兩種工藝條件下渣油加氫產(chǎn)物對(duì)比

李倩(洛陽智達(dá)石化工程有限公司 河南省 洛陽市 471003)

隨著化石能源的日益減少，能源壓力影響全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而隨著能源危機(jī)的加劇，原油的變劣、變重，如何提高原油的利用率，減少加工原油對(duì)環(huán)境的影響已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的主題，渣油的深度轉(zhuǎn)化也成為了煉油企業(yè)追求的目標(biāo)。而研究渣油的物理和化學(xué)行為，就要借助各種手段，進(jìn)行渣油的分離與分析工作。同時(shí)，研究渣油加氫處理生成油的性質(zhì)、成分以及物理化學(xué)特性，為渣油的轉(zhuǎn)化利用打下良好的基礎(chǔ)，也符合能源高效率的發(fā)展要求，這些研究和優(yōu)化將直接帶來經(jīng)濟(jì)效益，并減少對(duì)環(huán)境的污染，本論文通過對(duì)比兩種工藝條件下的渣油加氫產(chǎn)物，就其實(shí)驗(yàn)和結(jié)果進(jìn)行論證分析。

一、渣油加氫產(chǎn)物對(duì)比

1.渣油原材料的特點(diǎn)

渣油作為原油中最重的部分，主要是通過常減壓裝置的直餾得到減壓渣油和常壓渣油，常壓渣油是原油經(jīng)過常壓蒸餾之后的剩余物，而減壓渣油是常壓渣油進(jìn)一步蒸餾后的剩余物，原油中的大部分殘留碳、硫、氮等雜質(zhì)濃縮在渣油中，從其化學(xué)組成來看，渣油中有大量的膠質(zhì)、金屬、氮、硫等非理想的成分，渣油的平均分子量大，密度高，粘度大。

2.渣油加氫的發(fā)展背景

原油的儲(chǔ)備資源是有限的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界探明的原油儲(chǔ)量不到1740億噸，以目前的開采速度計(jì)算，世界原油儲(chǔ)量的使用年限為40年左右，資源保有量十分緊張。從原油的質(zhì)量變化趨勢(shì)來看，高硫、高酸原油的使用量逐年遞增。2009年和2012年，原油產(chǎn)量分別為35.2億噸和35.49億噸，其中含硫原油的產(chǎn)量超過了72%，高酸原油的產(chǎn)量也在提升，稠油產(chǎn)量占到了原油總產(chǎn)量的33%左右，重質(zhì)原油的加工受重視的程度日益增加。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展刺激了原油的產(chǎn)量，石油產(chǎn)品中間餾分油的需求也非常旺盛，從上世紀(jì)70年代到當(dāng)前，中間餾分油的需求增加了14個(gè)百分點(diǎn)左右，但殘?jiān)剂嫌偷男枨笤诮档汀?/p>

3.渣油加氫處理的主要化學(xué)反應(yīng)

渣油加氫工藝的目的是為了去除進(jìn)料中大量的高碳化合物、氮、金屬和硫等物質(zhì)，由于加氫反應(yīng)復(fù)雜，產(chǎn)物也難以定量的加以概述，而其中基本的哈學(xué)反應(yīng)主要有幾類：加氫脫氮、加氫脫金屬、加氫脫硫、加氫裂化、烯烴飽和反應(yīng)和芳烴飽和反應(yīng)等。

（1）加氫脫氮：原油中氮的大部分殘留在渣油中，渣油中80%的氮富集在瀝青和膠質(zhì)中，在渣油中加氫，含氮化合物在催化劑的作用下，C-N鍵斷裂，氮從反應(yīng)中脫離，而烴類留在產(chǎn)品中。

（2）加氫脫金屬：原油中的金屬得多留在渣油中，渣油中的金屬含量級(jí)別是百萬分?jǐn)?shù)量級(jí)的，加氫脫金屬的效果很好，但金屬容易導(dǎo)致其他催化劑的失活，如加氫脫氮、脫硫和催化裂化催化劑容易失去活性，因而渣油中的金屬必須去除。

（3）加氫脫硫：加氫脫硫是渣油加氫處理中最為主要的反應(yīng)，在加氫處理后，各種含硫化合物的C-S鍵斷裂，轉(zhuǎn)化為非硫烴類和硫化氫，硫化氫在反應(yīng)中去除，而烴類留在產(chǎn)品中。

（4）加氫裂化：加氫裂化是在氫氣的催化作用下，原料中的較大的烴類分子變?yōu)檩^小的烴類分子，主要用于生產(chǎn)減壓瓦斯油和柴油等物質(zhì)。

二、實(shí)驗(yàn)

1.兩種工藝實(shí)驗(yàn)方案分析

渣油原料采用兩種工藝加氫處理，分別以A、B進(jìn)行標(biāo)示，其中A工藝首先進(jìn)行加氫脫金屬生成油UFRA，然后是脫硫、脫氮生成油VRDSA；B工藝則是加氫脫金屬生成油UFRB，脫硫、脫氮生成油VRDSB，其流程如下圖1所示。

圖1：兩種工藝加氫處理示意圖

2.渣油加氫產(chǎn)物的分離

兩種工藝稱量試樣都為15g，每組加入溶劑600mL，然后加入正庚烷，采用超聲波振蕩使之與樣品混合均勻，采用離心機(jī)離心，清除上層清液，重復(fù)加正庚烷振蕩均勻的操作，并離心清除上層的清液，反復(fù)操作三次，用無水乙醇清洗不容物到容器中，最后放在真空烘箱中進(jìn)行烘烤，烘箱參數(shù)控制為溫度108攝氏度左右，壓強(qiáng)為60KPa左右，并且在負(fù)壓下保持干燥，達(dá)到一定的烘烤時(shí)間取出冷卻到室溫下稱量，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上取出大部分溶劑，用于色譜柱的分離。其中實(shí)驗(yàn)中針對(duì)不同的成分的溶劑用量也不同：飽和烴的流出組分采用500mL的正庚烷；輕芳烴流出組分采用400mL的含5%的正庚烷；中芳烴采用400mL的含15%的正庚烷；重芳烴采用400mL的含50%的正庚烷；輕膠質(zhì)采用300mL的甲苯；中膠質(zhì)采用300mL甲苯+無水乙醇，其比例為1:1；重膠質(zhì)采用300mL的無水乙醇。

3.渣油加氫產(chǎn)物的性質(zhì)測(cè)定

密度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T13377-92，用相對(duì)密度測(cè)定法和密度用石油產(chǎn)品密度法；100攝氏度粘度采用標(biāo)準(zhǔn)為GB/T265-1988，用石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法；殘?zhí)康臏y(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為GB/T17144-1997,用石油產(chǎn)品殘?zhí)糠y(cè)定；分子量采用標(biāo)準(zhǔn)SH/T0398-1992用石油蠟和石油脂測(cè)定。經(jīng)過測(cè)定，其密度為0.9922g/cm3,含碳量為85.23%，含氫量為10.79%，含硫量為2.78%，H/C比為1.51；飽和烴含量為30.1%，輕芳烴為18.95%，中芳烴為13.30%，重芳烴為18.30。

討論

通過加氫工藝處理后，對(duì)比A、B工藝，H/C都會(huì)增加，而脫金屬反應(yīng)工藝A優(yōu)于工藝B，脫硫和脫氮加氫處理H/C的效果A、B工藝非常接近，在脫硫、氮段的脫除效果B工藝好于A工藝。在脫金屬段，重芳烴和輕膠質(zhì)的脫氮效果A工藝好于B工藝，但對(duì)飽和烴、重芳烴、中芳烴和輕芳烴的脫硫效果B工藝好于A工藝；脫硫中的輕膠質(zhì)和重芳烴的效果A工藝要優(yōu)于B工藝。在工藝處理中的脫硫、脫氮、脫金屬等階段，A、B工藝各具優(yōu)勢(shì)，而要達(dá)到最佳的效果可以考慮結(jié)合A、B工藝的優(yōu)勢(shì)，取其中效果較好的工藝來進(jìn)行處理，此外，探索新的催化劑、新工藝來進(jìn)行渣油加氫處理需要進(jìn)一步深入研究，以為相關(guān)理論作出參考。

[1]李志強(qiáng).渣油加工仍是21世紀(jì)重要的石油煉制技術(shù)[J].當(dāng)代石油化工，2005,13（4）：10-15.

[2]周曉龍.減壓渣油組成和結(jié)構(gòu)的研究[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1995,21（6）：649-653.

[3]李勇志.同步熒光光譜法監(jiān)測(cè)按芳環(huán)數(shù)分離重質(zhì)油中的芳烴 [J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，1998,26（3）：28-284.