高硫劣质原油提炼中渣油的处理工艺探析

高硫劣质原油提炼中渣油的处理工艺探析

张健

（中国石油哈尔滨石化分公司，黑龙江哈尔滨150000）

摘要：石油是不可再生的资源，需要持续合理利用。炼油工业的目标和职责就是经济地最大限度生产其他能源难以取代的液体运输燃料和化工用油；调整优化炼厂结构，发展渣油加氢处理工艺，提高轻质油收率，以保护资源、保护环境、共创人与自然、社会与环境的和谐。高硫劣质原油的加工是能源、资源和环境发展的要求。

关键词：石油；高硫劣质原油；加氢技术

我国是世界一次能源第二大消费国，占世界能源总消费的10%以上。我国也是富煤、少气、缺油的国家，人均石油资源不及世界人均石油资源的1/10。未来我国石油的需求量占一次能源比例将从2005年的20.2%增加到2020年的23.5%，但石油资源对外依存度愈来愈高。近5年内，我国原油年生产平均增长幅度仅为1.2%，而石油消费的增长幅度却高达6.4%。2004年，我国原油总加工量为27306.8万吨，同年我国原油进口量增至12281.35万吨。石油对外依存度已达40.20%。估计到2020年，我国石油需求量将达到4.5亿吨左右，届时国内石油产量估计为1.8亿吨左右，进口量将为2.7亿吨～4.3亿吨，进口依存度将达到60%～70%，我国的经济开始步入资源约束时代。

1目前主要炼油工艺简介

1.1常压蒸馏和减压蒸馏。常减压蒸馏基本属物理过程。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料，因此，常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。包括三个工序：原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。

1.2催化裂化。催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的。是提高原油加工深度，生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。原料主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350~540℃馏分的重质油，催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化所得的产物经分馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。有部分油返回反应器继续加工称为回炼油。催化裂化操作条件的改变或原料波动，可使产品组成波动。

1.3催化重整。催化重整（简称重整）是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。如果以80~180℃馏分为原料，产品为高辛烷值汽油；如果以60~165℃馏分为原料油，产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃，重整过程副产氢气，可作为炼油厂加氢操作的氢源。重整的反应条件是：反应温度为490~525℃，反应压力为1~2MPa。重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。

1.4加氢裂化。是在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵活，可按产品需求调整。产品收率较高，而且质量好。

1.5延迟焦化。它是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生产固体石油焦炭为主要目的，同时获得气体和液体产物。延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。延迟焦化的主要操作条件是：原料加热后温度约500℃，焦炭塔在稍许正压下操作。改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。

2高硫劣质原油的加工选择

2.1渣油加工工艺的选择取决于渣油的性质。渣油尤其是含硫渣油性质，与其馏分不同差异较大，而且与原油属性和产地有关。通常高硫劣质渣油的沸点高、馏分重、分子量大、H/C小，除含有固体物质外，胶质、沥青质、重金属、硫、氮含量和粘度都很高或非常高。高硫劣质原油的加工难点在于渣油加工，选择适宜的高硫劣质原油的常压渣油和减压渣油的加工工艺是充分利用原油资源，减少环境污染，降低炼厂加工费用，提高其经济效益的有效手段。

2.2渣油加工工艺的选择。目前，已经工业化的重油加工工艺和组合工艺很多，通常重油加工工艺的选择应根据原料油性质、产品要求、转化率、产品价格、经济和环境保护的要求等综合考虑。对于处理劣质原油的重油来说，很难选择一种合适的加工工艺，当采用相关组合工艺时，应充分分析考虑各加工工艺的特点及相互之间的组合适用性。渣油催化裂化只能处理低金属、低硫、低残炭的渣油，其工艺特点为操作压力低、温度高，其转化率相对焦化工艺来说也高，因此，渣油性质较好时，应该首选渣油催化裂化工艺，以减少投资，提高经济效益；焦化工艺一般用来处理高硫、高金属（>300mg/g）、高残炭等非常劣质的渣油，其工艺特点为操作压力低、温度高，其转化率随原料油中的残炭含量的增加而增加，一般情况下，其转化率仅为50%～70%；而渣油加氢工艺可以处理高硫、相对中等金属含量和残炭的原料油，其操作压力高、温度也高，转化率通常为30%～50%左右，根据总加工流程的安排，其转化率可以更高，因此，渣油加氢工艺所生产的常压渣油或减压渣油可以直接作为催化裂化装置的原料。从另外一个角度看，该工艺是环境友好工艺，虽然其一次性投资较高，但是避免了其他工艺所带来的二次环境污染。同时该工艺的应用由于消耗催化剂等原因，其加工费用相对较高，但是因其轻油收率较焦化工艺高，全厂的经济效益也高。虽然渣油加氢工艺对原料中的杂质含量有一定限制，但近年来发展的催化剂在线置换和移动床反应器等新工艺已经可以加工金属含量小于400mg/g的原料，也就是说绝大部分中东油及其他劣质原油也可以采用渣油加氢工艺进行加工。因此，近年来渣油加工工艺的工业应用也得到了较快的发展。

3渣油加工组合工艺的应用

当加工劣质原油时，通过采用合理的渣油加工组合工艺，可以有效地提高轻质油收率，增加经济效益，目前已成功应用的渣油加工组合工艺有十余种，典型的工业化组合工艺分述如下。

3.1催化裂化—延迟焦化组合工艺是将高硫渣油进焦化装置，高硫蜡油和焦化蜡油加氢脱硫、脱氮后又作为催化裂化原料，重油催化裂化装置所产生的油浆作为延迟焦化的进料，焦化石脑油进催化裂化加工或进加氢装置加氢后作为乙烯裂解原料。高硫焦可以作为CFB原料为全厂提供蒸汽和电，对单一炼厂来说，该方案电力较富裕，多余的电可外供上网。

3.2渣油加氢—重油催化裂化组合工艺是将劣质渣油经过渣油加氢处理后，其常压渣油作为重油催化裂化的原料，重油催化裂化装置所产生的重循环油作为渣油加氢的进料，重循环油中的高芳烃含量可以有效的提高渣油中胶质和沥青质的溶解性，从而提高其渣油的转化率，减少催化剂的积炭，延长催化剂的寿命。齐鲁石化、茂名石化和大连西太平洋及建设中的海南炼油项目的加工流程采用类似的重油加工组合工艺。

3.3渣油溶剂脱沥青—沥青气化—脱沥青油催化裂化或加氢裂化组合工艺是利用溶剂脱沥青工艺，“浓缩”高硫劣质渣油中的金属、硫和残炭等，然后脱油沥青去气化装置生产电、水蒸汽和合成气，脱沥青油至加氢裂化或经加氢处理后进催化裂化进一步转化。这种组合工艺可以处理高硫、高金属和高残炭渣油，以提高轻质油收率。建设中的福建一体化项目便是采用这种渣油加工组合工艺。

3.4渣油溶剂脱沥青—沥青延迟焦化—脱沥青油催化裂化组合工艺是将脱油沥青至延迟焦化，进一步“浓缩”原料油的硫、金属、残炭等。脱沥青油和焦化蜡油经加氢处理后可以满足催化裂化的催化剂和工艺操作要求，以便生产所需要的轻质产品。

3.5渣油加氢—延迟焦化组合工艺是将劣质渣油经过渣油加氢浅度加氢处理将其硫含量降低后，硫含量较低的渣油进延迟焦化装置，其目的是生产的低硫焦销路好且用途广泛。美国许多加工高硫油的炼厂均采用该组合加工工艺。

石油是不可再生的资源，需要持续合理利用。最大限度地生产其他能源难以取优的运输燃料和化工原料。精心设计，调整优化炼油装置结构，发展渣油加氢处理工艺，提高轻质油收率，乃是实现资源有限观、资源利用有序观和资源的可持续发展观的重要途径之一。