劣质重稠油在悬浮床加氢裂化装置上的深加工

魏江涛，毛吉会，李增勃，胡金余，吕君君

（陕西延长石油（集团）有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心，陕西 西安 710075）

根据相关资料显示，中国有丰富的稠油资源，但需促使石化化工企业、科研开发和工程设计等相关单位联合，将重质原油加工成优质的轻质燃料油和化工原料［1］。

延长石油低渗透油田采收率降低，开采成本高居不下，加上国际油价大幅震荡，延长石油目前面临前所未有的危机和挑战，海外及国内重稠油资源丰富成本也低，在沿海布局重稠油加工基地，可以有效缓解延长石油集团生存难题，实现可持续高质量发展，提高企业效益及竞争力。利用现有悬浮床加氢裂化装置技术进一步探索完善各类重稠油在该技术上的应用以及丰富数据库内容［2］。

1 重稠油加工工艺技术的现状

目前随着对原油的不断开采，使轻质原油储存量日益减少，但是随着相关开采技术的不断提升，使大量重油、超重油及稠油等均被开采出来，而重稠油具有轻质组份少而胶质沥青含量高；硫、氧含量较高；金属含量较高，尤其是镍、钒含量高；直链烷烃含量少；流动性差，黏度较大等特性［3］。根据相关数据表明国内重质原油储量丰富，例如辽河、胜利、克拉玛依等油田均存有大量重质原油，数量巨大，但因加工手段有限，使轻油产量无法得到较好提升，重稠油加工技术主要有4种［4，5］。

1.1 减黏裂化与热裂化工艺

减粘裂化和热裂化工艺已较成熟。可将黏度高的重劣质油进行热裂化后得到低黏度燃料油，也可以通过降低黏度改善重劣质油流动性，进而有利于重劣质油在管道中输送以及后期加工。然而减粘裂化和热裂化工艺技术已较为广泛应用。但是国内外一些企业为了更好地提高反应苛刻度和轻质油收率，有些国外企业已研究出临氢减黏裂化和供氢减黏裂化工艺技术，也可以将减粘裂化和多种重劣质油深加工工艺相互进行组合。

（1）减粘裂化+溶剂脱沥青可作为催化裂化和加氢工艺处理提供原料；（2）减压深加工+减粘裂化是投资较少、效益较好的深加工工艺路线［6］。根据相关文献表明减粘裂化仍可以与较多工艺进行两两或多种组合，已更好的为重劣质油深加工提供科学合理的工艺技术。

1.2 渣油焦化工艺

渣油焦化工艺技术成熟，具有渣油转化率较高，对原料适应性强，投资和生产成本较低等特征，被广泛应用于劣质重油深加工领域。在渣油焦化技术中有延迟焦化、流化焦化等技术，在相比之下流化焦化是具有连续操作，易操作，处理量大等特点，能较好的处理延迟焦化难以处理的重劣质油。为了很好的利用所产的焦炭，可将流化焦化与循环流化床废锅工艺进行结合［7］。

1.3 溶剂脱沥青工艺

溶剂脱沥青是将渣油中最劣质的组分沥青质先脱除，再将脱油沥青进行延迟焦化或其它利用相关工艺技术，可生产汽柴油等产物，降低了焦炭产率。随着重质劣质油处理量不断上升，为了处理好重质劣质油，可将溶剂脱沥青与与渣油加氢裂化、气化相互联合，脱沥青可作为加氢裂化或催化裂化工艺原料，沥青作为气化原料可制氢气和发电，该技术适用性强，投资低，操作简单。

1.4 渣油加氢裂化工艺

渣油加氢裂化工艺技术主要已固定床、沸腾床和浆液床等3种技术为主，目前已在企业运行的装置中，固定床加氢裂化装置占主导力量。但是固定床加氢裂化的转化效果欠佳，若要提高转化率，就必须要让多环芳烃和胶质的结构遭到破坏，势必会使反应床层因沥青质的析出和沉淀进而让反应器结焦。

为了更好发展该工艺，可采取：（1）在重溶剂油中加入高芳香性组分的原料，以更好的提高重溶剂油溶解沥青质的能力，很好的保证较长的开工周期；（2）改进催化剂，其作用就是加工重劣质的渣油。需不断研究提高催化剂的孔隙率，这样可以使重金属和焦炭容量得到提升，从而保证开工周期的延长，但这样会使催化剂活性和机械强度下降，因此必须处理好2者之间相互对立的矛盾关系，才能使该工艺的改进效果得到最大的收益。

2 劣质重稠油悬浮床加氢裂化中试工艺流程

将原料劣质重油加入转运罐，引低压氮气将转运罐原料加入原料罐，原料油经悬浮床进料循环泵及悬浮床高压进料泵升压至所需压力后，与加热后的循环氢及新氢混合，进入悬浮床预热器加热至反应所需温度后进入悬浮床反应器，在450～470℃左右温度和催化剂作用下，进行热裂解和加氢反应。

将合成气引至膜分离装置，分离出来的新氢经新氢压缩机升压并调压至所需压力后分成3路。

（1）作为悬浮床原料反应氢，和来自悬浮床循环氢压缩机的循环氢混合进入预热器加热后，在悬浮床铝浴加热器前混入反应系统；（2）作为冷氢进入悬浮床热高分底部；（3）作为反应器测压差新氢分别进入反应器的顶部和底部。

悬浮床加氢反应产物进入悬浮床热高压分离器进行气相与油渣的分离。从悬浮床热高压分离器底部分离出的油渣主要含未转化原料、添加剂和小部分的馏分油，通过高压差特殊减压阀减压后进入悬浮床热低压分离器，闪蒸出来的油气经悬浮床热低分气冷却器冷却后进入悬浮床热低分气分离器进行气液分离，冷低压分离器顶部气体经悬浮床放空气分液罐后进入悬浮床碱洗塔。

悬浮床碱洗塔通过碱洗塔循环泵从塔底将碱液打至塔顶，与塔底进入的含硫干气逆向接触，气体中的硫化氢溶解于碱液中，发生中和反应。碱洗塔中碱度通过补充碱液及外送废碱液进行控制。脱除H2S后的干气排至火炬。

从悬浮床热高压分离器分离的热高分气经悬浮床热高分气水冷器冷凝冷却后进入悬浮床冷高压分离器进行气液分离。为防止热高分气中NH3和H2S在低温下生成铵盐结晶析出，堵塞管道，在进入冷高分前注入脱盐水。

悬浮床冷高压分离器底部的热高分油和水至悬浮床产物油水分离器进行油品及酸性水的分离。冷高分气相经悬浮床循环氢压缩机入口冷却器及悬浮床循环氢压缩机入口分液罐分离液滴后，进入循环氢压缩机升压后进入反应系统循环。

3 劣质重稠油深加工工艺条件等方面的研究趋势

影响劣质重稠油深加工的主要原因是原料中的重金属、残炭和硫含量，可根据劣质重油深加工难易度的不同进行选择合适的深加工路线［9］。

（1）低硫重油通常选择催化裂化和延迟焦化工艺技术进行加工。选择催化裂化工艺加工，要求原料中残炭小于10%、重金属含量小于25 mg/g。

选择延迟焦化工艺加工，要求原料中残炭大于10%、重金属含量大于25 mg/g。

（2）轻质及部分中质含硫重油，可选择固定床渣油加氢+催化裂化工艺组合进行加工残炭小于15%、金属含量小于150 mg/g的原料。

（3）重质及中质含硫重油，可选择焦化或组合工艺如：减粘裂化与溶剂脱沥青、溶剂脱沥青+沥青气化+脱沥青油加氢、深度热裂化+残渣油气化，来加工残炭大于15%、金属含量大于150 mg/g的劣质重油［10］。

渣油沸腾床加氢裂化技术［11］特点就是处理具有高硫、高残炭、高金属的劣质渣油，与固定床加氢处理技术相比较具有较高的转化率，但整个加工过程仍有25%～45%的尾油未转化，则存在装置投资大、操作技术复杂等问题，因此在工业应用上不如固定床普遍。

悬浮床加氢裂化技术具有原料适应性强，适合于高金属、高残炭、高硫、高酸值、高黏度劣质重油的深加工，具有转化率高、轻油收率高、产品灵活、质量好、加工费用低等优点，正在建设多套工业装置，具有很好的发展前景，但是操作压力高。为了更好地降低操作条件，拓宽原料适用性，需不断发展研究微界面悬浮床加氢裂化工艺技术，将高压、高氢油比改变为中低压、低氢油比，已更充分加强临氢热裂化在反应传质传热效率。

试验表明，微界面悬浮床技术原料适用性较宽，但存在操作条件较为苛刻，危险系数较高以及对反应器内生焦及带焦困难的问题，需要不断进行摸索研究。结论认为反应器压差、热高分排液、转化率、液收等变化与原料性质、4组分含量等均有重要作用，有可能4组分中饱和分、芳香分含量的高低对微界面体系中加氢裂化反应影响较大。

结合前期试验，进一步加强冷模试验的研究，更好地、直观的了解微界面发生器效果，为微界面发生器的研发改进打好基础，进而保证中试装置长周期、平稳、安全运行。在试验运行过程中，单从热高分排液情况来看，山东2#减渣在微界面悬浮床体系反应效果好于长庆减渣，从现场原料流动性观察，流动性差的山东2#减渣反应效果较好。

在悬浮床加氢裂化技术研究探索中，在要求高转化率的条件下，要有效的调整系统反应条件，避免在操作过程中发生结焦；进一步开发具有高加氢活性、高分散性、能够循环使用的催化剂是该技术的核心技术，对整个反应系统是否能有效的抑制生焦，对转化深度的提高以及解决悬浮床加氢裂化过程产物中少量未转化的重质油，成为该技术是否成功的关键因素，对装置的投资建设、操作运行等具有重要作用。

4 结束语

在悬浮床加氢裂化技术研究中，仍以悬浮床加氢裂化为重油深加工的核心工艺，改质工艺条件，拓展原料的适用性，为工业示范装置开车以及重劣质油深加工数据库建设提供技术支撑，为后期生产清洁燃料，做好该工艺技术推动协调发展。结合现有科研平台和技术，挖掘装置潜能，已提高重劣质油深加工的水平和对劣质重油资源的适应性，并且根据情况可研究发展相关工艺进行组合，为重劣质油深加工拓宽工艺技术范围，已更好地提高重劣质油的加工量。

为了加快研究和发展悬浮床加氢裂化重稠油转化加工技术，需要建立更加完善的重稠油加工数据库系统，以及企业重稠油加工方向进行技术储备，更好地为工业示范装置项目后期试车寻找拓宽原料油。