廖志新，羅濤，王紅，孔佳駿，申海平，管翠詩，王翠紅，佘玉成

（中國石化石油化工科學研究院有限公司, 北京 100083）

中國2021 年進口原油5.13 億噸，對外依存度達到72%，為保障能源安全需提高國內(nèi)油氣產(chǎn)量。國內(nèi)原油加工量保持在高位，2021 年突破7 億噸，同比增長4.3%，主要化學品總產(chǎn)量增長5.7%，成品油表觀消費量增加10.3%。不斷增加的消費量給原油開采及煉化提出更高要求，一些已開發(fā)50 多年的油田隨資源品位下降只能開采“薄、小、碎、深”的油藏，提高效益和穩(wěn)定生產(chǎn)的難度陡增，原油質量波動及性質特點變化愈加復雜[1]。國內(nèi)油田后期開發(fā)、劣質原油進口增加、汽油質量提升、催化/加氫裝置摻渣比降低等因素使渣油/劣質剩余油數(shù)量增加[2]。渣油等重質油Н/С 原子比低、劣質組分（殘?zhí)恐怠⒘?、氮、金屬）含量高[3-4]，存在大量膠質、瀝青質及與之結合的金屬，黏度高、密度大、運輸性能差，易使催化劑結焦失活，污染、腐蝕、堵塞反應器和閥門設備管線等[5-6]。煉油產(chǎn)業(yè)亟需一批高效節(jié)能、安全環(huán)保、可實現(xiàn)資源循環(huán)利用的關鍵技術，實現(xiàn)大轉強、粗向精、全面高質量發(fā)展。提高渣油等重質油轉化深度、輕質油質量及煉油廠盈利能力已成為重油加工技術的發(fā)展熱點[7]。

劣質重油加工路線可按加氫和脫碳分類。加氫按反應器形式分固定床、沸騰床和懸浮床。脫碳分焦化、減黏裂化、溶劑脫瀝青、催化裂化等。脫碳工藝成本低，可處理過剩渣油及加氫未轉化油，適應煉油廠總流程變化，提高煉油廠效益，副產(chǎn)的高等級石油焦等產(chǎn)品市場需求大，在低油價下有較強競爭力。溶劑脫瀝青（SDA）技術[8-9]是液液萃取的物理分離過程，可歸類于脫碳，用于處理減壓渣油（VR）等重質油，根據(jù)渣油中不同類型分子在輕烴類溶劑中溶解度不同而進行分離，可脫除渣油、油砂瀝青[10]中高殘?zhí)亢考暗宛ざ戎笖?shù)的膠質/瀝青質、多環(huán)芳烴、含金屬的非烴化合物等。SDA工藝過程簡單、裝置投資小、建設周期短、操作費用低[11]、環(huán)境污染小，可與其他工藝技術進行靈活組合，顯著提高VR等重質原料轉化率和配套的加氫或催化裂化裝置操作穩(wěn)定性，降低裝置操作苛刻度及投資運行成本[12]，提高產(chǎn)品結構靈活性，從而提高經(jīng)濟效益。

1 溶劑脫瀝青技術應用

SDA 可將瀝青質、對裂化/加氫催化劑有害的重金屬及雜原子化合物等濃縮于脫油瀝青（DOA）中，得到雜質含量低、裂化性能好的脫瀝青油（DAO）。DOA 可直接調和成道路瀝青或氧化成建筑瀝青，也可用于生產(chǎn)石油瀝青或瀝青黏合劑、隔熱材料、防水和防腐材料，還可以作為氣化、煉焦、熱縮聚原料等。DAO 后續(xù)精制后，可用作生產(chǎn)發(fā)動機、航空、氣缸、壓縮機、變速器和潤滑油基礎油等[13]。兩段式SDA 工藝可進一步將DAO 分成輕脫瀝青油（LDAO）和重脫瀝青油（HDAO）。SDA 溶劑常采用C3～C6輕質烷烴，丙烷適于生產(chǎn)潤滑油原料，丁烷或丙丁烷混合溶劑適于生產(chǎn)催化裂化原料，戊烷SDA 與重油加氫組合可改善加氫原料性質，延長催化劑使用壽命，改質產(chǎn)品提供更多的催化裂化原料。全球有超百套不同工藝SDA 裝置，國外環(huán)球油品公司（UOP）/福斯特惠勒公司（FW）的Demex 工藝及凱洛格·布朗·路特公司（KBR）的ROSE 工藝技術應用更廣，F(xiàn)W 公司的LEDA 工藝和法國石油研究院（IFP）的Solvahl 工藝等也占有部分市場。國內(nèi)以中國石化石油化工科學研究院有限公司（RIPP，簡稱石科院）的RFSD等工藝技術具有代表性。

1.1 技術特點

SDA 基本原理是利用VR 等重質油中各組分在低分子量烴類溶劑（С3～С6）中的溶解度不同進行的液-液萃取過程，是純物理溶解的質量傳遞過程。溶解過程依分子相似原理，渣油中相對分子質量較小的飽和烴和芳烴較易溶解，膠質次之，瀝青質則較差，甚至不溶。溶劑與渣油接觸后，渣油中大部分的飽和烴、部分芳烴、少部分膠質溶解在溶劑中形成輕組分相（富溶劑相）；少部分飽和烴、部分芳烴、大部分膠質、不溶的瀝青質和少部分溶劑形成重組分相（富瀝青質相）；輕組分相和重組分相形成液-液相平衡。原料相同時對渣油的溶解能力隨著烴類溶劑分子量的增加而增大，但選擇性降低，更多的膠質進入到DAO 中導致性質變差。與常規(guī)蒸餾相比，SDA能夠在較低的分離溫度下得到分子量更大、沸點更高的餾分。

不受原料組成和性質限制及避免高殘?zhí)亢透呓饘俸恐萍s的技術優(yōu)勢，使SDA 在煉油工業(yè)中占有重要地位[14]。通過SDA對高黏度重油和天然瀝青改質能顯著降低其黏度和運輸成本，脫除膠質/瀝青質、深度脫金屬、部分脫硫氮，得到雜質含量低的DAO。優(yōu)先分離瀝青質還能解決稀釋/混合時膠體不穩(wěn)定的問題，油砂瀝青提質也有工業(yè)應用[15]，工藝流程如圖1所示，冷湖天然瀝青經(jīng)SDA處理后DAO 產(chǎn)率＞60%（質量分數(shù)），密度和黏度達到管道運輸要求[16]。

圖1 油砂瀝青提質工藝示意圖

SDA過程無熱化學反應，產(chǎn)物裂化性能好，可作為催化裂化和熱裂化前置工藝，精制各種不同性質組成的VR、未轉化油等，增加轉化率和加工深度，提高產(chǎn)品質量，延長催化劑壽命，降低催化劑用量和工藝成本。經(jīng)SDA 工藝得到DAO 進行加氫處理的氫耗比不經(jīng)SDA 的重油原料加氫處理減少35%[17]。

煉油技術發(fā)展日臻成熟，新裝置在選擇工藝時技術經(jīng)濟性將起決定作用，SDA在降低能耗后具有多方面技術優(yōu)勢。SDA 典型工藝溫度范圍為50～235℃，壓力范圍為20～40bar（1bar=100kPa）。根據(jù)原料和產(chǎn)品質量使用從С3～С6等不同溶劑，將重質原料分離為兩個（DAO、 DOA） 或三個（LDAO、HDAO、DOA）產(chǎn)品。寧愛民等[18]基于塔河原油殘?zhí)恐?、硫、酸、瀝青質、金屬含量高及輕餾分油收率低等特點，對比了其常壓閃蒸+SDA 與常壓蒸餾+延遲焦化兩種組合工藝，總液收分別為78.77%、69.30%，并且常壓閃蒸+SDA 具有操作溫度低、減緩裝置腐蝕等顯著優(yōu)勢。圖2是DAO收率與各項指標間的關系，具體選擇工藝路線及操作條件應根據(jù)原料性質、煉廠定位、產(chǎn)品方案、技術水平、投資規(guī)模等多方面統(tǒng)籌考慮。

圖2 DAO收率與各項指標

1.2 國外技術

行業(yè)領先的SDA 技術有UOP 的Demex 技術、KBR 的ROSE 技 術、FW 的LEDA 工 藝、IFP 開 發(fā)Axens許可的Solvahl工藝等?，F(xiàn)行技術工藝流程相似，多為亞臨界抽提，超臨界溶劑回收，在內(nèi)構件、混合/萃取/溶劑回收流程和操作條件方面有所不同。

1.2.1 ROSE工藝

ROSE 工藝于1979 年由Kerr-McGee 公司開發(fā)，1995 年凱洛格（Kellogg）公司買斷了專利技術。1998 年Kellogg 公司與布朗·路特公司合并為KELLOGG BROWN & ROOT（KBR），現(xiàn)KBR 在全球已有60 余套ROSE 技術轉讓。ROSE 工藝具有DAO 產(chǎn)量和質量高、可靈活調整、超臨界回收溶劑成本低、DAO 中瀝青質殘留量≤200μg/g 等優(yōu)勢[19]，表1 是ROSE 工藝 近20 年產(chǎn)能＞10000 桶/天的專利授權總結。

表1 ROSE工藝近20年高產(chǎn)能專利授權

常規(guī)兩產(chǎn)品渣油SDA 技術產(chǎn)出的DOA 太硬，難以直接作道路瀝青，而通過降低DAO 收率提高道路瀝青質量并不經(jīng)濟。KBR三產(chǎn)品ROSE工藝在兩產(chǎn)品流程基礎上增加中間產(chǎn)物的抽出，如圖3中紅色流程所示，分離出的HDAO用于生產(chǎn)道路瀝青或陽極焦，拓寬煉廠產(chǎn)品分布，增加經(jīng)濟效益和操作靈活性。KBR 的Aquaform 瀝青造粒技術所得瀝青質顆粒尺寸為l～3mm，可磨性指數(shù)HGI＞70，耐粉塵易于儲存和運輸至終端用戶（水泥、鋼鐵、電力行業(yè)等），熱值比焦化的燃料級石油焦高20%～50%，經(jīng)濟性更高[20]。

圖3 兩產(chǎn)品及三產(chǎn)品ROSE渣油SDA

1.2.2 Demex工藝

Demex工藝所屬UOP公司[21]，1977年在美國得克薩斯煉油廠實現(xiàn)工業(yè)化，1996年UOP與FW公司簽署合作協(xié)議共享SDA技術。Demex采用管道靜態(tài)混合、兩段沉降、溶劑超臨界回收等工藝，應用順流抽提技術和平行擾流板（PIP）內(nèi)構件降低了溶劑比，減少了投資運營成本，表2是2010年后應用Demex 工藝建成的產(chǎn)能＞10000 桶/天的裝置。Demex工藝三產(chǎn)品流程也是在兩產(chǎn)品基礎上增加中間產(chǎn)物的抽出，如圖4 中紅色流程所示。與Sulzer合作開發(fā)了規(guī)整填料及用于多級逆流接觸器和LDAO/HDAO 分離器的內(nèi)構件，整體提高了萃取效率，得到的DAO產(chǎn)量和質量都有提升。

表2 Demex工藝2010年后建成裝置

圖4 Demex兩產(chǎn)品及三產(chǎn)品渣油SDA

Demex 工藝與ROSE 工藝溶劑進料比不同[22]，ROSE工藝溶劑進料比為8∶1，Demex 工藝僅需5∶1，溶劑回收的設備尺寸和能耗降低，優(yōu)化資本和運營成本。UOP/FW的瀝青焦化技術（ASCOT）是SDA與瀝青延遲焦化技術的組合，通過裝置間熱集成提高能效，增加裂解原料的產(chǎn)品產(chǎn)量，并降低殘渣產(chǎn)量[23]。

1.2.3 Solvahl工藝

Solvahl 是IFP 開發(fā)的專利技術，現(xiàn)屬于法國Axens 公司。Solvahl 工藝用于處理未轉化的常壓渣油（AR）及VR，常與Axens 的另一項沸騰床加氫專利技術H-Oil組合應用。Solvahl采用C3～C6溶劑，有兩個溶劑注入點，逆流運行，溶劑進料比低。圖5 是Solvahl 工藝流程示意圖，2008 年以前共12 套工業(yè)裝置運行，總產(chǎn)能690×104t/a，近年新工業(yè)裝置投產(chǎn)的報道較少。恒力石化2000×104t/a 煉化一體化項目于2016年簽約了Axens的重油加氫裂化組合工藝，規(guī)模為1150×104t/a，包含兩套平行的HOil沸騰床加氫裝置轉化VR，一套Solvahl裝置加工未轉化的渣油，產(chǎn)出的DAO 去加氫裂化，DOA 去氣化。

圖5 Solvahl工藝流程示意圖

1.2.4 技術對比

傳統(tǒng)SDA 采用蒸發(fā)法回收溶劑，分離過程相變潛熱大[24]，20 世紀占有SDA 市場的主要是KBR的ROSE 工藝和FW 公司的LEDA 工藝。SDA 的核心技術亞臨界抽提及超臨界溶劑回收已廣泛應用于國內(nèi)外，裝置整體能耗大幅下降，穩(wěn)定性也有保障。新建或改建SDA 裝置應優(yōu)先考慮采用亞臨界抽提、超臨界溶劑回收技術，可明顯降低能耗，且占地少、設備投資低。DEMEX、SOLVAHL工藝的劑油比更小，動力消耗、設備投資相應降低，設備體積更小，利于平面布置。國外SDA 技術對比見表3。

表3 國外SDA技術對比

21 世紀以來，新上裝置的技術競爭集中在進一步降低能耗和裝置大型化。用戶會在產(chǎn)品要求、總投資、全廠產(chǎn)品方案及系統(tǒng)配套方面綜合比選。LDAO和HDAO是良好的潤滑油、催化裂化、加氫裂化原料，現(xiàn)代化的煉廠根據(jù)行業(yè)新變化、全廠生產(chǎn)情況有靈活改變產(chǎn)品方案的需求，因此可同時產(chǎn)出三產(chǎn)品的兩段式脫瀝青工藝更受市場青睞。

1.3 國內(nèi)技術

我國SDA 技術起步略晚，首套SDA 裝置于1958年在蘭州煉油廠建成，現(xiàn)有SDA裝置近30套，年總生產(chǎn)能力接近9Mt[26]。國內(nèi)SDA 裝置多采用丙烷兩段脫瀝青工藝，代表性的有RIPP-RFSD工藝、中國石油大學-SELEX Asp工藝等。

1.3.1 RFSD工藝

RFSD 是中國石化石科院針對重油在不同溶劑體系下溶解和傳質特性開發(fā)的SDA 技術。具有DAO 產(chǎn)品質量好、收率高、能耗低和操作靈活等特點。中國石化石科院還開發(fā)了以RFSD為龍頭的催化-RFSD、緩和熱轉化-RFSD、RFSD-加氫處理-催化裂化-DOA氣化、RFSD-催化裂化-DOA氣化、RFSD-延遲焦化等重油加工系列組合工藝及配套的DOA 產(chǎn)品利用方案，均已進入工業(yè)化應用，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。圖6 是RFSD 一段工藝流程示意圖。

圖6 RFSD一段工藝流程示意圖

中海油寧波大榭石化有限公司的160×104t/a 的丁烷兩段SDA 裝置是最大規(guī)模的國內(nèi)自有技術應用。于2022 年2 月一次開車成功并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，標志著中國石化自主開發(fā)RFSD大型化技術成功工業(yè)應用。該裝置以VR 為原料、以丁烷為溶劑，采用兩段抽提工藝生產(chǎn)LDAO、HDAO 和DOA三種產(chǎn)品。為豐富重油加工手段，生產(chǎn)重質光亮油原料并改善加氫/催化裂解原料性質，LDAO作生產(chǎn)光亮油原料，HDAO 和DOA 根據(jù)原料性質和市場情況綜合利用。各RFSD工藝裝置見表4。

1.3.2 SELEX Asp工藝

SELEX Asp是中國石油大學開發(fā)的超臨界溶劑梯級分離脫瀝青耦合瀝青造粒技術[27]。采用超臨界戊烷連續(xù)萃取重油，分離出LDAO 和HDAO，以噴霧造粒分離回收溶劑和殘渣，可處理軟化點＞150℃的瀝青，直接獲得瀝青粉更易于后續(xù)應用，圖7為SELEX Asp 中試裝置的流程圖[28]。SDA 結合噴霧造粒突破了傳統(tǒng)SDA 對DAO 收率的制約[29]，DAO 質量收率達70%～85%，殘?zhí)恐岛椭亟饘倜摮史謩e達到50%和70%，并可將DAO 靈活地分為多個餾分，大幅改善重油輕質化加工性能。DAO 中質量分數(shù)達85%的溶劑可在超臨界狀態(tài)下高壓直接回收，無需降壓氣化，瀝青中回收溶劑無需高溫加熱爐。

圖7 SELEX Asp工藝流程示意圖

2009 年中國石油遼河石化公司建成300 桶/天的工業(yè)示范廠，可將95%的C7瀝青質、70%的鎳和釩及50%的殘?zhí)繚饪s到DOA 中（15%～30%）。DAO 黏度遠低于渣油原料，易于加氫處理和催化裂化。在固定床加氫/流化床催化裂化（FCC）前組合SELEX Asp工藝，液收質量分數(shù)比焦化工藝提高3%～5%，且大幅降低催化劑中毒概率，延長了催化劑壽命。山東一套產(chǎn)能16000 桶/天的SELEX Asp自2015年起運行，為加氫裂化供應原料，顯著提高了輕油收率。

SELEX Asp 在處理催化裂化油漿已有應用，2015—2016年兩套產(chǎn)能為4000桶/天的工業(yè)裝置成功運行，可去除催化裂化油漿中約96%的金屬，解決了制約催化裂化油漿高價值利用的固體分離難點。DAO可進一步分為富飽和餾分和富芳烴餾分，是催化裂化、加氫裂化、針狀焦及其他碳材料的良好原料，DOA可用于生產(chǎn)優(yōu)質高速公路路面瀝青。

2 溶劑脫瀝青技術進展

SDA去除雜質和不良組分時無熱化學反應，可精煉重質原油及渣油、催化裂化油漿、油砂瀝青等，生產(chǎn)高黏度潤滑油基礎油、重質潤滑油原料油，為熱裂解、加氫裂化、催化裂化等供給優(yōu)質原料，近年來備受關注。在新溶劑、新內(nèi)構件、組合工藝、模擬優(yōu)化流程、提能降耗等多方面有研究進展。

2.1 組合工藝

SDA工藝簡單、操作條件溫和、工藝運行成本低，如圖8所示可與多種核心煉油技術靈活組合轉化重油，大量回收加工有煉化升級潛能的高價值油。組合工藝含流化催化裂化（FCC）、SDA、氣化、延遲焦化、加氫、減黏裂化等兩種或多種。以SDA 作龍頭的組合工藝對渣油/重油預處理可優(yōu)化原料性質，有效解決催化劑積炭中毒、設備結焦等問題，提高高附加值產(chǎn)品收率。

圖8 含SDA的重油轉化組合工藝

2.1.1 SDA+氫轉化

SDA 經(jīng)常與加氫處理/轉化組合使用，重油經(jīng)SDA 分離出DAO 再去加氫精制/裂化，氫耗大幅降低。DOA 經(jīng)部分氧化制氫產(chǎn)生的氫氣可用到加氫脫硫（HDS）/裂化[30]。先SDA 后加氫的組合工藝可稱為上游SDA，例如原油SDA+加氫處理+蒸汽熱解一體化工藝直接生產(chǎn)烯烴、芳烴等化學品，原油先經(jīng)SDA 處理生產(chǎn)DAO 和DOA，DAO 送入加氫處理，加氫后的餾分油在蒸汽下熱裂解，從產(chǎn)物中分離回收烯烴、芳烴及裂解燃料油[31-32]。上游SDA可先將重油中瀝青質、殘?zhí)恐?、金屬含量顯著降低，使后續(xù)加氫轉化在更溫和條件下進行，具有更高轉化率和輕餾分產(chǎn)率。同時，DAO 中不含瀝青質，催化劑消耗顯著降低，操作條件也更為緩和，相應后續(xù)加氫裝置尺寸減小，組合工藝裝置的投資運維降低。缺點是重金屬等被濃縮到DOA 中，后續(xù)利用DOA難度加大，原料總轉化率降低[33]。

下游SDA 是先進行加氫裂化，未轉化的加氫裂化殘渣進SDA[34]，產(chǎn)生的DAO可循環(huán)至加氫轉化或與加氫后餾分混合成升級原料油，DAO 的產(chǎn)量和質量比上游SDA 更高。法國石油研究院（IFP）處理VR等重油的專利技術是先進行深度加氫轉化分離出輕餾分，重餾分（80%沸點≥250℃）送SDA分離出DAO 去沸騰床加氫轉化[35]、流化床催化裂化或固定床加氫裂化繼續(xù)深加工[36]。

為使煉廠效益最大化，組合工藝時應深度優(yōu)化工藝，SDA與加氫轉化組合時，加氫催化劑（或前體）可先與重油原料混合再進SDA，產(chǎn)生的含有分散催化劑的DOA 再進行加氫裂化。將分散的過渡金屬氧化物形式催化劑顆粒引入重油原料，作瀝青質納米聚集體吸附劑，有效提高SDA 效率和DAO質量[37-38]。采用固定床加氫時進料性質受限，需摻入較多DAO 改善渣油性質，SDA 加工量將由DAO所需當量決定。漿態(tài)床渣油加氫和沸騰床渣油加氫工藝對進料性質要求不高，SDA負荷通常由全廠耗氫量確定[23]。

近年來油砂瀝青利用增多，從油砂（天然瀝青）和油田中提取氫和提高油砂瀝青輸送性能成為研究熱點，輕度熱裂解是低成本方法之一，SDA結合熱轉化的新技術不需外部H2源即可升級轉化瀝青。采用瀝青質熱誘導氫轉移作氫源，飽和裂解石腦油中的烯烴，以1∶4 的裂解石腦油與瀝青質在350℃反應3h，可轉化質量分數(shù)＞60%的烯烴（以1-癸烯計）[39]。

2.1.2 SDA+裂化

SDA組合加氫處理工藝可促進FCC裝置處理劣質原料[40-41]，提高烯烴產(chǎn)量并減少輕石蠟和焦產(chǎn)量，F(xiàn)CC 產(chǎn)出的重餾分比常規(guī)硫燃料油附加值更高[42]。中國石化九江分公司在渣油催化裂化前增設SDA，產(chǎn)出DAO 再去FCC，不僅FCC 加工量提高，且產(chǎn)品分布改善大，液化氣產(chǎn)率、柴油收率、輕油收率分別增加1.14%、2.70%，1.64%[43]，為煉廠提升經(jīng)濟效益?，F(xiàn)各大煉化公司已有多種SDA 與裂化組合方案，如組合SDA+混合進料蒸汽裂解+柴油蒸汽裂解[44]，將原油轉化為烯烴、芳烴等高附加值石化及燃料產(chǎn)品的綜合工藝等。

中國石油長慶石化1.4Mt/a 兩段提升管催化裂化裝置因原料過重、殘?zhí)窟^高導致主分餾塔和沉降塔結焦嚴重[45]。建成0.8Mt/a 的SDA 裝置后，減渣先脫去膠質和瀝青質再去FCC，配合新增廢催化劑循環(huán)管路等技改，催化劑的劑油比大幅提升，催化裂化裝置產(chǎn)能和輕質油收率分別提高35.16%、3.64%，干氣產(chǎn)量降低0.79%。孫學文等[46]以遼河VR及戊烷溶劑研究SDA+DAO催化裂化+DOA焦化組合工藝，壓力7.0MPa 時DAO 收率達到74.22%，LDAOHDAO 催化裂化平均液化氣、輕油收率分別為25.74%、12.72%，兩者加和比VR 直接焦化高4.06%。

SDA 是FCC 油漿利用的優(yōu)勢選擇之一，可將FCC油漿分離成具有較高蠟含量的輕油漿和改性油漿，提高芳香分＞18%、降低飽和分＞25%[47]。FCC 油漿也可摻兌到VR 的SDA 進料中。FCC 油漿比VR 密度大、黏度小，可改變VR 膠體體系及相溶性，降低膠溶能力和穩(wěn)定性，提高分離效率，摻入FCC 油漿后萃取塔進料密度變大，增加了與溶劑的密度差，進料黏度減小萃取阻力降低，利于萃取并提高DAO 收率[48]。DOA 高效利用是SDA 關鍵技術之一，摻兌FCC 油漿回收其中有裂化潛力組分可有效提升DOA性質，生產(chǎn)更高品質道路瀝青。劉以紅等[49]在373.5℃、4.2MPa 條件下以質量分數(shù)為80.30%的丙烷混合C3為溶劑，摻兌30%油漿后蠟質量分數(shù)＜3%，DOA性質明顯改善。

2.1.3 SDA+氣化/焦化

SDA+氣化組合工藝不受瀝青質黏度限制，可從瀝青汽提器直產(chǎn)氣化原料DOA，加熱到氣化爐入爐最佳溫度后脫溶劑。高效戊烷SDA 增加重油API度、降殘?zhí)恐导敖饘俸浚珼AO收率及柴油產(chǎn)量更高。從凈化氣中回收氫氣，總能耗降低，SDA和氣化單元運行效率和經(jīng)濟性提升[23]，可靈活選擇氣化產(chǎn)氫作燃料，為溶劑加工供熱，或DAO 加氫生產(chǎn)燃料、潤滑油等[50]。

SDA+延遲焦化一體化工藝可提升殘渣價值，提高餾分油和燃料油產(chǎn)品質量，實現(xiàn)渣油加工最大化[51]。胡艷芳等[52]提出一種重油SDA+延遲焦化+加氫工藝，重油經(jīng)SDA得到DAO，與延遲焦化蠟油、減壓蠟油混合去加氫處理，提升了加氫裝置進料性質，脫質量分數(shù)85.51%的金屬、66.06%的殘?zhí)?，緩和了加氫操作條件、提高了加氫處理能力，裝置操作費用降低、催化劑使用壽命延長超一倍。DOA摻入延遲焦化原料，解決了DOA應用難題。

SDA具有高度靈活性和適應性，可使各工藝單元充分發(fā)揮優(yōu)勢，揚長避短，提升煉廠經(jīng)濟效益和競爭力[25]。重油轉化組合中SDA工藝配置取決于煉廠已有工藝流程、上下游物料特性及價格、終端產(chǎn)品銷售市場等諸多條件，應著重考慮應對不同原料/產(chǎn)品市場的靈活性。原油劣質化問題愈加突顯，國際油價回升，SDA將在世界先進重油加工轉化技術中起到更加關鍵的作用。

2.1.4 SDA+潤滑油生產(chǎn)

DAO 是制備光亮油、汽缸油或其他潤滑油的優(yōu)良原料[53]，DOA與潤滑油生產(chǎn)過程中的糠醛精制抽出油調和可生產(chǎn)高品質的重交通道路石油瀝青，因此SDA 與潤滑油生產(chǎn)的加工路線是面向終端產(chǎn)品的重要組合工藝。傳統(tǒng)工藝包含丙烷SDA、酮苯脫蠟、白土精制等物理分離過程，生產(chǎn)的基礎油黏度指數(shù)＜105，對VR 原料進料要求高，同時受硫及芳烴含量限制只能生產(chǎn)APIⅠ類基礎油[54]，現(xiàn)今全球APIⅠ類潤滑油基礎油產(chǎn)能呈下降趨勢，通過加氫工藝生產(chǎn)APIⅡ、APIⅢ潤滑基礎油產(chǎn)品的需求迅速增長[55]。國內(nèi)生產(chǎn)潤滑油的煉廠有茂名石化、荊門石化、濟南石化、克拉瑪依石化、大慶石化等，其中茂名石化采用加氫工藝生產(chǎn)HVI Ⅲ類和Ⅲ+類高端潤滑油基礎油，克拉瑪依石化以DAO 為原料采用加氫工藝生產(chǎn)API Ⅱ類150BS光亮油，荊門石化、濟南石化、大慶石化均采用組合工藝生產(chǎn)潤滑油基礎油。

不經(jīng)加氫處理的基礎油中殘留的芳烴易被氧化，從而導致油變暗、油泥形成并在發(fā)動機和工業(yè)用油中產(chǎn)生腐蝕性化合物[56]，因此加氫是生產(chǎn)優(yōu)質基礎油的優(yōu)選加工工藝。萃取后加氫可提高產(chǎn)品飽和度和產(chǎn)量，?？松梨诘某橛嘤图託涮幚恚≧HT）和抽余油加氫轉化（RHC）可以將Ⅰ類溶劑潤滑油廠轉化為先進靈活、經(jīng)濟高效的Ⅱ/Ⅱ+/Ⅲ類溶劑潤滑油廠。引入加氫技術擴大了SDA+潤滑油生產(chǎn)的原料范圍，滿足生產(chǎn)發(fā)動機潤滑油對基礎油質量越來越高的要求。近年來的SDA+潤滑油基礎油生產(chǎn)可分為全加氫工藝和融入加氫的改進傳統(tǒng)工藝（組合工藝）兩大類。全加氫工藝核心是采用加氫處理臨氫降凝及異構脫蠟補充精制，融入加氫的組合工藝包括加氫處理、溶劑萃取、溶劑脫蠟/異構脫蠟、加氫補充精制等環(huán)節(jié)，SDA+潤滑油生產(chǎn)組合工藝如圖9所示。

2.2 溶劑

SDA 低碳數(shù)溶劑相對選擇性更好，DAO 殘?zhí)扛停咛紨?shù)溶劑（C5+）溶解度更大，DAO 收率更高，選擇性相對差，能耗方面也需要審慎核算。近年來溶劑研究熱點為低碳烴混合物、CO2及甲苯，糠醛、環(huán)丁砜[57]、丙酮、甲醇、乙酸乙酯[58]等也有研究。

2.2.1 低碳烴

SDA傳統(tǒng)溶劑為C3和C4，在混合C4方面有大量研究應用[59]。黃灝等[60]在丙烷溶劑中混入20%～25%丁烷，研究溶劑對荊門石化生產(chǎn)加氫改質原料和催化裂化原料的影響，得到LDAO+HDAO 收率大于60%。洛陽石化80×104t/a的SDA運轉以正丁烷為主溶劑，同時含有C1～C5烷烴、烯烴，溶劑比為(5～6)∶1，分析不同生產(chǎn)周期溶劑組分，隨碳數(shù)增加，輕烴對油的溶解度增大，選擇性降低，異構烷烴溶解度小于正構烷烴，同碳數(shù)烯烴溶解度大于烷烴，但生產(chǎn)要求溶劑烯烴含量盡量低，因此適宜溶劑組成為異丁烷≤4.8%、正丁烷≥85.3%、戊烷≤9.9%[61]。

近年來研究熱點逐漸轉向更高碳數(shù)的C5+[53,62]、石腦油等[63-64]。Magomedov 等[65]在不同萃取溫度、壓力下研究正戊烷SDA，發(fā)現(xiàn)操作條件對產(chǎn)物金屬含量、DAO 殘?zhí)恐岛蜑r青軟化點幾乎沒影響，在接近臨界溫度220℃時超臨界萃取，DAO收率有所下降。高純度n-C5H12溶劑成本高，徐慶虎等[66]用n-C4H10質量分數(shù)＜10%的n-C5H12與n-C4H10混合作溶劑，基本不影響DAO 收率，溶劑比降低到4∶1時DAO 收率僅降低0.8%，但綜合能耗降低33.4%。Koseoglu[67]采用與渣油同源的直餾石腦油作溶劑進行SDA，DAO和溶劑的混合物料送加氫處理。

更高碳數(shù)的烴類對SDA 過程中重組分沉降率作用機理不同。柴油含萘、烷基苯等大量芳香烴，是瀝青的良好溶劑，Lin 等[68]研究了添加環(huán)己烷/柴油對新型混合瀝青提?。℉BE）工藝的影響，通過在高壓釜監(jiān)測界面位置隨時間變化，測定庚烷稀釋瀝青泡沫乳液中聚合體沉降速率。室溫下質量分數(shù)為10%的環(huán)己烷在HBE 中沉降率與高溫水萃取效率相當，質量分數(shù)為10%的柴油乳化沉降率略低，3%～5%即可引發(fā)區(qū)域沉降，產(chǎn)出總固含量及水含量＜1000μg/g的可銷售瀝青產(chǎn)品。

2.2.2 CO2+甲苯

CO2為低沸點溶劑，可用作有效的抗溶劑，有利于重油分散系統(tǒng)的穩(wěn)定和不溶性HDAO、DOA以分離相的形式沉淀[69]。CO2溶解高分子量重質油能力低，阻礙了CO2在連續(xù)商業(yè)SDA 工藝的發(fā)展[70]。有機溶劑可極大增強分子分散、提高芳烴溶解度，甲苯作CO2改性劑可顯著提高溶劑效率，且DAO中金屬濃度低[71]。

CO2-甲苯二元混合溶劑的溶解能力和產(chǎn)物分離效率強[72]，莫斯科物理與技術研究所與PAO Tatneft合作開發(fā)使用CO2-甲苯混合溶劑[73]的重質油SDA 工藝，DAO 產(chǎn)率＞50%，瀝青質、殘?zhí)恐岛徒饘俸康?。該工藝可用于從熱裂解或催化加氫處理裝置分離未轉化殘渣，可回收濃縮金屬餾分從而回收分散的催化劑前體，甲苯質量分數(shù)通常為10%～40%，隨甲苯含量提高DAO 產(chǎn)量迅速增加，飽和烴含量降低，HDAO、殘?zhí)恐?、金屬含量增加。二氧化碳有抗溶劑特性，甲苯質量分數(shù)＞30%時對DAO 產(chǎn)率的影響不再顯著，HDAO 及DOA 溶解度增加，DAO 質量下降，SDA 過程中СО2-甲苯中甲苯質量分數(shù)在20%～30%為宜[74]。

制約SDA 工藝發(fā)展的瓶頸之一是能耗，使用何種溶劑應重點考慮溶劑進料比、萃取效率等工藝條件對能耗、產(chǎn)品質量的影響。甲苯作為改性劑比甲醇更有效，Cossey 等[75]在24MPa、60℃條件下提取瀝青，單獨超臨界二氧化碳（SC-CO2）僅提取原料中39%的瀝青，隨加入改進劑甲苯或甲醇濃度提高，萃取效率提高，甲苯摩爾分數(shù)15%時DAO收率的質量分數(shù)為76%，甲醇摩爾分數(shù)33.7%時DAO收率的質量分數(shù)為55%。Im等[76]用CO2在相對較低溫度下從DAO 中分離正戊烷溶劑，80%溶劑回收率所需溫度可由200℃降至40℃，降低熱能節(jié)省操作成本，在相對低壓范圍，溫度升高及混合物向超臨界狀態(tài)轉變將導致溶劑密度、DAO 產(chǎn)率迅速下降。高于СО2-甲苯溶劑臨界溫度時需大幅增加壓力以保持溶劑混合物溶解能力、分離選擇性、DAO質量，為保障溶劑在液相狀態(tài)，溫度50～75℃、壓力10～15MPa是選用СО2-甲苯溶劑的SDA工藝優(yōu)選參數(shù)。

2.2.3 共沉淀劑

利用氧化鎳（NiO）納米顆粒作為瀝青質共沉淀劑，可使SDA原位升級重質原油。Ovalles等[77]添加NiO納米顆粒使API度平均提高17.1°（16%），黏度降低370mm2/s（16%），進一步提高原油性能，基于高角度環(huán)形暗場檢測掃描透射電鏡、能量色散X射線等分析發(fā)現(xiàn)，瀝青質組分中的含碳層包裹了納米NiO，NiO 納米顆粒作為成核位點（團聚體）與C7-瀝青質相互作用，在NiO納米粒子表面形成納米級的氧化羧酸鎳或酚類物質。Hosseinpour等[78]將納米顆粒添加到瀝青質-甲苯溶液中，研究金屬氧化物納米顆粒表面酸/堿度對瀝青質吸附熱力學的影響，納米顆粒對瀝青質的吸附與表面的凈電荷和酸性的協(xié)同作用有關，吸附力大小為NiO＞Fe2O3＞W(wǎng)O3＞MgO＞CaCO3＞ZrO2，吸附量為1.23～3.67mg/m2，酸堿相互作用和靜電吸附是瀝青質吸附到金屬氧化物/鹽表面的主要貢獻。

SDA過程加入有機碳酸鹽可快速形成富含瀝青質、釩和鎳瀝青質絡合物、含硫和氮雜原子有機化合物的易分離固體沉淀物[79]，去除沉淀物并降低溫度，或添加比碳酸鹽極性更強的溶劑后，混合物分離為純化DAO 和富含釩和鎳卟啉絡合物及雜原子化合物的DOA。Eni 集團工藝開發(fā)有機碳酸鹽SDA工藝，在溫度80℃及溶劑進料比2∶1 條件下，用碳酸二甲酯作溶劑，DAO 產(chǎn)率質量分數(shù)達70%且金屬含量＜50μg/g。

2.3 新技術

2.3.1 工藝

Petrosonic Energy 開 發(fā) 聲 學 處 理SDA 工 藝[80]，溶劑用戊烷、己烷或異辛烷，溶劑進料比可低至3.5∶1，聲學處理顯著提高了物料混合強度、傳質效率，進而提高萃取效率。低頻聲波比超聲波更節(jié)省工業(yè)裝置尺寸，且最佳頻率范圍在100～1000Hz，以1.16 的質量比混合正戊烷與重質阿爾伯塔原油，用40kW 聲學處理60s，密度、黏度、金屬和硫含量分別降低7%、99%、25%和14%，DAO 質量分數(shù)高達85.3%。

中國石油大學開發(fā)的SELEX Asp 核心之一是固體-蒸汽分離器，實現(xiàn)了噴霧造粒過程與超臨界萃取的耦合，可直接形成干固體瀝青質顆粒。開發(fā)的二級噴霧造粒噴嘴，單噴嘴造粒速度為0.8～1.2kg/min，改善了粒度分布，堆積密度為150kg/m3，具有接觸器尺寸小、設計簡單、能效高、溶劑消耗低、資本和運營成本低等優(yōu)點[28]。

從瀝青水乳化液中快速同時去除水和瀝青質生產(chǎn)高質量原油的快速脫瀝青工藝在逐漸興起，Zhao等[81-82]在1.590m3/d中試裝置上，423～453K、正戊烷/瀝青體積比≥3.0條件下，將瀝青水乳化液中＞98%的瀝青質和＞99.9%的水同時脫除。在最佳操作條件下，DAO收率質量分數(shù)為80%、瀝青質質量分數(shù)0.5%，DOA含硫38%、氮47%、鎳和釩85%。瀝青質顆粒與水滴的相互作用有利于脫去瀝青質和提高DAO質量，在溫度180～190℃、正戊烷/瀝青體積比3.2～3.5、壓力約35bar的最佳條件下，水-瀝青乳液中回收的DAO中瀝青質質量分數(shù)＜1%。

2.3.2 設備

萃取塔是SDA 工藝中的關鍵設備，塔內(nèi)放置不同內(nèi)構件會對分離的流場特性產(chǎn)生影響[83]。清華大學在萃取塔和填料方面有深厚的研究基礎[84]，新型導向格柵填料萃取塔通量有大幅提高，當分散相與連續(xù)相流速比為1∶5 時，液泛通量達到150m3/(m2·h)[85]，在SDA 等工業(yè)領域有良好應用前景。蔡衛(wèi)濱等[86]開發(fā)一種新型舌形波紋規(guī)整填料，該填料具有較大液泛通量及傳質性能，是一種綜合性能優(yōu)良的新型萃取塔填料，可用于舊塔改造，提高塔處理能力和產(chǎn)品質量。

因溶劑和重質物料密度差異大，對SDA 裝置的泵運行要求極高，機械密封的SDA 溶劑泵操作中存在泵震動大易產(chǎn)生泄漏，改用干氣密封極大延長整機使用壽命[87]，降低檢維修費用，保障SDA長周期安全運行。鎮(zhèn)海煉化0.6Mt/a 的SDA 運轉時間長，部分設備管線存在腐蝕等問題，對抽提器、DAO 汽提塔、低壓溶劑系統(tǒng)進行檢修改造后，原料改為VR+未轉化油，加工量由60t/h提到80t/h[88]，瀝青汽提塔頂?shù)娜軇y帶瀝青量降低11.2%，裝置運行良好。

3 結語

SDA 工藝簡單且靈活性高，投資低于延遲焦化、渣油催化裂化和渣油加氫，其高兼容性的特點使其可與其他工藝技術優(yōu)勢組合，顯著提高VR/油砂瀝青等重質劣質油轉化率及原油采購/產(chǎn)品結構靈活性，提高煉廠經(jīng)濟效益。近年來隨著SDA 操作費用和能耗不斷下降，逐漸提高了在重油改質技術中的競爭力并占據(jù)重要地位。為進一步降低能耗、拓寬原料適應性、提高DAO 收率及瀝青產(chǎn)品品質，近年來在新工藝和組合工藝流程優(yōu)化、塔及內(nèi)構件結構優(yōu)化、新設備研發(fā)及溶劑等方向有研發(fā)進展。

未來仍需對SDA 技術進行更多基礎和優(yōu)化研究，促進技術革新并向低碳轉型，擴大在非常規(guī)原油改質中的應用，將劣質油/油砂直接或間接轉化為高附加值化學品。根據(jù)現(xiàn)有SDA 裝置的情況，未來SDA 技術發(fā)展趨勢如下：①燃料型SDA 裝置趨于大型化，單套處理能力大于100×104t/a；②更加靈活應用SDA 于催化油漿、油砂瀝青等深加工組合工藝中；③不斷模擬和優(yōu)化SDA 過程以降低能耗，提高技術經(jīng)濟性和競爭力；④為追求高DAO 收率，溶劑質量分數(shù)將越來越重，如戊烷或混合C4～C5；⑤隨加工量越來越大，開發(fā)更高效的內(nèi)構件提高抽提塔分離效率；⑥拓寬DOA出路。