含硫原油的加工工艺_原油加工工艺

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*含硫原油的加工工艺

徐志达 单石灵

中国石化股份有限公司广州分公司技术开发中心(广州510726)摘要 综述了含硫原油的主要性质、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。据预测，原油平均3相对密度将上升到0.863 3 g/cm，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管理规定》，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500℃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180℃轻馏分质量收率达22.39%，而我国胜利原油小于180℃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，以及环境保护等问题。1 含硫原油的主要性质

含硫原油主要来自中东，如沙特、伊朗、伊拉克、阿联酋、科威特、阿曼等国家，其主要性质见表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，钒含量则普遍较高，各段馏分的硫含量都较高。

表1 含硫原油的主要性质

原油种类 评价日期 硫含量,% 密度/（g.cm）凝点/℃ 开口闪点/℃ 粘度(50℃)/（mm.s）酸值（KOH）/（mg.g）残碳,%-1-12-1-3伊朗 拉万 1997-08-06 沙特 轻质 1995-03-06

伊朗 重质 1997-03-05

伊朗 轻质 1995-08-27

沙特 拜里 1995-12-23

加蓬 曼吉 1997-06-23

美国 北坡 1998-07-27

阿曼 阿联酋穆尔班

中国 胜利 1998-05-20

1997-09-17

1993-06-03 1.9380 1.8360 1.7220 1.5120 1.3370 1.3130 1.0910 1.0180 0.8600 0.7110 0.8616 0.8595 0.8756 0.8572 0.8415 0.8794 0.8736 0.8534 0.8239 0.9124-22

-16 28 5.48 0.15 4.09 17.40 3.09 7.69 0.85 14.54

-15

-7

100.10 0.26 6.13 65.70 5.53 15.20 0.09 23.15 盐含量/（mg.L）5.00 蜡含量,% 硅胶胶质, % 沥青质,% 镍含量（×10）-62.59 6.77 2.45 5.19 * 本文发表于《石油与天然气化工》2004年第1期 钒含量（×10）HK-180℃收率,% 180-260℃收率,% 260-360℃收率,% 360-500℃收率,% >500 ℃收率,% 汽油含硫,% 煤油含硫,% 柴油含硫,% 蜡油含硫,% 减渣含硫,% 注：均油轮采样。-65.18 19.00 14.57 17.71 22.21 26.51 0.062 0.384 1.598 2.477 4.304 10.32 19.40 12.98 18.79 22.41 26.42 0.029 0.210 1.460 2.423 3.943

71.30 18.15 11.67 16.59 21.78 31.81 0.100 0.412 1.223 1.797 3.302

36.30 19.10 12.54 17.48 22.36 28.52 0.048 0.257 1.102 1.751 3.347

2.08 22.39 14.02 19.78 23.55 20.26 0.043 0.156 1.168 1.918 3.205

46.63 13.83 8.95 18.85 24.15 34.22 0.042 0.310 0.694 1.089 2.373

18.86 16.58 11.82 17.08 23.77 30.75 0.005 0.106 0.721 1.273 2.368

5.30 16.31 12.52 17.61 21.43 32.13 0.039 0.182 0.600 1.064 2.213

1.35 28.68 13.86 19.63 23.18 14.65

1.67 4.18 6.57 12.31 29.20 47.74

0.0112 0.005 0.128 0.900 1.410 2.280

0.134 0.371 0.490 1.291 2 加工工艺的选择

2.1 常减压蒸馏

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（

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800℃，加热炉操作灵活性差。常顶及常一收率特别高，塔顶负荷较大，常压塔操作较为困难，对质量影响很大。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 汽油馏分

含硫原油汽油馏分的主要性质见表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主要性质

原油种类

伊朗拉万

收率，% 硫含量，% 硫醇硫含量（×10）研究法辛烷值 族组成，% 链烷烃 环烷烃 芳烃-6

伊朗重质 沙特拜里 阿曼 中国胜利

19.00 0.062 355 45.6

18.15 0.100 291.4 50.5

22.39 0.043 280

16.31 0.039 225.5

4.18 0.005 5.7 51.5

70.65 17.83 11.52

63.08 29.40 7.52

72.83 15.74 11.43

72.52 21.00 6.33

47.83 46.43 4.66

较为理想的方案是把含硫原油汽油馏分分成轻石脑油（

含硫原油煤油馏分的主要性质见表3。从表3可以看出，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主要性质

原油种类 收率，% 硫含量，% 硫醇硫含量（×10）无烟火焰高度/mm 点灯试验 族组成，%(v)烷烃（包括环烷烃）芳烃-6

伊朗拉万 14.57 0.384 140.7 18 不合格

伊朗重质 11.67 0.412 13.0 22 不合格

沙特拜里 14.02 0.156 230 21 不合格

美国北坡 11.82 0.106 1.6 19 不合格

阿曼 12.52 0.182 73.6 24 不合格

中国胜利 6.57 0.134 7.2 19 不合格

77.35 22.65

80.84 19.16

79.75 20.25

73.94 25.07

83.25 16.75

67.31 30.89

2.4 柴油馏分

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主要性质

原油种类 收率，% 硫含量，% 凝点/℃ 十六烷值 族组成，% 烷烃（包括环烷烃）芳烃

伊朗拉万 17.71 1.598-7 49

伊朗重质 16.59 1.223-12 49

沙特拜里 19.78 1.168-13 51

美国北坡 17.08 0.721-12 45

阿曼 17.61 0.600-10 54

中国胜利 12.31 0.371-2 52.4

58.51 41.49

60.05 39.95

53.62 46.38

68.32 31.68

74.75 25.25

67.41 31.53

2.5 蜡油馏分

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，一般都要经过加氢处理才能作催化裂化原料。若直接作催化裂化原料必然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[1]料中的硫含量有一定的关系，如图1所示。

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，或采用催化裂化再生烟气脱硫技术。也可采用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况来看，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，而且脱硫比较彻底。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，目前主要两类加工工艺。渣油延迟焦化投资低，经济效益较好；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，如果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主要由雪弗龙公司垄断，其占世界的50%。对付高金属进料，固定床反应器前应增设移动床保护反应器，或可轮换操作的保护反应器。大连石化采用常压重油加氢脱硫工艺（ARDS）；齐鲁石化采用减压渣油加氢脱硫工艺（VRDS）；茂名石化采用减压渣油加氢脱硫工艺（S-RHT）。这些工艺虽然比较理想，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表明，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—重油加氢处理—重油催化裂化）组合工艺，结果表明，ROP工艺对含硫渣油的脱硫率并不高，但有明显的脱碳、脱重金属和减粘效果；RHT的[1]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。

加氢裂化生产灵活性强，产品质量好，但投资也高，如采用单程通过，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>450℃或>480℃渣油加氢，350～450℃或480℃轻蜡油进加氢裂化，[2]则由于干点降低，预计在中压（≤10 MPa）下加工即可。这样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、石脑油制氢已经比较成熟，也大量应用。但对于天然气不足的地区用石脑油制氢经济上不合算，一般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

[3]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，所以值得重视。

b）脱碳工艺已工业化的技术主要有延迟焦化、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索，关键是解决高硫焦的出路问题；镇海石化采用焦化工艺，通过引进福斯特—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可以燃用高硫焦，对环境又没有影响，从而打开了高硫焦的销路。美国高硫焦的市场主要是电力工业。

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。通过原油评价分析，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[4]油不适合生成沥青。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对策： 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60℃或70℃）和重石脑油两部分。轻石脑油芳烃含量很低，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。

参考文献廖家祺，王更新.加工中东含硫原油面临的问题和对策.炼油设计，2000，30（1）：1～5 2 陶宗乾，尹恩杰.含硫原油加工对策的探讨.石油炼制与化工，1995，26（11）：6～13 3 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）：16～24 4 陈阁熹.中东原油的评价与加工对策.广石化科技，1998，（2）：57～62，56