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高硫减压渣油加工方案的技术经济比较
孔令健
（中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，淄博，255408）
    摘要：对中国石化齐鲁分公司高硫减压渣油两种生产方案，即减压深拔工艺生产重交沥青和VRDS-FCC组合工艺生产轻质油品进行技术经济比较。结果表明：在公司裂解原料不能完全自给的前提下，VRDS-FCC组合工艺的单位利润优于减压深拔工艺，但随着重交沥青价格的上升，VRDS-FCC组合工艺的优势将逐渐减弱。
    关键词：减压渣油 减压深拔 加工方案 比较
    中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂经改扩建后，原油加工能力达到8 500 kt/a，其中胜利原油2 500 kt/a，科威特油、沙特中质（简称沙中）油、沙特轻质（简称沙轻）油各2 000 kt/a。由于原油资源配置问题，2003年炼油厂实际原油总加工量为7 945.6 kt，其中进口高硫原油4 455.7 kt，包括适合生产重交通道路沥青（以下简称重交沥青）的科威特原油933.0 kt。胜利炼油厂对高硫渣油的设计加工方案有两种：一种是通过减压深拔（浅度氧化）工艺生产重交沥青；另一种是通过重油加氢（VRDS）处理后为催化裂化（FCC）提供原料即VRDS-FCC组合工艺生产轻质油品。本文以科威特（与沙中油性质基本相同）渣油为例对两种加工路线加以讨论。

1 减压深拔工艺与VRDS-FCC组合工艺
1.1减压深拔工艺
    胜利炼油厂1998年开发了进口原油制取重交沥青的新技术，并成功应用于工业生产[1]。如果原料适宜，减压深拔是生产重交沥青的一种比较简单的加工方式。科威特原油凝点为-31℃，蜡含量为1.69%，硫含量为3.06%，特性因数K为12.1，属于低凝、高硫、中间基原油。其减压渣油中的饱和烃含量为18.62%，沥青质为7.52%，胶质为25.10%，芳烃为48.76%，蜡含量（蒸馏法）1.60%，具有蜡含量低，芳烃、胶质含量高，四组分含量匹配等特点，是制取重交沥青的优质原料。
    在胜利炼油厂第三常减压装置，将科威特渣油采用湿式减压深拔的工艺直接生产重交沥青，其工艺操作条件如表1所示，产品性质评价见表2。
表1 减压深拔工艺的操作条件
原油加工量/kt·d-1
减压炉出口温度/℃
减压塔真空度/kPa
减压塔汽化段残压/kPa
减压塔塔底吹汽/t·h-1
减压塔底抽出温度/℃
8.5～10
383～385
96～98
2.8～3.0
2.0～2.5
373～375
表2 减压深拔生产重交沥青的评价数据
项目
产品性质评价值

Q/SHR004-2000标准

试验方法
AH-90
AH-70

AH-90
AH-70

密 度（25℃）/g·cm-3
1.025
1.027

报 告
报告

GB/T8928
针入度（25℃）/10-1mm
91
79

80～100
60～80

GB/T4509
延度（15℃）/cm
150
130

≥100
≥100

GB/T4508
软化点/℃
44.8
46.1

42～52
44～54

GB/T4507
溶解度（三氯乙烯），%
99.94
99.96

≥99.0
≥99.0

GB/T11148
薄膜烘箱试验

质量变化，%
-0.04
-0.03

≤1.0
≤0.8

GB/T5304
针入度比，%
62.8
69.3

≥50
≥50

GB/T4509
延度（15℃）/cm
>150
130

报 告
报 告

GB/T4508
延度（25℃）/cm
>150
>150

≥100
≥75

GB/T4508
闪点（开口）/℃
>300
329

≥230
≥230

GB/T267
蜡含量（蒸馏法），%
2.3
1.9

≤3.0
≤3.0

GB/T0425
    科威特渣油通过减压深拔生产出的重交沥青完全符合中国石化集团公司企业标准二号重交通道路沥青技术要求Q/SHR004-2000的条件。主要指标如含蜡量、薄膜烘箱实验后15℃延度以及针入度达到或超过同类进口沥青水平。沥青样品经中国石化集团沥青产品检验中心、交通部交科所、山东省交科所等权威部门评定，也得出相同结论。
1.2 VRDS-FCC组合工艺
    第三常减压装置生产重交沥青剩余的减压渣油可以作为VRDS-FCC组合工艺的进料。1500kt/a VRDS装置的主要作用是将减压渣油通过脱硫、脱氮、脱金属、加氢裂化及芳烃饱和等加氢反应，降低油品中的硫、氮及金属含量，为催化裂化装置提高掺渣量创造条件，其原料及产品性质见表3。科威特减压渣油经VRDS加氢处理后的石脑中芳烃含量17.65%、环烷烃含量30.22%适宜作重整原料。柴油的 十六烷值为50、硫含量为72×10－6，具有高十六烷值、低硫含量的特点，是优质轻柴油的调和组分。蜡油含硫量为0.12%，低于一般直馏蜡油含硫0.8%的水平。常压渣油硫含量为0.2%,金属脱除率80%,残碳为4.6%。蜡油、常压渣油以及减压渣油都可以作催化裂化装置的原料，拓宽了催化原料的来源，提高了催化裂化装置的掺渣量。由于加氢后的油品含硫量低，掺入催化原料后可降低催化原料的硫含量，减轻催化产品加氢精制的负担。因催化裂化装置受到催化剂烧焦的限制，约19%的VRDS减压渣油去作燃料油。催化裂化装置的汽油辛烷值较高，是汽油产品的主要调和组分；而其柴油十六烷值只有20～35，需加氢精制后方可作为产品；各装置产生的干气经二乙醇胺（DEA）脱硫后才能作为燃料或制氢原料气。VRDS-FCC组合工艺流程见图1。

图1 VRDS-FCC组合工艺流程简图
表3 VRDS装置原料及主要产品性质
项目
原料
产品
石脑油
柴油
蜡油
常压渣油
减压渣油
密度/g·cm-3
0.981 6

0.716
0.841
0.901 6
0.929 7
0.949 2
沸点/℃

IBP

37
19
380
327
399
10%

66
220
438
423
522
50%

117
277
484
533

90%

147
343
538

EP

176
365

元素含量/×10－6

Ni
26.1

0.03
7.9
18.4
V
19.4

<0.01
3.0
5.8
Fe
19.0

1.10
5.0
8.7
Ca
22.7

0.2
3.6
5.8
Na
11.7

0.5
1.3
1.4
S，%
2.91

0.16
0.007 2
0.12
0.20
0.29
N，%
0.56

0.001 2
0.063 6
0.17
0.30
0.40
残碳，%
11.88

0.2
4.60
9.93
2 两种加工方案的讨论
2.1 两种加工方案的技术经济对比
    科威特渣油通过减压深拔可以生产出符合Q/SHR004-2000标准的AH-90、AH-70高等级道路沥青，其特点是生产工艺简单，但不能生产更多的轻质油品。VRDS-FCC组合工艺汽油、柴油产率高，总轻油收率77.21%，附加值较高。经VRDS加氢处理后的渣油作为催化原料，有利于提高催化裂化装置的掺渣量。目前，第一催化装置掺入VRDS的常渣量达到60%，第二催化装置掺入VRDS的减渣量达到30%，这样可以增加渣油加工深度，生产出更多高品质的轻质油品。
    总之，减压深拔工艺可以生产高等级道路沥青，VRDS-FCC组合工艺则主要为了生产汽油、柴油等轻质油品。
    炼油装置加工费定义如下： 装置加工费=固定成本/加工量+可变单位成本
    由此可知，生产装置的单位加工费与装置处理量有关。为方便起见，固定成本分摊与单位可变成本均采用2003年装置实际运转加工量的累计平均值。装置的加工量以2003年的科威特减压渣油量321.2 kt来计算，产品价格按照2003年的平均值计算。科威特渣油按减压深拔工艺与VRDS-FCC组合工艺的利润核算见表4、表5、表6。
表4 减压深拔与VRDS-FCC工艺的加工费核算
项目
VRDS-FCC组合工艺

减压深拔工艺
加工费（不含税）/元·t－1
分配加工量/kt

加工费（不含税）/元·t－1
分配加工量/kt
重油加氢
203.57
321.2

催化裂化
104.25
266.1

柴油加氢
110.52
84.9

气体脱硫
8.58
51.5

硫 磺
657.69
5.3

三常减压

16.62
321.2
加工费合计/万元
10 640.55

533.83

表5 减压深拔与VRDS-FCC工艺的产品收入核算
项 目
产品价格/元·t－1
VRDS-FCC组合工艺
减压深拔工艺
瓦 斯
959.43
8.4

液 化 气
2371.48
20.8

硫 磺
398.34
5.3

石 脑 油
2 019.32
10.5

汽 油
2 383.19
107.8

柴 油
2 181.16
108.9

燃 料 油
1 092.19
30.7

重交沥青
1 320.21

320
产品收入合计/万元

60 866.65
42 246.72
注：减压渣油深拔时损失0.38%；重交沥青的价格以AH-90的平均价格为标准。

表6 减压深拔与VRDS-FCC工艺的利润核算
万元
项 目
VRDS-FCC组合
减压深拔工艺
销 售
60 866.65
42 246.72
原料费用
35 081.14
35 081.14
装置加工费
10 640.55
533.83
增 值 税
2 544.07
994.76
消 费 税
4 273.19

教育附加费
204.52
29.84
城 建 费
477.21
69.63
所 得 税
3 303.37
1 827.38
利 润
4 342.60
3 710.14
单位利润/元·t－1
135.20
115.51
    科威特减压渣油进VRDS-FCC组合工艺的单位利润为135.20元/t，减压深拔工艺的单位利润为115.51元/t，所以VRDS-FCC组合工艺比减压深拔工艺的效益好。因重交沥青的价格受成品油价格的影响较小，若成品油价格基本保持不变时，重交沥青（AH-90）的价格升至1 340元/t（不含税）时，VRDS-FCC组合工艺与减压深拔工艺的效益相等，VRDS-FCC组合工艺便失去了优势。
2.2 齐鲁分公司自身的特点对渣油加工方式的影响

2.2.1 原油进厂靠管输
    由于目前齐鲁分公司的原油进厂是靠华北原油管线输送，成本较低，但每次输送不同品种的油品时都存在油头和油尾现象。若输送生产重交沥青的进口原油时，需从黄岛组织单油种管输进厂，专罐专存，单独加工。为把管内存油和所输送的油品分开必须"掐头去尾"，这样就有约15 kt专输送的油品进入其他油品中，造成可供直接减压深拔生产重交沥青的有限原料进一步减少，给大批量生产重交沥青带来一定的局限性。若加工后的减压渣油进VRDS-FCC组合工艺则无需单独组织进厂和加工。
2.2.2加工流程的特点
    齐鲁公司胜利炼油厂第一常减压装置主要加工胜利原油，产生的减压渣油进延迟焦化装置生产石油焦；第二、三常减压装置主要加工进口原油，产生的渣油进VRDS-FCC组合工艺生产轻质油品或深拔生产重交沥青，这是齐鲁公司加工流程的一个特点。由于进口原油总量较少，不能满足二、三常减压装置同时加工，只能安排在三常加工，而三常同时需要给VRDS提供原料，因此重交沥青的生产只能间断进行，频繁调整操作会造成沥青原料质量不稳。
    科威特减压渣油性质见表7。从表7可以看到，其总金属含量达到112.5×10－6，特别是钠的含量为14.1×10－6，是设计值的4.7倍，沥青质含量为7.52%是设计值的2.35倍。金属含量高会导致VRDS装置反应器脱金属催化剂过早失活，沥青质胶质含量过高会堵塞催化剂微孔，在温度超过420℃时催化剂极易结焦。VRDS装置自1998年12月加工进口减压渣油，因催化剂结焦导致床层压降升高更换催化剂4次，严重影响了炼厂的轻油收率和装置运行效益。
表7 科威特油减压渣油性质
项目
指标要求
科威特减渣
残 碳
≤19.2
18.4
沥青质
≤4.71
7.52
S，%
≤3.86
4.21
N，%
≤0.525
0.61
Fe,×10－6
≤6.0
4.3
Ni, ×10－6
≤43
35.2
Ca, ×10－6
≤5
1.6
V, ×10－6
≤64
57.30
Na, ×10－6
≤3
14.1
3 结论
    （1）齐鲁石化胜利炼油厂加工进口高硫减压渣油的两种方案作用不同,减压深拔工艺是生产重交沥青一种较为简单的方式，VRDS-FCC组合工艺则主要为了生产轻质油品，可以得到77.72%的轻油收率。由于VRDS-FCC的单位利润高于减压深拔工艺，因此高硫减压渣油应首先选择VRDS-FCC组合工艺生产轻质油品，在重交沥青（AH-90）价格高于1 340元/t（不含税）时，可以考虑重交沥青的生产。
    （2）由于原油管输进厂及加工流程的特点，制约着减压深拔生产重交沥青的进一步发展。科威特减压渣油由于性质较差，进VRDS装置会影响其长周期运行。因此建议减少科威特原油的配置量，强化和提高科威特原油的电脱盐效果，多增加沙特轻质油、沙特超轻质油的配置量，以利于炼油厂提高炼油技术水平和优化乙烯裂解原料。
参 考 文 献
1 孙振光等.齐鲁牌重交通道路沥青的研究与应用.齐鲁石油化工，2001.29（4）：265～268
Comparison between Techno-economy of the Processing Schemes of High-sulfur Vacuum Residuum
Kong Lingjian
(SINOPEC Qilu Branch, Zibo, 255408)
ABSTRACT
The two processing schemes of high-sulfur vacuum residuum in SINOPEC Qilu Branch were compared from the viewpoint of techno-economy: one is to produce heavy asphalt through vacuum deep extraction process, the other is to produce light oil products through VRDS-FCC assembled process. The result showed that on the precondition that the company cannot solely supply all the required pyrolysis material, the unit profit produced by VRDS-FCC process was higher than vacuum deep extraction process, while with the raise of heavy asphalt price, the superiority of VRDS-FCC process would trail off gradually.
Keywords: vacuum residuum, vacuum deep extraction, processing scheme, comparison
收稿日期：2004－03－09。
作者简介：孔令健，男，1972年出生，工程师，现在中国石化股份公司齐鲁分公司总调度室从事生产管理工作，1996年毕业于抚顺石油学院石油加工专业，本科，苏州大学化学工程硕士在读。