含硫原油的加工工艺

含硫原油的加工工艺含硫原油的加工工艺本文发表于石油与天然气化工2004年第1期徐志达单石灵中国石化股份广州分公司技术开发中心（广州510726）摘要综述了含硫原油的要紧性质、加工面临的问题和应采取的工艺，认为加工含硫原油的关键是选取合适的渣油加工工艺；应提高 原料和产品的脱硫能力。关键词含硫原油性质加工工艺世界原油的硫含量在不断升高，目前硫含量在1%以上的原油占世界原油总产量的55%以上。据推测，原油平均 相对密度将上升到0.863 3 g/cm3,硫含量将上升到1.6%。2001年中国石油化工集团公司下发了加工高含硫原油安全治理规定，明确含硫量在1%以上的原油为高含硫 原油。随着我国沿海炼油厂加工含硫原油规模的不断扩大和我国环保要求的不断提高，加工含硫原油所面临的问题 也越来越多。含硫原油有两个比较突出的特点，一是硫含量高，如伊朗拉万原油的硫含量高达1.938%，其大于500C 的减压渣油硫含量高达4.304%；二是轻馏分多，蜡油收率较高，如沙特拜里原油小于180C轻馏分质量收率达22.39%， 而我国胜利原油小于180C轻馏分质量收率只有4.18% （几乎不含C3和C4）。因此加工含硫原油带来了加工工艺的改 动、设备的腐蚀与防护，以及环境爱护等问题。1含硫原油的要紧性质含硫原油要紧来自中东，如沙特、伊朗、伊拉克、阿联酋、科威特、阿曼等国家，其要紧性质见表1。从中可见， 含硫原油与中国胜利原油相比，轻馏分都较多，密度、粘度、酸值、胶质、凝点和闪点都较低，帆含量则普遍较高， 各段馏分的硫含量都较高。表1含硫原油的要紧性质原油种类伊朗拉万沙特轻质伊朗重质伊朗轻质沙特拜里加蓬曼吉美国北坡阿曼阿联酋穆尔班中国胜利评判日期1997-1995-1997-1995-1995-1997-1998-1997-1993-1998-08-0603-0603-0508-2712-2306-2307-2709-1706-0305-20硫含量,1.93801.83601.72201.51201.33701.31301.09101.01800.86000.7110密度/ （g-3）0.86160.85950.87560.85720.84150.87940.87360.85340.82390.9124凝点/C-22-30-30-16-30-15-30-30-715开口闪点/C2821212818284725500 C收率,26.5126.4231.8128.5220.2634.2230.7532.1314.6547.74汽油含硫,0.0620.0290.1000.0480.0430.0420.0050.0390.01120.005煤油含硫,0.3840.2100.4120.2570.1560.3100.1060.1820.1280.134柴油含硫,1.5981.4601.2231.1021.1680.6940.7210.6000.9000.371蜡油含硫,2.4772.4231.7971.7511.9181.0891.2731.0641.4100.490减渣含硫,4.3043.9433.3023.3473.2052.3732.3682.2132.2801.291注：均油轮采样。2加工工艺的选择2.1常减压蒸僧加工含硫原油时，装置的处理量必须下降。这是因为常减压蒸馏装置常压部分的最大拔出量是一定的，而含硫 原油的轻油收率较高，C3以下（70C）馏分收率一样大于4%，导致初馏塔和常压塔上部的负荷增加，因此必须降 低装置的处理量。常压塔上部的负荷增加表现在初馏塔和常压塔顶气量、顶回流量和侧线拔出量的增大。因此有必要增设轻烃回 收装置；降低处理量，降低初馏塔进料温度以降低常压蒸馏塔塔顶负荷；把常压蒸馏塔塔顶泵、一线或二线泵能力 扩大，以增加常压蒸馏塔处理能力；把含硫原油与其它原油混炼，并启用初馏塔侧线。单炼中东油或轻质油（如瓦利欧原油），轻油收率高，渣油量较少，导致高温热源减少，常压炉换热终温低，大 大增加了加热炉负荷。炉膛温度已接近800C，加热炉操作灵活性差。常顶及常一收率专门高，塔顶负荷较大，常压 塔操作较为困难，对质量阻碍专门大。在油种搭配上应均衡考虑各产品收率，有利于整个装置换热网络的合理安排 及处理量的提高。2.2汽油僧分含硫原油汽油馏分的要紧性质见表2。从表2中可见，与胜利油相比，含硫原油的汽油馏分收率高、芳潜低、 辛烷值低。链烷烃含量较多的汽油馏分适合作乙烯装置的原料，如伊朗拉万、沙特拜里、阿曼、伊拉克和科威特原 油生产的汽油馏分；而芳烃和环烷烃含量较高的汽油馏分适合作催化重整原料，如伊朗重质、部分阿联酋原油生产 的汽油馏分。表2含硫原油汽油馏分的要紧性质原油种类伊朗拉 万伊朗重质沙特拜里阿曼中国胜利收率，%19.0018.1522.3916.314.18硫含量，%0.0620.1000.0430.0390.005硫醇硫含量（X10-6）355291.4280225.55.7研究法辛烷值45.650.5404051.5族组成，%链烷烃70.6563.0872.8372.5247.83环烷烃17.8329.4015.7421.0046.43芳烃11.527.5211.436.334.66较为理想的方案是把含硫原油汽油馏分分成轻石脑油（60C）和重石脑油（60180C）两部分。轻石脑油芳 烃含量专门低，而链烷烃含量在90%以上，是制氢和乙烯装置的优质原料，也可用于芳构化生成芳烃同时生产部分氢 气。洛阳石化工程公司的轻烃芳构化技术已通过中国石化集团公司的鉴定。2.3煤油僧分含硫原油煤油馏分的要紧性质见表3。从表3能够看出，含硫原油的煤油馏分收率较胜利油高，烷烃（包括环烷 烃）较高，硫醇硫含量也较高，因此需脱硫醇处理。值得注意的是中东含硫原油煤油馏分的烟点普遍较胜利油的高。表3含硫原油煤油馏分的要紧性质原油种类伊朗拉万伊朗重质沙特拜里美国北坡阿曼中国胜利收率，%14.5711.6714.0211.8212.526.57硫含量，%0.3840.4120.1560.1060.1820.134硫醇硫含量（X10-6140.713.02301.673.67.2无烟火焰高度/mm182221192419点灯试验不合格不合格不合格不合格不合格不合格族组成，%（v）烷烃（包括环烷烃）77.3580.8479.7573.9483.2567.31芳烃22.6519.1620.2525.0716.7530.892.4柴油僧分由表4可知，含硫原油的柴油馏分的硫含量都较高，不能满足轻柴油国家标准的要求（硫含量小于0.2%），因 此必须用加氢工艺进行深度脱硫。含硫原油的柴油馏分收率较高，而且凝点较低，可生产低凝柴油。考虑到加工成 本和氢源限制，全馏分进行加氢不太可能，因此可把常二和常三分开，常三进加氢，而常二进电精制。表4含硫原油柴油馏分的要紧性质原油种类伊朗拉万伊朗重质沙特拜里美国北坡阿曼中国胜利收率，%17.7116.5919.7817.0817.6112.31硫含量，%1.5981.2231.1680.7210.6000.371凝点/c-7-12-13-12-10-2十六烷值494951455452.4族组成，%烷烃（包括环烷烃）58.5160.0553.6268.3274.7567.41芳烃41.4939.9546.3831.6825.2531.532.5蜡油僧分由表1可知，含硫原油的蜡油馏分的硫含量都较高，在1%以上，一样都要通过加氢处理才能作催化裂化原料。若直截了当作催化裂化原料必定造成催化裂化烟气中SOx含量超标，因为催化裂化再生烟气中SOx排放量与催化裂 化原料中的硫含量有一定的关系1如图1所示。图I催化裂化皿料硫# *与圳顿K含W的关系法efzr如京二?芸工工艺。渣油延迟焦化投资低，经济效益较好;含硫原油的蜡油馏分是加氢裂化的好原料。对无加氢裂化装置的 炼油厂，含硫原油蜡油可进催化裂化，但必须采取一些措施，如 含硫原油与低硫原油混炼，含硫原油的蜡油先加氢处理再催化裂 化，或采纳催化裂化再生烟气脱硫技术。也可采纳加氢裂化和催 化裂化联合工艺，加氢裂化尾油作润滑油、乙烯装置或催化裂化 装置的原料。从国外加工含硫原油的蜡油情形来看，理想的工艺路线是加 氢裂化。因为加氢裂化不仅产品质量好，而且脱硫比较完全。但 我国因条件所限，仍将以催化裂化为主。2.6减压渣油含硫原油的减压渣油的硫含量在2%以上，目前要紧两类加渣油加氢轻油产率高，无低价值难销副产品，利税值高，但投资较大，假如与国外相比仍有潜力可挖，可与脱碳方案经济效益持平，值得进一步推广应用。a）固定床渣油加氢脱硫技术要紧由雪弗龙公司垄断，其占世界的50%。应付高金属进料，固定床反应器前应增 设移动床爱护反应器，或可轮换操作的爱护反应器。大连石化采纳常压重油加氢脱硫工艺（ARDS）；齐鲁石化采纳减 压渣油加氢脱硫工艺（VRDS）；茂名石化采纳减压渣油加氢脱硫工艺（S-RHT）。这些工艺尽管比较理想，但仍存在问 题。洛阳石化工程公司炼制所对S-RHT重油进行催化裂化试验结果说明，进入焦炭的硫约占S-RHT重油总硫的35%， 而用中国原油蜡油则进入焦炭的硫约占蜡油总硫的10%，因此含硫原油渣油经加氢处理后，其重油作催化裂化原料仍 存在烟气中SOx含量高的问题。该所正在研究开发含硫渣油ROP-RHT-RFCC （渣油预处理一重油加氢处理一重油催化 裂化）组合工艺，结果说明，ROPX艺对含硫渣油的脱硫率并不高，但有明显的脱碳、脱重金属和减粘成效；RHT的 工艺压力等级比VRDS显著降低；该组合工艺需完善的是ROP烟气脱硫技术1。加氢裂化生产灵活性强，产品质量好，但投资也高，如采纳单程通过，尾油生产润滑油、蜡等高产值产品方案， 则经济效益明显改善，甚至优于催化裂化。若将450C或480C渣油加氢，350450C或480C轻蜡油进加氢裂化， 则由于干点降低，估量在中压（W10MPa）下加工即可。如此既可达到增产中间馏分的目的，又可降低投资，改善 经济性。中东VGO含氮量较低，适合作加氢裂化原料。氢气的来源是加氢工艺应用的关键。国外用炼厂气、天然气、石脑油制氢差不多比较成熟，也大量应用。但关 于天然气不足的地区用石脑油制氢经济上不合算，一样用焦炭或硬沥青部分氧化制氢更具吸引力。这种工艺应用， 其意义不限于解决氢源，还在于解决焦炭和硬沥青的出路问题，因此值得重视。b）脱碳工艺已工业化的技术要紧有延迟焦化、灵活焦化、ART（沥青渣油预处理）及溶剂脱沥青等。延迟焦化 和溶剂脱沥青的组合工艺投资最少，效益较高，但需解决高炉焦的出路问题。高桥石化和广州石化对含硫原油渣油 进焦化作过探究，关键是解决高硫焦的出路问题；镇海石化采纳焦化工艺，通过引进福斯特一惠勒的循环流化床锅 炉（CFB）技术，解决了高硫焦的出路问题。CFB能够燃用高硫焦，对环境又没有阻碍，从而打开了高硫焦的销路。 美国高硫焦的市场要紧是电力工业。另一个工艺是脱沥青或氧化沥青，如日本千叶炼油厂、韩国油公炼油厂的氧化沥青，新加坡东方壳牌炼油厂和 科威特艾哈迈迪炼油厂都有沥青装置。我国的石科院和洛阳炼制所已对含硫原油的渣油溶剂脱沥青进行试验，但未 有工业应用报告。通过原油评判分析，认为大部分中东含硫原油都可生成沥青，只有阿联酋穆尔班、也门马瑞普原 油不适合生成沥青4。3结语含硫原油加工最关键的是渣油加工路线的选择。炼油厂在加工含硫原油时应采取如下计策：a）硫原油和低硫原油搭配进行混炼，以使硫含量不超过设计规定值。b）馏塔和常压蒸馏塔应增设轻烃回收装置；应在蒸馏装置以及后续的加氢、重整等高温重油部位，选择耐高温 硫腐蚀的合金材料，加强在线监测，以确保装置的长周期运行。c）汽油馏分分成轻石脑油（小于60C或70C ）和重石脑油两部分。轻石脑油芳烃含量专门低，而链烷烃含量 在90%以上，是制氢和乙烯装置的优质原料。d）虑到加工成本和氢源限制，最好把柴油馏分常二线和常三线分开，常三进加氢，而常二进电精制。e）化裂化装置应增设烟气脱硫设施，以解决SOx对环境的污染问题。f）燃烧高硫焦的CFB技术的应用、含硫渣油生产高等级道路沥青技术的开发。参考文献1廖家祺，王更新.加工中东含硫原油面临的问题和计策.炼油设计，2000，30 （1）： 152陶宗乾，尹恩杰.含硫原油加工计策的探讨.石油炼制与化工，1995，26 （11）： 6133高敦仁.关于我国乙烯原料问题的探讨.东南亚石化市场研究，1994, （12）： 16244陈阁熹.中东原油的评判与加工计策.广石化科技，1998，（2）：5762，56