重油高效利用有了新途径

面对全球石油资源重质化的严峻趋势，如何将劣质重油“吃干榨尽”，成为炼油行业孜孜求解的问题。

在近日举行的能源安全与西部能源新通道高峰论坛上，我国首个“绿氢+劣质重油”合成原油产业化示范工程正式启动，劣质重油浆态床加氢解构全转化（ASHS）技术迈出从实验室走向大规模工业化应用的步伐。记者在采访中得知，该技术打破常规重油转化路径，可高效利用常规和非常规石油资源，将“黑色固废”转变为高附加值的“绿色原油”。

重油资源占比超七成 高效利用难题备受关注

“重油、渣油深度转化及高效利用一直是国际炼油行业的难题。”中国科学院大连化学物理研究所化石能源与应用催化研究部部长、中科亚芯光合（新疆）能源有限公司首席科学家田志坚说。

据他介绍，当前，全球石油资源呈现重质化趋势，在约10万亿桶剩余石油资源中，70%以上是重油资源。而在我国，原油加工量约为7.08亿吨，原油普遍偏重，渣油收率超过40%。原油蒸馏提取汽油、柴油、蜡油后，往往剩余大量难加工残渣。此外，还有炼油、化工加工过程中副产的乙烯焦油、催化油浆、煤焦油等重油。

目前，延迟焦化是我国主流重油加工技术。田志坚指出，该工艺能耗高、污染大，资源利用不合理，每年产生大量石油焦，未能实现资源的最大化利用。“目前我国延迟焦化产能约为1.4亿吨，在生产油品同时会产生大量石油焦，2025年我国石油焦产量为3173万吨。同时，很多炼油厂、化工厂也会产生大量二次焦油，据统计每年有近千万吨的产量。这些资源尚未得到高效利用，将其转化为油品或化学品，能够节省大量原油。”田志坚说。

事实上，这一问题早已得到有关部门的高度关注。2022年2月，国家发展改革委等四部门联合发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南》，明确“推动渣油浆态床加氢等劣质重油原料加工技术开发应用”。田志坚表示：“以油砂沥青、超重油、减压渣油等重质油生产清洁液体燃料和化学品，可高效利用常规和非常规石油资源，为国家能源安全和能源保障战略提供科学技术支持。”

把重油“吃干榨尽” 三大技术突破提高转化效率

从2010年起，田志坚研究团队针对此方向展开攻关，开发出ASHS技术。“这项技术的核心目标，是将重油中最难转化的沥青质组分加氢裂解为轻质油品，最终液体产品收率可达97%以上，且干气少、不结焦。”田志坚说。

他指出，该技术有三大创新点。一是研制出低堆积度纳米二维催化剂。该催化剂片长低于20纳米，堆积层数小于3，具有表面双亲、高分散、低堆积度等特性，与沥青质结构相亲相容，可催化沥青质高效加氢转化。田志坚表示，这种催化剂已实现工业化规模生产，可以吨级至百吨级量产，为技术产业化奠定了基础。

二是开发了新型浆态床反应器，气升式环流浆态床反应器。“气体从底部进入，形成环流，气液接触非常充分。”田志坚解释说，该反应器通过结构和内构件强化了气液湍流混合，实现反应器内均匀等温、低压降，物料全返混。这一设计攻克了重油加氢过程中传质传热的工程难题，保障了高转化率下的稳定运行。

三是创新工艺流程，实现重油均衡加氢转化。田志坚指出，重油由饱和分、芳香分、胶质、沥青质四大组分构成，各组分难以实现均衡加氢。传统工艺中，各组分加氢不同步，容易导致结焦。“我们通过工艺优化，让各组分均衡加氢，实现了全转化，外甩物控制在3%以下。”他说。

试验数据显示，对于石化减渣、90#沥青、风城超稠油、塔河60#沥青、煤焦油沥青、乙烯焦油等6种典型重油原料，ASHA技术的转化率均超过97%，液体产品收率最高达99%以上；而对于最难转化的乙烯焦油，ASHS技术可实现近100%转化。记者了解到，其他类似浆态床技术对于乙烯焦油的转化率最高为90%。

2024年，该技术通过中国石油和化学工业联合会科技成果评价。评价委员会认为，该技术指标先进，实用性强，形成了一条与常规重油加氢裂化不同的重油高效转化和轻质化新工艺，达到国际领先水平，并建议加快推进技术研发和推广。该技术目前已入选国家能源局炼油行业节能降碳先进技术目录。

助力原油“开源节流” 扮演全产业链关键角色

谈及技术前景，田志坚充满信心：“ASHS技术将在从上游开采到下游加工的全产业链中扮演关键角色。”

他将ASHS技术的应用场景分为“节流”和“开源”两类。在“节流”方面，该技术不仅可取代处理能力约为1.4亿吨/年的延迟焦化技术，将约3000万吨石油焦“变废为宝”；更能够加工炼化副产品劣质重油，将焦油转化为芳烃新材料。“乙烯焦油目前只能用作锅炉燃料或生产碳黑，而ASHA技术可实现近100%转化，获得芳烃含量大于98%的馏分油，开辟千万吨级芳烃生产新路线。”田志坚说。

而在“开源”方面，该技术可通过绿氢现场改质，溶剂辅助SAGD增加超稠油开采，提升原油品质；同时可用于加工中亚油块，开辟石油供应的新路径。基于此，田志坚提出了一个综合性能源应用的新场景：将固体沥青通过中欧班列运回国内，以集装箱堆储代替原油储罐以降低投资，再耦合新能源制氢，以新技术将固体沥青转化为轻质低碳合成原油，通过西部原油管道输送至内地炼厂。

这一设想已经成真。4月18日，我国首个“绿氢+劣质重油”合成原油产业化示范工程——中科亚芯光合（新疆）能源有限公司160万吨/年进口固体沥青全绿能高效改质产业化示范工程项目正式启动。该项目依托ASHS技术，以新疆风光绿电制取绿氢，加工从中北亚进口的固体沥青等劣质重油，年产低碳合成原油160万吨。

记者了解到，该技术还与两大项目成功签约，即松原市500万吨进口沥青全绿能高效改制示范项目、鄯善县160万吨进口沥青全绿能高效改制示范项目。中科亚芯光合（新疆）能源有限公司董事长杨汉升表示，到2030年，该技术预计将在全国形成千万吨级绿色合成原油产能。