重质原油---稠油加工技术张国伟张文飞催国遵（辽宁石油化工大学抚顺113001）摘要:本文分析了我国重质原油加工的任务以及存在的问题，根据不同性质的原油分析阐述稠油处理的几种方案，重点阐述稠油在油田附近进行加氢制成合成原油,将重溶剂脱沥青与固定床加氢相结合以及研究生产燃料电池燃料的稠油加工流程。

关键词: 稠油加氢处理焦化过程溶剂脱沥青Abstract:The article analysis some matters which are existing to process some heavy magnesium carbonate crude oil.Several motheds basing on diferent characters have been introduced in this article .The article will mainly discuss the three flow-sheets: dense crude oil is hydrogenated near oil field，resolvation-deasphalting combine with fixed bed hydrogenation and dense crude oil produce fuel cell.Keyword: heavy magnesium carbonate crude oil hydrogenation disposal charring procedure solvent deasphalting1我国重质原油加工面临的任务我国石油比较短缺。

人均石油和天然气可采储量远低于世界平均水平,2000年, 我国人均石油可采储量只有2.6t,人均天然气可采储量为1074m3, 分别是世界平均值11.1%和4.3%【1】。

据统计, 2003年我国全年进口原油约,90Mt，至2005年, 进口规模将超过100Mt。

原油消费方面,我国已取代日本, 成为仅次于美国的世界第二大原油消费国。

因此, 发展重质原油深度加工, 使每吨原油产生最大的经济效益, 应是我国一项长期的技术政策。

世界上稠油和沥青砂等非常规重质原油资源较丰富。

据估计, 全球稠油和沥青砂储量约400Gt, 是常规原油可采储量的2.7倍。

而目前, 绝大部分常规原油已投人开发, 且采出程度相对较高。

预计常规原油产量将在今后的15～20年内达到峰值, 然后进人递减期。

但是, 随着世界经济尤其是发展中国家经济的发展, 能源消耗量呈现出较大幅度的增加。

据美国能源部信息管理局预测, 从1995年至2015年间, 世界能源消耗量将增长54%。

其中亚洲的发展中国家将增长129%。

能源的巨大缺口将主要依靠稠油等非常规重质原油来弥补。

至21世纪中期, 非常规重质原油产量将占原油总产量的一半以上。

我国国内情况也大致如此, 近期开发的渤海原油、塔河原油都是难加工的非常规重质原油—稠油。

以辽河超稠油为例，此油的粘度、密度大, 钙等金属的含量高, 为国内高金属含量、高灰分的劣质原油之一。

为了更好地利用辽河超稠油资源, 辽河石化分公司建设了一套以超稠油为原料、加工能力为100×104t/a的延迟焦化装置, 增加对稠油的处理能力。

由于辽河超稠油灰分高, 尤其通过焦化生产的石油焦等级低, 对产品的销售和经济效益带来了不利影响。

据联合国环保组织的调查, 目前城市中的50%空气污染来自汽车的废气排放。

随着世人对自身环境的不断关注, 环保法规亦愈加严格, 为从根本上改善环境污染状况, 各国纷纷制订了严格的排放法规和燃料规格。

就汽油而言, 除2000～2005一年全球实现汽油无铅化外, 各国都在努力降低硫、苯、芳烃、烯烃含量和蒸气压, 尤其是硫含量。

日本目前市场上大量汽油硫含量已达100μg/g。

西欧目前的硫含量是150μg/g,2005年将降低到50μg/g。

美国加州年汽油硫含量已达30μg/g, 其它各州2000年已达140170μg/g。

2010～2015年，北美、西欧和日本的汽油硫含量将降至50μg/g，甚至l0μg/g以下。

汽油中芳烃苯和烯烃含量的限制也将日益严格。

就柴油而言, 美国1993年10月1日开始强制执行低硫(小于500μg/g)和限制芳烃(体积分数小于36%)的柴油新规格。

欧洲从1996年7月开始要求柴油中硫的质量分数降低到500μg/g, 2000年要求降低到小于50μg/g。

2000～2005年全球的柴油硫含量将降低到50%。

而新的世界燃料规范中车用柴油标准中硫的要求已分别是小于20μg/g 和基本为0【2】。

2010年发达国家的柴油硫含量将降至l0～50ppm，发展中国家正努力将硫含量降至350～500ppm，2012年将降至50ppm以下。

所以, 我国重质原油加工面临的任务是如何从稠油等重质原油中, 深度加工, 生产最大量的符合环保要求的清洁石油产品。

2 我国稠油加工技术发展现状为适应稠油等重质原油的开采与运输, 目前我国是将稠油和常规原油调合, 以及在油田附近加工成石油产品外运。

这种作法的缺点是油田很难有大量的常规原油, 将常规原油与稠油混合输送也会给只适宜加工常规原油的下游炼油厂带来很多麻烦。

使众多炼油厂操作受到影响。

另外, 油田一般位于边远地区, 由稠油加工的产品很难就地消化,将石油产品外运至沿海地区比运原油要困难得多。

所以在国外, 例如在加拿大采取的方法是, 将稠油等重质原油在油田附近加工成适宜下游炼油厂处理的合成原油外输, 另一种方法是将稠油加工成可输送的原油, 例如在委内瑞拉使稠油变成乳化原油外运。

稠油等重质原油馏分油的加工, 与常规原油馏分油的加工没有太大区别, 难加工的是稠油及重质原油的渣油, 为了加工稠油，我国开发了三种加工技术。

2.1 渣油直接用固定床加氢, 加氢油作为重油催化裂化的原料。

这一技术可使渣油大部分转化为轻质石油产品, 并且无低质副产品处理及环境污染问题, 其缺点是装置投资及操作费用都很高, 而且对原料的适应性也差, 一般进料金属含量应小于100μg/g，残炭值应小于10%, 否则会使催化剂耗量增加, 操作周期大幅度缩短。

此外, 渣油中的沥青质在加氢过程中很难转化, 加氢渣油的金属含量及残炭值仍然较高, 只能作催化裂化进料, 因而产品的柴汽比低。

2.2渣油焦化焦化蜡油与直馏蜡油混合经加氢处理作为催化裂化或加氢裂化的进料, 而焦炭则用于循环流化床发电。

这一技术的投资和操作费用较渣油加氢法低, 并可加工金属含量及残炭值高的原料, 生产灵活性好, 可以大量生产柴油, 只是液体产品收率较低, 不易做到清洁生产。

焦炭用于循环流化床发电时, 通常燃烧1t高硫焦需要用于脱硫的石灰石高达0.35t, 产生废渣,0.45t，废渣量大。

2.3渣油重溶剂脱沥青脱沥青油与直馏蜡油混合进行加氢处理。

加氢处理油作为催化裂化或加氢裂化的进料, 脱油沥青则作为气化的进料生产氢气及发电。

这一技术的优点是对原料的适应性好, 操作费用低。

脱油沥青气化并发电, 热利用效率高, 并能生产炼油厂所需氢气。

缺点是高软化点沥青的固化成型技术尚没有得到很好解决。

3以辽河油田稠油为例提出几种可行的加工方案3.1辽河超稠油试制高品质石油焦工艺路线的选择【3】辽河超稠油属劣质稠油, 由于其金属含量高,造成原油的灰分高; 另外, 其粘度大、密度大, 在电脱盐过程中, 必须加入一定量的稀释剂以降低其粘度和密度, 才能使电脱盐顺利进行, 实现有效的油水分离。

故辽河劣质超稠油试制高品质石油焦采用如图1 所示的工艺路线。

3.2辽河稠油生产低凝点润滑油基础油[4]辽河稠油经常减压蒸馏后,常二线、常三线、减二线等馏分油(性质见表2) 凝点较低,含蜡量少,选用传统的润滑油溶剂脱蜡工艺无经济意义。

如果只选用溶剂精制--白土补充精制工艺,则由于原料中环烷酸含量高、酸值高,不仅易使糠醛精制装置结焦,腐蚀工艺设备,而且精制油收率低、抽出油质量差、企业效益损失严重。

而采用加氢脱酸可使酸值下降,脱除部分有机硫,再经糠醛精制和白土补充精制,可进一步脱除硫、氮,但加氢脱酸和糠醛精制会使油的凝点回升,白土补充精制后凝点仍偏高,达不到调合高档润滑油的要求。

糠醛精制油再经白土补充精制后,氮含量将进一步下降,颜色明显好转,可满足调合部分中档润滑油的要求。

但由于凝点偏高,制约了中高档润滑油产品的开发,显示不出辽河低凝点稠油的优势及价值。

因此,进一步完善加工工艺,降低油品凝点成了辽河稠油开发中高档润滑油产品的重要环节。

在石油化工科学研究院开发的辽河稠油润滑油原料临氢降凝技术的基础上,由中国石化北京设计院设计建成了加工能力为80 kt/ a 润滑油临氢降凝装置,将润滑油加工流程扩建成了加氢脱酸2糠醛精制2临氢降凝2临氢补充精制工艺过程,生产出低凝点润滑油基础油。

3.3辽河超稠油生产高等级道路沥青辽河油田曙一区的超稠油密度大，粘度也大，凝点低，轻油产率小属低硫环烷基原油，根据此性质可以通过简单的一次加工蒸馏超稠原油为柴油（<350℃）和渣油（>350℃馏分）。

柴油经过精制降粘后可以作为地凝点柴油的调和组份;渣油可以作为生产高级道路沥青的原料。

采用此稠油的减压渣油（如>350℃，>360℃和>370℃馏分等）作原料，选取炼厂贫蜡富芳废油作为改性剂，可调和出GB5009-96标准的各种牌号的道路沥青【5】4稠油轻质化工艺4.1流化焦化流化焦化反应部分流程示意图3原料经预热分为两路, 一路从塔中下部进入焦化塔, 另一路(少量) 从顶部进入焦化塔作为温度调节进料, 目的是控制焦化塔顶油气馏分终馏点不超过524 ℃。

焦化塔中上部还有一股外循环液体, 外循环液体的馏程为524 ℃+ , 它与冷进料混合后进入焦化塔中下部, 目的是多产轻组分, 外循环量约为总进料的30%。

设计和操作保证524 ℃+ 馏分不出塔, 进一步焦化成524 ℃- 馏分和焦炭。

图3 流化焦化反应部分流程示意图焦化塔热量来自热载体焦炭。

反应器底部焦炭输送至燃烧器, 烧掉焦炭总量的1ö3 左右。

未燃烧焦炭一部分循环进入焦化塔起热载体作用, 一部分经冷却后待处理。

流化焦化装置以油沙沥青重油为原料, 气体产率12% , 液体收率70% , 焦炭产率18% , 其中6% 在燃烧器中烧掉。

剩余12% 的焦炭由于金属含量(尤其是钒) 高, 硬度大, 难以燃烧, 只能作为废料处理, 目前堆积在人烟稀少的地方。

70%的液体产品经加氢精制后作为合成原油组分(SCO ) 出售。

12% 的气体供发电厂作燃料。

4.2稠油延迟焦化处理工艺Sunco r 公司的延迟焦化装置是世界上同类装置中最大的装置, 年处理能力800 万t, 单塔处理能力为100 万t。