于 怡，吴 炜
(中国石油兰州石化公司 质检部，甘肃 兰州 730060)
与众多国外原油相比，我国原油的特点是多数含硫少含氮高，因此加工我国陆上原油时，对原油中的氮含量应倍加关注。天然存在的氮可以是柴油抗磨的有效成分，又能成为润滑油氧化安定性的不利因素，某些合成含氮化合物则是改善产品性能的优良添加剂，因此为了保证产品的安全使用，控制产品中氮的含量非常重要。
目前加工的新混原油属于高含氮量原油，其石油中的含氮化合物是由生成石油的原始物质在地下条件下演变而成的，氮含量一般随着原油埋藏深度的增大和成熟度的增高而降低。氮量原油在后续加工过程中存在使催化剂中毒失活、产品的安定性变差，易生成胶状沉淀、主要组分(汽煤柴)质量控制指标碱性氮超标，影响产品质量等不利影响。有必要对新混原油中总氮含量与其主要馏分段碱性氮含量进行有效监控，并对其相关性进行研究，提出对策组织实施，确保质量合格稳定。
1.1 原油及原油组分质量情况
公司Ⅰ套、Ⅱ套常减压装置加工的原油为长混原油、新混原油。如图1所示，在原油组成上新混原油中A原油占比约50%，B原油占比约13%，H原油占比约5%，G原油占比约3%，F原油占比约10%，C原油占比约5%，D原油占比约9%，E原油占比约5%。如图2所示，长混原油组成中J原油约占18%，I原油约占82%。
图1 新混原油组成
图2 长混原油组成
针对不同种类原油中总氮含量进行分析，数据见表1所示。碱性氮含量因原油颜色深色，现有分析方法无法分析，通过文献查阅，查得“原油中的碱性氮的含量占总氮含量的25%到30%左右，然而原油的轻馏分中碱性氮与总氮之间尚无此规律，但在石油渣油中碱性氮与总氮之间比例关系基本符合上述规律，即碱性氮的含量约占总氮含量的25%到30%。”，对各种类原油中碱性氮含量，依据文献资料进行计算得出，具体数据见表1所示。
表1 各种类原油总氮及碱性氮含量情况
从表1中可以看出，G原油总氮含量较高，其次是B原油，后续加工要予以关注。
1.2 切割组分质量情况
采取2021年加工的新混原油、长混原油满罐样品，依据《原油评价规范》进行简易切割，对切割的各馏分段分析氮含量、碱氮含量，并对分析数据进行统计分析，统计数据如表2、表3所示，变化趋势如图3、图4所示。
表2 2021年新混原油质量情况
表3 2021年长混原油质量情况
图3 2021年新混原油180～240℃馏分段碱性氮含量变化趋势
图4 2021年长混原油180～240℃馏分段碱性氮含量变化趋势
从表2、表3可以看出，石油中的含氮量随着沸点的升高而增加。
由于原油大评价仪器故障，组分样品无法获得，只有利用快速评价样品对新混原油、长混原油常一线碱性氮含量考察研究。
原油切割馏分段180℃～240℃为直馏航煤原料组分，从表2、表3数据可以看出，原油馏分段180℃～240℃的新混原油总氮含量在5.31mg/kg～25.8mg/kg之间，碱性氮含量在1.83mg/kg～18.08mg/kg之间。原油馏分段180℃～240℃的长混原油总氮含量在4.13mg/kg～8.14mg/kg之间，碱性氮含量在3.64mg/kg～9.31mg/kg之间。从总体趋势上看，直馏航煤原料馏分总氮、碱性氮含量不稳定，波动幅度大，各切割组分总氮含量偏大，碱氮含量也相应偏大。从原油种类上分析，新混原油总氮含量、碱氮含量比长混原油偏高。
Ⅰ套、Ⅱ套常减压装置加工的原油分别为长混原油、新混原油，加氢精制航煤原料为常减压装置生产的常一线，对常一线的碱性氮含量、航煤加氢精制航煤原料的碱性氮含量分别进行数据统计分析，数据见表4，变化趋势如图5所示。
表4 常一线、航煤加氢原料组分碱性氮含量情况 (mg/kg)
图5 常一线、航煤加氢原料组分碱性氮含量变化趋势
从表4、图5可以看出，Ⅰ套常一线碱氮含量均值2.46mg/kg，550万常一线碱氮均值在5.28mg/kg，Ⅲ套航煤原料碱氮在5.27mg/kg，Ⅳ套航煤原料碱氮均值在2.19mg/kg。因原料影响，Ⅲ套航煤产品碱氮含量总体上高于Ⅳ套航煤产品。
通过查阅文献[1]和文献[2]，喷气燃料所含的碱性氮化物是影响水分离指数的重要因素。对不同碱氮含量的加氢喷气燃料组分进行加剂试验，验证碱氮对水分离指数的影响，试验数据见表5，变化趋势如图6所示。
表5 碱性氮含量对水分离指数的影响
图6 碱性氮含量对水分离指数的影响
通过表5数据可以看出，在抗静电剂的加入含量固定时[3]，水分离指数随着碱氮含量的减小而增大，喷气燃料水分离指数不稳定的主要因素是油品中存在的碱性氮与抗静电剂(聚醚聚砜类物质)活性成分冲突，衍生了新的表面活性物质，降低了油品中微量水的表面张力，从而增加了油水的乳化程度，降低了油品的水分离能力。
1) 原油馏分段切割组分中，总氮、碱性氮含量不稳定，波动幅度大，新混原油比长混原油偏高，在常减压加工、精制航煤加氢过程中，需根据不同原油的性质来调整工艺条件，选用脱氮性能更好的加氢催化剂。
2) 原油加工前计算调和比时，应参考不同种类原油总氮及碱性氮含量，以控制常减压装置加工原油的碱性氮含量的稳定，保证下游产品的碱性氮含量在指标范围内，达到有效的控制。
3) 由于原油大评价仪器故障，组分样品无法获得，汽油、柴油、润滑油、渣油未进行考察。
4) 原油中的碱性氮的含量占总氮含量的25%到30%左右，然而原油的轻馏分中碱性氮与总氮之间尚无此规律。
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