陳松，周揚

（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

（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。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行處理，且都需面臨改質(zhì)和輕質(zhì)化兩項任務。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)技術開發(fā)的重點。

1　工藝開發(fā)背景

全餾分頁巖油加工的主要產(chǎn)品為運輸燃料柴油，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)濟上不可行等問題，無法直接生產(chǎn)滿足國Ⅳ標準要求的柴油。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機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，剩余重油靠回煉受上游干餾技術的限制，外甩則造成資源和能耗的浪費，因此需采取脫碳、加氫組合工藝進行處理，且都需面臨改質(zhì)和輕質(zhì)化兩項任務。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)濟性不理想；加氫裂化和催化裂化工藝由于受進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：加氫預處理-加氫裂化或催化裂化-加氫精制工藝，其工藝流程復雜，投資和運行費用太高，工業(yè)應用受到限制。

由黑龍江省能源環(huán)境研究院研究開發(fā)的新工藝采用預處理、原料預分餾、加氫處理、產(chǎn)品分餾工藝對全餾分頁巖油進行改質(zhì)轉化，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一步輕質(zhì)化，所制取的中油回煉，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標準要求；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)濟上不可行的難點。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。

2　工藝流程

本工藝采取的技術方案是：采用預處理、原料預分餾、加氫處理、產(chǎn)品分餾工藝對全餾分頁巖油進行改質(zhì)轉化工藝，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，進入自動反沖洗過濾器進行過濾，過濾后進入原料油緩沖罐。其工藝流程見圖2。

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

2.2原料預分餾單元

自原料油緩沖罐的全餾分頁巖油經(jīng)換熱，進入常壓分餾塔進行預分餾，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組分進行吸收，并利用閃蒸罐將吸收油中的LPG組分進行分離，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　原料預分餾單元工藝原則流程圖Fig.3 The principle process flow of prefractionation unit

2.3反應單元

自輕油罐的輕質(zhì)頁巖油換熱后與來自新氫壓縮機和循環(huán)氫壓縮機的混合氫混合，混合原料油經(jīng)一系列換熱后進入反應加熱爐，將進料加熱至反應所需溫度送至加氫反應器中，加氫反應產(chǎn)物經(jīng)一系列換熱后，進入高壓分離器進行分離。高分氣進行循環(huán)氫脫硫后進入循環(huán)氫壓縮機升壓，并與來自新氫壓縮機的新氫混合，混合氫分為3路：（1）作為急冷氫進入反應器；（2）與輕質(zhì)頁巖油混合作為加氫反應進料；（3）與反應器入口進料混合，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當本工藝全部生產(chǎn)精制柴油時從反應單元來的低分油進入脫硫化氫汽提塔，塔頂油氣進入硫化氫汽提塔頂回流罐進行分離。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當本工藝生產(chǎn)低硫低凝柴油時脫硫化氫汽提塔塔底油進入產(chǎn)品分餾塔，塔頂油氣進入塔頂回流罐進行分離，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)品分餾塔塔底設置分餾塔底重沸爐，塔底物流分為3路：（1）進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)品分餾塔側線抽出低凝組份進入低凝產(chǎn)品塔，塔頂油氣進入塔頂回流罐進行分離，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　結論

（1）該工藝采用預處理、原料預分餾、加氫處理、產(chǎn)品分餾工藝對全餾分頁巖油進行改質(zhì)轉化，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標準要求；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）該工藝可對原料進行優(yōu)化，加氫處理裝置可適當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)濟上不可行的難點?？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。

（4）該工藝在原料預分餾單元增設吸收塔和閃蒸罐，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)品分餾單元增設產(chǎn)品穩(wěn)定塔來分出LPG和石腦油，實現(xiàn)降本增效的目的。

［1］錢家麟、尹亮，等，油頁巖-石油的補充能源［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開發(fā)工作。