加入环戊烷对超临界溶剂脱沥青加工加拿大油砂沥青的影响

加工加拿大油砂沥青-炼厂的选择与调整

国际石油经济2013.11·82· refining&petrochemicals 炼化广角 世界炼油工业已经过百余年的发展历程，现 代化的炼油企业仍需应对原油来源及性质变化、 油品需求结构变化、油品质量标准变化、安全环 保要求逐渐严格等一系列挑战。bp、埃克森美 孚和壳牌公司在各自的未来能源展望报告中均指 出，2030-2050年，石油仍是生产交通运输燃料 的最主要原料，因此未来炼厂确保正常运营的关 键要素之一就是有稳定长期的、多元化来源的油 源，以避免因可能出现的政治危机、自然灾害等 原因造成供应中断。 随着获取常规原油资源的难度逐渐加大，美 国、欧洲和亚太地区的石油公司纷纷开始与加拿 大、南美、中东、俄罗斯等资源国或地区的石油公 司合资，开拓非常规原油上游开发和下游加工的 机遇。在油价高位波动、轻质原油越来越稀缺的时 代，炼油企业可以从非常规原油中发现更多机会。 在

油砂沥青是重要的非常规石油资源,其性质组成是其加工方案及设计的重要基础。对加拿大油砂沥青(bitumen)的直馏轻瓦斯油(vlgo)、减压瓦斯油(hvgo)和常压渣油(atb)进行了分析评价,对其加工性能作了分析判断。

分析了加拿大油砂沥青合成原油(sco)、大港原油以及混合原油(sco与大港原油的混合比例为3:7)的宽馏分性质。sco石脑油馏分的芳烃潜含量较低,不是良好的催化重整原料。混合原油石脑油馏分是良好的重整原料。sco和混合原油汽油馏分是良好的蒸汽裂解制乙烯原料,但辛烷值不高,不宜作为汽油调合组分。sco的煤油馏分的芳烃含量高、烟点低、闪点低,不适合生产喷气燃料;混合原油煤油馏分的酸度稍高、烟点略低、闪点低,通过精制可以生产1号喷气燃料。sco柴油馏分凝点低、冷滤点低、硫含量低,用作调合馏分可降低调合柴油的冷滤点,但其十六烷值低。混合原油柴油馏分可生产-10号车用柴油,但硫含量略高,十六烷值略低,需要精制。sco减压馏分的氢碳原子比和烷基碳含量较低,而芳香碳含量较高,裂化性能低于大港减压馏分的裂化性能,大港原油掺兑30%sco后减压馏分的裂化性能有所降低。sco常压渣油和减压渣油的氢碳原子比低,胶质、沥青质和金属的含量较低;而混合原油常压渣油和减压渣油的胶质、沥青质和金属的含量较高。

委内瑞拉超重原油和加拿大油砂沥青都是高密度、高黏度、高硫、高氮、高酸、高残炭、高金属、高沥青质的劣质原油,不仅重馏分油和渣油中的金属含量高,而且轻馏分油中的金属含量也比较高,是当今世界上最难加工的原油。除了难以开采和开采成本高以外,对于炼厂还存在难以输送、难以脱盐脱水、难以正常生产运行等问题。炼厂加工高硫高酸超重原油或油砂沥青生产清洁燃料和裂解料难度很大:一是常压直馏馏分油太少;二是减压瓦斯油和减压渣油太多;三是常减压蒸馏各直馏馏分中硫含量和酸值都比较高,都需要深度精制或加工。而利用好高硫高酸超重原油和油砂沥青的减压渣油是用好非常规石油资源,提高轻油收率的关键所在。目前世界上只有委内瑞拉4座加工奥里诺科超重原油和加拿大6座加工油砂沥青的改质工厂在生产,产品为合成原油。正在建设中的加工委内瑞拉超重原油的炼油厂有4座,计划建设的油砂沥青炼油厂只有1座。加拿大油砂沥青改质工厂的技术和生产水平都比委内瑞拉超重原油改质工厂高一些。我国三大石油公司与委内瑞拉和加拿大的合作都取得了很大进展,在我国炼油厂大量加工委内瑞拉超重原油已指日可待,预计我国炼油厂加工加拿大油砂沥青也为时不远。为此,建议有关科研项目应抓紧工作,尽早提出研究成果和关键技术问题的解决方案;同时着手开展相关技术,特别是减压渣油悬浮床加氢裂化技术的开发工作;跟踪国外有关加工技术研发的工作进展,为我国的消化、吸收、再创新打好基础。

委内瑞拉超重原油和加拿大油砂沥青是世界上重要的2种非常规石油资源,都属于高密度、高黏度、高硫、高残炭、高金属、高沥青质的劣质原油,常规炼油厂直接加工这2种原料会出现一系列问题。目前,这2种非常规原油主要在其本国的改质工厂进行改质,得到的合成原油可作为炼油厂原料进一步加工生产运输燃料和其他石油产品。委内瑞拉现有4座超重原油改质工厂,其中3座生产重质高硫合成原油,另外1座生产高质量的轻质低硫合成原油。4座改质工厂采用的核心改质工艺都是焦化。加拿大现有6座主要的油砂沥青改质工厂,改质途径主要是焦化和/或加氢,生产的合成原油性质也有所差别。非常规石油资源是未来我国炼油厂原料重要的接替资源,我国石油公司必须加快相关领域关键技术的研发和推广应用,以技术提升核心竞争力,拓展与国际能源合作的机遇。

在加拿大油砂“夺宝”热潮中,中国石油适时出去,除了战略考虑外,技术上的日益成熟也增强了其投资油砂的信心。一直对高投资风险的油砂项目持谨慎态度的中国石油集团终于出手了。6月21日,在加拿大阿尔伯达省会埃德蒙顿市举行的“第三届加中能源合作会议”上,中国石油集团国际事业部主任章欣向外界透露,集团已于今年1月在阿尔伯达省出租开矿权土地的招标中获得258．6平方

分析了加拿大油砂沥青合成原油(sco)、大港原油以及混合原油(由大港原油与sco混合得到,大港原油:sco=7:3)的性质,在此基础上考察了三种原油窄馏分的物性。sco是低硫低凝环烷基原油,其硫、氮、胶质、沥青质、蜡和金属含量,以及凝点都很低。sco的轻质油收率高,350℃之前的质量收率为55.37%,大于500℃的减压渣油的质量收率仅5%左右。混合原油是低硫中间基原油,500℃时的总拔出率比大港原油提高了10个百分点。混合原油的凝点、运动黏度,以及氮、胶质、沥青质、蜡和金属含量都比大港原油有较大幅度的下降,其中镍质量分数由大港原油的37.5μg/g降至混合原油的26.8μg/g。混合原油窄馏分的特性因数、苯胺点和酸度均低于大港原油相同沸点的窄馏分的数值,而混合原油窄馏分的运动黏度、密度和折光率均高于大港原油相同沸点的窄馏分的数值。

委内瑞拉超重原油和加拿大油砂沥青是目前世界上开发利用程度相对较高的非常规原油资源。目前主要在其产地进行稀释或在该国的改质工厂进行改质,改质方案主要有脱碳和加氢两种,得到的产品送入炼厂进一步加工生产运输燃料和其他石油产品。委内瑞拉现有4个超重原油改质工厂,生产高质量的轻质低硫合成原油或重质高硫合成原油。加拿大现有6个主要的油砂沥青改质工厂,生产不同品质的合成原油。近年来,我国石油公司分别与委内瑞拉和加拿大的能源公司就超重原油和油砂沥青的开发利用开展了多项合作,随着合作的深入,我国炼油企业加工这两种非常规原油的机会也将越来越多。为更好地利用这些资源,提出了加快开发具有自主知识产权的非常规原油加工技术的建议。

对绥中原油、加拿大油砂沥青进行了物性分析,对两种原油混炼生产重交通道路沥青进行了工业试验。试验结果表明绥中原油混炼加拿大油砂沥青生产的重交通道路沥青性能,特别是沥青蜡含量、低温性能以及sbs改性沥青相溶性等性能有明显的改善。

重油梯级分离技术作为重油轻质化的新工艺,它通过耦合渣油萃取和沥青喷雾造粒过程,有效的简化重油处理的工艺流程,减少设备成本。在此工艺流程中,处于超临界状态的戊烷的闪蒸速率对沥青造粒质量起到了关键作用。根据其减压过程中的质量和热量传递机理,改进了戊烷闪蒸的经验模型,并将其植入到cfd软件fluent中,使其能较为准确的预测闪蒸雾化的非平衡热力学过程。同时对气液戊烷和沥青的三相闪蒸流动过程进行了数值模拟,结果显示喷嘴结构是控制闪蒸速率的关键,直接影响了沥青造粒的质量;此外沥青相的加入为戊烷的相变过程提供了更多能量,提高了戊烷在喷嘴内的汽化率。

英荷壳牌加拿大子公司宣称建在加拿大艾伯塔省scofford油砂沥青改质工厂的10万桶／日扩能改造工程已竣工投产，使油砂沥青改质能力达到25．5万桶／日。该改质工厂把jackpine和muskegriver露天开采分离的油砂沥青进行改质。壳牌公司计划通过提高效率和脱瓶颈工程进一步提高改质工厂的改质能力。

利用实验室固定式流化床反应装置，考察了将孤岛渣油的超临界溶剂脱沥青油（ｄａｏ）掺入到孤岛减压瓦斯油（ｖｇｏ）中对其催化裂化反应结果的影响。

以煤焦油沥青为原料,在高压反应釜中,选择合适溶剂在超临界流体状态下制备了沥青泡沫,经过氧化、炭化制备成泡沫炭。根据沥青的流变性能和溶解性能选择了甲苯作为溶剂,考察了溶剂比例、发泡温度、压力及压力释放速率对沥青泡沫孔结构的影响。从超临界体系相平衡分析了超临界流体对沥青泡沫形成的作用机理。实验表明,在溶剂比例为10%~50%,初始压力2.5~4.0mpa,发泡温度在290~315℃,保温时间4小时,压力释放速率为0.5~1.0mpa/s的条件下,制备出泡孔结构均匀、孔径分布300~1500μ、开孔率高的沥青泡沫。通过调节不同的溶剂比例、发泡温度和压力、压力释放速率等条件,可以控制沥青泡沫的孔结构。

加拿大纽宾士域大学开发了一种一步低温超临界工艺，从油砂中提取沥青并将其改质。该工艺首次将对油砂的超临界抽提和在超临界流体中进行有机物的加氢结合在一个步骤中。已经用c02／h2混合物与多相铑、钌和钴加氢催化剂，从少量油砂样品中提取出沥青并生产出硫和重金属含量较低的原油。最近的研究中使用了超临界戊烷或己烷和comoni工业炼油催化剂。与现有技术相比，该工艺操作温度和氢耗较低。目前正寻找工业化合作伙伴。

利用溶剂脱沥青装置加工处理高密度的阿曼和巴士拉混合纯渣油,在适宜的操作条件下,考察了装置的最大处理量和脱沥青油的收率,分析了脱沥青油和脱油沥青的产品性质。结果表明:溶剂脱沥青装置处理纯渣油时,由于纯渣油物性极差,导致脱沥青油收率为30.78%,脱油沥青收率为69.22%,装置能耗相比加工原混合原料时增加了28.38%。

溶剂脱沥青装置加工渣油分析

由中石化九江分公司、中石化石科院、九江石化设计工程公司、宁波工程公司共同承担的中石化股份公司合同项目“溶剂脱沥青-脱油沥青气化-脱沥青油进催化组合工艺”通过了中石化股份公司科技开发部组织的技术鉴定。

溶剂组成对脱沥青油残炭的影响

以聚苯乙烯-二乙烯苯接枝磷钨酸季铵盐为三相相转移催化剂,以h2o2为氧化剂,kcl为助催化剂,研究了环戊烯(cpe)合成环氧环戊烷(cpeo)的无溶剂工艺。讨论了催化剂和助催化剂用量、反应温度、反应时间、环戊烯与h2o2摩尔比对反应的影响。确定了无溶剂环氧环戊烷合成反应的条件为(以0.056molh2o2计):催化剂1.0g、助催化剂0.025g、反应温度40℃、反应时间5h、n(cpe)∶n(h2o2)=2.1∶1.0。cpeo的平均收率约为96%。催化剂回收重复使用6次活性无明显降低。

介绍了渣油溶剂脱沥青-脱油沥青气化-脱沥青油催化裂化组合工艺的研究及应用情况。该组合工艺的应用提高了企业的劣质渣油加工能力,改善了产品结构,提高了企业的经济效益。

目前，加拿大的油砂资源中仅有很少一部分易于采用传统的表面开采的方法而得到，其余部分则大多不得不采用蒸汽辅助重力排水系统（sagd）进行原位回收。在该工艺中，蒸汽被注入含油地层中的水平井中使黏滞的沥青流动起来，然后被位于更低位置的产油井回收。由加拿大n—solv公司正在开发的一项原位工艺有望具有更高的效率及更少的费用，