加入環(huán)戊烷對(duì)超臨界溶劑脫瀝青加工加拿大油砂瀝青的影響

加工加拿大油砂瀝青-煉廠的選擇與調(diào)整

國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)2013.11·82· refining&petrochemicals 煉化廣角 世界煉油工業(yè)已經(jīng)過(guò)百余年的發(fā)展歷程，現(xiàn) 代化的煉油企業(yè)仍需應(yīng)對(duì)原油來(lái)源及性質(zhì)變化、 油品需求結(jié)構(gòu)變化、油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)變化、安全環(huán) 保要求逐漸嚴(yán)格等一系列挑戰(zhàn)。bp、?？松?孚和殼牌公司在各自的未來(lái)能源展望報(bào)告中均指 出，2030-2050年，石油仍是生產(chǎn)交通運(yùn)輸燃料 的最主要原料，因此未來(lái)煉廠確保正常運(yùn)營(yíng)的關(guān) 鍵要素之一就是有穩(wěn)定長(zhǎng)期的、多元化來(lái)源的油 源，以避免因可能出現(xiàn)的政治危機(jī)、自然災(zāi)害等 原因造成供應(yīng)中斷。 隨著獲取常規(guī)原油資源的難度逐漸加大，美 國(guó)、歐洲和亞太地區(qū)的石油公司紛紛開(kāi)始與加拿 大、南美、中東、俄羅斯等資源國(guó)或地區(qū)的石油公 司合資，開(kāi)拓非常規(guī)原油上游開(kāi)發(fā)和下游加工的 機(jī)遇。在油價(jià)高位波動(dòng)、輕質(zhì)原油越來(lái)越稀缺的時(shí) 代，煉油企業(yè)可以從非常規(guī)原油中發(fā)現(xiàn)更多機(jī)會(huì)。 在

油砂瀝青是重要的非常規(guī)石油資源,其性質(zhì)組成是其加工方案及設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。對(duì)加拿大油砂瀝青(bitumen)的直餾輕瓦斯油(vlgo)、減壓瓦斯油(hvgo)和常壓渣油(atb)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià),對(duì)其加工性能作了分析判斷。

分析了加拿大油砂瀝青合成原油(sco)、大港原油以及混合原油(sco與大港原油的混合比例為3:7)的寬餾分性質(zhì)。sco石腦油餾分的芳烴潛含量較低,不是良好的催化重整原料?；旌显褪X油餾分是良好的重整原料。sco和混合原油汽油餾分是良好的蒸汽裂解制乙烯原料,但辛烷值不高,不宜作為汽油調(diào)合組分。sco的煤油餾分的芳烴含量高、煙點(diǎn)低、閃點(diǎn)低,不適合生產(chǎn)噴氣燃料;混合原油煤油餾分的酸度稍高、煙點(diǎn)略低、閃點(diǎn)低,通過(guò)精制可以生產(chǎn)1號(hào)噴氣燃料。sco柴油餾分凝點(diǎn)低、冷濾點(diǎn)低、硫含量低,用作調(diào)合餾分可降低調(diào)合柴油的冷濾點(diǎn),但其十六烷值低?；旌显筒裼宛s分可生產(chǎn)-10號(hào)車用柴油,但硫含量略高,十六烷值略低,需要精制。sco減壓餾分的氫碳原子比和烷基碳含量較低,而芳香碳含量較高,裂化性能低于大港減壓餾分的裂化性能,大港原油摻兌30%sco后減壓餾分的裂化性能有所降低。sco常壓渣油和減壓渣油的氫碳原子比低,膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和金屬的含量較低;而混合原油常壓渣油和減壓渣油的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和金屬的含量較高。

委內(nèi)瑞拉超重原油和加拿大油砂瀝青都是高密度、高黏度、高硫、高氮、高酸、高殘?zhí)?、高金屬、高瀝青質(zhì)的劣質(zhì)原油,不僅重餾分油和渣油中的金屬含量高,而且輕餾分油中的金屬含量也比較高,是當(dāng)今世界上最難加工的原油。除了難以開(kāi)采和開(kāi)采成本高以外,對(duì)于煉廠還存在難以輸送、難以脫鹽脫水、難以正常生產(chǎn)運(yùn)行等問(wèn)題。煉廠加工高硫高酸超重原油或油砂瀝青生產(chǎn)清潔燃料和裂解料難度很大:一是常壓直餾餾分油太少;二是減壓瓦斯油和減壓渣油太多;三是常減壓蒸餾各直餾餾分中硫含量和酸值都比較高,都需要深度精制或加工。而利用好高硫高酸超重原油和油砂瀝青的減壓渣油是用好非常規(guī)石油資源,提高輕油收率的關(guān)鍵所在。目前世界上只有委內(nèi)瑞拉4座加工奧里諾科超重原油和加拿大6座加工油砂瀝青的改質(zhì)工廠在生產(chǎn),產(chǎn)品為合成原油。正在建設(shè)中的加工委內(nèi)瑞拉超重原油的煉油廠有4座,計(jì)劃建設(shè)的油砂瀝青煉油廠只有1座。加拿大油砂瀝青改質(zhì)工廠的技術(shù)和生產(chǎn)水平都比委內(nèi)瑞拉超重原油改質(zhì)工廠高一些。我國(guó)三大石油公司與委內(nèi)瑞拉和加拿大的合作都取得了很大進(jìn)展,在我國(guó)煉油廠大量加工委內(nèi)瑞拉超重原油已指日可待,預(yù)計(jì)我國(guó)煉油廠加工加拿大油砂瀝青也為時(shí)不遠(yuǎn)。為此,建議有關(guān)科研項(xiàng)目應(yīng)抓緊工作,盡早提出研究成果和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決方案;同時(shí)著手開(kāi)展相關(guān)技術(shù),特別是減壓渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作;跟蹤國(guó)外有關(guān)加工技術(shù)研發(fā)的工作進(jìn)展,為我國(guó)的消化、吸收、再創(chuàng)新打好基礎(chǔ)。

委內(nèi)瑞拉超重原油和加拿大油砂瀝青是世界上重要的2種非常規(guī)石油資源,都屬于高密度、高黏度、高硫、高殘?zhí)?、高金屬、高瀝青質(zhì)的劣質(zhì)原油,常規(guī)煉油廠直接加工這2種原料會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題。目前,這2種非常規(guī)原油主要在其本國(guó)的改質(zhì)工廠進(jìn)行改質(zhì),得到的合成原油可作為煉油廠原料進(jìn)一步加工生產(chǎn)運(yùn)輸燃料和其他石油產(chǎn)品。委內(nèi)瑞拉現(xiàn)有4座超重原油改質(zhì)工廠,其中3座生產(chǎn)重質(zhì)高硫合成原油,另外1座生產(chǎn)高質(zhì)量的輕質(zhì)低硫合成原油。4座改質(zhì)工廠采用的核心改質(zhì)工藝都是焦化。加拿大現(xiàn)有6座主要的油砂瀝青改質(zhì)工廠,改質(zhì)途徑主要是焦化和/或加氫,生產(chǎn)的合成原油性質(zhì)也有所差別。非常規(guī)石油資源是未來(lái)我國(guó)煉油廠原料重要的接替資源,我國(guó)石油公司必須加快相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用,以技術(shù)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力,拓展與國(guó)際能源合作的機(jī)遇。

在加拿大油砂“奪寶”熱潮中,中國(guó)石油適時(shí)出去,除了戰(zhàn)略考慮外,技術(shù)上的日益成熟也增強(qiáng)了其投資油砂的信心。一直對(duì)高投資風(fēng)險(xiǎn)的油砂項(xiàng)目持謹(jǐn)慎態(tài)度的中國(guó)石油集團(tuán)終于出手了。6月21日,在加拿大阿爾伯達(dá)省會(huì)埃德蒙頓市舉行的“第三屆加中能源合作會(huì)議”上,中國(guó)石油集團(tuán)國(guó)際事業(yè)部主任章欣向外界透露,集團(tuán)已于今年1月在阿爾伯達(dá)省出租開(kāi)礦權(quán)土地的招標(biāo)中獲得258．6平方

分析了加拿大油砂瀝青合成原油(sco)、大港原油以及混合原油(由大港原油與sco混合得到,大港原油:sco=7:3)的性質(zhì),在此基礎(chǔ)上考察了三種原油窄餾分的物性。sco是低硫低凝環(huán)烷基原油,其硫、氮、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟和金屬含量,以及凝點(diǎn)都很低。sco的輕質(zhì)油收率高,350℃之前的質(zhì)量收率為55.37%,大于500℃的減壓渣油的質(zhì)量收率僅5%左右?；旌显褪堑土蛑虚g基原油,500℃時(shí)的總拔出率比大港原油提高了10個(gè)百分點(diǎn)?；旌显偷哪c(diǎn)、運(yùn)動(dòng)黏度,以及氮、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟和金屬含量都比大港原油有較大幅度的下降,其中鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大港原油的37.5μg/g降至混合原油的26.8μg/g。混合原油窄餾分的特性因數(shù)、苯胺點(diǎn)和酸度均低于大港原油相同沸點(diǎn)的窄餾分的數(shù)值,而混合原油窄餾分的運(yùn)動(dòng)黏度、密度和折光率均高于大港原油相同沸點(diǎn)的窄餾分的數(shù)值。

委內(nèi)瑞拉超重原油和加拿大油砂瀝青是目前世界上開(kāi)發(fā)利用程度相對(duì)較高的非常規(guī)原油資源。目前主要在其產(chǎn)地進(jìn)行稀釋或在該國(guó)的改質(zhì)工廠進(jìn)行改質(zhì),改質(zhì)方案主要有脫碳和加氫兩種,得到的產(chǎn)品送入煉廠進(jìn)一步加工生產(chǎn)運(yùn)輸燃料和其他石油產(chǎn)品。委內(nèi)瑞拉現(xiàn)有4個(gè)超重原油改質(zhì)工廠,生產(chǎn)高質(zhì)量的輕質(zhì)低硫合成原油或重質(zhì)高硫合成原油。加拿大現(xiàn)有6個(gè)主要的油砂瀝青改質(zhì)工廠,生產(chǎn)不同品質(zhì)的合成原油。近年來(lái),我國(guó)石油公司分別與委內(nèi)瑞拉和加拿大的能源公司就超重原油和油砂瀝青的開(kāi)發(fā)利用開(kāi)展了多項(xiàng)合作,隨著合作的深入,我國(guó)煉油企業(yè)加工這兩種非常規(guī)原油的機(jī)會(huì)也將越來(lái)越多。為更好地利用這些資源,提出了加快開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非常規(guī)原油加工技術(shù)的建議。

對(duì)綏中原油、加拿大油砂瀝青進(jìn)行了物性分析,對(duì)兩種原油混煉生產(chǎn)重交通道路瀝青進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明綏中原油混煉加拿大油砂瀝青生產(chǎn)的重交通道路瀝青性能,特別是瀝青蠟含量、低溫性能以及sbs改性瀝青相溶性等性能有明顯的改善。

重油梯級(jí)分離技術(shù)作為重油輕質(zhì)化的新工藝,它通過(guò)耦合渣油萃取和瀝青噴霧造粒過(guò)程,有效的簡(jiǎn)化重油處理的工藝流程,減少設(shè)備成本。在此工藝流程中,處于超臨界狀態(tài)的戊烷的閃蒸速率對(duì)瀝青造粒質(zhì)量起到了關(guān)鍵作用。根據(jù)其減壓過(guò)程中的質(zhì)量和熱量傳遞機(jī)理,改進(jìn)了戊烷閃蒸的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并將其植入到cfd軟件fluent中,使其能較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)閃蒸霧化的非平衡熱力學(xué)過(guò)程。同時(shí)對(duì)氣液戊烷和瀝青的三相閃蒸流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果顯示噴嘴結(jié)構(gòu)是控制閃蒸速率的關(guān)鍵,直接影響了瀝青造粒的質(zhì)量;此外瀝青相的加入為戊烷的相變過(guò)程提供了更多能量,提高了戊烷在噴嘴內(nèi)的汽化率。

英荷殼牌加拿大子公司宣稱建在加拿大艾伯塔省scofford油砂瀝青改質(zhì)工廠的10萬(wàn)桶／日擴(kuò)能改造工程已竣工投產(chǎn)，使油砂瀝青改質(zhì)能力達(dá)到25．5萬(wàn)桶／日。該改質(zhì)工廠把jackpine和muskegriver露天開(kāi)采分離的油砂瀝青進(jìn)行改質(zhì)。殼牌公司計(jì)劃通過(guò)提高效率和脫瓶頸工程進(jìn)一步提高改質(zhì)工廠的改質(zhì)能力。

利用實(shí)驗(yàn)室固定式流化床反應(yīng)裝置，考察了將孤島渣油的超臨界溶劑脫瀝青油（ｄａｏ）摻入到孤島減壓瓦斯油（ｖｇｏ）中對(duì)其催化裂化反應(yīng)結(jié)果的影響。

以煤焦油瀝青為原料,在高壓反應(yīng)釜中,選擇合適溶劑在超臨界流體狀態(tài)下制備了瀝青泡沫,經(jīng)過(guò)氧化、炭化制備成泡沫炭。根據(jù)瀝青的流變性能和溶解性能選擇了甲苯作為溶劑,考察了溶劑比例、發(fā)泡溫度、壓力及壓力釋放速率對(duì)瀝青泡沫孔結(jié)構(gòu)的影響。從超臨界體系相平衡分析了超臨界流體對(duì)瀝青泡沫形成的作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明,在溶劑比例為10%~50%,初始?jí)毫?.5~4.0mpa,發(fā)泡溫度在290~315℃,保溫時(shí)間4小時(shí),壓力釋放速率為0.5~1.0mpa/s的條件下,制備出泡孔結(jié)構(gòu)均勻、孔徑分布300~1500μ、開(kāi)孔率高的瀝青泡沫。通過(guò)調(diào)節(jié)不同的溶劑比例、發(fā)泡溫度和壓力、壓力釋放速率等條件,可以控制瀝青泡沫的孔結(jié)構(gòu)。

加拿大紐賓士域大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種一步低溫超臨界工藝，從油砂中提取瀝青并將其改質(zhì)。該工藝首次將對(duì)油砂的超臨界抽提和在超臨界流體中進(jìn)行有機(jī)物的加氫結(jié)合在一個(gè)步驟中。已經(jīng)用c02／h2混合物與多相銠、釕和鈷加氫催化劑，從少量油砂樣品中提取出瀝青并生產(chǎn)出硫和重金屬含量較低的原油。最近的研究中使用了超臨界戊烷或己烷和comoni工業(yè)煉油催化劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該工藝操作溫度和氫耗較低。目前正尋找工業(yè)化合作伙伴。

利用溶劑脫瀝青裝置加工處理高密度的阿曼和巴士拉混合純?cè)?在適宜的操作條件下,考察了裝置的最大處理量和脫瀝青油的收率,分析了脫瀝青油和脫油瀝青的產(chǎn)品性質(zhì)。結(jié)果表明:溶劑脫瀝青裝置處理純?cè)蜁r(shí),由于純?cè)臀镄詷O差,導(dǎo)致脫瀝青油收率為30.78%,脫油瀝青收率為69.22%,裝置能耗相比加工原混合原料時(shí)增加了28.38%。

溶劑脫瀝青裝置加工渣油分析

溶劑組成對(duì)脫瀝青油殘?zhí)康挠绊?/p>

使用間歇式超臨界水(supercriticalwater,scw)高壓釜對(duì)太原化肥公司焦化廠煤焦油瀝青(太化瀝青)的輕質(zhì)化反應(yīng)性進(jìn)行了研究?？疾炝朔磻?yīng)溫度(400～480℃)、停留時(shí)間(1～80min)和反應(yīng)壓力(23.1～39.5mpa)對(duì)太化瀝青反應(yīng)性的影響。對(duì)產(chǎn)物組成及輕油中的化學(xué)品含量做了定性和定量分析。比較了不同來(lái)源的煤焦油瀝青在scw中的反應(yīng)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:太化瀝青在scw中發(fā)生了輕質(zhì)化反應(yīng),反應(yīng)后的輕油質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增大,瀝青質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低,是太化瀝青在scw中發(fā)生反應(yīng)的主要組分。與溫度相比,壓力和停留時(shí)間對(duì)太化瀝青的輕質(zhì)化反應(yīng)影響相對(duì)較小。對(duì)產(chǎn)物的分析表明,太化瀝青在scw中反應(yīng)后產(chǎn)物輕油中的化學(xué)品含量明顯高于在原料中的比例。煤焦油瀝青的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)其在scw中的反應(yīng)性有較大影響。

介紹了溶劑脫瀝青裝置的生產(chǎn)工藝，指出影響脫瀝青油（dmo）收率和質(zhì)量的主要因素是加工油種、溶劑組成、溶劑比、抽提器和沉降器的溫度和界面。通過(guò)采取根據(jù)不同原料性質(zhì)制定不同生產(chǎn)方案、保持溶劑成分合格、選擇合格的兩器溫度、選擇恰當(dāng)?shù)娜軇┍龋瑖?yán)格控穩(wěn)兩器界面這幾項(xiàng)措施后，提高了dmo的收率。

本文介紹了茂名煉廠丙脫裝置1989年以來(lái)加工進(jìn)口油的情況和幾種較為適宜生產(chǎn)道路瀝青的渣油的生產(chǎn)條件,提出了加工進(jìn)口油中遇到的一些問(wèn)題及解決方法.

油砂瀝青油為高密度、高黏度、高金屬含量、高殘?zhí)康牧淤|(zhì)原料,采用沸騰床加氫催化劑,利用高壓釜進(jìn)行加氫處理,考察了反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)其反應(yīng)性能的影響,以尋求最佳的沸騰床加氫處理反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著反應(yīng)溫度升高、反應(yīng)時(shí)間增加,油砂瀝青油的加氫生成油中fe,na,ni,v含量和殘?zhí)恐饾u降低,最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度430℃、反應(yīng)時(shí)間80min,在該條件下,fe,na,ni,v的脫除率分別為99.97%,99.99%,98.11%,99.61%,殘?zhí)拷档吐蕿?2.61%。利用沸騰床進(jìn)行油砂瀝青油的加氫處理,可以有效改善油品性質(zhì),滿足深加工要求。