根據(jù)權威機構預測,未來中長期內(nèi),世界原油品質(zhì)將逐漸趨于重質(zhì)化、劣質(zhì)化、及含硫量高,而我國原油進口比例也在逐年增加,因而我國已建或新建煉油廠不可避免地面臨、或?qū)⒚媾R因上述因素所帶來的負面影響。對于新建煉油廠,只要設計原料與實際運行原料性質(zhì)相差不大,則體會不到影響。但是,如果原油品質(zhì)持續(xù)向重質(zhì)化方向發(fā)展,則新建煉油廠最終會受到影響。對于已建煉油廠來說,原油重質(zhì)化總會或多或少影響全廠加工能力。這一方面體現(xiàn)在原油重端餾分加工裝置的處理能力出現(xiàn)某種瓶頸。另一方面,重質(zhì)/劣質(zhì)/高硫原油與優(yōu)質(zhì)原油存在不小的價差,且重質(zhì)原油相對容易得到。如果煉油企業(yè)有能力處理不同品質(zhì)的原料,那么當市場價差合適的時候,可以根據(jù)自身裝置特點有選擇地加工不同品質(zhì)的原油,即采用效益最大化加工方案。
出類拔萃的
ROSE溶劑脫瀝青技術
重質(zhì)原油的加工分脫碳和加氫兩類技術,脫碳技術主要以重油催化裂化、焦化、和溶劑脫瀝青為代表;而加氫以加氫裂化、渣油加氫處理為代表。加氫裝置屬于清潔生產(chǎn)裝置類,未來國內(nèi)發(fā)展空間較大,缺點是耗氫量大、投資高;重油催化裂化裝置雖可處理渣油,但對渣油的殘?zhí)俊⒔饘俸康扔邢拗?;目前國?nèi)煉廠普遍傾向于做大焦化的方案,但前提是石油焦有去處,目前流行把石油焦作為CFB鍋爐的燃料來發(fā)電產(chǎn)氣,類似于石化裝置的自備電廠功能,但能力配置是否越大越好,值得多方面深入比較和研究。而且納入CFB鍋爐后,使得該方案的投資較高;對于溶劑脫瀝青技術,該技術除了可以產(chǎn)出瀝青產(chǎn)品外,還能與瀝青造粒系統(tǒng)聯(lián)合生產(chǎn)硬質(zhì)瀝青顆粒產(chǎn)品,其熱值比石油焦熱值高約30%,未來市場備受看好。同時,ROSE是解決現(xiàn)有煉廠重油加工能力受限問題最值得推薦的技術,它具有可選方案多、投資少、適應能力強、能耗低的特點,與投資較高、施工周期長的裝置技術相比見效更快,因此是解決煉廠瓶頸的極佳選擇。
ROSE 是KBR公司于1995年從Kerr McKee公司購得的專利技術,是溶劑脫瀝青技術中的一種,但ROSE 技術出類拔萃,美國境內(nèi)所有利用超臨界溶劑脫瀝青技術的新裝置均采用了ROSE技術,而全球已有49套采用ROSE技術的裝置在運行。該工藝在超臨界狀態(tài)下將大部分溶劑從脫瀝青油混合溶液中分離出來,而不是完全用能耗很高的蒸發(fā)再冷凝方法回收溶劑,從而大大降低裝置操作費用,此外工藝流程也得到簡化。其工藝過程的操作壓力和溫度較低,設備可以采用碳鋼制造,同時沒有催化劑,所以裝置投資很低。截止目前,按年操作8000小時計,最大在運行ROSE裝置年處理能力達到200萬噸以上,而設計最大能力的ROSE裝置已達300萬噸以上。
ROSE 裝置的原料可以是常壓渣油、減壓渣油、催化裝置油漿、或煤制油生成的重油、油砂重油等。選用合適的溶劑,ROSE裝置生產(chǎn)的DAO脫瀝青油是非常好的催化裂化和加氫裂化原料;而ROSE裝置產(chǎn)出的瀝青可用于焦化、減粘、或用于瀝青調(diào)和組份,也可用作生產(chǎn)固體燃料或燃料油調(diào)和組份等。另外,ROSE技術除能產(chǎn)出單一的脫瀝青油生產(chǎn)方案外,還有產(chǎn)出重質(zhì)脫瀝青油 (HDAO) 和輕質(zhì)脫瀝青油 (LDAO) 的生產(chǎn)方案。正是由于ROSE的原料和產(chǎn)品方案靈活多變,使得該技術擁有消除重質(zhì)油加工瓶頸能力,而且根據(jù)每個煉廠實際情況,可以有多種解決方案。
ROSE有效解決
原油重質(zhì)化問題
當原油品質(zhì)變重時,主要反映在對常壓渣油進行后續(xù)加工的裝置影響上,即對減壓蒸餾、催化裂化、加氫、焦化等裝置的影響上。
如原油變重,原油進料量不變時,減壓蒸餾的處理能力可能成為瓶頸。這時可以采取將部分常壓渣油送進ROSE裝置與減壓渣油合并處理,從而降低減壓蒸餾系統(tǒng)負荷,使瓶頸得到消除。同時ROSE的抽提能力比普通減壓蒸餾的加工能力更強,即拔出率更高,所以額外得到更多催化裂化或加氫原料,若下游裝置有余量,可起到增加全廠輕油收率的作用。
原油品質(zhì)變重時,對于催化裂化的影響除與處理能力相關外,更大可能是對催化裂化進料性質(zhì)造成的影響,例如金屬(如釩、鎳等)含量增加、殘?zhí)吭黾?、芳烴含量增加等。金屬含量增加會導致催化裂化的催化劑單耗增加,使生產(chǎn)效益降低;殘?zhí)恐档脑黾涌赡軐е略偕飨到y(tǒng)撤熱能力不足,限制處理能力;而芳烴含量增加會使輕油產(chǎn)品收率顯著降低,直接影響經(jīng)濟效益。這些問題顯得比較嚴重,但是采用ROSE技術可以一次性解決這些問題。下圖是ROSE技術典型脫瀝青油中雜質(zhì)含量與抽出率的關系圖。假設DAO的抽出率為50%,則其金屬和殘?zhí)恐捣謩e降低95%和85%,而硫和氮的含量也有50%以上的降低,此外芳烴含量也會顯著降低。這些原料性質(zhì)上的改善對催化裂化而言,貢獻是巨大的,甚至會直接使裝置處理能力提高。
對于加氫裂化裝置,其原料干點及氮、硫、瀝青質(zhì)、殘?zhí)?、金屬等組份的含量對裂化反應有直接影響,或間接影響其催化劑壽命。從下圖可知,ROSE抽提的產(chǎn)品對這些組份含量均可實現(xiàn)不同程度的降低,這無疑會顯著改善加氫裂化的操作。而對于渣油加氫裝置,進料中的殘?zhí)炕蚪饘俸吭黾舆^大,均會導致裝置操作出現(xiàn)產(chǎn)品不達標等問題,連帶影響催化裝置的操作,無法實現(xiàn)滿負荷,間接限制了全廠的原油加工能力。此時,如果通過ROSE裝置對部分渣油進行抽提,將部分瀝青質(zhì)進行“剝離”,則可顯著改善渣油加氫的進料品質(zhì),徹底消除裝置的瓶頸。
提高原油加工
能力的“良方”
當前,國內(nèi)的新建煉廠更傾向于采取焦化加工方案,以相對較少的投資處理原油中的重質(zhì)餾份。但是原油變重也可能導致焦化裝置能力不足,限制全廠原油加工能力。此時,通過適當規(guī)劃采用ROSE方案可以解決焦化裝置的能力限制,即在焦化裝置的上游設置ROSE裝置,也可以根據(jù)具體情況將常壓渣油旁路一部分與減壓渣油一起作為ROSE裝置進料,抽提出的脫瀝青油送給其它因原油重質(zhì)化導致原料欠缺的裝置,而脫油瀝青可進一步在焦化裝置中處理。
總之,采用ROSE技術合理規(guī)劃,可以輕松地將全廠的原油處理能力提高,或者將重質(zhì)原油的處理能力得到根本性改善。由于ROSE技術的組合方案靈活多變,兼有投資少、見效快、操作費用低的優(yōu)點,非常適合在原油重質(zhì)化趨勢下,解決煉廠重質(zhì)餾分處理能力受限瓶頸;通過合理統(tǒng)籌,可以降低新建煉廠投資。
當ROSE生產(chǎn)瀝青用于道路或建筑等產(chǎn)品時,其中的硫和重金屬并沒有被脫除,而是固化于產(chǎn)品中,減少了硫磺回收系統(tǒng)的能力需求。環(huán)保要求嚴格時,無論加氫方案還是燃料方案,硫磺最終需要回收,需要消耗氧和氫氣,所以對環(huán)境而言并不友好,而將硫磺直接固化在瀝青產(chǎn)品中無疑對環(huán)境最有利,節(jié)省了氧氣和氫氣,也節(jié)省投資,因此非常值得各大煉油企業(yè)斟酌。當然綜合經(jīng)濟效益仍然是所有煉廠制定產(chǎn)品方案的重要考慮因素。