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环烷基减压渣油组合工艺

文档作者：蔡烈奎1 裴晓光1 杨文中1 徐岩峰1 李娜1 毛清国2 文档来源： 1.中海油化工与新材料科学研究院 2.辽宁宝来生物能源有限公司		更新日期： 2026年05月14日	点击数：
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环烷基减压渣油组合工艺
蔡烈奎1 裴晓光1 杨文中1 徐岩峰1 李娜1 毛清国2
1.中海油化工与新材料科学研究院 2.辽宁宝来生物能源有限公司
摘要:目的实现中海油环烷基减压渣油的高值化利用。方法以中海油环烷基减压渣油为原料,对比直接焦化工艺与溶剂脱
沥青-高压加氢-焦化组合工艺的产品分布和经济效益。组合工艺首先采用丙烷为溶剂对减压渣油进行溶剂脱沥青,将减压渣油分
为轻脱沥青油和脱油沥青,轻脱沥青油采用三段高压加氢工艺生产150BS光亮油产品,脱油沥青产品采用焦化工艺生产石油焦和
其他石油馏分。结果相比直接焦化工艺,采用组合工艺使液体产品总收率提高2.67个百分点,简要经济核算结果表明组合工艺
盈利更多。结论采用组合工艺可以实现减压渣油的高值化利用,同时提高了液体产品总收率。
关键词:环烷基;减压渣油;高值化利用;溶剂脱沥青;高压加氢;焦化
DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2024.03.003
引用格式:蔡烈奎,裴晓光,杨文中,等.环烷基减压渣油组合工艺[J].石油与天然气化工,2024,53(3):14-18. CAILK,PEIX G,
YANG WZ,etal.Thecombinedprocessofcycloalkylvacuumresidue[J].ChemicalEngineeringofOil&amp;amp; Gas,2024,53(3):14-18.
Thecombinedprocessofcycloalkylvacuumresidue
CAILiekui1,PEIXiaoguang1,YANG Wenzhong1,XUYanfeng1,LINa1,MAOQingguo2
1.CNOOCInstituteofChemicalsandAdvanced Materials,Beijing,China;
2.LiaoningBoraBio-EnergyCo,Ltd.Jinzhou,Liaoning,China
Abstract:Objective Theaimistorealizethehigh-valueutilizationofCNOOCcycloalkylvacuumresidue.Methods Usingthe
cycloalkylvacuumresidueofCNOOCasraw material,theproductdistributionandeconomicbenefitsofthedirectcokingprocess
andsolventdeasphalting-highpressurehydrogenation-cokingcombinedprocesswerecompared.Thecombinedprocessfirstused
propaneasthesolventtoperformsolventdeasphaltingonvacuumresidue,whichwasdividedintolightdeasphaltedoilanddeoiled
asphalt.Thelightdeasphaltedoilusedathree-stagehigh-pressurehydrogenationprocesstoproduce150BSbrightoilproducts,and
thedeoiledasphaltproductsusedacokingprocesstoproducepetroleumcokeandotherpetroleumfractions.ResultsComparedtothe
directcokingprocess,thetotalyieldoftheliquidproductusingthecombinedprocesswasincreasedby2.67percentagepoints,and
thebriefeconomiccalculationrevealedthatthecombinedprocessresultedingreaterprofitability.Conclusions Afteradoptingthe
combinedprocess,thehigh-valueutilizationofvacuum residuecanbeachieved,andthetotalyieldofliquidproductscanbe
increased.
Keywords:cycloalkyl;vacuumresidue;high-valueutilization;solventdeasphalting;highpressurehydrogenation;coking
重油加工技术种类很多,目前已成功应用的渣油
加工组合工艺有10余种。针对常压渣油催化裂化方
案产品品种单一、质量不高的问题,延迟焦化-催化裂
化组合工艺技术主要用于处理非常劣质的渣油,一般
情况下,转化率可达50%~70%[1]。通过调整焦化和
催化的加工量可以大幅度改变柴汽比,较好地适应市
场对汽油、柴油需求的变化,从而改善炼油厂的生产灵
活性。石油化工科学研究院开发了渣油重溶剂脱沥
青-加氢处理-催化裂化(solventdeasphalting-hydrotreating-
fluidcatalyticcracking,SHF)组合工艺技
术[2],该技术得到的脱沥青油(deasphaltedoil,DAO)
收率较高,且脱除了减压渣油中的全部沥青质和绝大
部分金属,加氢后的DAO 是优质的催化裂化原料。
采用SHF技术加工高含硫、高金属含量的渣油不仅可
以获得较高的轻质油收率,还可以较大幅度地降低重
油加氢装置的投资和操作费用,同时延长催化剂的使
用寿命。SHF技术的关键在于解决大硬度脱油沥青
(deoiledasphalt,DOA)的出路问题。也有报道采用
溶剂脱沥青-催化裂化组合工艺[3],将油浆全部或部分
抽出与减压渣油混合作为溶剂脱沥青装置进料,可提
高DAO 收率,DAO 再送往重油催化装置进行掺炼。
中国石油大学和中石化洛阳石化工程公司对溶剂脱沥
青+焦化组合工艺进行了研究[4-5],结果表明,与减压
渣油直接去焦化工艺相比,采用溶剂脱沥青和焦化组
14
石油与天然气化工
CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS 2024
作者简介:蔡烈奎,1974年生,硕士,高级工程师,1995年毕业于北京化工大学化学工程系化学工程专业,主要从事石油炼制工
艺方面的研究工作,已发表论文近50 篇,已授权专利33 项,获省部级科技奖励6 项,司局级科技奖励10 余项。
E-mail:cailk@cnooc.com.cn
合工艺(DAO 去流化催化裂化(fluid catalytic
cracking,FCC)或蜡油加氢,DOA 去焦化),DAO 收
率每提高20%,轻质产品总液体收率提高约5%。
中海油有大量环烷基减压渣油,其收率占原油的
50%以上,深加工难度较大。本研究拟采用溶剂脱沥
青-高压加氢-焦化组合工艺技术对环烷基减压渣油进
行深度转化,考查组合工艺的液体产品收率和经济效
益情况。
1 试验原料
中海油某环烷基减压渣油性质见表1。
由表1可知,中海油某减压渣油密度较小,残炭含
量较低,运动黏度偏低,金属含量较高,属于典型的环
烷基减压渣油。
表1 减压渣油性质
密度(20℃)/
(g·cm-3)
运动黏度(100℃)/
(mm2·s-1)
开口闪点/
℃
w(残炭)/
%
w(硫)/
(mg·kg-1)
w(氮)/
(mg·kg-1)
w(金属)/(mg·kg-1)
Fe V Na Ca Mg
0.9827 3520.00 316 12.80 4420.00 4300.00 20.80 2.00 2.20162.005.30
2 试验过程及分析
2.1 试验工艺
减压渣油加工组合工艺技术路线简述如下:以减
压渣油为原料,采用丙烷溶剂脱沥青工艺进行溶剂脱
沥青,分别得到轻脱沥青油(以下简称轻脱油)和
DOA;以轻脱油为原料,采用三段高压加氢工艺生产
150BS光亮油和其他产品;以DOA 为原料,采用焦化
工艺生产轻质油和其他产品。
2.2 减压渣油组合工艺中试试验
2.2.1 减压渣油溶剂脱沥青中试试验
选定4个工艺条件,以中海油某减压渣油为原料
进行了丙烷脱沥青试验条件的考查。其操作参数见
表2,轻脱油性质见表3。
由表2和表3可知:①随着抽提温度的升高,轻脱
油的运动黏度(100℃)逐渐降低,残炭含量逐渐减少,
黏度指数呈降低的趋势;②条件2的残炭质量分数为
0.95%,满足加氢试验的进料要求(残炭质量分数小于
1%),故以该条件进行样品放大。
表2 丙烷脱沥青工艺条件试验
条件
抽提温度/℃
塔顶塔底
剂油
体积比
操作
压力/
MPa
轻脱油
收率/
%
DOA 收率/
%
1 71 54 6∶1 4 45.60 50.40
2 73 56 6∶1 4 43.81 51.19
3 75 58 6∶1 4 43.03 54.97
4 77 60 6∶1 4 42.05 56.95
表3 丙烷脱沥青工艺得到的轻脱油性质
条件
运动黏度(80℃)/
(mm2·s-1)
运动黏度(100℃)/
(mm2·s-1)
黏度
指数
w(残炭)/
%
折光率
(20℃)
密度(20℃)/
(g·cm-3)
w(硫)/
(mg·kg-1)
w(氮)/
(mg·kg-1)
1 90.08 40.38 72 1.06 1.5162 0.9319 0.23 2061.00
2 87.58 37.85 48 0.95 1.5138 0.9303 2200.00 1827.00
3 80.44 35.29 49 0.78 1.5143 0.9299 2200.00 1777.00
4 75.10 33.28 48 0.62 1.5017 0.9293 2100.00 1521.00
为满足加氢进料的要求(残炭质量分数小于1%,
金属质量分数小于2mg/kg),选择条件2进行样品放
大试验。所得轻脱油和DOA 放大样的性质如表4和
表5所列。
表4 轻脱油放大样性质
轻脱油
收率/
%
运动黏度
(80℃)/
(mm2·s-1)
运动黏度
(100℃)/
(mm2·s-1)
黏度
指数
w(残炭)/
%
折光率
(20℃)
密度
(20℃)/
(g·cm-3)
w(硫)/
(mg·kg-1)
w(氮)/
(mg·kg-1)
w(金属)/(mg·kg-1)
Fe V Na Ca Mg
43.5 87.42 38.57 60 0.89 1.5143 0.9311 2200.00 1878.00 <0.2 <0.2 0.2 <0.2 <0.2
第53卷 第3期 蔡烈奎 等 环烷基减压渣油组合工艺 15
表5 DOA放大样性质
针入度/
(0.1mm)
软化点/
℃
延度(15℃)/
cm
w(蜡)/
%
w(残炭)/
%
2 65 - 3 22.6
注:-代表因脆断而无法获得准确数据。
由表4和表5可知,轻脱油放大样的残炭质量分
数为0.89%,金属总质量分数<2mg/kg,满足加氢装
置的进料要求。DOA 针入度较低,蜡含量偏高,不能
直接作为高等级道路沥青。
2.2.2 轻脱油高压加氢中试试验
以上述放大样轻脱油为原料,采用市售加氢处理
催化剂、异构脱蜡催化剂、贵金属精制催化剂,以三段
加氢工艺进行生产150BS光亮油研究。
在加氢反应压力为15 MPa、氢油体积比为
1000∶1、体积空速为0.4h-1的前提下,加氢处理反
应温度和生成油性质见表6。
表6 轻脱油加氢处理试验条件及生成油性质
条件
反应
温度/
℃
密度/
(g·cm-3)
折光系数
(20℃)
运动黏度
(100℃)/
(mm2·s-1)
运动黏度
(40℃)/
(mm2·s-1)
黏度
指数
倾点/
℃
原子百分比/%
CA CP CN
w(硫)/
(mg·kg-1)
w(氮)/
(mg·kg-1)
5 386 0.8851 1.4850 9.52 85.36 86 12 0.10 60.8039.10 1.90 1.20
6 382 0.8932 1.4892 12.84 142.00 89 15 0.80 60.2039.00 2.10 1.80
表7 条件6样品异构脱蜡-补充后精制试验各润滑油产品性质
馏分温度
范围/
℃
密度(20℃)/
(g·cm-3)
折光系数
(20℃)
运动黏度
(100℃)/
(mm2·s-1)
运动黏度
(40℃)/
(mm2·s-1)
黏度
指数
倾点/
℃
开口
闪点/
℃
原子百分比/%
CA CP CN
280~360 0.8865 1.4839 8.16 -45 142 0 40.10 59.90
360~420 0.9027 1.4921 5.91 -25 189 0 45.50 54.50
420~480 0.9069 1.4948 13.60 -18 222 0 51.60 48.40
≥480 0.8935 1.4889 32.84 621.00 81 -12 300 0 68.20 31.80
≥490 0.8925 1.4902 35.14 6700.00 84 -9 302 0 71.40 28.60
由表6可知:当反应温度为382℃时,生成油的氮
质量分数低于2mg/kg,满足异构脱蜡的进料要求;当
反应温度提高到386 ℃ 时,生成油密度、运动黏度
(100℃)、硫含量和氮含量均有所降低。
以条件6进行异构脱蜡-补充精制试验,在反应压
力为15MPa、氢油比为800∶1、体积空速为1.0h-1、
反应温度为340℃/260℃(异构脱蜡/补充精制)的条
件下进行试验,所得样品进行减压蒸馏后的润滑油产
品收率和性质见表7。
由表7可知:
1)异构脱蜡后样品经蒸馏切割得到的≥480 ℃
馏分运动黏度(100 ℃)为32.84mm2/s,黏度指数为
81,倾点为-12 ℃,开口闪点为300 ℃,满足
Q/SY44—2009《通用润滑油基础油》HVI150BS光亮
油的指标要求。进一步将切割点提高至490 ℃后,得
到的产品运动黏度高于150BS光亮油指标,且倾点指
标卡边。
2)280~360℃馏分基本满足变压器油基础油产
品指标的要求,可以作为变压器油调合组分;其
360~420℃馏分基本满足HG/T5085—2016《橡胶
增塑剂环烷基矿物油》N4006指标的要求;其420~
480℃馏分基本满足N 系列指标的要求,但运动黏度
不在标准的牌号范围内,需要进一步调整其运动黏度,
也可以考虑将360~420℃馏分和420~480℃馏分按
收率混合后生产N4010产品。
整合以上三段加氢试验数据,形成150BS制备试
16
石油与天然气化工
CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS 2024
验数据,见表8~表10。
由表10可知,采用全加氢工艺所得样品经蒸馏切
割后,≥480℃的馏分段性质满足150BS光亮油的指
标要求。相对于中海油某减压渣油,其150BS光亮油
收率为21.16%。
表8 三段加氢工艺参数
试验条件
反应
压力/
MPa
反应
温度/
℃
体积
空速/
h-1
氢油
体积比
加氢处理段15 382 0.4 1000∶1
异构脱蜡段15 340 1.0 800∶1
补充精制段15 260 1.0 800∶1
表9 三段加氢产品收率%
项目数值
原料质量分数100.00
氢气质量分数2.22
总进料质量分数102.22
产品质量分数
干气(氢气、甲烷、乙烷等) 3.68
C5~180℃馏分(石脑油) 2.13
180~280℃馏分(轻柴油) 1.56
280~360℃馏分(变压器油) 5.83
360~420℃馏分(轻质润滑油) 10.80
420~480℃馏分(中质润滑油) 26.64
≥480℃馏分(重质润滑油) 51.58
合计102.22
注:以原料质量分数为100%计。
表10 重质产品性质和指标
产品外观
密度
(20℃)/
(g·cm-3)
折光系数
(20℃)
运动黏度
(100℃)/
(mm2·s-1)
运动黏度
(40℃)/
(mm2·s-1)
黏度
指数
倾点/
℃
开口
闪点/
℃
w(饱和
烃)/
%
w(硫)/
(mg·kg-1)
氧化安定性
(150℃)
(旋转氧弹)/
min
重质产品
(≥480℃ 馏分)
清澈
透明0.8934 1.4888 32.54 621.00 81 -12 302 99.7 <1 341
150BS 光亮油
清澈
透明28.00~34.00 ≥80 ≤-9 ≥275 ≥90.0 <50 ≥250
2.2.3 DOA 焦化试验
对DOA 进行单独焦化试验,其焦化试验条件与
表11 焦化中试试验操作参数
焦化塔
塔顶温度/
℃
焦化塔
下部温度/
℃
焦化塔塔底
进料温度/
℃
进油量/
(kg·h-1)
操作
压力/
MPa
总进
料量/
kg
循环
质量
比
420 495 489 3 0.15 24 0.37
表12 DOA单独焦化试验%
产品试验收率校正后收率①
气体9.73 10.00
焦化汽油13.04 13.41
焦化柴油24.85 25.55
焦化蜡油6.56 6.74
石油焦44.30 44.30
合计98.48 100.00
注:①因气体计量和油品在容器管线上残留,实验室不可
避免会出现气体和油品的收率损失,此处气体和油品皆按
照各自收率的比例补偿,因总收率偏差只有1.52%,数据可
信度较高。焦炭由焦化试验前后的质量差得到,没有损失,
故不再按比例补偿,下同。
工业装置基本一致,循环质量比为0.37,焦化塔最高
温度为495 ℃,焦化塔顶部温度为420 ℃。具体操作
参数见表11,产品收率分布见表12。
由表12可知,DOA 单独焦化试验的石油焦收率
为44.30%,其生焦量是残炭的1.96倍。
2.3 减压渣油焦化中试试验
以减压渣油为原料,单独进行焦化中试试验,其焦
化试验条件与脱油沥青焦化试验条件一致,收率分布
数据见表13。
表13 减压渣油焦化中试试验物料平衡数据%
产品试验收率校正后收率
气体9.43① 9.59
焦化汽油15.67 15.94
焦化柴油36.84 37.47
焦化蜡油12.32 12.53
石油焦24.48 24.48
总计98.74 100.00
注:①干气收率为6.12%,液化气收率为2.80%,CO2 和
CO 收率为0.51%。
第53卷 第3期 蔡烈奎 等 环烷基减压渣油组合工艺 17
由表13可知,减压渣油单独焦化试验的石油焦收
率为24.48%,生焦量是残炭的1.91倍,略低于DOA
焦化试验。
2.4 物料平衡和简要经济评价
2.4.1 总物料平衡
根据以上数据,中海油某减压渣油直接采用丙烷
溶剂脱沥青,将减压渣油分为轻脱油和DOA 两部分,
轻脱油采用三段高压加氢工艺生产150BS光亮油,
DOA 单独焦化,各产品收率见表14。
表14 采用组合工艺的各产品收率
项目收率①/%
减压渣油100.00
氢气0.97
轻脱油43.50
DOA 56.50
轻脱油产品收率分布
干气1.60
石脑油0.93
柴油0.68
变压器油2.54
N4006 4.70
N4014 11.58
150BS 22.44
小计44.48
DOA焦化产品收率分布
干气5.65
汽油7.58
柴油14.43
蜡油3.81
石油焦25.03
小计56.50
注:①以减压渣油收率100%为计算基准。
2.4.2 简要经济评价
以中海油某80×104t/a减压渣油装置为例,在原
油价格为50美元的体系下进行简单的经济效益分析。
环烷基减压渣油采用组合工艺的经济效益核算见
表15,采用直接焦化的经济效益核算见表16。由
表15和表16可知:①相比直接焦化工艺,采用组合工
艺的液体产品总收率提高了2.67个百分点;②组合工
艺的吨油总产值为4278.89元,相比减压渣油,毛利
润约为1778.89元;③减压渣油采用直接焦化工艺,
其总产值为2995.43元,相比减压渣油,毛利润约
495.43元。
表15 环烷基减压渣油加工组合工艺经济效益核算
项目
不含税
单价/
(元·t-1)
收率①/
%
按比例吨油
贡献销售
收入/元
合计/
(元·t-1)
减压渣油2500.00 100.00 2500.00 2500.00 干气3000.00 1.60 48.00
轻质油
(石脑油、柴油等) 3800.00 1.51 57.38
变压器油5200.00 2.54 132.08
N4006 4900.00 4.70 230.30
N4014 5000.00 11.58 579.50
150BS 7500.00 22.44 1683.00
2730.26②
干气3000.00 5.65 169.50
汽油3800.00 7.58 288.04
柴油3300.00 14.43 476.19
蜡油3000.00 3.81 114.30
低硫石油焦2000.00 25.03 500.60
1548.63③
液体产品总收率68.60
注:①以减压渣油收率100%为计算基准;②轻脱油生产光亮油的产品总
产值;③DOA焦化后的产品总产值。
表16 环烷基减压渣油直接焦化产品经济效益核算
项目
不含税
单价/
(元·t-1)
相对于
减压渣油
收率/%
按比例吨油
贡献销售
收入/元
合计/
元
减压渣油2500.00 100.00 2500.00 2500.00 气体3000.00 9.59 287.70 汽油3800.00 15.94 605.72 柴油3300.00 37.47 1236.51 蜡油3000.00 12.53 375.90 焦炭2000.00 24.48 489.60 液体产品总收率65.93
2995.43①
注:①减压渣油直接焦化后产值。
因采用组合工艺需增加溶剂脱沥青装置和三段高
压加氢装置,以80×104t/a减压渣油装置计,则需新
建1套80×104t/a溶剂脱沥青装置、1套30×104t/a
三段润滑油高压加氢装置、制氢扩量装置和配套罐
区装置等,其总投资约10亿元,加速折旧则年折旧
费用为1亿元;润滑油装置能耗费用为300元/t,氢
气成本为444元/t轻脱油;所得税、附加税按照减去
成本、装置折旧后利润的25%计算,则销售毛利润为
800000t×1778.89元/t≈14.231亿元。
年净利润=14.231亿元—总加工成本—装置折
旧费-所得税-附加税等=14.231亿元-2.400亿元
-1.000亿元-800000×0.435×444-所得税-附
加税等=9.286亿元-2.322亿元=6.964亿元。
(下转第25页)
18
石油与天然气化工
CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS 2024
5 结论
1)通过优化加氢裂化装置柴油和蜡油原料比例
的方法提高混合原料中蜡油馏分,可显著提高喷气燃
料产品中芳烃含量。当原料中蜡油比例达到69%以
上时,控制混合原料密度不低于900kg/m3,可以稳定
地控制喷气燃料中芳烃体积分数≥8%。
2)在高柴油比例混合原料的工况下,可通过大幅
降低加氢反应器床层温度的方式提高喷气燃料中芳烃
含量,并利用裂化反应器级配催化剂的特点优化加氢
深度。当混合原料中柴油比例>55%时,可将精制反
应温度降至354℃左右,同时,将裂化反应器床层平均
温度提升至369℃以上,在控制尾油产品BMCI值低
于13的情况下,实现稳定控制喷气燃料中芳烃体积分
数≥8%的目标。
本研究证明了柴蜡油混合加氢裂化装置可通过优
化原料结构、调整加氢反应深度的方式提高喷气燃料
中芳烃含量的可行性,解决了柴蜡油混合进料加氢裂
化装置需要掺炼富多环芳烃原料才能生产军用3号喷
气燃料的生产瓶颈,同时避免了额外掺炼富多环芳烃
原料可能导致二次油加工比例高于15%的问题,可为
同类装置提供一定的参考。
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39-43.
收稿日期:2023-08-17;编辑:
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温冬云
(上接第18页)
即采用组合工艺每吨减压渣油的纯利润约为
870.50元。
由液体产品收率及经济效益核算情况可知,中海
油某减压渣油采用组合工艺,比直接焦化工艺的总液
体产品收率提高2.67个百分点,吨油利润高375元/吨
以上。
3 结论
1)中海油某减压渣油采用丙烷脱沥青-高压加氢-
焦化组合工艺,与减压渣油直接焦化工艺相比,组合工
艺液体产品收率提高2.67个百分点,液体产品收率提
高与轻脱油收率有一定的关系。
2)采用组合工艺生产150BS光亮油及其副产品,
减压渣油吨油利润超过870元,相比直接去焦化装置,
其效益提高约375元/吨,说明在深度加工环烷基减压
渣油时,生产特种产品的组合工艺具有良好的竞争力。
参考文献
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30-33.
收稿日期:2023-10-10;编辑:温冬云
25
石油与天然气化工
第53卷 第3期 CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS

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