大连石化柴油在线调和工艺包.docx
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大连石化柴油在线调和工艺包
中国石油大连石化分公司
柴油在线调合项目设计工艺包
北京华创中实科技发展有限公司
霍尼韦尔（中国）有限公司
二○○五年四月
编制：
王建北京华创中实科技发展有限公司
游浩霍尼韦尔（中国）有限公司
审核：
佟军北京华创中实科技发展有限公司
叶心宇霍尼韦尔（中国）有限公司
Pingleung霍尼韦尔有限公司
审核及批准：
大连石化分公司
1设计基础
项目背景
大连石化分公司作为中国石油天然气股份有限公司的主要炼油基地之一，现在的原油加工能力已达到1050万吨/年，2004年柴油产量达到了近450万吨，2005年10月三蒸馏投产后，原油加工能力将达到1450万吨/年，柴油产量将达到600万吨/年，2006年9月远期规划的新区装置开车后，原油加工能力为2000万吨/年，柴油的最终产量将达到1009万吨/年。
大连石化分公司现有柴油产品的调合和储运系统是为原油加工能力为500万吨/年配置的，柴油产品储运系统的发展严重滞后，储运系统罐容不足的问题日益突出，已不能满足当前和今后生产的需要，柴油产品的储运系统已经成为企业发展的瓶颈，因此对储运系统的改造成为当务之急。
1.1.1柴油储运系统存在的问题
大连石化分公司柴油储运系统存在的主要问题：
首先是罐容不足，柴油储罐少，与装置加工能力不配套；其次现有的人工罐-罐调合方式占用时间长，产品质量不容易控制，一次调成率低，延长了调合时间；为提高一次调成率，往往以产品质量过剩为代价，影响了企业的经济效益。
1.1.2解决问题的方案
由于大连石化分公司现有厂区内、外可用于改扩建的土地资源有限，重新再建新的罐区难度非常大，所以解决储运油品库容不足问题的主导思想是：
尽可能减少新建储罐数量，在储运系统现有设施的基础上优化储罐用途，改造罐区的工艺流程，提高自动化水平，通过提高油罐使用效率的办法，来优化油品储运系统格局，提高管理水平，满足发展的需要。
只有改进现有的柴油调合及移动方式，并对储运车间油罐做部分调整，提高油罐的使用效率，提高一次调成率，才能从根本上解决柴油库容不足与柴油生产总量大幅度增加的矛盾；再者，可通过采用柴油在线调合和移动自动化，在确保调合后柴油产品质量合格的基础上进行优化，合理利用各种调合组分，减少质量过剩，实现效益最大化。
设计依据
1.《大连石化分公司柴油在线调合及移动自动化项目开工会会议记要》
2.《大连石化分公司柴油在线调合项目阶段总结的会议记要》大石化技发字【2005】12号
3.《2005年4月19~22日大连石化分公司柴油在线项目工艺和设计方案讨论会会议纪要》
4.大连石化分公司提供的基础数据
1）、2006年改造前的各装置柴油调合组分的主要性质和产量（大连石化公司提供）见表1：
表－1过渡期各柴油调合组分的性质及产量
组成
流量（m3/day）
密度kg/m3
十六烷值
馏出点
95%℃
胶质mg/100mL
闪点℃
凝点℃
冷滤点℃
1
1#常一线B1
1612
45
220
42
-56
-53
2
1#常二线B2
4235
295
-25
-22
3
1#常三线B3
1957
66
372
77
5
8
4
1#常四线B4
166
870
48
429
75
81
12
15
5
2#常一线B1
1300
46
230
-52
-49
6
2#常二线B20#
2487
365
7
2#常二线B2-10#
1701
810
59
315
53
66
-13
-10
8
2#常二线B25#
2812
825
55
358
56
68
4
5
9
2#常二线B3
697
68
430
78
147
25
25
10
2#减一线C1
735
45
418
143
17
18
11
3#常一线B1
2687
45
220
42
-56
-53
12
3#常二线B2
7058
295
-25
-21
13
3#常三线B3
3262
66
372
77
5
15
14
3#减一线C1
1652
66
372
77
5
18
15
催化柴油加氢
3636
880
40
356
82
62
0
5
16
4#FCC柴油
1400
890
33
420
53
0
5
17
1st酮苯脱蜡
34
34
430
65
127
-19
-5
18
2nd酮苯脱蜡
279
30
440
68
143
-14
-13
19
航煤
46
230
-52
-53
2）、2006年改造后的各装置柴油调合组分的主要性质和产量（大连石化公司提供）见表－2：
表－2新装置开工后各柴油调合组分的性质及产量
序号
组成
流量（m3/day）
密度kg/m3
十六烷值
馏出点
95%℃
闪点℃
凝点℃
冷滤点℃
总硫ppmw（max）
1
轻柴加氢HT
6227
46
300
38
-58
-55
50
2
柴油加氢HT
13313
850
51
365
55
-25
-22
50
3
加氢裂化HT
8294
813
55
371
55
-3
0
10
4
渣油加氢HT
1436
860
46
339
59
500
5
2#常一线
1300
46
43
-52
-53
500
6
2#常二线0#
2487
800
7
2#常二线-10#
1701
810
59
315
66
-13
-10
800
8
2#常二线5#
2812
825
55
68
4
7
800
9
2#常三线
697
68
430
147
25
28
1000
10
2#减一线
735
45
143
17
20
1000
11
加氢精制
3636
880
40
62
0
3
1000
12
2nd酮苯脱蜡
34
34
430
127
-19
-16
1800
13
1st酮苯脱蜡
279
30
440
143
-14
-11
1800
14
航煤
46
43
-52
-49
50
设计范围
本工艺包所涉及的柴油在线调合和罐区移动自动化项目的设计范围包括：
1、调合系统的原则工艺流程和控制方案；
2、对各种工况进行模拟计算，为调合管线尺寸的确定和流量控制阀与压力控制阀的选型提供依据；
3、根据在线调合的需要，确定待控的属性指标，及相关在线分析仪的配置；
4、根据柴油调合和罐区移动自动化的需要，针对罐区布局提出相关改造建议；
调合系统规模及组成
柴油在线调合系统的设计总调合能力为41000m3/d，开工时间为8400小时/年，1180万吨/年。
设计为2个调合头，调合头1为主调合头，其最大设计调合能力为30000m3/d，正常量为27000～28000m3/d；调合头2为辅调合头其最大设计调合能力为13000m3/d，正常量为10000m3/d。
可以同时生产两个柴油品种。
调合系统设计原则
1.5.1调合头的设计原则
调合头的设计原则，首先在确保装置安全生产的情况下，保证调合后的柴油产品质量合格,尽量减少过剩组分；其次是在产品合格的基础上，进行优化，合理利用各柴油组分，达到尽量减少质量过剩，争取效益最大化的目的；柴油调合系统为连续调合。
为使实际生产和长远规划相结合，设计柴油调合系统时考虑了过渡期和改造后两种情况。
一、过渡期的设计原则：
过渡期是指2006年9月份装置未改造之前的时间，此间用于柴油调合的组分主要是：
1、一蒸馏装置的常一线油（1B1）、常二线油（1B2）、常三线油（1B3）和常四线油（1B4）；
2、二蒸馏装置的常一线油（2B1）、常二线油（2B2）、常三线油（2B3）和减一线油（2C1）；
3、三蒸馏装置的常一线油（3B1）、常二线油（3B2）、常三线油（3B3）和减一线油（3C1）；
4、四催化装置部分柴油组分；
5、柴油加氢精制柴油组分；
6、去蜡油组分；
7、航煤组分。
过渡期柴油调合系统设计为两个调合头，过渡期调合头1主要用于生产0#、5#及10#柴油产品，过渡期调合头2主要用于生产0#、-10#、-20#及-35#等低凝点的柴油，两个调合头均为可控，可同时生产两个牌号柴油。
为使得调合后的各组分在进柴油产品罐前混合均匀和调合系统运行平稳，在调合头的出口设静态混和器和压控阀。
二、新区开工后的调合头设计原则：
新区装置开工后是指2006年9月在大连石化分公司加工进口含硫原油技术改造工程完工以后的情况，此时用于柴油在线调合的组分主要为：
1、轻柴加氢柴油组分；
2、直馏柴油加氢组分；
3、加氢裂化柴油组分；
4、加氢精制柴油组分；
5、渣油加氢柴油组分；
6、二蒸馏装置的常一线油（2B1）、常二线油（2B2）、常三线油（2B3）和减一线油（2C1）；
7、去蜡油组分；
8、航煤组分。
新区装置开工后柴油调合系统设计为两个调合头，调合头1主要用于生产欧Ⅲ标准柴油，调合头2主要用于生产欧Ⅳ标准柴油，两个调合头均为可控，与过渡期一样可同时生产两个牌号的柴油产品。
1.5.2调合管线的设计原则
一、调合管线设计的原则
1、既满足生产需要，又要节省投资。
2、尽量满足近红外在线分析仪的建模需要。
3、兼顾过渡期和新区开车后的总体情况。
基于以上考虑，将进调合头的部分管线进行合并，使调合管线既能满足过渡期的生产又能够满足新区装置开工后的生产。
尽可能节省近红外在线分析仪的通道数，在满足调合分析的基础上，减少建模工作量。
二、调合组分管线合并的原则
调合组分管线进调合头之前的合并主要是将性质相近组分进行合并，管线的合并包括：
1、一蒸馏的B1与三蒸馏的B1合并；
2、一蒸馏的B2与三蒸馏的B2合并；
3、一蒸馏的B3、B4与三蒸馏的B3、C1合并；
4、二蒸馏的B1与B2合并；
5、二蒸馏的B3与C1合并。
二、新区开工后和过渡期的调合管线的匹配原则
为使新装置开工后，柴油调合系统尽量不做大的调整，使过渡期的调合系统用于新区开工后的柴油调合。
根据基础数据中调合组分管线流量的大小，匹配新增装置的调合组分线：
1、轻柴加氢柴油使用1B1+3B1的管线；
2、直柴加氢柴油使用1B2+3B2的管线；
3、加氢裂化柴油使用1B3+1B4+3B3+3C1的管线；
4、渣油加氢柴油使用四催化柴油的管线。
1.5.3剩余组分线的设计原则
一、设置剩余组分线的目的
1、由于进调合系统的组分直接来自装置馏出口，装置馏出口量的大小一般受塔底或回流罐液位的控制，所以不是均一稳定的流量，要随着液位的变化而变化，当馏出口的量大于调合头所需量时，受控量以外的组分通过压控阀进入剩余组分罐，不至于装置憋压而影响上游装置的正常运行；
2、设置剩余组分线可使两个调合头均为可控，从而使调节手段更加灵活；
3、调合组分线上流量计或控制阀出现故障或需要进行校验时，剩余组分线可作为该控制阀或流量计的跨线，通过剩余组分线将该组分引入剩余组分罐，再由剩余组分罐的变频泵泵送至调合头进行调合，可确保上游生产装置和柴油调合系统的正常运行；或通过进剩余组分罐前的组立经跨线回调和头。
二、剩余组分线的设计原则
剩余组分线是与进调合头1和调合头2的管线同时从调合组分总线上引出的一条管线，为保证在进调合头1或调合头2的控制阀或流量计故障时，使该组分及时进入剩余组分罐，建议其管径与进调合头1和调合头2中管径较大的管线相同。
压控阀设在该线的跨线上，用于平衡装置馏出口的流量波动，流量波动按最大流量的10%考虑，所以压控阀的最大流量应按该组分进调合系统的最大流量的10%考虑。
为消除启动压差，保证压控阀的随时可调节，所以压控阀要始终保持一定开度。
压控阀为风关阀。
1.5.4剩余组分罐的设计原则
将V625、V626、V627和V628四个罐作为柴油在线调合的剩余组分罐，每罐罐容为1*104m3。
设立剩余组分罐的主要目的是为了平稳上游装置操作，在柴油调合装置正常生产时，不使上游装置产生憋压。
剩余组分罐出口设有三台变频泵，用于将调合组分打入调合头，两开一备，三台泵的设计流量均为120m3/h。
根据实际情况，可利用罐区倒油泵将重组分送至催化原料罐或将合格产品送入产品罐。
物流数据模拟计算
为能实现大连石化分公司柴油在线调合系统的生产目标，对不同工况下的柴油生产方案进行可行性研究，即物流数据模拟计算。
由于柴油的闪点、凝点以及D95点的性质在混合后不具有线性关系，故选择了非线性的调合规则作为模拟计算基础，以保证模拟计算结果的相对准确性。
按照过渡期和新区开工后的两个不同阶段，根据2B2不同生产情况，进行模拟计算工况的划分，工况选取的原则是尽可能涵盖目前和将来柴油生产的各种工况，对于发生机率较小和偏离实际生产的工况不予考虑。
本次模拟计算围绕着调合头1生产0＃，调合头2生产－20＃选取工况，因为当调合头1能满足生产0＃时，就能满足0＃以上产品需要；同时因为－20＃的柴油产品对凝点和闪点的要求都比较苛刻，当柴油凝点或闪点能满足－20＃时，就能满足－20＃以上的柴油产品需要，同时其闪点也能满足－35＃柴油的质量需要。
根据以上原则对生产过渡期和新区开工、2B2生产不同的柴油组分、出现装置停工、对凝点过剩进行限制以及某个组分只进一个调合头等61种工况下的调合进行了模拟计算。
通过模拟计算对柴油在线调合方案进行可行性研究，为工艺设计提供依据。
详细的模拟计算结果请见附件，对于各种情况下的调合后的柴油质量情况见表3—表9：
一、过渡期
根据大连石化公司提供的基础数据，过渡期影响柴油产品质量的主要因素是凝点和闪点，因此在模拟计算中，柴油产品的质量主要考虑了凝点和闪点。
1、过渡期正常情况
是指参与柴油调合的各组分的生产装置正常开工，能够基本按照大连石化公司提供的基础数据进行正常生产，对于调合质量过剩没有约束的情况，见表－3：
表－3过渡期正常情况下调合后的柴油产品质量情况
序号
工况序号
2B2组份
柴油牌号
过剩情况
调合头的量m3/d
航煤
闪点，℃
凝点，℃
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
2B1不参与调合
1
1
0#
0
0
9
19106
12636
无
2
4
0#
0
-35
23045
7910
3
14
0#
5
0
9
11
19106
12636
4
20
0#
0
-20
21239
10504
5
21
5#
0
-20
0
23097
8970
6
24
无
0
-20
0
17082
12173
7
27
0#
0
0
2
23419
12999
有
8
28
0#
0
-35
2
2
28000
10224
9
35
0#
5
0
2
23454
12324
10
36
5#
0
-20
2
25265
11270
11
37
5#
0
0
2
2
24107
12315
12
38
无
0
-20
2
0
20647
12173
13
39
无
0
0
2
2
20211
12704
2B1参与调合
1
6
0#
0
-20
0
20513
12529
无
2
29
0#
0
-20
2
0
24863
12529
有
3
30
0#
0
0
23574
12929
由上表可以看出，正常情况下，柴油调合系统能够满足生产需要，可生产5#、0#、-20#和-35#柴油产品，有一定质量过剩，没有剩余组分。
2、当有装置停工的异常情况时
当有装置停工且不添加航煤的情况，产品质量情况请见表-4：
表-4当单套生产装置停工时，调合后产品质量情况表
序号
工况序号
工况
2B2组份
柴油牌号
过剩情况
调合头的量m3/d
闪点，℃
凝点，℃
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
1
5
一蒸馏停工
0#
0
0
11266
12587
2
8
去蜡油停工
0#
0
-20
21420
10009
3
10
加氢精制停工
0#
0
-20
25482
11060
4
11
四催化停工
0#
0
-20
17986
10220
5
31
去蜡油停工
0#
0
-20
2
25830
10009
6
32
加氢精制停工
0#
0
-20
0
25132
12260
7
33
四催化停工
0#
0
-20
2
21806
10220
8
34
四催化停工
0#
0
0
2
2
20585
11711
从上表可以看出，当有单套装置停工时，调合装置可维持正常生产，生产0#、-10#和-20#柴油产品。
3、对调合后的产品质量进行约束
当限制凝点过剩不大于5℃时，产品质量情况见表-5：
表-5在对调合后的柴油的凝点进行限制时，调合系统的生产情况
序号
工况序号
2B2组份
柴油牌号
过剩情况
过剩组分及过剩量
B1/B2线
m3/d
调合头的量m3/d
闪点，℃
凝点，℃
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H#
H1#
H2#
1
15
0#
5
0
5
5
4218/2053
12518
12953
2
22
5#
0
0
5
5
1195/0
18050
12822
3
25
无
0
0
8
5
5
2713/0
13720
12821
4
2
0#
0
0
5
5
2098/0
17071
12573
5
7
0#
0
0
3382/0
16679
12982
从上表可以看出，在产品合格的基础上，进行优化减少质量过剩时，就会有大量的常一线组分过剩。
4、常一线进入调合头量对调合后产品性质的影响
常一线部分或全部不进调合头时，调合系统的生产状况见表-6：
表-6常一线组分进调合头的量与调合系统产品情况
序号
工况序号
工况
2B2组份
柴油牌号
过剩情况
调合头的量m3/d
闪点，℃
凝点，℃
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
1
3
B1全部不参与调合且限制凝点过剩
0#
0
0
5
14950
12573
2
13
B1部分参与调合，限制凝点过剩且FCC停工
0#
0
0
5
13008
10980
3
23
B1全部不参与调合且限制凝点过剩
5#
0
0
3
16214
11634
4
26
B1、2B2全部不参与调合且限制凝点过剩
无
0
0
5
12215
12821
5
18
aB1不参与调合
0#
0
-20
0
20381
7684
6
19
aB1不参与调合
0#
0
-20
2
21931
9279
从上表可以看出，当常一线组分全部不参与柴油调合时，可生产0#柴油，但闪点过剩较多，当每年有100万吨常一线组分不参与柴油调合时，可生产0#和-20#柴油，闪点过剩。
二、新区装置开工后
新区开车后柴油品种及调合组分的改变，使得凝固点不再是柴油调合的主要矛盾，影响柴油产品的主要因素是硫含量，因此在模拟计算中，主要产品针对生产欧Ⅲ标准和欧Ⅳ标准的柴油考虑的。
各种工况下的模拟计算是依据大连石化公司提供的基础数据表（表-2），由于表-2中的数据是生产装置的柴油调合组分质量卡边情况，如果各装置都质量卡边时，无论有无柴油在线调合系统，柴油产品将无法满足出厂要求。
因此，各生产装置的柴油调合组分质量的各个指标都应有一定的调整裕度，通过工艺模拟计算，各主要装置的柴油调合组分的性质应控制在一定的范围之内，即满足反约束条件，只有调合组分的性质满足模拟计算提出的反约束条件时，在线调合后的柴油产品才能达到所期望的结果。
模拟计算的工况可分为以下几种情况：
1、正常工况
正常情况是指，各种柴油调合组分的生产装置正常开工，调合组分的质量满足所给出的反约束条件，生产不同牌号的欧Ⅲ标准和欧Ⅳ标准的柴油的各种工况的产品质量情况。
表-10正常工况的产品情况
序号
工况序号
2B2组份
柴油牌号
过剩情况
调合头的量m3/d
反约束条件
航煤
十六烷值
D95℃
凝点℃
闪点℃
硫含量ppm
轻柴加氢
直柴加氢
加氢裂化
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
H1#
H2#
十六烷值
D95
闪点
十六烷值
D95
闪点
十六烷值
D95
闪点
1
40
0#
0#欧Ⅲ
0#欧Ⅳ
3
15
2
28186
9737
46
295
42
55
355
59
56
371
59
无
2
42
0#
0#欧Ⅲ
-10#欧Ⅳ
3
2
28186
10178
46
295
40
55
355
60
56
371
60
3
43
0#
0#欧Ⅲ
-20#欧Ⅳ
27837
10527
46
290
43
55
345
64
56
371
63
4
47
0#
0#欧Ⅲ
-35#欧Ⅳ
47
7
0
21
0
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