董勝南 張曉濤

摘 要：近年來，隨著能源危機的日益加劇，原油變劣、變重，輕質(zhì)油品的需求日益增加以及環(huán)保要求越來越嚴格等多種因素的影響，渣油的利用越來越被人們所重視，渣油深度轉(zhuǎn)化也成為煉油廠長期追求的目標(biāo)。如何深度加工產(chǎn)量日益增長的重質(zhì)原油和其中的大量高硫減壓渣油，以滿足經(jīng)濟發(fā)展對清潔燃料和低硫鍋爐燃料油的需要和環(huán)保法規(guī)的要求，已經(jīng)成為21世紀世界煉油工業(yè)開發(fā)的重點。最近十幾年來，我國重油轉(zhuǎn)化領(lǐng)域已取得許多重大的技術(shù)進展：脫碳和加氫工藝有了新的發(fā)展與突破；用溶劑萃取瀝青和膠質(zhì)的改性工藝也日趨完善；另外還出現(xiàn)了許多不同工藝聯(lián)合的組合工藝，為重油轉(zhuǎn)化提供了多種可供選擇的加工手段。為了更好地理解重質(zhì)石油組分—渣油的物理和化學(xué)行為，就要對渣油組分進行分離與分析，進行渣油組分含量的測定，同時借助各種有效的分析手段，深入系統(tǒng)地研究渣油原料及其加氫處理生成油的組成和性質(zhì)，研究各種組分結(jié)構(gòu)的物理和化學(xué)特性信息，進而揭示渣油的化學(xué)組成與催化轉(zhuǎn)化、熱轉(zhuǎn)化性能及其產(chǎn)品質(zhì)量之間的內(nèi)在聯(lián)系，這些研究對開發(fā)和優(yōu)化渣油加工技術(shù)、調(diào)整工藝條件、制定合理的加工方案，具有重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：渣油；加氫；八組分；脫除率

1 渣油原料的主要特點

渣油是原油中最重的餾分，包括常壓渣油和減壓渣油。常壓渣油是原油在常壓蒸餾裝置中蒸餾后的塔底剩余物，而減壓渣油是常壓渣油在減壓蒸餾裝置中進一步蒸餾后的塔底剩余物。原油中大部分的硫、氮、殘?zhí)亢徒饘俚入s質(zhì)均富集濃縮于渣油中，渣油原料具有自身獨特的特點。

從化學(xué)組成看，渣油含有較大量的金屬、硫和氮等雜質(zhì)元素以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等非理想組分。

從化學(xué)性質(zhì)看，渣油平均分子量大、氫碳比低，在反應(yīng)中易結(jié)焦物質(zhì)多。

從物理性質(zhì)看，渣油粘度大、密度高。

此外，不同原油的渣油有其各自的特點，如有的渣油鎳高、釩低，有的渣油硫高、氮低，而有的則相反。

2 渣油加氫的發(fā)展背景

世界原油質(zhì)量總變化趨勢為，含硫和高硫原油比例逐年增加，含酸和高酸原油的產(chǎn)量也逐年增加。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，人類對石油產(chǎn)品中間餾分油的需求量也不斷增長，而對殘渣燃料油的需求量卻不斷下降，從1973年到2000年，世界中間餾分油需求量由30%增長到41%。

60年代初，大部分殘渣燃料被作為工業(yè)燃料油燒掉，使大量的含硫化合物轉(zhuǎn)化成氧化硫排入大氣，造成嚴重的空氣污染。此后，很多國家都先后規(guī)定了環(huán)境空氣的質(zhì)量標(biāo)準，還規(guī)定了單個污染源排放污染物的限制指標(biāo)。例如，美國、日本和多數(shù)歐洲國家采取了限制鍋爐燃料油含硫量的措施，并要求逐年降低。因此，為了滿足降低燃料油含硫量的需要，國外率先開發(fā)了渣油加氫處理技術(shù)。所以，石油資源不足、原油變重變劣、中間餾分油需求量增加以及環(huán)保法規(guī)越來越嚴格等因素的存在，極大地促進了渣油輕質(zhì)化技術(shù)的發(fā)展。

3 渣油加氫處理的主要化學(xué)反應(yīng)

渣油加氫處理過程主要是除去進料中大部分硫、氮、金屬和高碳化合物。在渣油加氫處理過程中，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)很多，也很復(fù)雜，其中最基本的化學(xué)反應(yīng)有：加氫脫金屬反應(yīng)、加氫脫硫反應(yīng)、加氫脫氮反應(yīng)、芳烴飽和反應(yīng)、烯烴飽和反應(yīng)和加氫裂化反應(yīng)等。

原油中的金屬絕大部分存在于渣油，渣油中的金屬（主要是鎳、釩等）含量極少，只有百萬分數(shù)量級，但很容易使加氫脫硫催化劑、加氫脫氮催化劑和催化裂化催化劑永久性中毒失活。因此，必須將渣油原料中微量的金屬化合物脫除。

渣油加氫脫金屬反應(yīng)是渣油加氫處理過程中所發(fā)生的最重要的化學(xué)反應(yīng)之一，在催化劑的作用下，各種金屬化合物與硫化氫反應(yīng)生成金屬硫化物沉積在催化劑上，從而得到脫除。

加氫裂化是在氫氣和催化劑的存在下，進料中較大的烴類分子變成小分子的反應(yīng)，這一反應(yīng)主要生成減壓瓦斯油（VGO），其次是柴油，還有百分之幾的石腦油和氣體。

4 渣油及其生成油性質(zhì)表征國內(nèi)外研究進展

渣油的物化性質(zhì)、元素組成及其測定方法

不同地域的渣油，往往具有不同的物化性質(zhì)和元素組成。渣油的物化性質(zhì)主要有密度、粘度、酸值、折光率、殘?zhí)?、分子量等；元素組成主要包括碳、氫、氮、硫等元素。

目前，我國對渣油密度的測定采用GB/T1884或GB/T1885標(biāo)準，粘度的測定采用GB/T265標(biāo)準，酸值的測定采用GB/T264標(biāo)準，折光率的測定采用GB/T6488標(biāo)準，殘?zhí)嫉臏y定采用GB/T268或GB/T17144標(biāo)準，分子量的測定采用SH/T0398標(biāo)準。

在渣油組分分離方面，人們已經(jīng)進行了大量的研究工作，常用的分離技術(shù)有分子蒸餾、分離沉淀法和色譜法。迄今為止，在殘渣油組分分離中應(yīng)用最廣的還是液體色譜技術(shù)，它可以將渣油分離成若干個組分，每個組分可以看作是由那些組成、結(jié)構(gòu)、特性相近的成分組成的族組分。將渣油分離成飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的四組分分析方法，在石油煉制中已有較廣泛的應(yīng)用，它解決了不少問題，但對涉及反應(yīng)的研究來說還嫌太粗糙。

5 結(jié)語

（1）通過對渣油原料YL進行性質(zhì)分析，可以看出，從化學(xué)組成看，渣油含有較大量的金屬、硫和氮等雜質(zhì)元素以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等非理想組分，不適合直接作RFCC的原料，對其加工過程影響較大。而且YL中芳烴尤其是多環(huán)芳烴組分所占比例較大，對FCC不利，不能直接作FCC原料。

（2）通過兩種加氫工藝處理后，H/C都依次增加，對比不同工藝A、B可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)脫金屬催化劑床層加氫處理后工藝A的H/C上升比工藝B快，經(jīng)脫硫、氮催化劑床層加氫處理后H/C近乎相同。

（3）在脫硫、氮段（VRDS），硫、氮的脫除率工藝B明顯高于工藝A，工藝B的脫硫、氮效果更佳。

（4）在脫金屬段（UFR），工藝A的脫釩和脫鎳程度都比工藝B要大，工藝A的脫釩、脫鎳效果更佳。

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