劣質重稠油在懸浮床加氫裂化裝置上的深加工

魏江濤，毛吉會，李增勃，胡金余，呂君君

（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）

根據相關資料顯示，中國有豐富的稠油資源，但需促使石化化工企業、科研開發和工程設計等相關單位聯合，將重質原油加工成優質的輕質燃料油和化工原料［1］。

延長石油低滲透油田采收率降低，開采成本高居不下，加上國際油價大幅震蕩，延長石油目前面臨前所未有的危機和挑戰，海外及國內重稠油資源豐富成本也低，在沿海布局重稠油加工基地，可以有效緩解延長石油集團生存難題，實現可持續高質量發展，提高企業效益及競爭力。利用現有懸浮床加氫裂化裝置技術進一步探索完善各類重稠油在該技術上的應用以及豐富數據庫內容［2］。

1 重稠油加工工藝技術的現狀

目前隨著對原油的不斷開采，使輕質原油儲存量日益減少，但是隨著相關開采技術的不斷提升，使大量重油、超重油及稠油等均被開采出來，而重稠油具有輕質組份少而膠質瀝青含量高；硫、氧含量較高；金屬含量較高，尤其是鎳、釩含量高；直鏈烷烴含量少；流動性差，黏度較大等特性［3］。根據相關數據表明國內重質原油儲量豐富，例如遼河、勝利、克拉瑪依等油田均存有大量重質原油，數量巨大，但因加工手段有限，使輕油產量無法得到較好提升，重稠油加工技術主要有4種［4，5］。

1.1 減黏裂化與熱裂化工藝

減粘裂化和熱裂化工藝已較成熟。可將黏度高的重劣質油進行熱裂化后得到低黏度燃料油，也可以通過降低黏度改善重劣質油流動性，進而有利于重劣質油在管道中輸送以及后期加工。然而減粘裂化和熱裂化工藝技術已較為廣泛應用。但是國內外一些企業為了更好地提高反應苛刻度和輕質油收率，有些國外企業已研究出臨氫減黏裂化和供氫減黏裂化工藝技術，也可以將減粘裂化和多種重劣質油深加工工藝相互進行組合。

（1）減粘裂化+溶劑脫瀝青可作為催化裂化和加氫工藝處理提供原料；（2）減壓深加工+減粘裂化是投資較少、效益較好的深加工工藝路線［6］。根據相關文獻表明減粘裂化仍可以與較多工藝進行兩兩或多種組合，已更好的為重劣質油深加工提供科學合理的工藝技術。

1.2 渣油焦化工藝

渣油焦化工藝技術成熟，具有渣油轉化率較高，對原料適應性強，投資和生產成本較低等特征，被廣泛應用于劣質重油深加工領域。在渣油焦化技術中有延遲焦化、流化焦化等技術，在相比之下流化焦化是具有連續操作，易操作，處理量大等特點，能較好的處理延遲焦化難以處理的重劣質油。為了很好的利用所產的焦炭，可將流化焦化與循環流化床廢鍋工藝進行結合［7］。

1.3 溶劑脫瀝青工藝

溶劑脫瀝青是將渣油中最劣質的組分瀝青質先脫除，再將脫油瀝青進行延遲焦化或其它利用相關工藝技術，可生產汽柴油等產物，降低了焦炭產率。隨著重質劣質油處理量不斷上升，為了處理好重質劣質油，可將溶劑脫瀝青與與渣油加氫裂化、氣化相互聯合，脫瀝青可作為加氫裂化或催化裂化工藝原料，瀝青作為氣化原料可制氫氣和發電，該技術適用性強，投資低，操作簡單。

1.4 渣油加氫裂化工藝

渣油加氫裂化工藝技術主要已固定床、沸騰床和漿液床等3種技術為主，目前已在企業運行的裝置中，固定床加氫裂化裝置占主導力量。但是固定床加氫裂化的轉化效果欠佳，若要提高轉化率，就必須要讓多環芳烴和膠質的結構遭到破壞，勢必會使反應床層因瀝青質的析出和沉淀進而讓反應器結焦。

為了更好發展該工藝，可采取：（1）在重溶劑油中加入高芳香性組分的原料，以更好的提高重溶劑油溶解瀝青質的能力，很好的保證較長的開工周期；（2）改進催化劑，其作用就是加工重劣質的渣油。需不斷研究提高催化劑的孔隙率，這樣可以使重金屬和焦炭容量得到提升，從而保證開工周期的延長，但這樣會使催化劑活性和機械強度下降，因此必須處理好2者之間相互對立的矛盾關系，才能使該工藝的改進效果得到最大的收益。

2 劣質重稠油懸浮床加氫裂化中試工藝流程

將原料劣質重油加入轉運罐，引低壓氮氣將轉運罐原料加入原料罐，原料油經懸浮床進料循環泵及懸浮床高壓進料泵升壓至所需壓力后，與加熱后的循環氫及新氫混合，進入懸浮床預熱器加熱至反應所需溫度后進入懸浮床反應器，在450～470℃左右溫度和催化劑作用下，進行熱裂解和加氫反應。

將合成氣引至膜分離裝置，分離出來的新氫經新氫壓縮機升壓并調壓至所需壓力后分成3路。

（1）作為懸浮床原料反應氫，和來自懸浮床循環氫壓縮機的循環氫混合進入預熱器加熱后，在懸浮床鋁浴加熱器前混入反應系統；（2）作為冷氫進入懸浮床熱高分底部；（3）作為反應器測壓差新氫分別進入反應器的頂部和底部。

懸浮床加氫反應產物進入懸浮床熱高壓分離器進行氣相與油渣的分離。從懸浮床熱高壓分離器底部分離出的油渣主要含未轉化原料、添加劑和小部分的餾分油，通過高壓差特殊減壓閥減壓后進入懸浮床熱低壓分離器，閃蒸出來的油氣經懸浮床熱低分氣冷卻器冷卻后進入懸浮床熱低分氣分離器進行氣液分離，冷低壓分離器頂部氣體經懸浮床放空氣分液罐后進入懸浮床堿洗塔。

懸浮床堿洗塔通過堿洗塔循環泵從塔底將堿液打至塔頂，與塔底進入的含硫干氣逆向接觸，氣體中的硫化氫溶解于堿液中，發生中和反應。堿洗塔中堿度通過補充堿液及外送廢堿液進行控制。脫除H2S后的干氣排至火炬。

從懸浮床熱高壓分離器分離的熱高分氣經懸浮床熱高分氣水冷器冷凝冷卻后進入懸浮床冷高壓分離器進行氣液分離。為防止熱高分氣中NH3和H2S在低溫下生成銨鹽結晶析出，堵塞管道，在進入冷高分前注入脫鹽水。

懸浮床冷高壓分離器底部的熱高分油和水至懸浮床產物油水分離器進行油品及酸性水的分離。冷高分氣相經懸浮床循環氫壓縮機入口冷卻器及懸浮床循環氫壓縮機入口分液罐分離液滴后，進入循環氫壓縮機升壓后進入反應系統循環。

3 劣質重稠油深加工工藝條件等方面的研究趨勢

影響劣質重稠油深加工的主要原因是原料中的重金屬、殘炭和硫含量，可根據劣質重油深加工難易度的不同進行選擇合適的深加工路線［9］。

（1）低硫重油通常選擇催化裂化和延遲焦化工藝技術進行加工。選擇催化裂化工藝加工，要求原料中殘炭小于10%、重金屬含量小于25 mg/g。

選擇延遲焦化工藝加工，要求原料中殘炭大于10%、重金屬含量大于25 mg/g。

（2）輕質及部分中質含硫重油，可選擇固定床渣油加氫+催化裂化工藝組合進行加工殘炭小于15%、金屬含量小于150 mg/g的原料。

（3）重質及中質含硫重油，可選擇焦化或組合工藝如：減粘裂化與溶劑脫瀝青、溶劑脫瀝青+瀝青氣化+脫瀝青油加氫、深度熱裂化+殘渣油氣化，來加工殘炭大于15%、金屬含量大于150 mg/g的劣質重油［10］。

渣油沸騰床加氫裂化技術［11］特點就是處理具有高硫、高殘炭、高金屬的劣質渣油，與固定床加氫處理技術相比較具有較高的轉化率，但整個加工過程仍有25%～45%的尾油未轉化，則存在裝置投資大、操作技術復雜等問題，因此在工業應用上不如固定床普遍。

懸浮床加氫裂化技術具有原料適應性強，適合于高金屬、高殘炭、高硫、高酸值、高黏度劣質重油的深加工，具有轉化率高、輕油收率高、產品靈活、質量好、加工費用低等優點，正在建設多套工業裝置，具有很好的發展前景，但是操作壓力高。為了更好地降低操作條件，拓寬原料適用性，需不斷發展研究微界面懸浮床加氫裂化工藝技術，將高壓、高氫油比改變為中低壓、低氫油比，已更充分加強臨氫熱裂化在反應傳質傳熱效率。

試驗表明，微界面懸浮床技術原料適用性較寬，但存在操作條件較為苛刻，危險系數較高以及對反應器內生焦及帶焦困難的問題，需要不斷進行摸索研究。結論認為反應器壓差、熱高分排液、轉化率、液收等變化與原料性質、4組分含量等均有重要作用，有可能4組分中飽和分、芳香分含量的高低對微界面體系中加氫裂化反應影響較大。

結合前期試驗，進一步加強冷模試驗的研究，更好地、直觀的了解微界面發生器效果，為微界面發生器的研發改進打好基礎，進而保證中試裝置長周期、平穩、安全運行。在試驗運行過程中，單從熱高分排液情況來看，山東2#減渣在微界面懸浮床體系反應效果好于長慶減渣，從現場原料流動性觀察，流動性差的山東2#減渣反應效果較好。

在懸浮床加氫裂化技術研究探索中，在要求高轉化率的條件下，要有效的調整系統反應條件，避免在操作過程中發生結焦；進一步開發具有高加氫活性、高分散性、能夠循環使用的催化劑是該技術的核心技術，對整個反應系統是否能有效的抑制生焦，對轉化深度的提高以及解決懸浮床加氫裂化過程產物中少量未轉化的重質油，成為該技術是否成功的關鍵因素，對裝置的投資建設、操作運行等具有重要作用。

4 結束語

在懸浮床加氫裂化技術研究中，仍以懸浮床加氫裂化為重油深加工的核心工藝，改質工藝條件，拓展原料的適用性，為工業示范裝置開車以及重劣質油深加工數據庫建設提供技術支撐，為后期生產清潔燃料，做好該工藝技術推動協調發展。結合現有科研平臺和技術，挖掘裝置潛能，已提高重劣質油深加工的水平和對劣質重油資源的適應性，并且根據情況可研究發展相關工藝進行組合，為重劣質油深加工拓寬工藝技術范圍，已更好地提高重劣質油的加工量。

為了加快研究和發展懸浮床加氫裂化重稠油轉化加工技術，需要建立更加完善的重稠油加工數據庫系統，以及企業重稠油加工方向進行技術儲備，更好地為工業示范裝置項目后期試車尋找拓寬原料油。