俄羅斯原油性質變化趨勢及加工設想

趙建國 吳飛 李學 趙純革

摘 要：原油的特性對制定合理的加工方案起著決定性作用，所以，必須詳細了解原油的性質，掌握原油的變化趨勢，并隨時跟蹤煉油技術進步及市場波動趨勢，提出優(yōu)化的原油加工規(guī)劃設想。通過對俄羅斯原油（簡稱俄油）性質的分析，減壓渣油采用渣油加氫-催化裂化工藝技術進行生產(chǎn)加工，雖然投資較大，但因其可生產(chǎn)高附加值的汽油、丙烯等產(chǎn)品，因此具有很高的經(jīng)濟效益，為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定扎實的基礎。

關 鍵 詞：原油評價；渣油加氫；催化裂化

中圖分類號：TE 624 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）07-1566-04

Changing Trend of Properties of Russian Crude Oil and Processing Plans

ZHAO Jian-guo，WU Fei，LI Xue，ZHAO Chun-ge

（PetroChina Liaoyang Petrochemical Company， Liaoning Liaoyang 111003，China）

Abstract： Crude oil properties play an important role in determining proper processing scheme. Thus， it is necessary to grasp crude oil properties and changing trends to propose optimized crude oil processing plans. In this paper， by analyzing properties of Russian crude oil， its pointed out that residue hydrogenation-FCC technology should be used to process vacuum residue and produce products with high added values， such as gasoline and propylene. Economic benefits would be very high， although it would need high capital investment. Furthermore， it would lay solid foundation for the continuous development of company.

Key words： Crude oil evaluation； Residue hydrogenation； FCC

由于地質構造、生油條件和年代的不同，世界各地區(qū)所產(chǎn)原油的性質和組成有的差別很大，即使同一地區(qū)的原油，不同的油井、不同開采時期性質也有一定差異[1]。對于煉化企業(yè)來說，需要通過準確的原油評價，掌握原油性質，并結合煉油加工技術進步和市場變化波動趨勢，提出優(yōu)化的原油加工規(guī)劃設想。

1 俄羅斯原油性質及變化趨勢

1.1 俄羅斯原油的一般性質

表1列出了幾個年份的俄油的一般性質。從表1可以看出：a）俄油總體呈現(xiàn)變重的趨勢，密度、粘度等值明顯提高，蠟含量、膠質、瀝青質等含量逐漸降低。b）從餾程上看，2013年300 ℃前餾出量為36.0%，遠低于2008年的48.92%，輕組分餾出體積減少明顯，常壓操作負荷降低，減壓負荷增大。c）某些金屬含量波動較大，比如Ca、Fe、Na等，對后續(xù)加工催化劑的活性產(chǎn)生影響。d）硫含量偏高：2013年酸值為0.04 mgKOH/g，較2008年所測數(shù)據(jù)0.2 mgKOH/g低，對裝置產(chǎn)生腐蝕的風險減小。e）API°比較平穩(wěn)，在35～37之間，屬于輕質原油；雖然原油的某些性質變化較大，但仍屬于含硫中間基原油。

表1 俄羅斯原油一般性質

Table 1 Common qualities of Russian crude oil

評價報告時間 2008.2 2011.3 2013.7

1 密度（20 ℃）/（kg·m-3） 840.4 844.4 856.3

2 粘度（50℃）/（mm2·s-1） 3.426 4.119 7.151

3 凝點/℃ -26 -30 <-50

4 w（殘?zhí)迹? 2.39 2.45 2.44

5 w（硫），% 0.70 0.59 0.55

6 w（氮），% 0.15 0.1273 0.12

7 水分，%（v/v） 0 0.03 0

8 鹽含量/（mg·kg-1） 10.4 10.67 5.26

9 w（灰分），% 0.01 0.01 0.01

10 金屬含量/（gg-1） Ca <0.01 6.29 0.35

Cu <0.01 0.09 <0.01

Fe 0.10 3.62 0.75

Na <0.01 4.23 0.35

Ni 6.34 4.31 4.79

Pb 0.02 0.1 <0.01

V 6.53 5.17 4.54

11 酸值/（mgKOH·g-1） 0.2 0.03 0.04

12 w（蠟），% 4.36 3.48 2.40

13 w（膠質），% 6.99 5.23 2.96

14 w（瀝青質），% 0.76 0.33 0.14

15 API° 36.01 35.48 35.6

16 300 ℃餾出體積，%（v/v） 48.92 39.0 36.0

1.2 15～65 ℃餾分性質

表2列出了俄油15～65 ℃餾分性質。從表2可以看出， 2013年俄油在這個餾分區(qū)間的收率為1.72%，較2008年為4.07%有所減少，餾分的密度為660.6 kg/m3（20 ℃），比2008年有所提高，也說明油品變重，輕組分減少。芳烴潛含量提高，作為乙烯裂解原料品質下降。

表2 15～65 ℃餾分性質

Table 2 Qualities of fractions between 15 and 65 ℃

評價時間 2008.2 2011.3 2013.7

收率，% 4.07 3.51 1.72

密度（20 ℃）/（kg·m-3） 643.3 645.9 660.6

w（硫），% 0.005 5 0.005 3 0.003 4

w（烷烴），% 85.20 89.63 83.32

w（環(huán)烷烴），% 14.80 9.41 14.85

w（芳烴潛），% 2.44 6.38 11.98

1.3 催化重整原料餾分性質

表3列出了俄油催化重整原料性質。從表3可以看出，2008年測試切割范圍為65～170 ℃，2011年和2013年測試的切割范圍為65～180℃，前者范圍窄，但其收率為18.73%，高于后兩者的18.02%和18.52%，環(huán)烷烴含量為40.85%，也高于后兩者的33.10%和33.77%。硫和氮雜質含量高于2008年，增加了催化重整催化劑中毒的風險。芳烴潛含量逐漸降低，用做重整原料時，2013年重整生成油的芳烴產(chǎn)率要低于2008年。

表3 催化重整原料餾分性質

Table 3 Qualities of fractions belonging to catalytic reforming feedstock range

評價時間 2008.2

（65～170 ℃） 2011.3

（65～180 ℃） 2013.7

（65～180 ℃）

收率，% 18.73 18.02 18.52

密度（20 ℃）/（kg·m-3） 740.7 741.9 744.2

w（硫），% 0.003 7 0.02 0.028 6

w（氮）/（gg-1） 1.0 1.1 1.3

w（砷）/（?g·kg-1） <1 2 <1

w（烷烴，% 52.28 55.89 56.75

w（環(huán)烷烴，%） 40.85 33.10 33.77

w（芳烴潛含量，% 45.03 36.82 36.11

芳烴收率指數(shù) 54.57 54.14 52.72

1.4 噴氣燃料餾分性質

表4列出了俄油噴氣燃料性質。從表4數(shù)據(jù)可以看出，三次評價測試范圍差值均為110 ℃，收率相近。測試餾分范圍最高的2011年密度、粘度、硫含量和閃點高于其他兩者。2013年俄油噴氣燃料餾分的冰點為-46.2 ℃，較2008年130～240 ℃切割餾分的冰點-61 ℃高很多，精制后可生產(chǎn)3號噴氣燃料。

表4 噴氣燃料餾分性質

Table 4 Qualities of fractions belonging to jet fuels range

評價時間 2008.2

（130～240 ℃） 2011.3

（160～270 ℃） 2013.7

（150～260 ℃）

收率，% 18.87 19.15 18.71

密度（20 ℃）/（kg·m-3） 789.3 806.5 801.8

粘度（20 ℃）

/（mm2·s-1） 1.359 2.059 1.976

w（硫），% 0.013 81 0.1 0.08

實際膠質/（mg·（100mL）-1） 3 1.8 1

銅片腐蝕/級 1 1 1

冰點/℃ -61 -45 -46.2

閃點/℃ 40 63 58

煙點/mm 22 22 23.6

1.5 柴油餾分性質

表5列出了俄油柴油餾分性質。從表5對比數(shù)據(jù)看，柴油餾分各項性質變化不大。凝點較低，小于-30 ℃，具有較好的低溫流動性。2013年和2011年硫含量為0.34%，與2008年相比有所提高，要生產(chǎn)符合國標的柴油需進行精制處理。

表5 柴油餾分（170～350℃）性質

Table 5 Qualities of fractions belonging to diesel range（170～350℃）

評價時間 2008.2 2011.3 2013.7

收率，% 33.30 33.84 32.56

密度（20 ℃）/（kg·m-3） 832.2 833.4 825.8

粘度（20 ℃）/（mm2·s-1） 3.4 3.6 3.6

凝點/℃ -32 -37 -42

w（硫），% 0.2 0.34 0.34

閃點（閉口）/℃ 75 77 72

苯胺點 65 67 69

十六烷值 50 49 49

1.6 催化裂化原料餾分性質

表6中列出了俄油催化裂化原料餾分性質。從表6中可以看出：俄油催化裂化原料餾分收率逐漸升高，2013年6月350～530 ℃收率最高，為28.60%，說明了俄油重組分含量增加。硫含量整體趨勢在降低，對裝置的腐蝕性減小。金屬銅、鈣、鈉等含量先增加后降低，對催化劑的活性影響較大。芳烴含量減少明顯，2013年僅為26.4%，催化裂化原料餾分芳烴含量大大降低，更適宜做催化裂化原料。

俄油減壓渣油，殘?zhí)恐禐?3.10%（m/m）、Ni+V含量為58.70×10-6，是較好的渣油加氫原料，適合采用固定床加氫工藝。

2.2 重油催化裂化

固定床渣油加氫技術發(fā)展之初是為順應低硫船用燃料油的需求而開發(fā)的技術，但近年來，隨著優(yōu)質輕質燃料油的需求增長快速，固定床渣油加氫與渣油催化裂化組合應用，已逐漸成為渣油輕質化的重要手段。渣油加氫與催化裂化的組合工藝，也推進了渣油加氫技術的發(fā)展。國內(nèi)催化裂化技術自1965年首套工業(yè)化IV型催化裂化裝置以來，已發(fā)展了近50年。從最早的蠟油催化發(fā)展到重油催化，衍生出多產(chǎn)氣體、多產(chǎn)柴油、及降低汽油烯烴等多種工藝。

可歸納為以下幾個階段：

1）原料重質化

包括提高進料摻渣比改造，在試點裝置進行加工全減渣原料的探索，發(fā)展到加工全加氫重油。開發(fā)了系列外取熱器等重油加工設備。

2）多產(chǎn)氣體的研究

利用催化裂化技術增產(chǎn)丙烯甚至是乙烯，發(fā)展了ARGG、DCC等成熟的增產(chǎn)丙烯技術。

3）降烯烴工藝與工程的研究

從滿足國Ⅲ排放標準開始，催化工藝開創(chuàng)了極具中國特色的汽油降烯烴時代。從FDFCC-Ⅲ、MIP技術[5，6]的單裝置技術比選，發(fā)展到近期為滿足國V排放標準[7，8]而將催化工藝與后續(xù)汽油加氫工藝聯(lián)合進行技術比選。當催化汽油占全廠汽油池比例超過50%時，降烯烴工藝推薦為首選工藝。

4）大型化的研究

本世紀初，國內(nèi)催化裂化裝置規(guī)模達到當時的頂峰高度，蠟油及重油催化的規(guī)模分別邁進到了300萬t/a蠟油催化及350萬t/a重油催化。

采用了成熟可靠的兩器布置方案、配套開發(fā)了成系列國產(chǎn)化大型動、靜設備。對少數(shù)幾處超出國內(nèi)裝備能力的煙機、關鍵特閥采取引進。

實現(xiàn)了裝置投資省、占地小、能耗低，技術先進可靠、催化劑流化順暢。

國內(nèi)催化裂化技術經(jīng)歷近五十年的發(fā)展，走過消化吸收、博采眾長的道路，已形成擁有自主知識產(chǎn)權的成套技術，有鮮明的技術特點，屬國際先進水平[9，10]。

3 原油及成品油市場分析

3.1 近年俄羅斯原油價格變化

表9列出了近幾年俄油、成品油價格。

表9 2009～2014年俄油、成品油價格（含稅）

Table 9 Price （tax included） of Russian crude oil and

refined oil， 2009～2014 元/t

年份 俄羅斯原油 汽油， 0#柴油， -35#柴油，

2008年 6 250 5 670 5 790 6 650

2009年 3 880 6 300 5 450 6 500

2010年 4 880 7 420 6 470 7 350

2011年 6 400 8 710 7 690 8 590

2012年 6 400 8 960 7 870 8 990

2013年 5 955 8 780 7 790 8 850

2014年 5 630 9 060 7 560 8 040

由表9可以看出，俄油價格一直在高位波動，最高年份達122美元/桶，最低年份達70美元/桶；汽油價格最高年份9 060元/t，最低年份5 670元/t；柴油（0#）價格最高年份7 870元/t，最低年份5 450元/t；除了2008年成品油價格倒掛外，其它年份汽油價格均高于柴油。

伴隨原油加工能力的增長，偏高的俄油價格以及國內(nèi)煉化產(chǎn)品的市場環(huán)境與俄油加工企業(yè)現(xiàn)有加工流程間的矛盾日益凸顯，經(jīng)濟效益始終欠佳，亟需進行結構優(yōu)化調整。

3.2 成品油市場變化趨勢

近年來，隨著國內(nèi)汽車的快速普及，汽油消費量不斷攀升?！笆晃濉?期間汽油消費量增長較快，年均增長8.1%。其中，2014年國內(nèi)汽油表觀消費量分別為10031萬t，同比增長7.1%。近五年我國汽油供需情況見表10。

表10 我國汽油供需現(xiàn)狀

Table 10 Current supply and demand of gasoline in China

（ten thousand tons） 萬t

年份 產(chǎn) 量 進口量 出口量 表觀消費量

2009年 7 195 4 494 6 705

2010年 7 675 0 517 7 158

2011年 8 141 3 406 7 738

2012年 8 976 0 292 8 684

2013年 9 833 0 469 9 364

2014年 10 525 0 494 10 031

在考慮未來因素不確定性的情況下，對未來國內(nèi)汽柴油需求設置不同情景下的預測方案，基準方案下國內(nèi)汽油需求預測2017年和2020年分別為1.07億t和1.39億t， “十三五”期間年均增幅為4.1%。2015年至2020年我國汽油需求預測情況見圖1。

圖1 2015年至2020年我國汽油需求預測情況

Fig.1 Prediction of demand on gasoline from 2015 to 2020 in China

4 結 語

在現(xiàn)有的國內(nèi)油品價格環(huán)境下，只有實現(xiàn)原油優(yōu)化高效加工的戰(zhàn)略思想，優(yōu)化煉油裝置結構和產(chǎn)品方案，對資源利用進行全面優(yōu)化，才能提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定扎實的基礎。

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