页岩油深加工产业发展评述

陈 松，周 扬，王晓栋

（黑龙江省能源环境研究院，哈尔滨 150090）

页岩油深加工产业发展评述

陈 松，周 扬，王晓栋

（黑龙江省能源环境研究院，哈尔滨 150090）

本文叙述了国内页岩油深加工产业发展的背景，介绍了产业发展的现状，分析评价了国内页岩油深加工的技术水平，最后对页岩油深加工产业的发展做出了预测。

页岩油；深加工产业；加氢技术

页岩油是炼制汽、柴油等运输燃料和生产化学品的原料，其用途包括直接利用和深加工利用。直接利用是传统的利用途径，即页岩油直接作为船用或炉用燃料油的调合组分直接使用。深加工利用分为两个利用途径：一是采用常规石油炼制工艺加工生产汽柴油，副产的液化石油气LPG用作工业和民用燃料。二是以催化热裂解工艺作为龙头加工生产低碳烯烃，为下游的新材料和精细化工等提供原料，LPG作为原料进行深加工生产丙烯和异丁烯。

1　页岩油的组成和性质

页岩油是油页岩干馏时有机质受热分解的产物，也称“页岩原油”，其碳氢比类似天然石油。因各地油页岩生成的地质条件不同加之热解条件的差异使得其页岩油组成和性质不同。但是，我国页岩油的典型性质表现为“三高一低”，即石蜡含量高、凝固点高、氮含量高及沥青质含量低，均属高氮石蜡基油种。

因页岩原油与常规石油的组成有很大差异，所以需经过特殊的加工处理工艺改质为“合成原油”才能作为常规炼厂的原料。

2　页岩油的深加工

2.1页岩油的深加工产业发展背景

页岩油深加工方法包括非加氢技术和催化加氢技术，非加氢技术包括热加工、酸碱精制、溶剂精制、吸附精制等，其目的是脱除页岩油中硫、氧、氮等杂原子化合物，获得所需液体燃料［1］。

我国页岩油深加工产业发展始于20世纪50年代，由于非加氢技术具有投资少、工艺操作简单、运行费用较低等优势，成为当时页岩油深加工的主流技术，即抚顺石油三厂所采用的热加工——酸碱精制工艺生产汽柴油。但是非加氢技术无法从根本上解决页岩油的非理想组分高、产品安定性差的问题。该工艺存在轻油收率低（57.3%）、产品质量差、能耗物耗高和酸碱渣污染环境等缺点。

1953年，抚顺石油三厂在原热加工——酸碱精制流程基础上，率先将催化加氢技术引入到页岩油深加工工艺中，开发了页岩油热加工——酸碱洗涤——加氢精制工艺。该工艺使产品质量得到明显改善，但仍存在轻柴油质量较差和环境污染等问题。

20世纪50年代后期，抚顺石油二厂开发了热加工——加氢精制工艺并进行了中试。该工艺与非加氢工艺相比具有轻油收率高（67%）、可获得优质喷气燃料和轻柴油、副产的炼厂气用于制氢等优势。此外，该工艺取消了酸碱洗涤单元，改善了炼厂环境。

1956——1958年，前石油工业部抚顺石油炼制研究所对抚顺页岩油全馏分进行了加氢精制——加氢裂化小试试验，轻油收率可达78.5%。随后又进行加氢精制——催化裂化试验，汽油收率约35%，柴油收率31%，总液收率达74%。1958年，该研究所在进行焦化——轻油中压加氢精制工艺研究的基础上，提出了抚顺页岩油全馏分焦化——轻油中压加氢精制流程方案并搭建中试，取得较好的效果：轻油收率63.4%（对原料油），化学氢耗量1.3%。

中科院前大连石油研究所进行了茂名和抚顺页岩油全馏分高压固定床加氢精制的研究，并与抚顺石油炼制研究所合作进行了中试放大试验，产品主要有轻柴油、锭子油、重油及石蜡等。

20世纪60年代初期，石油资源大量开发，抚顺和茂名的页岩油装置全部改造为石油炼制和加工，热加工——加氢精制工艺方案未能实现工业化。此后由于页岩油可直接作为燃料油出售，页岩油深加工发展趋于停滞。20世纪80年代，为了满足国内提高油品质量和生产化学品的需要，抚研院提出了延迟焦化——加氢精制——加氢裂解新工艺，即页岩油全馏分延迟焦化，焦化轻油经酸碱抽提回收酚类、吡啶类后，加氢精制获取合格石脑油；焦化柴油经经酸碱抽提回收环烷酸、喹啉类后，加氢裂解制取合格石脑油、喷气燃料和轻柴油组分，延迟焦化的焦炭可用作电极焦。受当时条件限制，该工艺研究未能迈出实验阶段。

2005年以来，随着油页岩开采量的增加，促使油页岩炼油技术水平不断提升，一批效率高、处理量大的Galoter炉、Petrosix炉、Taciuk炉及配套干馏新工艺、新设备的投产运营，为企业增产增效提供了有效途径。针对国内成品油升级换代提速及尾气排放标准不断苛刻的现状，加氢技术以其产品质量“高端化”和加工过程“绿色化”的独特优势，一举成为国内研发机构在页岩油深加工领域中研究和开发的热点。同时，企业为了提高产品的附加值，提升市场竞争力，纷纷将目光汇聚到以加氢工艺作为主要技术手段来完成页岩油的深加工过程。目前，加氢技术已成为页岩油深加工行业的支柱技术。

2.2页岩油深加工产业发展现状分析

国外页岩油加工利用大多以本国油页岩资源为基础，根据油页岩的组成和性质，由不同的产品方案催生出各种加氢和裂化组合工艺。

巴西石油公司采用Petrosix炉加工伊拉提油页岩，生产的页岩油分馏为轻、重馏分，轻馏分经FCC制取汽油，重馏分作为燃料油，高热值干馏气经CLAUS制取硫磺后经压缩分离得到LPG，剩余干馏气作燃料或城市煤气使用。

澳大利亚SPP/CPM公司合作，采用加拿大ATP干馏技术加工司道特油页岩。该公司2009年实现页岩油产量430万吨，2013年产量预计增至700万吨。所生产的粗页岩油经分馏后，轻馏分加氢制取超低硫石脑油和中馏分油，中质页岩油用作燃料油稀释油。

美国联合油公司于20世纪80年代建成岩石泵干馏炉加工绿河油页岩，其处理量为10 000t/d。加工后的页岩油送炼厂经加氢处理——加氢裂化制取汽油、喷气燃料和柴油等轻质油品。

爱沙尼亚利用 Kiviter炉和 Galoter炉加工Kukersite油页岩，目前正在开展页岩油的加氢中试，以制取石脑油、低硫柴油及低硫瓦斯油；部分页岩油用于生产精细化工产品［2］277。

LC-fining和H-oil工艺是页岩油深加工比较成熟的技术，该技术采用沸腾床加氢装置可加工页岩油、渣油、油砂沥青、煤炼油等重质油，有效解决原料油中有害杂质对炼制过程造成的危害，提高合成油的质量。该技术不足点在于，投资成本高、操作复杂，存在约占30%未转化渣油（＞538℃）的出路和产品需二次加工等问题。目前，国外已有14套装置投入商业运转［3］，且均以重渣油作为装置原料。

总之，在当前页岩油加氢技术领域中，国外从事该研究和开发的科研机构并不多，且多数研究还处于数学模拟、概念研究、实验室研究阶段，仅有澳大利亚SPP公司达到工业试验阶段。

国内页岩油深加工技术经过几十年的努力和沉淀，已形成自己的特点。特别是“十二五”期间，国家对油页岩产业发展的鼓励政策出台后，油页岩生产企业与科研院所、高等院校纷纷共建多种形式的“油页岩产学研用”合作模式，积极开展页岩油深加工技术的研究和开发工作。抚研院开展了以页岩油全馏分为原料制取清洁燃料的研究，开发出加氢裂化——加氢处理反序串联（FHC-FHT）组合工艺技术，中试结果可生产满足欧V标准的清洁柴油、优质石脑油，且柴油收率高达81%，总液收率可达97%，化学氢耗仅为2.93%。中国石油大学和北京石油化工学院进行了页岩油柴油馏分加氢精制生产优质清洁柴油技术的研究，均获得比较满意的结果。

我国页岩油深加工技术与国外相比还有一定差距，其原因在于虽然我国油页岩工业起步较早，干馏工艺水平与世界同步，但自20世纪60年代至21世纪初，油页岩下游的深加工技术没有长足进步。从根本上讲，一是近40年来基本上没搞下游深加工，起步晚、底子薄。二是多数已开发的工艺没有达到工业示范阶段，缺少工程放大经验，造成上下游无法衔接。三是老的工艺方案明显带有时代特点，即“高耗能”、“高污染”、“低产出”，无法适应当前行业推行的“节能降耗、减排增效”的要求。四是一些新技术、新工艺仍处于实验室开发阶段，有些已经申请专利并授权，但是这些新技术、新工艺距工业化生产尚有一定的距离。

因此页岩油深加工的总体水平还有待提高，其研究开发的空间和潜力还很大。

目前，国内有30多家企业从事油页岩综合利用项目，但由于部分企业采取项目分期建设，规避风险；部分企业等待国家出台优惠政策，深加工的配套设施缓建；部分企业持观望态度；甚至还有部分企业打着深加工的旗号，将页岩油直接投入燃料油市场销售。截至2013年底，只有抚矿集团配套年40万吨页岩油加氢精制装置投入试生产，其他企业仍以油页岩开采和干馏炼油为主。

3　国内页岩油深加工产业发展及预测

我国油页岩资源丰富，根据2004——2006年新一轮中国油气资源评价结果，国内油页岩预测资源高达7 199.4亿吨，油页岩可采资源量2 432.4亿吨，折算成页岩油资源量476.4亿吨，页岩油可采资源量159.7亿吨，页岩油可回收资源量119.8亿吨［2］250，为我国页岩油深加工发展奠定了雄厚的资源基础。21世纪以来，我国经济发展对石油需求正在不断的增长，加之油页岩开发利用技术的不断进步，非常规石油资源——油页岩——的开发和利用正在升温。像抚顺、桦甸、罗子沟等老矿区先后恢复了页岩油生产，尤其是2005年国际原油价格持续攀升，国内油页岩的开采量也随之增加，为油页岩下游深加工的发展带来了良好的机遇。

当前国内油页岩炼油的生产成本约2 800～3 400 元/吨，页岩油深加工成本约1 000～1 500元/吨，如果以国际原油价格长期高于60美元/桶，深加工方案暂按加氢石脑油、柴油为主产品的燃料型方案进行预测并估算（国内燃料油市场加氢石脑油6 800～6 900元/吨、加氢柴油7 150～7 300元/吨），页岩油深加工项目将产生良好的经济效益和社会效益。受世界性的能源危机、石油价格波动和对液体燃料需求增长的影响，油页岩产业将成为21世纪能源领域的“朝阳产业”，页岩油深加工作为上游油页岩炼油产业的延伸，其推广应用的前景广阔。

［1]赵桂芳，姚春雷.页岩油的加工利用及发展前景［J］.当代化工，2008，37 （5）：496-499.

［2]钱家麟，尹亮.油页岩——石油的补充能源［M］.北京：中国石化出版社，2008.

［3]李大东.加氢处理工艺与工程［M］.北京：中国石化出版社，2004，：77-81.

A Review of the Development of Shale Oil Deep Processing

CHENSong，ZHOUYang，WANGXiao-dong
（Energy and Environmental Research Institute of Heilongjiang Province，Harbin 150090，China）

This paper describes the industrial background of the development of domestic shale oil deep processing，introduces the present situation ofindustrial development，analyzes the technology ofdomestic shale oil deep processing，andfinally forecasts the development of shale oil deep processingindustry.

Shale oil；Shale oil deep processing；Hydrotreatingtechnology

TE664

A

1674-8646（2015）07-0010-03

2015-04-30

黑龙江省科学院科学研究基金“页岩油深加工工艺关键技术的研究”

陈松（1969-），男，辽宁大连人，硕士，高级工程师，主要从事石油化工及煤化工能源应用研究和技术开发工作。