提高尼日爾煉廠成品柴油密度的可行性分析

周鴻剛 周小朋（中石油蘭州石化分公司 甘肅 蘭州730060）

尼日爾津德爾煉油有限公司（尼日爾煉廠）是中國石油天然氣集團公司和尼日爾能礦部合資建設的尼日爾境內第一座現代化煉廠，煉廠主要包括常壓蒸餾、重油催化裂化、催化重整與柴油加氫等9套工藝裝置以及發(fā)電站等22套輔助系統(tǒng)，煉廠產品除滿足尼日爾國內的需求外，部分產品還出口到周邊一些國家。

柴油是壓燃式發(fā)動機的燃料，柴油機的工作循環(huán)有進氣、壓縮、膨脹作功和排氣四個過程，柴油是用高壓油泵噴入氣缸中，經霧化后的細小油滴與被壓縮的高溫空氣混合，迅速蒸發(fā)汽化、自燃發(fā)火，隨之膨脹作功。由于柴油機的壓縮比及氣缸內的溫度和壓力都明顯高于汽油機，因此其熱效率一般比汽油機高，當二者功率相同時，柴油機可節(jié)約燃料20%～30%[1]。

成品柴油由不同的柴油組分調和而成，是復雜的烴類混合物，碳原子數約10～24。密度指標是柴油產品標準中的一項，與柴油組分的化學組成密切相關，尼日爾石油部和一些客戶頻繁地詢問煉廠生產增加柴油密度的可能性，本文從不同方面對此進行詳細地分析說明。

1 不同國家柴油標準的對比

世界上不同的國家和地區(qū)，柴油的產品標準不盡相同，表1列出了相關國家的柴油產品標準的關鍵項目對比。

表1 不同國家柴油標準關鍵項目的對比

從表1可以看出，不同國家的柴油產品標準不一樣，尼日爾柴油的密度指標≥820 kg/m3，濁點指標≤+5℃。

不同國家對柴油產品的密度要求不同，高密度的柴油燃料具有較高的熱值，發(fā)動機可以產生較高的動力輸出，燃燒也更經濟，密度低限是判斷發(fā)動機獲得最大動力輸出的最低要求，通過噴油器調節(jié)霧化流量，密度高限是為了防止在發(fā)動機滿負荷運轉時產生黑煙。不同國家或同一國家不同季節(jié)依據天氣情況的不同，對柴油的標準也有不同要求，評定柴油低溫流動性能的指標也不相同，尼日爾國家產品標準以濁點表征柴油的低溫流動性，它關系到柴油機燃料供給系統(tǒng)在低溫下能否正常供油，而且與柴油在低溫下的儲存和運輸等作業(yè)能否正常進行有密切關系。柴油不同指標之間的結果是相互影響的，在提高柴油密度的同時，主要考慮對濁點的影響。

2 原油性質對柴油密度和濁點的影響

尼日爾煉廠所加工的原油直接從油田通過管輸至煉廠，進廠原油由最初兩個區(qū)塊（A和B）的混合原油變成三個區(qū)塊（A、B和C）的混合原油，為了解其性質，分別對三個區(qū)塊的原油及不同比例的混合原油進行實沸點蒸餾原油評價和色譜模擬餾程分析，結果表明兩個區(qū)塊混合原油性質屬于輕質低硫石蠟基，三個區(qū)塊混合原油性質屬于中質低硫石蠟基，而且后者比前者密度增加了十個單位，硫含量增加了一倍，這對成品柴油的密度和濁點也產生了一定影響，如表2 所示（各個結果均為平均值）。

表2 原油比例對柴油密度和濁點的影響

可以看出，在進廠原油只有兩個區(qū)塊時，原油密度在850 kg/m3左右，成品柴油的密度基本都達不到指標，但濁點滿足指標，正因為此，在2015 年下半年以前，與尼石油部開會討論決定，將柴油產品標準依據密度分為內銷和外銷，內銷密度≥810 kg/m3，外銷密度≥820 kg/m3，這解決了生產的難題，2015年下半年以后，隨著C 區(qū)塊比例的不斷上升，原油密度在860 kg/m3左右，成品柴油的密度滿足指標要求，濁點也合格但卡邊，生產易于操作，因此柴油標準再沒有分為內銷和外銷。說明三個原油區(qū)塊比例的變化會影響成品柴油的密度和濁點，當進廠原油密度增加時，柴油的密度和濁點也會相應的增大，因此必須同時考慮這兩個指標，不能單純的只增加密度。

3 實際生產情況的分析

煉廠成品柴油的組分主要包括常一線、常二線、常三線和精制柴油。柴油加氫的原料是催化柴油，受限于氫氣的量，直餾柴油組分未進行加氫處理，常一線煤油組分由于冰點高達-40℃，而且密度也不合格，因此不能生產航煤，也直接進入柴油成品罐，柴油的各組分性質如表3所示（在現有正常生產工況下均值）。

表3 柴油各組分的性質

各組分作用：常一線和常二線主要降低成品柴油的濁點，保證成品柴油有良好的蒸發(fā)性能，但影響密度的增加，同時三個區(qū)塊原油的常二線收率也比兩個區(qū)塊原油的有所下降；常三線和精制柴油提高成品柴油的密度和十六烷指數，但影響濁點的降低，柴油加氫精制用以改善柴油的質量。

生產上采取的提高成品柴油密度的措施主要包括：（1）提高常三線的95%回收溫度，目前控制≤385℃，意味著成品柴油濁點有可能不合格；（2）提高催化柴油的95%回收溫度，目前控制≤365℃，從而提高精制柴油的密度和濁點，也可能造成成品柴油的濁點有可能不合格。綜合以上可以看出，要提高成品柴油的密度，在生產上采取的措施十分有限，同時還要考慮對濁點的影響，當然生產系統(tǒng)會依據銷售情況和市場信息會及時作出生產方案的調整，但必須滿足各產品的質量要求。

4 結語

（1）柴油的密度和濁點是相互矛盾的一組指標，提高密度，可能引起濁點不合格，若密度低甚至不合格，則濁點會更合格，因此兩者需兼顧。

（2）原油性質對柴油的密度和濁點有明顯影響，現有三個區(qū)塊比例的原油性質，成品柴油密度完全滿足指標，濁點也合格。

（3）尼日爾柴油標準濁點≤+5℃限制了柴油密度的提高，如果尼石油部同意放寬濁點的指標，可以通過：一、深拔常三和催化柴油95%回收溫度來提高成品柴油密度；二、尋找煤油客戶，將常一線抽出作為產品單獨賣，不作為柴油的調和組分來提高成品柴油的密度。

（4）由于對濁點指標的影響，依據尼日爾煉廠現有的原油性質和生產工況，不可能提高成品柴油的密度。