全馏分页岩油生产低硫低凝柴油工艺的研究

陈松，周扬

（黑龙江省能源环境研究院，黑龙江哈尔滨150090）

全馏分页岩油生产低硫低凝柴油工艺的研究

陈松，周扬

（黑龙江省能源环境研究院，黑龙江哈尔滨150090）

本文提出了以全馏分页岩油为原料，通过催化加氢改质转化制取低硫低凝柴油和/或精制柴油，副产LPG、精制石脑油工艺；该工艺具有柴油收率高，产品方案灵活的特点。该工艺可同时解决全馏分页岩油改质和轻质化问题，为炼厂提供一种增产柴油和生产低硫低凝柴油的有效方法。

全馏分页岩油；低硫低凝柴油；催化加氢

页岩油是油页岩热解生成的产物，其馏分分布为轻油（IBP～180℃）、中油（180～350℃）、重油（350～450℃）和残油（＞450℃）馏分［1］。由于页岩油的性质与常规原油有较大的差异，需经加氢处理工艺改质为“合成原油”才能作为常规炼厂的原料，其改质转化与重油加工流程相似，可采取脱碳、加氢或其组合工艺等措施进行处理，且都需面临改质和轻质化两项任务。此外，我国东北和内蒙古地区冬季对低硫低凝柴油的需求量逐年递增，据统计2013年约为210万t，而东北地区的低凝柴油生产能力仅为186.5万t，市场需求存在近25万t的缺口。因此，在当前全球石油资源日趋匮乏的形势下，如何利用非常规能源——页岩油加工增产低硫低凝柴油，已成为业内技术开发的重点。

1　工艺开发背景

全馏分页岩油加工的主要产品为运输燃料柴油，常规的加工工艺普遍存在或者原料加工深度不够，或者原料综合利用率不高，或者经济上不可行等问题，无法直接生产满足国Ⅳ标准要求的柴油。由于页岩油的性质与常规原油有很大的差异，炼油企业处理页岩油由于受反应机理和工艺条件的限制，靠单一的工艺无法全面完成改质和转化过程。由于加氢精制工艺只能加工约占36%（＜350℃馏分）的轻质页岩油，约占64%（＞350℃）的含蜡重油馏分无法处理，剩余重油靠回炼受上游干馏技术的限制，外甩则造成资源和能耗的浪费，因此需采取脱碳、加氢组合工艺进行处理，且都需面临改质和轻质化两项任务。从目前全馏分页岩油生产工艺上看，采用先脱碳再加氢流程是首选工艺即：延迟焦化-加氢处理工艺能处理全馏分页岩油，但是轻油收率较低，经济性不理想；加氢裂化和催化裂化工艺由于受进料限制无法直接处理含蜡重油馏分。采用先加氢再脱碳流程即：加氢预处理-加氢裂化或催化裂化-加氢精制工艺，其工艺流程复杂，投资和运行费用太高，工业应用受到限制。

由黑龙江省能源环境研究院研究开发的新工艺采用预处理、原料预分馏、加氢处理、产品分馏工艺对全馏分页岩油进行改质转化，生产低硫低凝柴油的方法。轻质页岩油经加氢处理、产品分馏工艺生产低硫低凝柴油和/或精制柴油，副产品为LPG、精制石脑油、燃料气；重质页岩油可去重油加工单元进一步轻质化，所制取的中油回炼，以增产柴油。采用该工艺加工全馏分页岩油具有轻质产品收率高；低硫低凝柴油质量符合国Ⅳ标准要求；产品方案灵活，可兼顾精制柴油和低硫低凝柴油的生产，调节产品分布；优化原料路线，加氢处理装置可适当掺炼二次加工馏分油，重油加工单元也可加工外来重渣油。因此，该可从源头上解决原料的优化问题，从产品上解决质量和轻油收率问题，解决了以往工艺存在或加工深度不够，或综合利用率不高，或经济上不可行的难点。可同时解决全馏分页岩油改质和轻质化问题，为炼油企业提供一种生产低硫低凝柴油的有效方法，提高企业总体效益和市场竞争力。

2　工艺流程

本工艺采取的技术方案是：采用预处理、原料预分馏、加氢处理、产品分馏工艺对全馏分页岩油进行改质转化工艺，其原则工艺流程见图1。

图1　原则流程图Fig.1 Principle process flow of all fraction shale oil

2.1原料预处理单元

自罐区来的全馏分页岩油和掺炼的二次加工馏分油混合后先经原料油缓冲罐，与来自常压塔塔底重质页岩油换热，进入自动反冲洗过滤器进行过滤，过滤后进入原料油缓冲罐。其工艺流程见图2。

图2　原料预处理单元工艺原则流程图Fig.2 Principle process flow of pretreatment unit

2.2原料预分馏单元

自原料油缓冲罐的全馏分页岩油经换热，进入常压分馏塔进行预分馏，轻质页岩油从塔顶排出，重质页岩油由塔底抽出。塔顶气进入分馏塔塔顶回流罐，含硫污水至酸性水罐，塔底重质页岩油换热后，送至重油罐作为重油加工单元的原料。轻质页岩油分为3路：（1）送至轻油罐作为加氢处理装置的原料；（2）送至吸收塔作为吸收剂吸收不凝气中的重组分；（3）作为常压塔塔顶回流。不凝气经压缩进入吸收塔，利用轻质页岩油作为吸收剂，吸收塔作为吸收装置对不凝气中的LPG组分进行吸收，并利用闪蒸罐将吸收油中的LPG组分进行分离，分离后的解析气（LPG）作为产品送出装置，解吸油返常压塔塔顶回流罐。其工艺流程见图3。

图3　原料预分馏单元工艺原则流程图Fig.3 The principle process flow of prefractionation unit

2.3反应单元

自轻油罐的轻质页岩油换热后与来自新氢压缩机和循环氢压缩机的混合氢混合，混合原料油经一系列换热后进入反应加热炉，将进料加热至反应所需温度送至加氢反应器中，加氢反应产物经一系列换热后，进入高压分离器进行分离。高分气进行循环氢脱硫后进入循环氢压缩机升压，并与来自新氢压缩机的新氢混合，混合氢分为3路：（1）作为急冷氢进入反应器；（2）与轻质页岩油混合作为加氢反应进料；（3）与反应器入口进料混合，作为气路调节；含硫含氨污水至酸性水罐，高分油经减压调节阀进入低压分离器，低分气去产品分馏塔顶回流罐，低分油经一系列换热后送至产品分馏单元。其工艺流程见图4。

图4　反应单元工艺原则流程图Fig.4 Principle process flow of reaction unit

2.4产品分馏单元

采用脱硫化氢汽提塔、产品分馏塔、低凝产品塔“三塔流程”，加工低硫低凝柴油并可兼顾精制柴油的生产。本工艺可提供两种产品方案，即：全部生产精制柴油方案、生产低硫低凝柴油兼顾精制柴油方案。

2.4.1当本工艺全部生产精制柴油时从反应单元来的低分油进入脱硫化氢汽提塔，塔顶油气进入硫化氢汽提塔顶回流罐进行分离。含硫污水至酸性水罐，油相作为回流返回塔顶，塔底油分为两路：（1）作为精制柴油送出装置，（2）送至产品分馏塔分馏。分馏后的塔底油一同汇入精制柴油作为产品送出装置。

2.4.2当本工艺生产低硫低凝柴油时脱硫化氢汽提塔塔底油进入产品分馏塔，塔顶油气进入塔顶回流罐进行分离，含油污水送至酸性水罐。油相分为两路：一路作为塔顶回流，一路作为精制石脑油产品送出装置。产品分馏塔塔底设置分馏塔底重沸炉，塔底物流分为3路：（1）进入重沸炉加热后返回分馏塔；（2）作为低凝产品塔塔底再沸器热源；（3）经换热冷却后作为精制柴油送出装置。从产品分馏塔侧线抽出低凝组份进入低凝产品塔，塔顶油气进入塔顶回流罐进行分离，塔顶采出少量精制石脑油出装置，塔底的低硫低凝产品送出装置。其工艺流程见图5。

图5　产品分馏单元工艺原则流程图Fig.5 Principle process flow of fractional unit

3　结论

（1）该工艺采用预处理、原料预分馏、加氢处理、产品分馏工艺对全馏分页岩油进行改质转化，生产低硫低凝柴油的方法。轻质页岩油经加氢处理、产品分馏工艺生产低硫低凝柴油和/或精制柴油，副产品为LPG、精制石脑油、燃料气。重质页岩油可去重油加工单元进一步轻质化，以增产柴油。

（2）该工艺具有柴油产品收率高；低硫低凝柴油质量符合国Ⅳ标准要求；产品方案灵活，可兼顾精制柴油和低硫低凝柴油的生产，调节产品分布。

（3）该工艺可对原料进行优化，加氢处理装置可适当掺炼二次加工馏分油，重油加工单元也可加工外来重渣油。因此，该工艺可从源头上解决原料的优化问题，从产品上解决质量和柴油收率问题，解决了以往工艺存在或加工深度不够，或综合利用率不高，或经济上不可行的难点。可同时解决全馏分页岩油改质和轻质化问题，为炼油企业提供一种生产低硫低凝柴油的有效方法，提高企业总体效益和市场竞争力。

（4）该工艺在原料预分馏单元增设吸收塔和闪蒸罐，利用轻质页岩油作为吸收剂，可回收不凝气中的LPG组分，可省去在产品分馏单元增设产品稳定塔来分出LPG和石脑油，实现降本增效的目的。

［1］钱家麟、尹亮，等，油页岩-石油的补充能源［M］.中国石化出版社，2008，229（7）.

Study on producing low-sour and low-condensation point diesel oil by all fraction shale oil

CHEN Song，ZHOU Yang
（Energy and Environmental Research Institute of Heilongjiang Province，Harbin 150090，China）

This paper provided the way of producing low-sour and low-condensation point diesel oil/refining diesel oil by all fraction shale oil by-products of LPG and/refining naphtha cut.This process can settle the problem of upgrating and transforming by all fraction shale oil，provided an effectivemethod with the petroleum refinery to raise the output in low-sour and low-condensation point diesel oil.

all fraction shale oil；low-sour and low-condensation point diesel oil；catalytic hydrogenation

TE122.1

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160271

2015-11-10

陈松，男，高级工程师，现从事石油化工及煤化工能源研究和技术开发工作。