页岩油深加工组合工艺的研究

陈 松，杨 光，周 扬，丁会敏，王晓栋

（黑龙江省能源环境研究院，黑龙江 哈尔滨150090）

页岩油深加工组合工艺的研究

陈 松，杨 光，周 扬，丁会敏，王晓栋

（黑龙江省能源环境研究院，黑龙江 哈尔滨150090）

本文提出了页岩油深加工领域中的一种新型加氢脱碳型、短流程的组合工艺，该工艺以全馏分页岩油作为原料，通过采用加氢精制和延迟焦化组成联合工艺生产精制柴油和/或低硫低凝柴油；副产品为精制石脑油；工艺系统甩出的焦化重蜡油可去下游装置作为催化热裂解装置的原料。该工艺解决了页岩油深加工过程所涉及的原料提质改善产品质量和轻质化增产轻质油两个核心问题，有效提升了页岩油资源利用效率和精深加工水平。

全馏分页岩油；加氢精制；延迟焦化

1 工艺开发背景

页岩油是油页岩热解时有机质受热分解生成的产物，其碳氢比类似天然石油，也称“人造石油”[1]。我国典型页岩油性质表现为“三高”即烯烃含量高、蜡含量高、氮含量高，均属高氮石蜡基油种。由于页岩油的性质与常规原油有很大差异，靠单一的工艺无法同时完成提质和轻质化过程，需要采取脱碳和加氢技术组成联合工艺进行处理，才能获得较理想的产率和高性能产品。

目前，国内已开发的3种组合工艺，各有其优势和不足，迄今为止均未实现工业应用，加之新技术、新工艺仍处于研发阶段，上游干馏炼油产出的粗页岩油难以通过下游深加工消化，已成为阻碍产业发展的瓶颈。因此，开发新型页岩油深加工组合工艺，将产业上下游结合起来一体化发展，提升油页岩综合利用的整体水平。

2 工艺流程

本工艺采取的技术方案是：预处理、减压蒸馏、加氢精制反应、延迟焦化反应、产品分馏工艺单元生产运输燃料和化工原料，主产品为精制柴油和/或低硫低凝柴油；副产品为精制石脑油；工艺系统甩出的焦化重蜡油可去下游装置，精制后作为催化热裂解装置的原料。其原则工艺流程见图1。

2.1 预处理单元

将全馏分页岩油依次送入原料油缓冲罐缓冲，罐间设置自动反冲洗过滤器，缓冲后进入减压蒸馏单元加工。原料油缓冲罐温度60～80℃、压力0.1～0.3MPaG。其工艺流程见图2。

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

2.2 减压蒸馏单元

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

自原料油缓冲罐抽出的全馏分页岩油经减压炉进入减压蒸馏塔进行减压蒸馏，产物为轻油、减一线柴油、减二线及减三线蜡油、过汽化油、残油和不凝气；减压蒸馏塔塔顶油气经冷凝冷却进入减压蒸馏塔塔顶回流罐进行气液分离，分出轻油汇入减一线柴油送加氢精制单元加工；自减压蒸馏塔侧线抽出减一线柴油、减二线及减三线蜡油、过汽化油，减压蒸馏塔塔底抽出残油；其中减一线柴油一部分经冷却返回塔顶作为回流，另一部分作为轻减压馏分油送加氢精制单元加工；减二线及减三线蜡油一部分经换热作为回流返塔，另一部分作为重减压馏分油去延迟焦化单加工；过汽化油一部分作为回流返塔，另一部分汇入塔底残油，塔底残油经蒸汽发生器发生蒸汽，作为减压渣油去延迟焦化单元加工；减压炉入炉温度355～365℃，出炉温度380～390℃；减压蒸馏塔塔顶压力25～35mmHg，闪蒸段压力45～58mmHg，进料温度370～390℃，塔顶温度60～80℃，塔底温度355～375℃。其工艺流程见图3。

图3 减压蒸馏单元工艺原则流程图Fig.3 Principle process flow of vacuum distillation unit

2.3 加氢精制单元

自减压蒸馏单元来的轻减压馏分油作为加氢精制单元的进料与新氢压缩机和循环氢压缩机来的混合氢混合，经换热后再与自延迟焦化单元来的焦化馏分油混合一同进入加氢进料加热炉加热并送至加氢反应器，在加氢保护剂和加氢催化剂的条件下完成加氢反应，加氢反应产物进入高、低压分离器进行分离，分离产物为低分气和低分油，其中由高压分离器顶排出的高分气进入循环氢脱硫塔脱硫；高分油经减压调节阀进入低压分离器进行分离，低分气去低压气体脱硫处理，低分油经换热去产品分馏单元分馏。加氢进料加热炉入炉温度220～240℃，出炉温度280～300℃；加氢反应器入口氢分压 6.0～8.0MPaG，平均压力 6.5～7.5MPaG，入口温度280～300℃，出口温度340～360℃，平均温度320～340℃，入口氢油比600∶1～1000∶1。其工艺流程见图4。

图4 加氢精制单元工艺原则流程图Fig.4 Principle process flow of hydrofining unit

2.4 延迟焦化单元

自减压蒸馏单元来的重减压馏分油和减压渣油与自产品分馏单元来的加氢尾油一同进入原料缓冲罐缓冲后泵送至焦化分馏塔，与分馏塔底循环油混合并送至焦化加热炉加热，经过四通阀进入焦炭塔底部，在焦炭塔内进行裂解和缩合反应，生成焦炭和油气；焦炭塔底分出未转化重油作为循环油返回焦化分馏塔；油气自焦炭塔塔顶至焦化分馏塔下段分馏，产物为燃料气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化轻蜡油和焦化重蜡油。焦化分馏塔塔顶油气经冷凝冷却进入焦化分馏塔塔顶回流罐进行气液分离，分出焦化石脑油分为两路：一路作为塔顶回流，另一路作为焦化馏分油送加氢精制单元加工；燃料气送气体回收装置回收LPG。焦化分馏塔侧线抽出焦化柴油、焦化轻蜡油和焦化重蜡油，焦化轻蜡油汇入焦化柴油一同作为焦化馏分油去加氢精制单元加工；焦化重蜡油分为两路：一路作为内回流返塔，另一路与焦化分馏塔进料换热冷却后送出装置。焦炭聚结在焦炭塔内经除焦后出装置。焦化加热炉入炉温度300～320℃，出炉温度490～510℃；焦化分馏塔入塔温度410～430℃，塔顶压力0.1～0.2MPaG，塔顶温度105～115℃；焦炭塔塔顶压力0.1～0.2MPaG，塔顶温度常温～440℃，塔底温度常温～500℃；其工艺流程见图5。

图5 延迟焦化单元工艺原则流程图Fig.5 Principle process flow of delayed coking unit

2.5 产品分馏单元

本工艺可提供两种主产品方案，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：全部生产精制柴油方案：自加氢精制反应单元来的低分油进入脱硫化氢汽提塔脱硫，塔顶油气进入脱硫化氢汽提塔塔顶回流罐进行气液分离，分出轻油作为塔顶回流；脱硫化氢汽提塔塔底油分为两路：一路作为精制柴油经换热送出装置，一路去产品分馏塔分馏，侧线抽出精制柴油一同作为主产品送出装置。

生产低硫低凝柴油兼顾精制柴油方案：脱硫化氢汽提塔塔底油进入产品分馏塔，塔顶油气送产品分馏塔塔顶回流罐进行气液分离，油相分为两路：一路作为塔顶回流，一路经冷却作为副产品精制石脑油送出装置；产品分馏塔塔底设置重沸炉，塔底抽出加氢尾油分为两路：一路送重沸炉加热后返回产品分馏塔，一路作为热源进入低凝产品塔塔底重沸器后，去延迟焦化单元加工。从产品分馏塔侧线抽出低凝馏分进入低凝产品塔，塔顶油气进入塔顶回流罐进行气液分离，分出一部分石脑油作为塔顶回流，另一部分作为副产品精制石脑油出装置；塔底油分为两路：一路进入重沸器加热后返回低凝产品塔，一路经换热冷却后作为低硫低凝柴油送出装置。脱硫化氢汽提塔入塔温度220～240℃、塔顶温度160～180℃、塔底温度 200～220℃、塔顶压力 0.4～0.8MPaG；产品分馏塔入塔温度220～240℃、塔顶温度150～170℃、塔底温度310～330℃、塔顶压力0.05～0.15MPaG；低凝产品塔入塔温度 210～230℃、塔顶温度170～190℃、塔底温度210～235℃、塔顶压力0.05～0.15MPaG。其工艺流程见图6。

图6 产品分馏单元工艺原则流程图Fig.6 Principle process flow of fractional unit

3 原料、产品的性质及产品分布

3.1 原料的性质

本工艺采用黑龙江省达连河及东宁矿区加工的页岩油作为原料，页岩油的性质见表1。

表1 页岩油的性质Tab.1 Properties of shale oil

3.2 各单元产品分布

3.2.1 减压蒸馏单元产品分布（表2）

表2 减压蒸馏单元产品分布表Tabl.2 Products distribution of vacuum distillation unit

3.2.2 延迟焦化单元产品分布（表3）

表3 延迟焦化单元产品分布表（m%）Tab.3 Products distribution of delayed coking unit

3.3 制取加氢精制柴油产品的性质（表4）

表4 加氢精制柴油产品的性质Tab.2 Products distribution of hydrogenated diesel oil

4 结论

（1）采用焦化馏分油返回加氢精制装置回炼工艺，提高了原料转化率和柴油产品的收率；采用重减压馏分油、减压渣油与加氢尾油混合作为延迟焦化装置的进料，降低了焦化气体和焦炭的产率，提高了焦化柴油的收率。

（2）采用本工艺加工全馏分页岩油具有轻质油收率高；产品方案灵活，可兼顾精制柴油和低硫低凝柴油的生产。

（3）通过采用加氢精制和延迟焦化组成联合工艺，拉长页岩油作为燃料路线的精深加工链条；挖掘和利用页岩油含有较高石蜡含量的特性，拓宽催化热裂解装置的原料来源，拉长页岩油的化工链条，提升产业的“油-化”结合度。

高效膜法让挥发性有机物变废为宝

挥发性有机物广泛存在于日常生活中，如加油站的汽油味、装修时的油漆味等，它们是雾霾和光化学烟雾等严重大气污染的罪魁祸首之一。但挥发性有机物同时又是重要的化工原料，是可以废物利用的“宝贝”。近日大连理工大学贺高红教授团队摘得第45届日内瓦国际发明展特别嘉许金奖，其专利项目“高效膜法回收挥发性有机物”创新性地使用多技术集成耦合工艺，实现了挥发性有机物高效率、高能效回收。

贺高红教授团队开发的多技术集成耦合工艺，将膜分离、透平膨胀制冷、浅冷和精馏等多技术梯级耦合集成，通过技术互补，提高了污染控制的覆盖范围。同时，该技术解决了膨胀制冷机进料的重组分夹带问题，使膨胀机能够稳定工作，持续补充高效膜法回收挥发性有机物的重要目标--轻烃增收所需的冷量，实现了低成本、低能耗的轻烃综合增收，轻烃回收率高于90%，回收能耗降低20%以上。

据了解，相关技术已在中石化、中石油等30多个项目成功应用，投资回收期均少于1年，每年为国家产生经济效益5亿元。

Study on combined technology of deep processing from shale oil

CHEN Song,YANG Guang,ZHOU Yang,DING Hui-min,WANG Xiao-dong
（Energy and Environmental Research Institute of Heilongjiang Province,Harbin 150090,China）

This paper provide the way of a new combined process of hydrogenation and de-carbonization of shale oil field in deep processing of short process.Producing the hydrofining diesel oil and/or the Low-sulfur and low pour point content diesel oil by all fraction shale oil through the combination of hydrofining and delayed coking,and by-product of hydrofining naphtha.HCGO from process system can act as the catalytic pyrolysis device of raw materials.The process solves the two core issues of product quality and light yield of light oil,to improve the efficiency and the level of deep processing and utilization of oil shale resources.

all fraction shale oil；hydrofining；delayed coking

TF135

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170474

2017-02-08

陈 松，男，硕士，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。