃收率指数（N＋2 A）含量相差很大，有些石蜡基原油直馏重石脑油芳烃收率指数较高，比如荣东原油的（N＋2 A）质量分数为56．60%（对应的链烷烃含量较低），这些原油的直馏重石脑油馏分不是好的裂解料。同时，这些原油的煤油馏分K值较低（如荣东原油的K值为11．84），即其裂解性能较差，说明有些石蜡基原油的煤油馏分也不是品质好的裂解料。因此石蜡基原油的直馏重石脑油和煤油馏分是否适宜作裂解料应根据具体原油具体分析。

4.2 中间基原油馏分性质分析

国际原油市场中以中间基原油资源量最大，是企业采购、加工最多的一类原油。中国石化天津分公司等炼化一体化企业的设计基准原油（沙轻、沙重原油）即属中间基油种。部分中间基原油的直馏重石脑油和煤油馏分性质见表2。从表2可见：大部分中间基原油的直馏重石脑油馏分（N＋2 A）含量都超过46%，可以用作重整料；少数原油的直馏重石脑油馏分（N＋2 A）含量较低（如沙重原油的（N＋2 A）质量分数为41．20%），不是理想的重整料，适合作裂解料。大部分中间基原油的煤油馏分K值较低，裂解性能较差，不适合作裂解料。但沙重等原油煤油馏分的K值明显高于其它原油，也就是说少数中间基原油的煤油馏分适合作裂解料。可见，不同中间基原油馏分性质也有一定的差异，需要对中间基原油进行进一步分类。

表2 部分中间基原油的直馏重石脑油和煤油馏分性质

4.3 环烷基原油馏分性质分析

环烷基原油的环烷烃和芳烃类物质含量高、密度大、凝点低，一般用于生产优质沥青、润滑油基础料及电器绝缘油等。环烷基原油市场资源相对较少，部分环烷基原油的直馏重石脑油和煤油馏分性质见表3。

表3 部分环烷基原油的直馏重石脑油和煤油馏分性质

从表3可以看出：环烷基原油的直馏重石脑油（80～165℃）链烷烃含量低，远远低于企业要求的直馏石脑油作裂解料时链烷烃含量高于60%的指标，同时（N＋2 A）含量远远高于作重整料时高于46%的参考标准，因此环烷基原油生产的直馏重石脑油馏分都不是品质好的裂解料，相反都是品质好的重整料；环烷基原油生产的煤油馏分K值都低于基准K 值（11．90），不能作为裂解料。也就是说，环烷基原油的加工过程中，常减压蒸馏装置应采用生产重整料方案，否则会影响裂解料的品质，也会损失重整料资源。

5 适合炼化一体化企业需求特点的原油分类方法

本课题将原油直馏重石脑油馏分的裂解－重整（芳烃）性能作为原油分类标准。将直馏重石脑油馏分链烷烃和（N＋2 A）含量作为分类依据、煤油馏分K值只作为分类参考指标。考虑不同类型原油资源，将原油直馏重石脑油链烷烃含量分割值定为60%，（N＋2 A）含量分割值定为46%。分类标准见表4。

表4 按原油直馏重石脑油性质分类的标准

如果原油直馏重石脑油馏分的w（链烷烃）＞60%、w（N＋2 A）＜46%，则该馏分适合作裂解料，将该原油定为裂解料型原油；如果原油直馏重石脑油馏分的 w（链烷烃）＜60%、w（N＋2 A）＞46%，则该馏分不适合作裂解料，但可作重整料，将该原油定为重整料型原油；将居于中间部分的原油（即直馏重石脑油馏分的w（链烷烃）≥60%、w（N＋2A）≥46%）定为过渡型原油。

依据企业原油评价报告及中国石化PI MS模型原油数据库，将常见原油按两种分类法进行分类，结果列于表5。

表5 部分常见原油按两种分类法进行分类的结果

由表5可知：大部分石蜡基原油（如尼罗、贝来纳克原油等）和部分中间基原油（如沙重原油等）可划入裂解料型原油，大部分中间基原油和所有环烷基原油可以归类为重整料型原油；另有一些原油品种（如沙中、沙轻、科威特原油等）为过渡型原油，其直馏重石脑油馏分既可作重整料又可作裂解料，但其既不是好的重整料也不是好的裂解料，但这类原油加工方案更灵活、适应性更强。由于特定原油的性质不是一成不变的（包括原油本身性质的变化以及原油评价误差），原油分类（尤其是过渡型原油）也不是一成不变的。

对于中国石化天津分公司等炼化一体化企业，相比于原油关键馏分分类法，按原油直馏重石脑油馏分性质分类更便于企业原油的分类采购、存储和加工工作，对企业改善裂解料、重整料的品质，提高企业整体经济效益都有益处。

6 结束语

原油分类方法是企业优化原油采购、存储和加工的基础。不同类型的炼化一体化企业由于下游乙烯、重整（芳烃）装置配置不同，对原油馏分性质的要求是不同的。原油传统分类方法难以满足炼化一体化企业按原油直馏重石脑油馏分性质分类存储、分类加工的需要。

按直馏重石脑油性质将原油划分为裂解料型原油、重整料型原油及过渡型原油，便于炼化一体化企业原油的分类采购、分类存储和加工，最终提高企业整体经济效益。炼油－重整组合型炼化一体化企业更适合加工重整料型原油；炼油－乙烯组合型炼化一体化企业更适合加工裂解料型原油；炼油下游既有重整装置又有乙烯装置的炼化一体化企业对不同类型原油应分类储存和分类加工。在做不到原油分类存储和分类加工的情况下，可以优先采购、加工过渡型原油。

［1］ 林世雄．石油炼制工程［M］．3版．北京：石油工业出版社，2000：70-175

［2］ 瞿国华．乙烯蒸汽裂解料优化［J］．乙烯工业，2003，15（1）：64-86