試析高油價(jià)下渣油加工路線的選擇

張明超

摘 要：通過(guò)分析渣油采用延遲焦化加工的局限性與延遲焦化加工工藝面臨的困境，提出放棄渣油延遲焦化加工路線，向高油價(jià)時(shí)代邁進(jìn)。渣油重金屬含量較低時(shí)，加氫處理工藝比較具有經(jīng)濟(jì)性；渣油重金屬含量較高時(shí)，溶劑脫瀝青氣化-F-T合成工藝不僅輕質(zhì)油收率高，而且加工流程非常簡(jiǎn)單，是最具有經(jīng)濟(jì)性的渣油加工路線。

關(guān) 鍵 詞：高油價(jià)；渣油加工；路線選擇

中圖分類(lèi)號(hào)：TE 624 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）08-1900-04

Abstract： The limitations of the delayed coking process for residue oil were analyzed as well as the difficulties faced by the delayed coking process. Its pointed out that， under high oil price， the residue processing route with the delayed coking process should be given up. When heavy metal content in residue is relatively low，the hydrotreating process is suitable for residue processing； when heavy metal content in residue is high， solvent deasphalting gasification-F-T synthesis process is suitable for residue processing ，it has high light oil yield， and processing process is very simple.

Key words： high oil price； residue processing； route selection

全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要非常多的石油，只有加工生產(chǎn)更多的石油運(yùn)輸燃料，才能滿足各國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的基本需求[1]。雖然世界石油產(chǎn)量已達(dá)巔峰，但是石油質(zhì)量偏向重質(zhì)化與劣質(zhì)化。針對(duì)重質(zhì)化，延遲焦化加工極具應(yīng)用性，針對(duì)劣質(zhì)化，溶劑脫瀝青氣化-F-T合成工藝極具應(yīng)用性。本文對(duì)當(dāng)前煉油加工技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探討延遲焦化加工的局限性與目前面臨的困境，研究溶劑脫瀝青氣化-F-T合成工藝的應(yīng)用效果，以期能夠提高輕質(zhì)油的收率。

1 當(dāng)前煉油加工技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 世界煉油加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

自20世紀(jì)末至今，世界石油朝著重質(zhì)化的趨勢(shì)不斷發(fā)展。按照意大利的Eni公司《世界石油普查》的統(tǒng)計(jì)，近幾年，全球重質(zhì)石油產(chǎn)量從41 500萬(wàn)t上升至47 200萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)4.58%，2015年中質(zhì)石油、重質(zhì)石油的產(chǎn)量占2015年石油總產(chǎn)量的54%和34%，比2013年中質(zhì)石油、重質(zhì)石油產(chǎn)量上升了5.73個(gè)百分點(diǎn)和2.15個(gè)百分點(diǎn)，石油的含硫量逐漸提升。世界煉油行業(yè)針對(duì)石油重質(zhì)化問(wèn)題對(duì)煉油技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，因此渣油加工具有常壓蒸餾、減壓蒸餾、延遲焦化、催化裂化、渣油加氫裂化和渣油加氫處理等多條煉油路線。

1.2 我國(guó)煉油加工能力發(fā)展趨勢(shì)

由于石油重質(zhì)化的影響，我國(guó)煉油行業(yè)的煉油技術(shù)發(fā)生了許多的變化，因此我國(guó)的渣油加工也具有多條煉油路線。表1是2013年至2015年我國(guó)煉油加工能力的變化趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，延遲焦化和加氫處理屬于我國(guó)主要的增加的渣油加工工藝。

2 高油價(jià)時(shí)代傳統(tǒng)延遲焦化加工工藝的局限性

在高油價(jià)時(shí)代，由于石油量越來(lái)越稀缺，柴油、汽油和噴氣燃料供不應(yīng)求，因此運(yùn)用延遲焦化等煉油技術(shù)提高石油加工質(zhì)量和輕質(zhì)石油生產(chǎn)量具有重要意義。中國(guó)石油的延遲焦化加工能力在2013年到2015年增加了3 350 kt/a，輕質(zhì)油收率增加了5%，加工石油的API°降低了4.3。由于延遲焦化會(huì)將少量的渣油變成固體石油焦，不能對(duì)石油進(jìn)行100%利用，因此對(duì)含硫石油、高硫石油的渣油進(jìn)行延遲焦化時(shí)，需要思考相應(yīng)的對(duì)策對(duì)硫進(jìn)行捕集、回收。表2是2013～2015年中國(guó)石油延遲焦化加工能力、輕質(zhì)油收率及加工石油的API°。

3 延遲焦化加工工藝面臨的困境

3.1 延遲焦化加工工藝發(fā)展前景堪憂

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)具有1 000萬(wàn)t加工能力的煉油廠，渣油康氏殘?zhí)亢蜏p壓渣油的收率都為25%，每年對(duì)渣油進(jìn)行延遲焦化加工，可產(chǎn)出100萬(wàn)t固體石油焦（延遲焦化加工渣油物料平衡詳情見(jiàn)圖1）；若每年對(duì)渣油進(jìn)行催化裂化、加氫處理綜合加工，加氫處理裝置收率12%，重質(zhì)油收率88%，催化裂化裝置收率73%，每年渣油加工可增產(chǎn)60萬(wàn)t，為煉油廠輕質(zhì)油收率增加了6個(gè)百分點(diǎn)（圖2為催化裂化、加氫處理綜合加工渣油物料平衡圖）。此外，在催化裂化、加氫處理綜合加工當(dāng)中，渣油的硫含量轉(zhuǎn)化硫化氫，非常容易回收，加工后，產(chǎn)品的硫含量越來(lái)越少，加工效果較為可觀。由此可見(jiàn)，延遲焦化工藝不適合用于渣油加工。

3.2 延遲焦化加工工藝得不到優(yōu)化輔助

在高油價(jià)時(shí)代，人們極度重視石油替代能源的開(kāi)發(fā)。最近，中國(guó)發(fā)改委組織的《煤化工產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中指出，我國(guó)2010年煤制油能力已達(dá)到1.5 Mt/a，2015年煤制油能力已達(dá)到10 Mt/a，2020年煤制油能力預(yù)計(jì)要達(dá)到33 Mt/a，中國(guó)神華集團(tuán)的1.0 Mt/a的直接法煤制油示范裝置目前已投入運(yùn)行[2]，中國(guó)科學(xué)院的太原燃化所研發(fā)的鐵基催化劑漿態(tài)床F-T合成技術(shù)當(dāng)中的160 kt/a問(wèn)接法煤制油裝置尚在建設(shè)之中[3]。因此，延遲焦化工藝難以進(jìn)行進(jìn)一步改善。

4 其他加工工藝面臨的困境

由表3可見(jiàn)，渣油重金屬含量少于200 leg/g，可選固定床加氫精制工藝進(jìn)行加工；渣油重金屬含量高于200 leg/g，只能選擇移動(dòng)床加氫精制、沸騰床加氫裂化和焦化脫瀝青等工藝進(jìn)行加工；沸騰床加氫裂化工藝的投資、運(yùn)行費(fèi)較高，可用于加工（V+Ni）含量高的渣油，對(duì)劣質(zhì)渣油而言，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。由此可見(jiàn)，沸騰床加氫裂化應(yīng)用性雖好，但應(yīng)用范圍受限。

有研究表明[4]，采用沸騰床加氫裂化工藝的渣油的轉(zhuǎn)化率與渣油性質(zhì)緊密相關(guān)，轉(zhuǎn)化率偏低，反應(yīng)器結(jié)焦較為良好，若轉(zhuǎn)化率稍微偏高，反應(yīng)器結(jié)焦就會(huì)堵塞，很難高效率的運(yùn)行。通常，未成功轉(zhuǎn)化的渣油只能成為瀝青的添加成分、氣化裝置原料、焦化原料和低硫燃料油。雖然延遲焦化加工會(huì)將10%的渣油轉(zhuǎn)化為固體石油焦，但是延遲焦化對(duì)重金屬、瀝青成分多、加氫加工效率差的渣油進(jìn)行加工效率非常高，延遲焦化的投資、運(yùn)行費(fèi)非常低，渣油加工的范圍較寬。盡管如此，很多專(zhuān)家認(rèn)為，減壓渣油金屬含量增加越多，氣體、焦炭產(chǎn)率就越高[5]。因此，渣油加工既不能走延遲焦化路線，也不能走沸騰床加氫裂化路線，只有將輕質(zhì)油收率進(jìn)行最大化，才能提高油收率和資源利用率。

5 兩種處理劣質(zhì)渣油的加工工藝進(jìn)行比較

延遲焦化、渣油溶劑脫瀝青都是一種處理劣質(zhì)渣油的加工工藝。其中，延遲焦化應(yīng)用性比較強(qiáng)，應(yīng)用范圍非常廣，能夠?qū)χ亟饘俸扛叩脑秃土淤|(zhì)渣油進(jìn)行加工，應(yīng)用效果比較可觀；溶劑脫瀝青工藝是一種添加溶劑的油渣加工工藝，通過(guò)溶劑的物理性質(zhì)和化學(xué)作用將渣油中的油質(zhì)、瀝青質(zhì)進(jìn)行分離，并將渣油中的硫、氮化合物、金屬大量濃縮于瀝青質(zhì)之中，使得加工后的油渣中的硫、氮化合物、金屬和瀝青質(zhì)大量排出[6]。此外，完成溶劑脫瀝青加工的油渣，可以再次運(yùn)用催化裂化、加氫催化裂化、加氫裂化等工藝進(jìn)行深度加工

有研究表明，當(dāng)脫瀝青溫度、脫瀝青塔、溶劑比和溶劑組成結(jié)構(gòu)被改變，不僅含油渣的重金屬含量、瀝青質(zhì)含量可以得到良好的調(diào)整，脫瀝青油的收率也能夠得到控制。由于當(dāng)脫瀝青油收率高于70%時(shí)[7]，脫瀝青油所遺留的金屬含量不超過(guò)10%，因此，相比于渣油加氫處理，脫瀝青油加氫處理更為簡(jiǎn)便，加工效果更好，油質(zhì)更優(yōu)。

6 合成加工路線的選擇

有研究表明，對(duì)3 678 t的石油焦進(jìn)行氣化和F-T合成，每日可生產(chǎn)7 735 bblF-T合成油，并得到147 M W電力。F-T合成柴油質(zhì)量非常高，不僅能大量減少?gòu)S內(nèi)柴油中的硫含量，還能增加柴油中的十六烷值。如果每1bblF-T合成油售出30美元，那么經(jīng)濟(jì)性不是很高；若每1bblF-T合成油售出40美元，則剛好與石油焦氣化所產(chǎn)生的電力帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性相持平。

某公司對(duì)重質(zhì)石油分別以圖3、圖4的流程圖對(duì)石油焦、脫瀝青油進(jìn)行氣化與F-T合成，結(jié)果見(jiàn)表4。脫瀝青工藝和延遲焦化工藝進(jìn)行比較，渣油脫瀝青后，大減壓蒸餾工藝、磨碎打漿工藝都被取消了，加工工藝變得更為簡(jiǎn)便；氣化裝置與脫瀝青裝置可以進(jìn)行“熱聯(lián)合”，瀝青氫含量非常高，合成氣的H：CO比值較大，lF-T合成油當(dāng)中的煤油、石腦油、減壓瓦斯油與柴油總收率高于焦化lF-T合成油7.4個(gè)百分點(diǎn)。 因此，該公司認(rèn)為氣化F-T工藝給予了煉油廠一個(gè)極具吸引力的選擇。另外，渣油、石油焦、瀝青、煤氣化在煉油過(guò)程具有供氫供熱的作用，在發(fā)電、生產(chǎn)尿素、氨合成等方面也具有重要作用，應(yīng)用范圍極為廣泛。

7 結(jié)束語(yǔ)

在高油價(jià)時(shí)代，石油屬于稀缺資源，油價(jià)漲幅越來(lái)越大。采用焦化工藝加工油渣需要深思熟慮、深析盈損；渣油金屬含量不高，加氫處理工藝效果最顯著；加氫工藝不能對(duì)含重金屬的劣質(zhì)渣油進(jìn)行加工，溶劑脫瀝青氣化工藝和沸騰床加氫裂化工藝能夠?qū)亟饘俚牧淤|(zhì)渣油進(jìn)行加工。另外，在渣油加工工藝當(dāng)中引進(jìn)F-T合成技術(shù)，石油焦、瀝青經(jīng)過(guò)氣化后再進(jìn)行F-T合成，能夠顯著提升輕質(zhì)油收率；瀝青氣化與石油焦氣化相比，前者工藝流程簡(jiǎn)單，工程容易實(shí)現(xiàn)；渣油溶劑脫瀝氣化-F-T與脫瀝青油加氫處理-催化裂化組合工藝的高質(zhì)量產(chǎn)品收率非常高，屬于經(jīng)濟(jì)性極強(qiáng)的渣油加工路線。

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