低油价下典型中东原油溶剂脱沥青组合工艺的市场前景分析

王 琪， 曾宿主， 解增忠， 龙 军

(中国石化 石油化工科学研究院， 北京 100083)

低油价下典型中东原油溶剂脱沥青组合工艺的市场前景分析

王 琪， 曾宿主， 解增忠， 龙 军

(中国石化 石油化工科学研究院， 北京 100083)

在35～100 USD/bbl(1 bbl≈159 L)国际油价下，针对阿曼原油和沙中原油典型的重油加工工艺路线，如溶剂脱沥青组合工艺、固定床渣油加氢工艺和延迟焦化工艺进行了经济效益分析。结果表明，当国际原油价格大于35 USD/bbl时，溶剂脱沥青组合工艺经济效益优于延迟焦化工艺，当国际原油价格小于42 USD/bbl时，溶剂脱沥青组合工艺经济效益优于固定床渣油加氢工艺；当国际原油价格小于55 USD/bbl时，对于氢源不足，延迟焦化装置原料具有进一步劣质化潜力的炼油企业，可考虑采用溶剂脱沥青组合技术实施技术改造，以提升经济效益与提高对加工原油的适应性。溶剂脱沥青装置脱沥青油收率越高，经济效益越好，对于加工原油硫含量较低的企业，可考虑脱沥青油不经过加氢直接去催化裂化装置加工。

溶剂脱沥青组合工艺； 固定床渣油加氢； 延迟焦化； 重油加工； 技术经济； 脱沥青油

世界范围内炼油厂所加工原油越来越重质化、劣质化已成为“新常态”，预计2020年后，重质原油储量占全球可采原油储量的50%左右[1]。中国加工的原油中大于350℃馏分占原油全馏分的55%以上，炼油企业重油加工技术路线的选择越来越成为决定其盈利能力的关键。在重油加工的过程中，最为棘手的问题就是如何处理渣油。因为渣油中含有大量的沥青质，以及金属、硫、氮等化合物。如果采用催化裂化工艺直接加工较为劣质原油的渣油，几乎所有沥青质会在催化裂化过程中形成焦炭，金属会沉积在催化裂化催化剂上使催化剂永久性失活。固定床渣油加氢技术能获得更高的轻质油品与高附加值产品收率，在较高油价下取得很好的经济效益，且近年来发展很快[2]。但固定床渣油加氢工艺的反应特性决定了它很难将沥青质转化，催化剂的容金属能力也决定了该工艺在加工金属含量较高的渣油原料时，为脱除渣油中的金属，需要以牺牲催化剂寿命为代价，同时氢气分子在渣油中的溶解与扩散速度对原料的黏度提出较高要求，需要掺炼大量的蜡油馏分或者其他稀释油。这些因素都会导致操作成本的飙升。延迟焦化技术虽然有对原料适应性强、工艺成熟、投资低、操作费用少等优势，但该技术高附加值产品产率低，柴油产率较高，与降低柴/汽质量比的市场需求不符。

由于沥青质、金属、硫和氮在渣油中的分布与脱沥青油的收率并非线性关系，尤其是沥青质和金属分布的非线性更为明显，40%左右的硫、50%左右的氮、80%以上的金属以及90%以上的沥青质会浓缩在约为20%的萃余残渣中[3]。由于溶剂脱沥青组合技术可以使减压渣油中易转化组分与难转化组分选择性分离，该技术成为了催化裂化技术与延迟焦化技术之间原料优化的枢纽[4]。溶剂脱沥青组合工艺的典型流程为减压渣油通过溶剂脱沥青装置加工后分为脱沥青油(De-Asphalting Oil, DAO)和脱油沥青(De-Oil Asphalt, DOA)，脱沥青油可与减压蜡油一起作为蜡油加氢原料，也可视脱沥青油硫含量情况直接作为催化裂化装置原料，脱油沥青一般作为延迟焦化装置原料或沥青调和组分，也可作为联合发电发气循环装置(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC)气化原料[5]。

从2014年到2016年年初，受世界经济低迷与全球原油供应量饱和供需两方面的影响，国际原油价格从100 USD/bbl(1 bbl≈159 L)滑落至30 USD/bbl左右，且有很大可能在低于50 USD/bbl的区域内徘徊较长时间，炼油业进入低油价时期[6]。笔者主要运用流程模拟技术研究低油价下溶剂脱沥青组合工艺的市场前景，研究内容包括以下4项。

(1)低油价下溶剂脱沥青组合工艺经济效益分析；

(2)脱沥青油收率对溶剂脱沥青组合工艺经济效益的影响；

(3)脱沥青油加氢与否对经济效益的影响；

(4)溶剂脱沥青组合工艺加工不同种类原油的经济效益。

以上问题的研究可以为溶剂脱沥青组合工艺在低油价下寻找最优的操作区间，为炼油厂在低原油价下运用溶剂脱沥青组合工艺提供重要方向。

借助Aspen公司的PIMS(Process industry modeling system)软件，建立了不同重油加工路线经济技术评价模型系统。在该模型系统中，建立了连接常减压蒸馏装置和二次加工装置并最终到产品调和的物流供应链和物性传输链。在原油评价数据基础上，采用常减压模拟切割工具进行常减压蒸馏实沸点切割，得到常减压各个侧线产品收率和性质数据，结合常减压工程数据进行校核。建立从常减压蒸馏装置连接所有二次加工装置的全炼油厂硫分布以及主要物性传递链，如密度、酸值、残炭值、金属含量、十六烷值、辛烷值、烃类组成等。产品调合采用非线性调合规则。单元装置工艺数据如溶剂脱沥青工艺、催化裂化工艺、蜡油加氢工艺、渣油加氢工艺、延迟焦化工艺均采用单元装置模拟数据、实验室数据、工艺装置实际运行数据、专家系统四者结合方式获得。此外，还充分考虑所有工艺装置以及热电装置的水、电、蒸汽、燃料气以及辅助材料消耗与全炼油厂的平衡。

1 运用流程模拟技术研究低油价下溶剂脱沥青组合工艺市场前景的方案设计

采用流程模拟技术，针对阿曼和沙中2种原油的常压渣油馏分(馏程大于350℃)设计不同的重油加工路线，包括溶剂脱沥青组合工艺路线、固定床渣油加氢工艺路线和渣油焦化工艺路线，通过设定不同的加工方案重点测算上述4项研究内容。

溶剂脱硫沥青组合工艺路线中，减压蜡油经加氢后进入催化裂化装置加工；减压渣油经溶剂脱沥青装置加工分为脱沥青油和脱油沥青两部分，可由改变脱沥青溶剂和操作温度等条件调节脱沥青油收率；脱沥青油进入蜡油加氢装置加氢后去催化裂化装置，或者直接去催化裂化装置，脱油沥青作为延迟焦化装置原料。

固定床渣油加氢工艺路线中，常压渣油经过固定床渣油加氢装置后，其精制重油作为重油催化裂化装置原料。

渣油焦化工艺路线中，常压渣油经由减压蒸馏装置分为减压蜡油和减压渣油，减压渣油进入延迟焦化装置加工后，所产焦化蜡油与减压蜡油一起作为蜡油加氢精制装置原料，生产出的精制蜡油作为蜡油催化裂化装置的原料。

方案设计基础条件包括以下4点。(1)所有测算方案均按照加工2.2×106t/a常压渣油(馏程大于350℃)设计；(2)采用35～100 USD/bbl国际原油价格，产品价格为对应国际原油价格下中国石化下属炼油厂同期产品批发价格；(3)假定炼油装置均为新建，按照7 a快速折旧核算固定成本；(4)催化裂化汽油经由S Zorb装置处理，生产国Ⅴ标准汽油，催化裂化轻循环油与各方案的焦化柴油和固定床加氢柴油一起作为柴油加氢改制装置的原料，生产国Ⅳ标准普通柴油。

沙中和阿曼2种原油的减压渣油性质列于表1。

表1 沙中和阿曼原油的减压渣油(VR)的性质Table 1 The properties of VR from Arab medium oil and Oman crude oil

CCR—Conradson carbon residue

阿曼原油和沙中原油均为中国石化乃至全国其他企业加工量较大的进口原油。从表1可以看出，阿曼原油为典型的中间基含硫原油，其减压渣油更适合作为固定床渣油加氢装置的原料。中国石化下属炼油厂加工阿曼原油所得减压渣油，一部分作为渣油加氢装置原料，另一部分作为延迟焦化装置原料。沙中原油是典型的高硫中质原油，其减压渣油的金属质量分数和沥青质质量分数均明显高于阿曼原油。据此设计2种原油共计8个加工方案。

1.1 阿曼原油重油加工的6个方案设计

方案1(No.1)：采用渣油延迟焦化工艺加工阿曼常压渣油；

方案2(No.2)：采用固定床渣油加氢工艺加工阿曼常压渣油；

方案3(No.3)：采用溶剂脱沥青组合工艺加工阿曼常压渣油，溶剂脱沥青装置DAO收率为70%，DAO直接进入催化裂化装置加工；

方案4(No.4)：采用溶剂脱沥青组合工艺加工阿曼常压渣油，溶剂脱沥青装置DAO收率为60%，DAO直接进入催化裂化装置加工；

方案5(No.5)：采用溶剂脱沥青组合工艺加工阿曼常压渣油，溶剂脱沥青装置DAO收率为50%，DAO直接进入催化裂化装置加工；

方案6(No.6)：采用溶剂脱沥青组合工艺加工阿曼常压渣油，溶剂脱沥青装置DAO收率为70%，DAO进入蜡油加氢装置加工，所产精制蜡油再进入催化裂化装置加工。

1.2 沙中原油重油加工2个方案设计

方案7(No.7)：采用渣油延迟焦化工艺加工沙中常压渣油；

方案8(No.8)：采用溶剂脱沥青组合工艺加工沙中常压渣油，溶剂脱沥青装置的DAO收率为70%，DAO进入蜡油加氢装置加工，所产精制蜡油再进入催化裂化装置加工。

2 重油加工8个方案模拟测算结果与分析

根据上述的各方案加工流程与基础条件，采用流程模拟技术模拟计算上述8个加工方案。

阿曼常压渣油和沙中常压渣油各加工方案物料平衡分别列于表2和表3。2种原油常压渣油各加工方案综合指标列于表4。

从表2可知，对于阿曼常压渣油，固定床渣油加氢方案在汽油产量、丙烯产量以及高附加值产品产量均优于渣油焦化加工方案，柴/汽质量比下降明显；溶剂脱沥青组合工艺加工方案的各项指标介于两者之间，且随着脱沥青油收率的增加，高附加值产品产量进一步增加，柴/汽质量比进一步下降。相对于脱沥青油不加氢直接进催化裂化装置的加工方案，脱沥青油通过蜡油加氢进催化裂化装置加工方案的汽油产量优于前者，且烧焦量减少，但氢耗与燃料气消耗明显增加。

从表3可知，对于加工沙中常压渣油，利用溶剂脱沥青组合技术相比于渣油焦化技术可小幅度提高汽油产量和丙烯产量，柴/汽质量比有所下降，石油焦产量有所减少。

表2 阿曼常压渣油6个加工方案物料平衡Table 2 The material balance of six processing projects for Oman’s atmospheric residue(AR)

No.1—Processing by residue coking; No.2—Processing by residue fixed-bed hydroprocessing; No.3—Processing hy solvent deasphalting(70% DAO); No.4—Processing by solvent deasphalting(60% DAO); No.5—Processing by solvent deasphalting(50% DAO); No.6—Processing solvent deasphalting(70%DAO with hydrotreating)

表3 沙中常压渣油各加工方案物料平衡Table 3 The material balance of processing project of Arab medium’s AR

No.7—Processing by residue cocking; No.8—Processing by solvent deasphalting

表4 各重油加工技术路线不同方案综合指标Table 4 The complex index value of processing route of each heavy oil

从表4可知，对于加工阿曼常压渣油，固定床渣油加氢方案的高附加值产品产率和丙烯产量均优于渣油焦化加工方案，柴/汽质量比下降明显；溶剂脱沥青组合工艺方案的各项指标介于二者之间，且随着脱沥青油收率的增加，其高附加值产品产率和丙烯产率进一步增加，柴/汽质量比进一步下降；相对于脱沥青油直接进催化裂化装置的加工方案，脱沥青油通过蜡油加氢后进催化裂化装置加工方案的高附加值产率和丙烯产量要高于前者，柴/汽质量比也低于前者。

对于加工沙中常压渣油，溶剂脱沥青组合工艺方案的高附加值产品产率和丙烯产率略高于渣油焦化加工方案，分别提高了0.84百分点和0.55百分点；利用溶剂脱沥青组合工艺方案加工阿曼常压渣油的高附加值产品产率和丙烯产率与渣油焦化加工方案相比，分别提高了1.47百分点和1.14百分点，提高幅度要大于加工沙中常压渣油。

3 各方案经济效益对比分析

根据各方案流程模拟计算结果，结合各方案下装置的物耗成本、投资成本、公用工程消耗成本等数据，在35～100 USD/bbl国际原油价格下，计算每个方案在不同原油价格下的经济效益，在此基础上分析4项主要研究内容。

3.1 低油价下溶剂脱沥青组合工艺经济效益分析

对于阿曼常压渣油，渣油焦化、固定床渣油加氢和溶剂脱沥青组合工艺(脱沥青油收率为70%，DAO加氢)加工方案在35～100 USD/bbl国际原油价格下，其经济效益对比如图1所示。

图1 方案1、方案2和方案6的经济效益随国际原油价格的变化Fig.1 The profit vs international crude oil price of plan No.1, No.2 and No.6

从图1可知，在本研究的国际原油价格范围内，溶剂脱沥青组合技术的经济效益优于渣油焦化技术；随着国际原油价格的上升，经济效益优势逐渐扩大。由于在较低国际原油价格下(小于45 USD/bbl)时，国内成品油价格随着国际原油价格的降低幅度相对较小，形成“地板价”，出现了在“地板价”区间，盈利能力突然升高的现象；如果按照新加坡成品油市场价格趋势从45 USD/bbl国际原油价格往下自然延伸，溶剂脱沥青组合技术在国际原油价格40 USD/bbl 以下时，其经济效益优于固定床渣油加氢技术；在较大价格区间内，溶剂脱沥青组合技术的经济效益介于渣油焦化技术与固定床渣油加氢技术之间。在国际原油价格小于55 USD/bbl时，对于氢源不足，延迟焦化装置原料尚不够劣质化的企业推荐采用溶剂脱沥青组合技术。

3.2 脱沥青油收率对溶剂脱沥青组合工艺经济效益的影响

对于阿曼常压渣油，脱沥青油收率分别为70%、60%和50%的加工方案在35～100 USD/bbl国际原油价格下，其经济效益对比示于图2。

图2 方案1、方案3、方案4和方案5的经济效益随原油价格的变化Fig.2 The profit vs international crude oil price of plan No.1, No.3, No.4 and No.5

从图2可知，溶剂脱沥青装置DAO收率对经济效益的影响十分敏感。对于阿曼渣油，DAO收率50%时的该工艺经济效益大体与延迟焦化工艺相当；随着DAO收率上升，经济效益逐渐升高。对于常规原油，建议炼油企业采用重溶剂深脱操作模式操作溶剂脱沥青装置，有利于经济效益提升。

3.3 脱沥青油加氢与否对盈利能力的影响分析

对于用溶剂脱沥青装置加工阿曼减压渣油，其DAO先通过蜡油加氢处理后再进入催化裂化装置和DAO直接进入催化裂化装置加工2种加工方案在35～100 USD/bbl国际原油价格下，其经济效益对比示于图3。

图3 方案1、方案3和方案6的经济效益随原油价格的变化Fig.3 The profit vs. international crude oil price of plan No.1, No.3, and No.6

如图3所示，在40～100 USD/bbl国际原油价格区间内，溶剂脱沥青装置生产的DAO是否通过蜡油加氢装置精制后再进入催化裂化装置加工，对经济效益的影响并不明显，当国际原油价格大于100 USD/bbl时，DAO加氢方式开始显现出一定的经济效益优势，可以推测，对于加工原油硫含量较低的企业(如硫含量小于1.0%)，如果具备S Zorb工艺装置可以处理较高硫含量的催化裂化汽油，可以考虑DAO直接去催化裂化装置加工。

3.4 溶剂脱沥青组合工艺加工不同种类原油盈利能力对比

对于用溶剂脱沥青组合工艺加工阿曼常压渣油和沙中常压渣油2种加工方案在35～100 USD/bbl国际原油价格下，其经济效益对比示于图4。

图4 方案1、方案3、方案7和方案8的经济效益随原油价格的变化Fig.4 The profit vs. international crude oil price of plan No.1, No.3, No.7 and No.8

如图4所示，在本研究的价格体系内，用溶剂脱沥青组合工艺方案加工阿曼和沙中2种常压渣油，其经济效益均优于渣油焦化加工方案。相比于渣油焦化加工方案，溶剂脱沥青组合工艺加工较为轻质的阿曼原油的经济效益提升要明显好于加工较为重质的沙中原油的经济效益提升，说明用溶剂脱沥青组合工艺加工较为轻质原油的经济效益提升更为显著。对于延迟焦化装置原料已经十分劣质化的企业，不推荐采用溶剂脱沥青组合工艺，对于延迟焦化装置原料尚有较大劣质化空间的企业如中国石化沿江企业，推荐采用溶剂脱沥青组合工艺实施改造。

4 结 论

(1)在 35～100 USD/bbl 国际原油价格区间内，溶剂脱沥青组合技术的经济效益均优于渣油焦化加工方案，当国际原油价格低于42 USD/bbl时，溶剂脱沥青组合技术经济效益优于固定床渣油加氢技术，说明在低油价下溶剂脱沥青组合工艺具有经济效益优势。

(2)溶剂脱沥青装置DAO收率对经济效益的影响十分敏感。随着DAO收率上升，经济效益逐渐升高。对于加工常规原油，建议炼油企业采用重溶剂深脱操作模式操作溶剂脱沥青装置，有利于经济效益提升。

(3)在40～100 USD/bbl国际原油价格区间内，DAO是否加氢对经济效益的影响并不明显。对于氢源不足，加工原油硫含量不高且具备S Zorb工艺的炼油企业，推荐采用DAO直接去催化裂化装置加工的操作模式。

(4)利用溶剂脱沥青组合工艺加工较轻质原油带来的经济效益提升要明显好于加工较重质原油。针对氢源不足，延迟焦化装置原料尚不够劣质化的企业(如中国石化沿江企业)，采用溶剂脱沥青组合技术实施改造优化可以提升经济效益，值得推荐。

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The Market Prospect of Using Solvent Deasphalting Combination Process toProcess Typical Middle East Crude Oil Under the Low Oil Price

WANG Qi, ZENG Suzhu, XIE Zengzhong, LONG Jun

(ResearchInstituteofPetroleumProcessing,SINOPEC,Beijing100083,China)

Contrastive analysis is made to the economic benefits of several processing routes of Oman crude oil and Arab medium oil under 35-100 USD/ bbl(1 bbl≈159 L) international crude oil price. Processing routes including fixed-bed residual oil hydroprocessing, delayed coking and solvent deasphalting(SDA). The result showed that the economic benefits of SDA is superior to the delayed coking, when the international oil price is more than 35 USD/bbl. When the international oil price is less than 42 USD/bbl, the economic benefits of SDA are superior to the fixed-bed residual oil hydroprocessing. The refinery, with insufficient hydrogen source and delayed coking unit being able to process more inferior raw material, may consider to use SDA to improve the economic benefit and improve the adaptability of processing crude oil, when the international oil price is less than 55 USD/bbl. The more DAO yield the SDA unit can reach, the more economic benefit the refinery can get. The refinery processing low sulphur content oil may consider to let its DAO go directly into FCC unit as the feed without any hydrorefining processing.

solvent deasphalting; fixed-bed residual oil hydroprocessing; delayed coking; heavy oil processing; technical economy; deasphalting oil

2016-05-09

中国石化溶剂脱沥青组合技术路线研究与开发项目(CLY14050)资助

王琪，男，硕士，从事炼油厂流程优化与工艺评估领域工作；Tel：010-82368024；E-mail:wangqi.ripp@sinopec.com

1001-8719(2017)02-0379-07

TE624

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2017.02.025