陳松，周揚(yáng)

（黑龍江省能源環(huán)境研究院，黑龍江哈爾濱150090）

全餾分頁巖油生產(chǎn)低硫低凝柴油工藝的研究

陳松，周揚(yáng)

（黑龍江省能源環(huán)境研究院，黑龍江哈爾濱150090）

本文提出了以全餾分頁巖油為原料，通過催化加氫改質(zhì)轉(zhuǎn)化制取低硫低凝柴油和/或精制柴油，副產(chǎn)LPG、精制石腦油工藝；該工藝具有柴油收率高，產(chǎn)品方案靈活的特點(diǎn)。該工藝可同時解決全餾分頁巖油改質(zhì)和輕質(zhì)化問題，為煉廠提供一種增產(chǎn)柴油和生產(chǎn)低硫低凝柴油的有效方法。

全餾分頁巖油；低硫低凝柴油；催化加氫

頁巖油是油頁巖熱解生成的產(chǎn)物，其餾分分布為輕油（IBP～180℃）、中油（180～350℃）、重油（350～450℃）和殘油（＞450℃）餾分［1］。由于頁巖油的性質(zhì)與常規(guī)原油有較大的差異，需經(jīng)加氫處理工藝改質(zhì)為“合成原油”才能作為常規(guī)煉廠的原料，其改質(zhì)轉(zhuǎn)化與重油加工流程相似，可采取脫碳、加氫或其組合工藝等措施進(jìn)行處理，且都需面臨改質(zhì)和輕質(zhì)化兩項(xiàng)任務(wù)。此外，我國東北和內(nèi)蒙古地區(qū)冬季對低硫低凝柴油的需求量逐年遞增，據(jù)統(tǒng)計(jì)2013年約為210萬t，而東北地區(qū)的低凝柴油生產(chǎn)能力僅為186.5萬t，市場需求存在近25萬t的缺口。因此，在當(dāng)前全球石油資源日趨匱乏的形勢下，如何利用非常規(guī)能源——頁巖油加工增產(chǎn)低硫低凝柴油，已成為業(yè)內(nèi)技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)。

1　工藝開發(fā)背景

全餾分頁巖油加工的主要產(chǎn)品為運(yùn)輸燃料柴油，常規(guī)的加工工藝普遍存在或者原料加工深度不夠，或者原料綜合利用率不高，或者經(jīng)濟(jì)上不可行等問題，無法直接生產(chǎn)滿足國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)要求的柴油。由于頁巖油的性質(zhì)與常規(guī)原油有很大的差異，煉油企業(yè)處理頁巖油由于受反應(yīng)機(jī)理和工藝條件的限制，靠單一的工藝無法全面完成改質(zhì)和轉(zhuǎn)化過程。由于加氫精制工藝只能加工約占36%（＜350℃餾分）的輕質(zhì)頁巖油，約占64%（＞350℃）的含蠟重油餾分無法處理，剩余重油靠回?zé)捠苌嫌胃绅s技術(shù)的限制，外甩則造成資源和能耗的浪費(fèi)，因此需采取脫碳、加氫組合工藝進(jìn)行處理，且都需面臨改質(zhì)和輕質(zhì)化兩項(xiàng)任務(wù)。從目前全餾分頁巖油生產(chǎn)工藝上看，采用先脫碳再加氫流程是首選工藝即：延遲焦化-加氫處理工藝能處理全餾分頁巖油，但是輕油收率較低，經(jīng)濟(jì)性不理想；加氫裂化和催化裂化工藝由于受進(jìn)料限制無法直接處理含蠟重油餾分。采用先加氫再脫碳流程即：加氫預(yù)處理-加氫裂化或催化裂化-加氫精制工藝，其工藝流程復(fù)雜，投資和運(yùn)行費(fèi)用太高，工業(yè)應(yīng)用受到限制。

由黑龍江省能源環(huán)境研究院研究開發(fā)的新工藝采用預(yù)處理、原料預(yù)分餾、加氫處理、產(chǎn)品分餾工藝對全餾分頁巖油進(jìn)行改質(zhì)轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)低硫低凝柴油的方法。輕質(zhì)頁巖油經(jīng)加氫處理、產(chǎn)品分餾工藝生產(chǎn)低硫低凝柴油和/或精制柴油，副產(chǎn)品為LPG、精制石腦油、燃料氣；重質(zhì)頁巖油可去重油加工單元進(jìn)一步輕質(zhì)化，所制取的中油回?zé)?，以增產(chǎn)柴油。采用該工藝加工全餾分頁巖油具有輕質(zhì)產(chǎn)品收率高；低硫低凝柴油質(zhì)量符合國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)要求；產(chǎn)品方案靈活，可兼顧精制柴油和低硫低凝柴油的生產(chǎn)，調(diào)節(jié)產(chǎn)品分布；優(yōu)化原料路線，加氫處理裝置可適當(dāng)摻煉二次加工餾分油，重油加工單元也可加工外來重渣油。因此，該可從源頭上解決原料的優(yōu)化問題，從產(chǎn)品上解決質(zhì)量和輕油收率問題，解決了以往工藝存在或加工深度不夠，或綜合利用率不高，或經(jīng)濟(jì)上不可行的難點(diǎn)?？赏瑫r解決全餾分頁巖油改質(zhì)和輕質(zhì)化問題，為煉油企業(yè)提供一種生產(chǎn)低硫低凝柴油的有效方法，提高企業(yè)總體效益和市場競爭力。

2　工藝流程

本工藝采取的技術(shù)方案是：采用預(yù)處理、原料預(yù)分餾、加氫處理、產(chǎn)品分餾工藝對全餾分頁巖油進(jìn)行改質(zhì)轉(zhuǎn)化工藝，其原則工藝流程見圖1。

圖1　原則流程圖Fig.1 Principle process flow of all fraction shale oil

2.1原料預(yù)處理單元

自罐區(qū)來的全餾分頁巖油和摻煉的二次加工餾分油混合后先經(jīng)原料油緩沖罐，與來自常壓塔塔底重質(zhì)頁巖油換熱，進(jìn)入自動反沖洗過濾器進(jìn)行過濾，過濾后進(jìn)入原料油緩沖罐。其工藝流程見圖2。

圖2　原料預(yù)處理單元工藝原則流程圖Fig.2 Principle process flow of pretreatment unit

2.2原料預(yù)分餾單元

自原料油緩沖罐的全餾分頁巖油經(jīng)換熱，進(jìn)入常壓分餾塔進(jìn)行預(yù)分餾，輕質(zhì)頁巖油從塔頂排出，重質(zhì)頁巖油由塔底抽出。塔頂氣進(jìn)入分餾塔塔頂回流罐，含硫污水至酸性水罐，塔底重質(zhì)頁巖油換熱后，送至重油罐作為重油加工單元的原料。輕質(zhì)頁巖油分為3路：（1）送至輕油罐作為加氫處理裝置的原料；（2）送至吸收塔作為吸收劑吸收不凝氣中的重組分；（3）作為常壓塔塔頂回流。不凝氣經(jīng)壓縮進(jìn)入吸收塔，利用輕質(zhì)頁巖油作為吸收劑，吸收塔作為吸收裝置對不凝氣中的LPG組分進(jìn)行吸收，并利用閃蒸罐將吸收油中的LPG組分進(jìn)行分離，分離后的解析氣（LPG）作為產(chǎn)品送出裝置，解吸油返常壓塔塔頂回流罐。其工藝流程見圖3。

圖3　原料預(yù)分餾單元工藝原則流程圖Fig.3 The principle process flow of prefractionation unit

2.3反應(yīng)單元

自輕油罐的輕質(zhì)頁巖油換熱后與來自新氫壓縮機(jī)和循環(huán)氫壓縮機(jī)的混合氫混合，混合原料油經(jīng)一系列換熱后進(jìn)入反應(yīng)加熱爐，將進(jìn)料加熱至反應(yīng)所需溫度送至加氫反應(yīng)器中，加氫反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)一系列換熱后，進(jìn)入高壓分離器進(jìn)行分離。高分氣進(jìn)行循環(huán)氫脫硫后進(jìn)入循環(huán)氫壓縮機(jī)升壓，并與來自新氫壓縮機(jī)的新氫混合，混合氫分為3路：（1）作為急冷氫進(jìn)入反應(yīng)器；（2）與輕質(zhì)頁巖油混合作為加氫反應(yīng)進(jìn)料；（3）與反應(yīng)器入口進(jìn)料混合，作為氣路調(diào)節(jié)；含硫含氨污水至酸性水罐，高分油經(jīng)減壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入低壓分離器，低分氣去產(chǎn)品分餾塔頂回流罐，低分油經(jīng)一系列換熱后送至產(chǎn)品分餾單元。其工藝流程見圖4。

圖4　反應(yīng)單元工藝原則流程圖Fig.4 Principle process flow of reaction unit

2.4產(chǎn)品分餾單元

采用脫硫化氫汽提塔、產(chǎn)品分餾塔、低凝產(chǎn)品塔“三塔流程”，加工低硫低凝柴油并可兼顧精制柴油的生產(chǎn)。本工藝可提供兩種產(chǎn)品方案，即：全部生產(chǎn)精制柴油方案、生產(chǎn)低硫低凝柴油兼顧精制柴油方案。

2.4.1當(dāng)本工藝全部生產(chǎn)精制柴油時從反應(yīng)單元來的低分油進(jìn)入脫硫化氫汽提塔，塔頂油氣進(jìn)入硫化氫汽提塔頂回流罐進(jìn)行分離。含硫污水至酸性水罐，油相作為回流返回塔頂，塔底油分為兩路：（1）作為精制柴油送出裝置，（2）送至產(chǎn)品分餾塔分餾。分餾后的塔底油一同匯入精制柴油作為產(chǎn)品送出裝置。

2.4.2當(dāng)本工藝生產(chǎn)低硫低凝柴油時脫硫化氫汽提塔塔底油進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔，塔頂油氣進(jìn)入塔頂回流罐進(jìn)行分離，含油污水送至酸性水罐。油相分為兩路：一路作為塔頂回流，一路作為精制石腦油產(chǎn)品送出裝置。產(chǎn)品分餾塔塔底設(shè)置分餾塔底重沸爐，塔底物流分為3路：（1）進(jìn)入重沸爐加熱后返回分餾塔；（2）作為低凝產(chǎn)品塔塔底再沸器熱源；（3）經(jīng)換熱冷卻后作為精制柴油送出裝置。從產(chǎn)品分餾塔側(cè)線抽出低凝組份進(jìn)入低凝產(chǎn)品塔，塔頂油氣進(jìn)入塔頂回流罐進(jìn)行分離，塔頂采出少量精制石腦油出裝置，塔底的低硫低凝產(chǎn)品送出裝置。其工藝流程見圖5。

圖5　產(chǎn)品分餾單元工藝原則流程圖Fig.5 Principle process flow of fractional unit

3　結(jié)論

（1）該工藝采用預(yù)處理、原料預(yù)分餾、加氫處理、產(chǎn)品分餾工藝對全餾分頁巖油進(jìn)行改質(zhì)轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)低硫低凝柴油的方法。輕質(zhì)頁巖油經(jīng)加氫處理、產(chǎn)品分餾工藝生產(chǎn)低硫低凝柴油和/或精制柴油，副產(chǎn)品為LPG、精制石腦油、燃料氣。重質(zhì)頁巖油可去重油加工單元進(jìn)一步輕質(zhì)化，以增產(chǎn)柴油。

（2）該工藝具有柴油產(chǎn)品收率高；低硫低凝柴油質(zhì)量符合國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)要求；產(chǎn)品方案靈活，可兼顧精制柴油和低硫低凝柴油的生產(chǎn)，調(diào)節(jié)產(chǎn)品分布。

（3）該工藝可對原料進(jìn)行優(yōu)化，加氫處理裝置可適當(dāng)摻煉二次加工餾分油，重油加工單元也可加工外來重渣油。因此，該工藝可從源頭上解決原料的優(yōu)化問題，從產(chǎn)品上解決質(zhì)量和柴油收率問題，解決了以往工藝存在或加工深度不夠，或綜合利用率不高，或經(jīng)濟(jì)上不可行的難點(diǎn)。可同時解決全餾分頁巖油改質(zhì)和輕質(zhì)化問題，為煉油企業(yè)提供一種生產(chǎn)低硫低凝柴油的有效方法，提高企業(yè)總體效益和市場競爭力。

（4）該工藝在原料預(yù)分餾單元增設(shè)吸收塔和閃蒸罐，利用輕質(zhì)頁巖油作為吸收劑，可回收不凝氣中的LPG組分，可省去在產(chǎn)品分餾單元增設(shè)產(chǎn)品穩(wěn)定塔來分出LPG和石腦油，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

［1］錢家麟、尹亮，等，油頁巖-石油的補(bǔ)充能源［M］.中國石化出版社，2008，229（7）.

Study on producing low-sour and low-condensation point diesel oil by all fraction shale oil

CHEN Song，ZHOU Yang
（Energy and Environmental Research Institute of Heilongjiang Province，Harbin 150090，China）

This paper provided the way of producing low-sour and low-condensation point diesel oil/refining diesel oil by all fraction shale oil by-products of LPG and/refining naphtha cut.This process can settle the problem of upgrating and transforming by all fraction shale oil，provided an effectivemethod with the petroleum refinery to raise the output in low-sour and low-condensation point diesel oil.

all fraction shale oil；low-sour and low-condensation point diesel oil；catalytic hydrogenation

TE122.1

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160271

2015-11-10

陳松，男，高級工程師，現(xiàn)從事石油化工及煤化工能源研究和技術(shù)開發(fā)工作。