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第一節(jié) 工業(yè)重油產(chǎn)品定義及基本屬性
 

一、產(chǎn)品定義、性能

 

重油又稱燃料油，呈暗黑色液體，主要是以原油加工過程中的常壓油，減壓渣油、裂化渣油、裂化柴油和催化柴油等為原料調(diào)合而成。

 

重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，其特點(diǎn)是分子量大、粘度高。重油的比重一般在0．82～0．95，比熱在10,000～11,000kcal／kg左右。其成分主要是炭水化物，另外含有部分的（約0．1～4％）的硫黃及微量的無機(jī)化合物。

 

二、產(chǎn)品所屬行業(yè)界定

 

在國家統(tǒng)計(jì)局的行業(yè)分類目錄中，工業(yè)重油屬于【25】石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)類別下【251】精煉石油產(chǎn)品的制造大類中的【2511】原油加工及石油制品制造。

 

 

一、產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域

 

重油主要用于大型蒸汽輪機(jī)鍋爐的燃油，不過由于現(xiàn)在大功率燃?xì)廨啓C(jī)的出現(xiàn)，以及重油燃燒對環(huán)境的污染，現(xiàn)在重油鍋爐幾乎被淘汰了?，F(xiàn)在對重油的研究方向主要是長鏈烴的裂化，目的是通過裂解重油得到輕質(zhì)的柴油或者煤油。

 

二、產(chǎn)品應(yīng)用成熟度分析

 

面對21世紀(jì)常規(guī)油資源趨于減少的威脅，許多有識之士從長遠(yuǎn)出發(fā)，正孜孜不倦地研究新技術(shù)開發(fā)重油，使人類廣泛利用這種資源的可能性不斷增強(qiáng)。

 

近些年來，隨著（中國）國內(nèi)外石油煉化企業(yè)技術(shù)的提高，市場價(jià)值高的輕質(zhì)油品和化工產(chǎn)品的產(chǎn)出比例也大幅提高，而重油的產(chǎn)出比例卻相對減少。國內(nèi)燃料油市場需求卻一直居高不下并有小幅上升，（因此）供求嚴(yán)重失衡。略……

 

 

1、渣油加工

 

我國渣油處理方式主要是延遲焦化，加氫處理所占的比例較小。溶劑脫瀝青作為延遲焦化的重要組合工藝，在某些煉油廠協(xié)助延遲焦化處理過剩的殘?jiān)?，取得了很好的?jīng)濟(jì)效益。

 

1）延遲焦化

 

延遲焦化在加工重質(zhì)、劣質(zhì)原料方面具有技術(shù)成熟、設(shè)備簡單、易于操作等獨(dú)特優(yōu)勢，因此在世界各國得到普遍應(yīng)用。專家認(rèn)為：延遲焦化工藝在當(dāng)前乃至今后一個(gè)時(shí)期仍是渣油加工的主要手段。

 

延遲焦化屬于連續(xù)—間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)的輕質(zhì)及中間餾分油含硫量及殘?zhí)剂窟^高，仍需加氫處理才能作為FCC的進(jìn)料。該裝置是煉油廠中處理大量固體物料的唯一裝置，水力切焦及敞口的焦化池產(chǎn)生大量廢氣和廢水，難以實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。尤其是隨著進(jìn)口高硫原油的變劣變重，焦炭產(chǎn)率逐年增加，產(chǎn)生的高硫石油焦難以利用，成為制約延遲焦化發(fā)展的瓶頸。

 

趙子明對高硫石油焦的工業(yè)利用前景進(jìn)行了分析，通過對比水泥窯、循環(huán)流化床(CPB)鍋爐及渣油一石油焦氣化聯(lián)合循環(huán)一體化(IGCC)技術(shù)，提出CFB鍋爐的利用，將是我國處理高硫石油焦的發(fā)展方向。但姚國欣等認(rèn)為CFB在凈化排放氣體的過程中加入大量CaO4需增加投資，設(shè)置專門的處理設(shè)施，占用場地很大，并且產(chǎn)生的CAS04難以利用。

 

IGCC可以利用延遲焦化產(chǎn)生的高硫石油焦生產(chǎn)氫氣、蒸汽實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)電，既解決了高硫石油焦的出路問題，又可實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)，避免了CFB造成的污染。但由于IGCC在世界范圍內(nèi)仍處于工業(yè)示范階段，國內(nèi)煉油界對其發(fā)展持謹(jǐn)慎態(tài)度，認(rèn)為IGCC設(shè)備復(fù)雜、投資大，部分氣化技術(shù)和大功率燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)和設(shè)備等均需引進(jìn)，空分得到的氮?dú)赓Y源難以利用，而且我國至今還沒有1套以高硫石油焦為燃料的IGCC示范裝置，缺乏有關(guān)的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。以煤為原料的IGCC關(guān)鍵技術(shù)研究在國家科技部和國家電力公司的資助和組織下，已于2000年全面完成了攻關(guān)任務(wù)。IGCC示范電廠及中國華能集團(tuán)公司“綠色煤電”計(jì)劃的實(shí)施，將為我國IGCC發(fā)電技術(shù)的推廣和應(yīng)用積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。目前煤炭行業(yè)正投入巨資發(fā)展煤制油技術(shù)，而IGCC也符合煤的間接液化理念，為我國煤炭資源的開發(fā)利用指出一條可行道路。因此可以整合電力，煤炭和石化三大行業(yè)的優(yōu)勢資源，共同承擔(dān)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，以加速以高硫石油焦及煤炭為原料的IGCC技術(shù)在我國的開發(fā)和應(yīng)用。

 

2）溶劑脫瀝青

 

有些煉油廠將原有的渣油溶劑脫瀝青裝置進(jìn)行改造，使之用于生產(chǎn)催化裂化原料脫瀝青油(DAO)。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，DAO收率達(dá)54%，金屬脫除率達(dá)90%以上，所得脫油瀝青(DOA)進(jìn)循環(huán)流化床(CPB)鍋爐，有效降低了化肥生產(chǎn)成本，并提供了廉價(jià)氫氣，為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

 

石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的渣油重溶劑脫瀝青—加氫處理—催化裂化組合工藝技術(shù)(SHF)，利用重溶劑脫除減壓渣油中的全部瀝青質(zhì)和絕大部分金屬，而得到的DAO收率較高，加氫后的DAO是優(yōu)質(zhì)的催化裂化原料。采用SHF技術(shù)加工高硫、高金屬含量的渣油不僅可以獲得較高的輕質(zhì)油收率，而且可以較大幅度地降低重油加氫裝置的投資和操作費(fèi)用，延長催化劑的使用壽命。SHF技術(shù)的關(guān)鍵在于解決大硬度瀝青的出路問題，因此該技術(shù)路線特別適合建有CFB、IGCC或者燃料發(fā)電廠等能處理大硬度瀝青的煉油廠。

 

近年來，許多學(xué)者使用超臨界流體萃取(SFEF)技術(shù)對渣油進(jìn)行加工，制備出了一系列高附加值的石化產(chǎn)品，使之成為一項(xiàng)具有潛力的渣油一重油加工新技術(shù)。張曉東等人通過SFEF制備出了精制石蠟及中間相瀝青。宋景平等人采用SFEF技術(shù)，以減壓渣油和催化裂化油漿為原料生產(chǎn)出牌號為AH70、AH90及AHll0的瀝青。

 

3)渣油加氫

 

渣油加氫—重油催化裂化組合工藝是當(dāng)前加工含硫渣油的最佳選擇。由于國際油價(jià)居高不下，含硫原油和低硫原油的差價(jià)愈發(fā)明顯，渣油加氫較高的一次性投資和加工費(fèi)用已不再是一個(gè)突出的問題，該工藝液收率高，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品質(zhì)量以及環(huán)保方面都具有明顯的優(yōu)勢。4種典型的渣油加氫工藝裝置的性能評價(jià)見下表。

 

渣油加氫裝置性能評價(jià)

 

 

加氫裂化技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展和完善，工藝已經(jīng)比較成熟。雖然有多種形式，但基本原理相同，許多操作參數(shù)的變化范圍都不是很大。但是加氫裂化催化劑開發(fā)和更新?lián)Q代很快，因此開發(fā)加氫裂化催化劑將是加氫裂化發(fā)展的重點(diǎn)。由于世界重油開采量的逐年增加，沸騰床和懸浮床加氫技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展可能要加快。如何提高沸騰床催化劑的活性、催化劑的機(jī)械強(qiáng)度、改變成便于輸送的形狀(目前為條狀)、減少催化劑破損，是今后努力的方向。對于懸浮床加氫催化劑而言，未來最大的發(fā)展可能性是用單一廉價(jià)的高活性組分制成膠體或納米級催化劑加入到反應(yīng)體系中，可大大減少催化劑的用量。

 

2、稠油加工

 

我國稠油資源十分豐富，遼河石化公司將建成國內(nèi)最大的稠油加工基地和道路瀝青生產(chǎn)研發(fā)基地。稠油加工以往通過減壓蒸餾生產(chǎn)重交道路瀝青及減粘裂化生產(chǎn)燃料油，瀝青產(chǎn)量過大。為了從稠油中提取更多的輕組分，王月霞等人間通過對比分析懸浮床加氫—延遲焦化、ROP工藝—加氫處理—渣油催化裂化及延遲焦化等3種加工方案，提出遼河稠油應(yīng)采用延遲焦化方案。

 

胡于中等人認(rèn)為重油懸浮床加氫裂化技術(shù)是一項(xiàng)極具前景的新型稠油輕質(zhì)化工藝，該技術(shù)可以加工質(zhì)量極差的油砂、瀝青質(zhì)原油及高金屬含量的渣油，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高達(dá)90%以上。世界上許多公司相繼開發(fā)成功了許多相似的工藝技術(shù)，建立了工業(yè)示范裝置并已成功運(yùn)轉(zhuǎn)多年。

 

由中國石油公司組織開發(fā)的重油懸浮床加氫工藝也已具備工業(yè)化推廣條件，該技術(shù)為解決我國稠油的加工利用開辟了新途徑。測試結(jié)果表明，在中等苛刻度條件下，克拉瑪依常壓渣油經(jīng)懸浮床加工后輕質(zhì)油收率接近60%，并且反應(yīng)器內(nèi)沒有任何結(jié)焦。

 

Eni的懸浮床技術(shù)(EST)可以把最重的原油和瀝青轉(zhuǎn)化為超清潔燃料。通過技術(shù)改進(jìn)，可以生產(chǎn)滿足未來EU柴油標(biāo)準(zhǔn)的VGO，該工藝的進(jìn)料轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%以上，部分進(jìn)料直接轉(zhuǎn)化為輕餾分油和中間餾分油，得到的VGO和DAO由于金屬和殘?zhí)济摮矢哌_(dá)95%，可作為FCC或HC的原料。溶劑脫瀝青也是EST工藝的重要組成部分，EST工藝流程見下圖。

 

EST工藝流程

 

 

3、油砂瀝青

 

近年來從油砂瀝青中提取原油的技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，現(xiàn)在合成原油的成本已降至9美元/桶，加拿大Husky Energy公司認(rèn)為原油價(jià)格只要高于20美元／捅，開采油砂就會有利可圖，而目前國際原油價(jià)格已突破100美元／捅，世界進(jìn)入高油價(jià)時(shí)代。中國經(jīng)濟(jì)增長迅速，原油對外依存度大，加拿大油砂是較好的可利用資源。

 

邢定峰等人對加拿大Dilbit原油(30%的凝析油+70%的油砂瀝青)加工方案進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了LC-Fining方案、流化焦化方案及LC-Fining-流化焦化組合方案等3套加工方案，見下圖。

 

Dilbit 原油 LC-Fining 方案流程

 

 

Dilbit 原油流化焦化方案流程

 

 

 

 

Dilbit 原油 LC-Fining流化焦化組合方案流程

 

 

通過對上述3種加工方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)成熟程度等方面的綜合對比，推薦采用LC—Fining—流化焦化組合方案。

 

 

2009年中國石油重點(diǎn)科研項(xiàng)目“兩段提升管催化裂解多產(chǎn)丙烯兼顧輕油生產(chǎn)（TMP）技術(shù)”在京鑒定。鑒定委員會一致認(rèn)為，由大慶煉化公司牽頭與中國石油大學(xué)（華東）、石油化工研究院和華東設(shè)計(jì)分公司共同完成的這一項(xiàng)目，創(chuàng)新點(diǎn)突出，在多產(chǎn)丙烯并兼顧輕油收率和質(zhì)量方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

 

TMP技術(shù)是針對目前重油催化裂解存在的問題開發(fā)的。其基本原理就是反應(yīng)工藝和催化劑密切配合，通過采用兩段提升管和多個(gè)反應(yīng)區(qū)的新型反應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組合進(jìn)料、低溫大劑油比、適宜的停留時(shí)間和高催化劑流化密度的理想反應(yīng)條件，達(dá)到增產(chǎn)丙烯、控制干氣和兼顧輕質(zhì)油品生產(chǎn)的目的。略……