两种工艺条件下渣油加氢产物对比

李倩(洛阳智达石化工程有限公司 河南省 洛阳市 471003)

随着化石能源的日益减少，能源压力影响全球的经济发展，而随着能源危机的加剧，原油的变劣、变重，如何提高原油的利用率，减少加工原油对环境的影响已经成为时代发展的主题，渣油的深度转化也成为了炼油企业追求的目标。而研究渣油的物理和化学行为，就要借助各种手段，进行渣油的分离与分析工作。同时，研究渣油加氢处理生成油的性质、成分以及物理化学特性，为渣油的转化利用打下良好的基础，也符合能源高效率的发展要求，这些研究和优化将直接带来经济效益，并减少对环境的污染，本论文通过对比两种工艺条件下的渣油加氢产物，就其实验和结果进行论证分析。

一、渣油加氢产物对比

1.渣油原材料的特点

渣油作为原油中最重的部分，主要是通过常减压装置的直馏得到减压渣油和常压渣油，常压渣油是原油经过常压蒸馏之后的剩余物，而减压渣油是常压渣油进一步蒸馏后的剩余物，原油中的大部分残留碳、硫、氮等杂质浓缩在渣油中，从其化学组成来看，渣油中有大量的胶质、金属、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.渣油加氢的发展背景

原油的储备资源是有限的，据统计，世界探明的原油储量不到1740亿吨，以目前的开采速度计算，世界原油储量的使用年限为40年左右，资源保有量十分紧张。从原油的质量变化趋势来看，高硫、高酸原油的使用量逐年递增。2009年和2012年，原油产量分别为35.2亿吨和35.49亿吨，其中含硫原油的产量超过了72%，高酸原油的产量也在提升，稠油产量占到了原油总产量的33%左右，重质原油的加工受重视的程度日益增加。经济的发展刺激了原油的产量，石油产品中间馏分油的需求也非常旺盛，从上世纪70年代到当前，中间馏分油的需求增加了14个百分点左右，但残渣燃料油的需求在降低。

3.渣油加氢处理的主要化学反应

渣油加氢工艺的目的是为了去除进料中大量的高碳化合物、氮、金属和硫等物质，由于加氢反应复杂，产物也难以定量的加以概述，而其中基本的哈学反应主要有几类：加氢脱氮、加氢脱金属、加氢脱硫、加氢裂化、烯烃饱和反应和芳烃饱和反应等。

（1）加氢脱氮：原油中氮的大部分残留在渣油中，渣油中80%的氮富集在沥青和胶质中，在渣油中加氢，含氮化合物在催化剂的作用下，C-N键断裂，氮从反应中脱离，而烃类留在产品中。

（2）加氢脱金属：原油中的金属得多留在渣油中，渣油中的金属含量级别是百万分数量级的，加氢脱金属的效果很好，但金属容易导致其他催化剂的失活，如加氢脱氮、脱硫和催化裂化催化剂容易失去活性，因而渣油中的金属必须去除。

（3）加氢脱硫：加氢脱硫是渣油加氢处理中最为主要的反应，在加氢处理后，各种含硫化合物的C-S键断裂，转化为非硫烃类和硫化氢，硫化氢在反应中去除，而烃类留在产品中。

（4）加氢裂化：加氢裂化是在氢气的催化作用下，原料中的较大的烃类分子变为较小的烃类分子，主要用于生产减压瓦斯油和柴油等物质。

二、实验

1.两种工艺实验方案分析

渣油原料采用两种工艺加氢处理，分别以A、B进行标示，其中A工艺首先进行加氢脱金属生成油UFRA，然后是脱硫、脱氮生成油VRDSA；B工艺则是加氢脱金属生成油UFRB，脱硫、脱氮生成油VRDSB，其流程如下图1所示。

图1：两种工艺加氢处理示意图

2.渣油加氢产物的分离

两种工艺称量试样都为15g，每组加入溶剂600mL，然后加入正庚烷，采用超声波振荡使之与样品混合均匀，采用离心机离心，清除上层清液，重复加正庚烷振荡均匀的操作，并离心清除上层的清液，反复操作三次，用无水乙醇清洗不容物到容器中，最后放在真空烘箱中进行烘烤，烘箱参数控制为温度108摄氏度左右，压强为60KPa左右，并且在负压下保持干燥，达到一定的烘烤时间取出冷却到室温下称量，在旋转蒸发仪上取出大部分溶剂，用于色谱柱的分离。其中实验中针对不同的成分的溶剂用量也不同：饱和烃的流出组分采用500mL的正庚烷；轻芳烃流出组分采用400mL的含5%的正庚烷；中芳烃采用400mL的含15%的正庚烷；重芳烃采用400mL的含50%的正庚烷；轻胶质采用300mL的甲苯；中胶质采用300mL甲苯+无水乙醇，其比例为1:1；重胶质采用300mL的无水乙醇。

3.渣油加氢产物的性质测定

密度测量的标准采用GB/T13377-92，用相对密度测定法和密度用石油产品密度法；100摄氏度粘度采用标准为GB/T265-1988，用石油产品运动粘度测定法；残炭的测量标准为GB/T17144-1997,用石油产品残炭法测定；分子量采用标准SH/T0398-1992用石油蜡和石油脂测定。经过测定，其密度为0.9922g/cm3,含碳量为85.23%，含氢量为10.79%，含硫量为2.78%，H/C比为1.51；饱和烃含量为30.1%，轻芳烃为18.95%，中芳烃为13.30%，重芳烃为18.30。

讨论

通过加氢工艺处理后，对比A、B工艺，H/C都会增加，而脱金属反应工艺A优于工艺B，脱硫和脱氮加氢处理H/C的效果A、B工艺非常接近，在脱硫、氮段的脱除效果B工艺好于A工艺。在脱金属段，重芳烃和轻胶质的脱氮效果A工艺好于B工艺，但对饱和烃、重芳烃、中芳烃和轻芳烃的脱硫效果B工艺好于A工艺；脱硫中的轻胶质和重芳烃的效果A工艺要优于B工艺。在工艺处理中的脱硫、脱氮、脱金属等阶段，A、B工艺各具优势，而要达到最佳的效果可以考虑结合A、B工艺的优势，取其中效果较好的工艺来进行处理，此外，探索新的催化剂、新工艺来进行渣油加氢处理需要进一步深入研究，以为相关理论作出参考。

[1]李志强.渣油加工仍是21世纪重要的石油炼制技术[J].当代石油化工，2005,13（4）：10-15.

[2]周晓龙.减压渣油组成和结构的研究[J].华东理工大学学报，1995,21（6）：649-653.

[3]李勇志.同步荧光光谱法监测按芳环数分离重质油中的芳烃 [J].燃料化学学报，1998,26（3）：28-284.