重稠油清潔利用及應用

韓智發，李文選，李增勃，汪亞斌

（陜西延長石油（集團）有限責任公司碳氫高效利用技術研究中心，陜西 西安 710075）

隨著常規原油的不斷開采利用，國內以及國際原油市場輕質、中質原油的儲量不斷減少［1］，目前還沒有能夠完全代替石油資源的能源。煤炭資源儲量巨大，經濟價值頗高，但轉化為化工產品的加工工藝水平有限，加上過程中產生對社會以及大自然的各種污染。非常規原油可能作為常規原油的補充能源，據估計，全球稠油及瀝青砂等非常規原油儲量約400 Gt。隨著能源消耗幅度的增加，能源缺口將寄托于儲量巨大的非常規原油［2］。

中國原油加工技術不斷發展，開發了諸多原油加工工藝，但對重稠油的深度加工利用技術仍處在較低水平，造成了有限石油資源的浪費［3］。因此對于重稠油的開采及深加工利用成為中國石油化工行業亟需解決的課題［4］。

1 目前可以作為重稠油開發利用的技術

原油性質不同使加工工藝選擇上大有不同，同樣相應技術的投資成本也相差甚大。在逐漸提高重稠油高效利用的同時如何降低投資成本將是未來化工行業的新課題。

1.1 渣油固定床加氫工藝

用固定床加氫加工的產品作為重油催化裂化的原料。該技術特點：（1）渣油輕質化程度高；（2）不產生低質副產品；（3）不對環境造成污染；（4）裝置投資成本較高；（5）裝置操作費用較高；（6）原料選擇性較苛刻。

固定床加氫對于催化劑的要求及保護相對重要，保證催化劑活性是裝置長期運行的保證，也直接體現了裝置效益。局限于原料選擇性以及對催化劑的保護，原料重金屬含量不大于150μg/g，殘炭值的選擇一般控制在15%以內，否則損壞催化劑降低裝置運行周期。另外固定床加氫工藝的轉化率不易控制過高，大多維持在40%~50%，主要是防止為提高轉化率而使多環芳烴以及膠質被破壞導致重油溶解瀝青質的能力降低，造成大量瀝青質析出掛壁、沉淀最后發生結焦，影響裝置的正常運行，造成經濟損失［5］。

1.2 延遲焦化工藝

延遲焦化相對于固定床加氫工藝而言是沒有催化劑作用的深度熱裂化渣油處理技術。該技術特點：（1）原料選擇性廣泛；（2）工藝技術發展成熟；（3）整套技術投資成本低；（4）裝置操作費用低；（5）自動化水平高；（6）加熱爐優化，焦炭塔大型化；（7）焦炭塔操作周期縮短；（8）污水排放減少，降低污染。

但延遲焦化工藝有可能因操作條件的影響或原料中硫、氮、金屬等雜原子化合物含量的變化以及高瀝青質含量的原料而生成彈丸膠，因此盡管原料選擇性較廣，但必須嚴格控制原料的瀝青質、殘炭以及金屬含量。盡管通過降低溫度，增大反應壓力以及提高循環倍率可以降低生焦量，但能耗不能有效利用造成浪費，最后影響經濟效益［6］。

1.3 減壓深拔工藝

減壓深拔工藝在中國目前的重油加工工藝中比較常見的工藝，原料一般由催化油漿及燃料油組成，其關鍵特點：（1）全塔壓力降的控制；（2）塔頂真空度的控制；（3）油品裂化、結焦防控；（4）塔體及內部件變形防控。

中國石化武漢分公司新建常減壓蒸餾裝置配套常減壓深拔裝置開發了多種新工藝、新技術以及新設備對以上技術缺點進行彌補，裝置運行穩定，產品質量得到很大提高，取得良好經濟效益。

1.4 懸浮床加氫工藝

懸浮床加氫工藝最早應用于煤直接液化技術，直到20世紀50年代，該技術逐漸發展成渣油加工技術，同時與固定床加氫技術配套使用，最后直接得到成品油。后來因為原油價格的持續低迷，大部分裝置被拆除，少數裝置不再用于重質油加工。隨著常規原油的不斷開采，儲量不斷降低，想用非常規原油替代常規原油必須開發適用于非常規原油的新工藝，總結其它幾種工藝，基本都能實現重質油的轉化，但投資費用和操作費用較大。

懸浮床加氫工藝是目前重油加氫較為理想的加工技術，該工藝的特點主要有：（1）采用均相催化劑技術加氫；（2）均相催化劑活性高，使用量少，加氫尾油中不用分離；（3）反應器結構簡單，投資少；（4）整個工藝流程簡單，投資和操作費用低；（5）物料可一次性通過，分離殘渣后，其它全部用于配套的固定床；（6）液體產物收率高；（7）渣油原料硫含量越高，有利于提高反應器的轉化率。

以上列舉為懸浮床加氫工藝的部分優點，但仍有缺點有待完善，比如操作條件比較苛刻，操作壓力18~23 MPa，操作溫度430~470℃。延長石油公司在懸浮床重油加氫方面先后進行了渣油加氫試驗，煤焦油加氫試驗，油煤共煉試驗等，并逐漸嘗試降低反應條件，分別采用反應壓力為16 MPa、12 MPa、10 MPa、8 MPa、6 MPa，反應溫度逐漸從468℃降至440℃進行試驗，均取得并建立了完善的對工業化技術推廣具有指導意義的數據庫。

目前幾種加工技術從裝置建設投資以及操作費用考慮，懸浮床技術占有一定優勢，更具推廣意義。從目前國際油價以及新冠疫情影響來看，持續的低油價導致煉油廠以及油品開采連連虧損，傳統工藝加工原油費用驟增，要么減產要么停產，給企業造成了極大的負擔。從懸浮床加氫技術而言，各方面投資均低于傳統工藝，隨著以后原油價格復蘇以及常規原油儲量逐漸降低，懸浮床加氫技術在未來將更具競爭力。

2 結束語

隨著原油開采中重稠油的開采量越來越多，面對其難運輸等特點，可以選擇在非常規油田或井口附近建設加工基地，有效降低成本。懸浮床加氫工藝投資成本低操作費用低，是值得推廣的先進工藝。如果能降低該工藝的操作條件將使其更好應用于重稠油加工領域。