劣质重油/渣油加工技术深度剖析及未来发展趋势
劣质重油/渣油加工技术深度剖析及未来发展趋势
劣质重油加工涉及两种主要技术路径：加氢处理和脱碳处理。其中，加氢处理根据反应器类型可细分为固定床、沸腾床和悬浮床三种。至于脱碳处理，则涵盖了焦化、减黏裂化、溶剂脱沥青等多种方法。在确定具体的工艺流程时，需综合考虑原料特性、炼厂的战略定位、产品规划、技术实力以及投资规模等多个因素。
各类低品质重油加工技术各有其独特的长处与不足，适用场景也各不相同；然而，融合了多种技术之长的复合加工路径，能够提高炼油厂对原油的适应性和灵活性，同时增强其抵御市场波动的能力以及盈利水平，这也预示着未来劣质重油加工技术发展的方向。
劣质重油加氢路线
01渣油固定床加氢处理技术
渣油固定床加氢处理技术，作为目前工业领域应用最为广泛且技术最为成熟的渣油加氢技术，主要应用于催化裂化原料的预处理环节。具体而言，下表详细展示了该技术的各项特点、技术参数以及其在工业领域的应用现状。
观察可知劣质重油/渣油加工技术深度剖析及未来发展趋势，全球范围内大约有八十套渣油固定床加氢装置正在运行。尽管渣油固定床加氢技术源自不同的途径，然而这些技术在其操作流程及工艺参数方面，基本相似，并无显著的不同之处。
渣油固定床加氢工艺的操作简便，流程设计合理，技术已经相当成熟且值得信赖；然而，其转化效率相对不高渣油加氢反应器技术特点，对原料的残炭和金属含量有较高要求，这限制了其在工业中的应用。尽管如此，在较长的一段时间里，它仍旧是众多炼厂，尤其是那些处理重质劣质原料的炼厂的首选技术方案。
未来发展固定床加氢发展趋势：
研制具有更强脱金属、脱硫、脱氮功效的催化剂，以增强催化剂的使用寿命，并延长其应用时间。
进行催化剂配比研究，旨在增强对原料处理的适应性、提升硫氮等杂质的去除效果以及提高反应器的运作效率。
深入开展固定床反应机制的研究，旨在为工艺参数的优化和催化剂配比的调整提供坚实的理论依据。
研究渣油固定床加氢工艺与渣油催化裂化等不同技术的优化融合，旨在为炼油厂提供一种灵活性高、经济效益优异的清洁油品生产组合方案。
02渣油沸腾床加氢裂化技术
渣油沸腾床加氢裂化技术能够处理更差的原料，这一技术近年来在渣油的高效加工领域得到了越来越广泛的应用。具体来说，下表详细展示了该技术的关键特性、技术参数以及其在工业领域的应用现状。
渣油沸腾床加氢裂化技术不仅被应用于常规渣油的加氢裂化过程，而且在油砂沥青等低品质重油的改质领域扮演了关键角色，通常与延迟焦化、溶剂脱沥青等工艺相结合，以生产合成原油。近年来，该技术的研究焦点主要集中在与焦化、溶剂脱沥青等工艺的融合以及高活性催化剂的研发上。渣油沸腾床加氢裂化技术虽然已经广泛投入使用，但仍有很大的提升潜力。
沸腾床加氢发展趋势：
研制新型高效催化剂，以提升其使用寿命并减少生产成本。针对沸腾床特性，研发具有高活性的脱硫、脱氮、芳烃饱和催化剂，以及高活性加氢裂化催化剂，还有能够分解胶质沥青质的催化剂或辅助剂等。
提升硫、残炭、金属、氮的去除效率。探索通过优化反应器设计、调整操作参数等手段，进一步增强脱硫和脱残炭的效果。
减少焦垢的形成，确保设备能够持续稳定运行较长时间。这涉及到对原料过滤流程进行改进设计，对反应器内部结构及操作参数进行优化调整，以及进行有关不同原料焦垢形成倾向、转化效率与产物稳定性之间关系的深入研究与实验探索。
④探索未转化渣油的新用途。可考虑将其作为焦化、催化裂化原料油，或用于制氢，亦或是生产沥青，甚至作为燃料油使用。
深入探究适用于不同原料特性和加工条件的各类复合技术，如渣油沸腾床加氢裂化与延迟焦化的结合、渣油沸腾床加氢裂化与流化焦化的结合、以及渣油沸腾床加氢裂化与溶剂脱沥青的融合等，旨在充分展现渣油沸腾床加氢裂化的潜在优势。
03渣油悬浮床加氢处理技术
渣油悬浮床加氢裂化技术作为一种新兴的渣油加氢技术，正处于迅猛发展的阶段，已成为炼油行业关注的焦点。该技术能够处理含硫量较高的劣质原油、重质原油以及油砂沥青等低品质原料，其转化效率通常能够达到90%以上。以下是关于该技术的主要特点、技术参数及其在工业领域的应用情况的详细列表。
悬浮床加氢裂化技术对原料的适应能力显著，能够有效处理含有高金属、高残炭、高硫、高酸值和高黏度的劣质原料。此技术加工所得的轻质油收率较高，且产品质量优良，未转化油的产率较低，同时加工成本也相对较低，展现出明显的优势。与渣油固定床及沸腾床加氢技术相比，悬浮床加氢裂化技术处理的原料质量更差，转化效率更高，但技术开发和应用难度也更大，目前此技术仍在不断发展和完善之中。悬浮床加氢裂化技术已成为炼油行业的研究焦点与尖端科技，待未来数年内，数套新建的单系列大型设备投入运行并验证其技术成效，该技术有望迎来一片广阔的发展天地。
目前，悬浮床加氢裂化技术虽已成功应用于工业领域，然而，实际运行和正在建设的工业化装置数量有限。在高转化率条件下，装置难以长时间稳定运行，成为一大挑战。此外，在工业化进程中，也可能会涌现出一些新的问题。
悬浮床加氢发展趋势：
研发多样化的催化剂，包括均相分散型和水溶性催化剂，这些催化剂具有高活性和高分散性，从而简化了催化剂的回收流程并降低了成本。均相分散型催化剂有助于减少设备积炭并提升转换效率，而高度分散的水溶性催化剂则具备优异的加氢性能和焦炭生成抑制能力。此外，微米或纳米级的多金属液体催化剂以其低消耗量、高活性和不易堵塞床层的特性而受到青睐。
通过降低结焦和结垢现象，提升设备运行寿命。我们研发了具备卓越传质传热特性的新型连续搅拌釜式反应器，对工艺流程及反应器尺寸进行了优化，从而进一步减少结焦和结垢，降低设备成本，确保装置能够实现长时间稳定运行并最大化经济效益。
拓展未转化渣油的应用范围。可以采取焦化处理、作为水泥生产厂的能源、用于沥青调和、从未转化油中提取或回收金属等多种途径进行处理。
加强悬浮床反应机制的研究力度。对反应物各成分在数量、性质及构成方面的相容性进行更深入的探究，分析氢气在原料油中的溶解度，研究反应器内流体的力学特性以及传质、传热等关键环节，旨在为悬浮床的设计、开发及工业化应用提供坚实的理论依据。
劣质重油脱碳路线
01焦化技术
焦化技术已经相当成熟，其渣油转化效率显著，对原料的适应性广泛，且生产成本相对较低，因此被广泛用于炼厂对重油的深度加工以及劣质重油的改良处理。在炼厂对渣油的加工流程中，焦化技术的处理能力占据了整个工艺流程的30%以上。下表详细展示了不同焦化技术的特性、技术参数以及其在工业领域的应用状况。
观察可知，当前工业领域所采用的焦化技术主要包括延迟焦化、流化焦化以及灵活焦化三大类型，在这其中，延迟焦化技术得到了最为广泛的应用，其处理能力占据了总量的87%左右；而流化焦化技术的应用比例约为7%；至于灵活焦化及其他技术，它们的应用比例仅为6%。
全球原油市场经历了显著变化，炼厂加工原油的性质、油品需求结构以及清洁生产的要求亦发生了较大转变。这些变化导致焦化技术在重油加工领域的功能和作用发生了相应的调整。当前，焦化技术的发展主要集中在确保装置安全环保的运行、对装置进行改进与优化操作、以及在现场对超重原油进行改质生产合成原油等方面。劣质重质原油的改质过程中，焦化技术将依然扮演着关键角色，且在未来的重油加工领域，其占比仍将相对较高。
焦化技术发展趋势：
提升液体产出比率，同时减少焦炭的产出比率。依据原料特性的差异，通过调整工艺操作的相关参数，旨在优化焦化过程中产品的种类及其产出效率。
石油焦产品具有高附加值的应用潜力。除了作为发电燃料、水泥生产辅料等常规用途外，利用高硫石油焦生产合成气或制氢，是一条经济合理的高附加值利用途径。同时渣油加氢反应器技术特点，研发生产针状焦等市场需求旺盛的高附加值石油焦，也是提升装置经济效益的重要手段。
降低环境污染的措施包括：首先，通过优化生产工艺，实现热集成与热回收，提升能源使用效率；其次，增设废气回收装置，在处理焦炭过程中，实施减排策略，特别是针对颗粒物的排放进行控制。
与其他重油加工技术协同进步。将焦化技术与催化裂化、溶剂脱沥青等手段融合，构建成一套组合工艺，此举措不仅能够实现各自技术的优势互补，更是提升传统焦化技术市场竞争力的关键途径。此外，它还能增强工艺的灵活性，提升资源使用效率和设备的经济效益。
02减黏裂化技术
减黏裂化过程温和且转化率较低，它能够将高黏度的重质油通过轻度热裂化转变为低黏度、低凝固点的燃料油，同时还能降低重油的黏度，提升其流动性，这对于重油在管道中的输送和后续加工过程十分有利。减黏裂化技术主要分为两种类型：管式炉减黏和上流式反应塔减黏。下表详细展示了各种减黏裂化技术的特点、关键技术参数以及其在工业领域的应用现状。
减黏裂化工艺曾广泛用于渣油转化，然而，随着环保标准提升和市场对轻质清洁油品需求增加，其作用和竞争力逐渐降低，已被焦化、渣油催化裂化、溶剂脱沥青、渣油加氢等新技术所超越。新建装置数量稀少，且其应用范围将局限于与渣油沸腾床加氢裂化等装置联合，以进行重油加工。未来最广泛的应用场景预计将出现在油砂沥青加工以及委内瑞拉超重原油的处理过程中，届时将利用降低黏度的技术来提升稠油和超重油的流动性，从而便于重油通过管道进行输送。此外，现有的炼油厂减黏设备将得到进一步的优化操作，并且还将推动其与其它重油处理工艺的融合发展。
减黏裂化发展趋势：
对现有炼厂的减黏装置操作进行优化，并推动其与其它重油加工工艺的融合与发展。目前，减黏裂化装置可以通过降低设备积垢、节约能源、降低消耗以及优化操作流程等方法，增强其盈利潜力。而新建设的减黏裂化装置劣质重油/渣油加工技术深度剖析及未来发展趋势，主要与渣油转化工艺（包括加氢裂化、焦化等）相结合渣油加氢反应器技术特点，以提升轻质油的产出率。
近期，部分企业对催化减黏技术产生了兴趣，尤其是临氢、供氢以及催化减黏技术，预计这些领域将迎来一定的成长空间。
将技术延伸至对低品质重油的现场处理，其核心目的是减少油品的粘稠度，从而便于其运输过程。
03溶剂脱沥青技术
溶剂脱沥青是炼厂渣油处理的关键工艺。这一技术首先去除渣油中品质最差的沥青质，导致渣油总量大约减少35%，随后对脱除沥青质后的渣油进行延迟焦化或其他处理，不仅能产出汽油、柴油和重瓦斯油，还能有效减少焦炭的产量。近些年，重质及低品质原油的加工量持续增长，溶剂脱沥青技术逐渐成为众多石油企业针对重油（渣油）进行改质的优选途径之一。下面表格详细展示了各类溶剂脱沥青技术的特性、技术参数及其在工业领域的应用现状。
常规溶剂脱沥青技术已经相当成熟，在油田生产环节中，技术的研究重点在于利用此技术对低品质重油进行改性，使其成为炼油厂能够加工或便于运输的原料。此外，通过气化技术，可以将溶剂脱沥青设备中的沥青质转化为蒸汽或其他具有高附加值的产物。在炼油厂的实际应用中，技术研发主要围绕工艺优化、设备升级以及特种产品的生产等方面展开。
溶剂脱沥青发展趋势：
溶剂脱沥青技术将朝着增强原料适应性的方向迈进，力求提升产品产量，并对溶剂及操作流程进行优化，同时致力于节能减排和设备升级改造。在研发过程中，如何有效处理重质脱油沥青以及改进装置设备硬件也是我们关注的焦点。
为了深入理解和提升溶剂脱沥青技术对低品质重油的加工效果，有必要开展更为广泛的建模与机理探究，同时拓展该技术在非常规原油提质领域的应用范围。
该装置在资金投入方面不及延迟焦化、渣油催化裂化及渣油加氢，其运行成本和能源消耗亦有所减少，因而于重油改质领域展现出较强的竞争力。
溶剂脱沥青技术与其他多种加工方法相结合，形成了多种发展模式，如催化裂化与溶剂脱沥青的联合、渣油热转化后接溶剂脱沥青再进行催化裂化，以及溶剂脱沥青与气化（IGCC）技术的结合等。这些组合工艺充分展现了各自的优势，有效提升了炼油厂的运营灵活性和经济收益。
