加工加拿大油砂瀝青-煉廠的選擇與調整

國際石油經濟2013.11·82· refining&petrochemicals 煉化廣角 世界煉油工業已經過百余年的發展歷程，現 代化的煉油企業仍需應對原油來源及性質變化、 油品需求結構變化、油品質量標準變化、安全環 保要求逐漸嚴格等一系列挑戰。bp、埃克森美 孚和殼牌公司在各自的未來能源展望報告中均指 出，2030-2050年，石油仍是生產交通運輸燃料 的最主要原料，因此未來煉廠確保正常運營的關 鍵要素之一就是有穩定長期的、多元化來源的油 源，以避免因可能出現的政治危機、自然災害等 原因造成供應中斷。 隨著獲取常規原油資源的難度逐漸加大，美 國、歐洲和亞太地區的石油公司紛紛開始與加拿 大、南美、中東、俄羅斯等資源國或地區的石油公 司合資，開拓非常規原油上游開發和下游加工的 機遇。在油價高位波動、輕質原油越來越稀缺的時 代，煉油企業可以從非常規原油中發現更多機會。 在

油砂瀝青是重要的非常規石油資源,其性質組成是其加工方案及設計的重要基礎。對加拿大油砂瀝青(bitumen)的直餾輕瓦斯油(vlgo)、減壓瓦斯油(hvgo)和常壓渣油(atb)進行了分析評價,對其加工性能作了分析判斷。

分析了加拿大油砂瀝青合成原油(sco)、大港原油以及混合原油(sco與大港原油的混合比例為3:7)的寬餾分性質。sco石腦油餾分的芳烴潛含量較低,不是良好的催化重整原料。混合原油石腦油餾分是良好的重整原料。sco和混合原油汽油餾分是良好的蒸汽裂解制乙烯原料,但辛烷值不高,不宜作為汽油調合組分。sco的煤油餾分的芳烴含量高、煙點低、閃點低,不適合生產噴氣燃料;混合原油煤油餾分的酸度稍高、煙點略低、閃點低,通過精制可以生產1號噴氣燃料。sco柴油餾分凝點低、冷濾點低、硫含量低,用作調合餾分可降低調合柴油的冷濾點,但其十六烷值低。混合原油柴油餾分可生產-10號車用柴油,但硫含量略高,十六烷值略低,需要精制。sco減壓餾分的氫碳原子比和烷基碳含量較低,而芳香碳含量較高,裂化性能低于大港減壓餾分的裂化性能,大港原油摻兌30%sco后減壓餾分的裂化性能有所降低。sco常壓渣油和減壓渣油的氫碳原子比低,膠質、瀝青質和金屬的含量較低;而混合原油常壓渣油和減壓渣油的膠質、瀝青質和金屬的含量較高。

委內瑞拉超重原油和加拿大油砂瀝青都是高密度、高黏度、高硫、高氮、高酸、高殘炭、高金屬、高瀝青質的劣質原油,不僅重餾分油和渣油中的金屬含量高,而且輕餾分油中的金屬含量也比較高,是當今世界上最難加工的原油。除了難以開采和開采成本高以外,對于煉廠還存在難以輸送、難以脫鹽脫水、難以正常生產運行等問題。煉廠加工高硫高酸超重原油或油砂瀝青生產清潔燃料和裂解料難度很大:一是常壓直餾餾分油太少;二是減壓瓦斯油和減壓渣油太多;三是常減壓蒸餾各直餾餾分中硫含量和酸值都比較高,都需要深度精制或加工。而利用好高硫高酸超重原油和油砂瀝青的減壓渣油是用好非常規石油資源,提高輕油收率的關鍵所在。目前世界上只有委內瑞拉4座加工奧里諾科超重原油和加拿大6座加工油砂瀝青的改質工廠在生產,產品為合成原油。正在建設中的加工委內瑞拉超重原油的煉油廠有4座,計劃建設的油砂瀝青煉油廠只有1座。加拿大油砂瀝青改質工廠的技術和生產水平都比委內瑞拉超重原油改質工廠高一些。我國三大石油公司與委內瑞拉和加拿大的合作都取得了很大進展,在我國煉油廠大量加工委內瑞拉超重原油已指日可待,預計我國煉油廠加工加拿大油砂瀝青也為時不遠。為此,建議有關科研項目應抓緊工作,盡早提出研究成果和關鍵技術問題的解決方案;同時著手開展相關技術,特別是減壓渣油懸浮床加氫裂化技術的開發工作;跟蹤國外有關加工技術研發的工作進展,為我國的消化、吸收、再創新打好基礎。

委內瑞拉超重原油和加拿大油砂瀝青是世界上重要的2種非常規石油資源,都屬于高密度、高黏度、高硫、高殘炭、高金屬、高瀝青質的劣質原油,常規煉油廠直接加工這2種原料會出現一系列問題。目前,這2種非常規原油主要在其本國的改質工廠進行改質,得到的合成原油可作為煉油廠原料進一步加工生產運輸燃料和其他石油產品。委內瑞拉現有4座超重原油改質工廠,其中3座生產重質高硫合成原油,另外1座生產高質量的輕質低硫合成原油。4座改質工廠采用的核心改質工藝都是焦化。加拿大現有6座主要的油砂瀝青改質工廠,改質途徑主要是焦化和/或加氫,生產的合成原油性質也有所差別。非常規石油資源是未來我國煉油廠原料重要的接替資源,我國石油公司必須加快相關領域關鍵技術的研發和推廣應用,以技術提升核心競爭力,拓展與國際能源合作的機遇。

在加拿大油砂“奪寶”熱潮中,中國石油適時出去,除了戰略考慮外,技術上的日益成熟也增強了其投資油砂的信心。一直對高投資風險的油砂項目持謹慎態度的中國石油集團終于出手了。6月21日,在加拿大阿爾伯達省會埃德蒙頓市舉行的“第三屆加中能源合作會議”上,中國石油集團國際事業部主任章欣向外界透露,集團已于今年1月在阿爾伯達省出租開礦權土地的招標中獲得258．6平方

分析了加拿大油砂瀝青合成原油(sco)、大港原油以及混合原油(由大港原油與sco混合得到,大港原油:sco=7:3)的性質,在此基礎上考察了三種原油窄餾分的物性。sco是低硫低凝環烷基原油,其硫、氮、膠質、瀝青質、蠟和金屬含量,以及凝點都很低。sco的輕質油收率高,350℃之前的質量收率為55.37%,大于500℃的減壓渣油的質量收率僅5%左右。混合原油是低硫中間基原油,500℃時的總拔出率比大港原油提高了10個百分點。混合原油的凝點、運動黏度,以及氮、膠質、瀝青質、蠟和金屬含量都比大港原油有較大幅度的下降,其中鎳質量分數由大港原油的37.5μg/g降至混合原油的26.8μg/g。混合原油窄餾分的特性因數、苯胺點和酸度均低于大港原油相同沸點的窄餾分的數值,而混合原油窄餾分的運動黏度、密度和折光率均高于大港原油相同沸點的窄餾分的數值。

委內瑞拉超重原油和加拿大油砂瀝青是目前世界上開發利用程度相對較高的非常規原油資源。目前主要在其產地進行稀釋或在該國的改質工廠進行改質,改質方案主要有脫碳和加氫兩種,得到的產品送入煉廠進一步加工生產運輸燃料和其他石油產品。委內瑞拉現有4個超重原油改質工廠,生產高質量的輕質低硫合成原油或重質高硫合成原油。加拿大現有6個主要的油砂瀝青改質工廠,生產不同品質的合成原油。近年來,我國石油公司分別與委內瑞拉和加拿大的能源公司就超重原油和油砂瀝青的開發利用開展了多項合作,隨著合作的深入,我國煉油企業加工這兩種非常規原油的機會也將越來越多。為更好地利用這些資源,提出了加快開發具有自主知識產權的非常規原油加工技術的建議。

對綏中原油、加拿大油砂瀝青進行了物性分析,對兩種原油混煉生產重交通道路瀝青進行了工業試驗。試驗結果表明綏中原油混煉加拿大油砂瀝青生產的重交通道路瀝青性能,特別是瀝青蠟含量、低溫性能以及sbs改性瀝青相溶性等性能有明顯的改善。

重油梯級分離技術作為重油輕質化的新工藝,它通過耦合渣油萃取和瀝青噴霧造粒過程,有效的簡化重油處理的工藝流程,減少設備成本。在此工藝流程中,處于超臨界狀態的戊烷的閃蒸速率對瀝青造粒質量起到了關鍵作用。根據其減壓過程中的質量和熱量傳遞機理,改進了戊烷閃蒸的經驗模型,并將其植入到cfd軟件fluent中,使其能較為準確的預測閃蒸霧化的非平衡熱力學過程。同時對氣液戊烷和瀝青的三相閃蒸流動過程進行了數值模擬,結果顯示噴嘴結構是控制閃蒸速率的關鍵,直接影響了瀝青造粒的質量;此外瀝青相的加入為戊烷的相變過程提供了更多能量,提高了戊烷在噴嘴內的汽化率。

英荷殼牌加拿大子公司宣稱建在加拿大艾伯塔省scofford油砂瀝青改質工廠的10萬桶／日擴能改造工程已竣工投產，使油砂瀝青改質能力達到25．5萬桶／日。該改質工廠把jackpine和muskegriver露天開采分離的油砂瀝青進行改質。殼牌公司計劃通過提高效率和脫瓶頸工程進一步提高改質工廠的改質能力。

利用實驗室固定式流化床反應裝置，考察了將孤島渣油的超臨界溶劑脫瀝青油（ｄａｏ）摻入到孤島減壓瓦斯油（ｖｇｏ）中對其催化裂化反應結果的影響。

以煤焦油瀝青為原料,在高壓反應釜中,選擇合適溶劑在超臨界流體狀態下制備了瀝青泡沫,經過氧化、炭化制備成泡沫炭。根據瀝青的流變性能和溶解性能選擇了甲苯作為溶劑,考察了溶劑比例、發泡溫度、壓力及壓力釋放速率對瀝青泡沫孔結構的影響。從超臨界體系相平衡分析了超臨界流體對瀝青泡沫形成的作用機理。實驗表明,在溶劑比例為10%~50%,初始壓力2.5~4.0mpa,發泡溫度在290~315℃,保溫時間4小時,壓力釋放速率為0.5~1.0mpa/s的條件下,制備出泡孔結構均勻、孔徑分布300~1500μ、開孔率高的瀝青泡沫。通過調節不同的溶劑比例、發泡溫度和壓力、壓力釋放速率等條件,可以控制瀝青泡沫的孔結構。

加拿大紐賓士域大學開發了一種一步低溫超臨界工藝，從油砂中提取瀝青并將其改質。該工藝首次將對油砂的超臨界抽提和在超臨界流體中進行有機物的加氫結合在一個步驟中。已經用c02／h2混合物與多相銠、釕和鈷加氫催化劑，從少量油砂樣品中提取出瀝青并生產出硫和重金屬含量較低的原油。最近的研究中使用了超臨界戊烷或己烷和comoni工業煉油催化劑。與現有技術相比，該工藝操作溫度和氫耗較低。目前正尋找工業化合作伙伴。

利用溶劑脫瀝青裝置加工處理高密度的阿曼和巴士拉混合純渣油,在適宜的操作條件下,考察了裝置的最大處理量和脫瀝青油的收率,分析了脫瀝青油和脫油瀝青的產品性質。結果表明:溶劑脫瀝青裝置處理純渣油時,由于純渣油物性極差,導致脫瀝青油收率為30.78%,脫油瀝青收率為69.22%,裝置能耗相比加工原混合原料時增加了28.38%。

溶劑脫瀝青裝置加工渣油分析

溶劑組成對脫瀝青油殘炭的影響

使用間歇式超臨界水(supercriticalwater,scw)高壓釜對太原化肥公司焦化廠煤焦油瀝青(太化瀝青)的輕質化反應性進行了研究。考察了反應溫度(400～480℃)、停留時間(1～80min)和反應壓力(23.1～39.5mpa)對太化瀝青反應性的影響。對產物組成及輕油中的化學品含量做了定性和定量分析。比較了不同來源的煤焦油瀝青在scw中的反應性。實驗結果表明:太化瀝青在scw中發生了輕質化反應,反應后的輕油質量分數顯著增大,瀝青質的質量分數降低,是太化瀝青在scw中發生反應的主要組分。與溫度相比,壓力和停留時間對太化瀝青的輕質化反應影響相對較小。對產物的分析表明,太化瀝青在scw中反應后產物輕油中的化學品含量明顯高于在原料中的比例。煤焦油瀝青的物理化學性質對其在scw中的反應性有較大影響。

介紹了溶劑脫瀝青裝置的生產工藝，指出影響脫瀝青油（dmo）收率和質量的主要因素是加工油種、溶劑組成、溶劑比、抽提器和沉降器的溫度和界面。通過采取根據不同原料性質制定不同生產方案、保持溶劑成分合格、選擇合格的兩器溫度、選擇恰當的溶劑比，嚴格控穩兩器界面這幾項措施后，提高了dmo的收率。

本文介紹了茂名煉廠丙脫裝置1989年以來加工進口油的情況和幾種較為適宜生產道路瀝青的渣油的生產條件,提出了加工進口油中遇到的一些問題及解決方法.

油砂瀝青油為高密度、高黏度、高金屬含量、高殘炭的劣質原料,采用沸騰床加氫催化劑,利用高壓釜進行加氫處理,考察了反應溫度和反應時間對其反應性能的影響,以尋求最佳的沸騰床加氫處理反應條件。實驗結果表明,隨著反應溫度升高、反應時間增加,油砂瀝青油的加氫生成油中fe,na,ni,v含量和殘炭逐漸降低,最佳反應條件為反應溫度430℃、反應時間80min,在該條件下,fe,na,ni,v的脫除率分別為99.97%,99.99%,98.11%,99.61%,殘炭降低率為72.61%。利用沸騰床進行油砂瀝青油的加氫處理,可以有效改善油品性質,滿足深加工要求。