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国内外渣油加氢工艺区别


文/李立权 中石化洛阳工程有限公司 渣油加氢技术包含固定床渣油加氢处理、切换床渣油加氢处理、移动床渣油加氢 处理、沸腾床渣油加氢处理、沸腾床渣油加氢裂化、悬浮床渣油加氢裂化、渣油 加氢一体化技术及相应的组合工艺技术。随着原油的重质化及劣质化、分子炼油 技术的发展、环境保护要求的日益严格、市场对轻质油品需求、石油产品清洁化 和石化企业面临的激烈竞争,各种渣油加氢技术将快速发展。 1

国内外渣油加氢工程化技术应用现状

我国渣油加氢工程化技术起步较晚,1999年12月我国开发的首套 2.0 Mt/a固定床渣油加氢技术实现了工程化;2000年 1月世界首套上流式 渣油加氢反应器在我国某企业 1.5Mt/a渣油加氢装置改造工程中实现工 程化; 2004年 8月我国开发的 50kt/a悬浮床渣油加氢技术进行了工 业示范; 2014年 2月我国开发的 50kt/a沸腾床渣油加氢工业示范装 置建成中交;2014年 45kt/a油煤共炼的重油加氢装置建成;目前引 进的一套2.5Mt/a沸腾床渣油加氢装置正在建设中。截止到 2011年 底我国投产的渣油加氢装置处理能力仅 13.35Mt/a,而 2012—2 014年 10月投产的渣油加氢装置处理能力就达到了19.3Mt/a;正 在规划、设计和建设的渣油加氢装置处理能力超过30Mt/a。 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(RIPP)开发的固定床渣油 加氢处理?重油催化裂化双向组合 RICP技术 2006年工程化应用,将 RFCC装置自身回炼的重循环油(HCO)改为输送到渣油加氢装置作为渣油 加氢进料稀释油,和渣油一起加氢处理后再一同回到 RFCC装置进行转化, 同时有利于渣油加氢和催化裂化装置,工艺流程示意见图 1。

国外渣油加氢工程化技术起步较早,1963年首套沸腾床渣油加氢技术工程 化; 1967年首套固定床渣油加氢技术工程化;1977年首套可自动切换积 垢催化剂床层的固定床渣油加氢技术工程化; 1989年可更换催化剂的料斗式 移动床 +固定床渣油加氢技术工程化;1992年催化剂在线加入和排出的移 动床 +固定床渣油加氢技术工程化; 1993年切换反应器的移动床 +固定床 渣油加氢技术工程化; 2000年上流式反应器 +固定床渣油加氢技术工程化。 各种技术工程化后都伴随着长期的技术改进和完善。表 1汇总了国内外不同公 司首套渣油加氢工程化技术及后续的技术改进。



待工程化的渣油加氢技术现状

提高渣油转化率、 延长装置运转周期和提高经济效益是渣油加工的研究方向,相 关单位进行了大量探索性研究和工业示范试验。 2.1 Eni公司的渣油加氢裂化技术(EST)

2000—2003年,Eni公司进行了渣油加氢裂化技术 EST47.7 L/d的中试工艺试验, 2005年实现其60kt/a规模工业示范装置的运 转,最长运行周期为 6个月,2007年,基本完成了工业示范装置试验数据

的收集工作。在意大利 SannazzarodeBurgondi炼油厂建 设的加工能力为 1.15Mt/a的 EST工业装置已经投产;第二代 ES T技术正在开发中。 2.2 UOP公司的渣油加氢裂化技术(Uniflex)

UOP公司 2007年获得 Canmet技术,并将Canmet工艺与 U OP的 Unionfining和 Unicracking工艺整合形成了 UOP的 Uniflex技术, 在加拿大Montreal炼油厂开展了 25 kt/a工业示范装置运行,并进行了超过 10000h的试验。集成加氢处 理的 Uniflex可生产超低硫柴油,也可生产船用燃料油,工艺流程示意 见图 2。 巴基斯坦卡拉奇炼油厂加工减压渣油的 Uniflex装置正在建设 中。

2.3

SINOPEC的渣油加氢裂化技术(STRONG)

20世 纪 60年 代 中 国 SINOPEC 开 展 了STRONG的相关研 发工作,50kt/a的工业示范装置已于2014年开工,开发了 STRO NG技术工艺流程、 带三相分离器的全返混沸腾床加氢反应器、气力输送与气力 +液力混相输送催化剂在线加入技术、高温高压催化剂在线排出技术、外排催化 剂的处理方法及催化剂加排专用控制系统等。 2.4 Intevep公司的 HDH 和集成技术 HDH PLUS

委内瑞拉 Intevep公司与 Veba合作开发了渣油加氢裂化技术 HD H,1984年进行了 23.85m3/d规模的中试工艺试验,1986年 在 1t/h试验装置上进行 HDH工艺开发工作: 转化部分与催化剂分离部分 联用,以验证催化剂分离技术(CSS)和未转化渣油循环操作。 1998—2003年进行了1.59m3/d规模的工艺试验,开发了渣油加 氢裂化集成技术 HDHPLUS,将渣油加氢裂化与裂解的减压馏分油用加氢 处理/加氢裂化集成工艺处理,生产优质中馏分油。2006年与 AXENS 公司合作, 推广该技术。 委内瑞拉 PuertoLaCruz炼油厂的 HDH PLUS装置计划于 2016年工业化。 2.5 BP和 KBR公司的 BPVCC技术

1983年 Veba与 Lugri合作开展了 1t/h规模的渣油加氢裂化 技术工艺试验, 1988年在德国博特洛普 (Bottrop) 炼油厂进行了 1 75~200kt/a规模的工业试验,形成了 VCC技术。2002年 BP 收购 Veba, 进行了19种减压渣油试验,将 VCC与加氢处理技术集成形 成 BPVCC技术, 可生产清洁燃料;2002年 BP与 KBR合作推广 B PVCC技术。 采用该技术的陕西延长石油集团500kt/a煤焦油加氢、4 50kt/a煤油共炼装置即将进行工业验证。 2.6 CLG公司渣油加氢裂化技术 VRSH

2003年开始小型试验和中型试验,2010年在密西西比州 Pascag oula运行了 175kt/a规模的工业示范装置,生产汽油、煤油和柴油 产品, 验证了工艺技术和经济可行性,为大型工业生产装置提供设计数据和解决 工程放大问题。该技术采用 3台反应器,每台反应器出口设分离器,热高分油 可循环回第一反应器。 2.7 EMRE的渣油加氢裂化技术(MicrocatRC)

1550d的中型试验表明,使用微型催化剂,设置催化剂加入系统,在 44 0~465℃操作温度下,加工 524℃以上馏分冷湖减压渣油,565℃以 上原料的转化率为 95%。 2.8 出光兴产和凯洛格的渣油缓和加氢裂化 MRH

1980年日本出光兴产公司在千叶炼油厂进行了 MRH小型试验,美国凯洛 格公司根据小型试验结果设计的 1. 59m3/d规模的中型试验装置于 19 85年运转,该技术主要用于重质原油和油砂沥青改质。

2.9

中国石油的渣油加氢裂化技术

2001年中国石油天然气股份有限公司以新疆克拉玛依常压渣油和中东含硫 常压渣油为原料进行了加氢裂化中试实验,2004年 50kt/a规模的悬 浮床加氢裂化工业示范装置运行,进行了 3次工业试验,开发了工艺流程及环 流反应器等。 2.10 CLG的渣油加氢裂化集成技术(LC-MAX)

CLG公司在大量中型试验的基础上,开发了LC-MAX集成技术。该技术首 先将减压渣油进第一段沸腾床加氢裂化, 反应产物分馏后的加氢减压渣油进溶剂 脱沥青, 脱沥青油进第二段沸腾床加氢裂化,第二段沸腾床加氢裂化热高分气与 第一段沸腾床加氢裂化热高分气混合,经换热、冷却、分离、脱硫、压缩后作为 两段加氢的循环氢, 第一段沸腾床加氢裂化热高分油与第二段沸腾床加氢裂化热 高分油混合,进公用的常减压分馏系统,工艺流程示意见图 3。



我国渣油加氢技术工程化与国外的差距 沸腾床渣油加氢技术

3.1

(1)国外已有两种工程化技术(LC-Fing和H-Oil),我国的 ST RONG技术处于工业示范阶段; (2) 国外开发的沸腾床渣油加氢工艺流程、特殊沸腾床渣油加氢反应器及内构 件、 催化剂在线高压加入流程、 催化剂在线高压排出流程、 反应器级间分离流程、

特殊换热设备、防结垢注入设施及流程、特殊防结垢塔内件等技术已工程化,部 分技术已形成多代工程化应用,国内尚未有工程化的应用报道; (3)国外开发了在一套装置集成沸腾床渣油加氢裂化、固定床加氢处理(或固 定床加氢裂化)的组合技术,并在多套装置工程化,工艺流程示意见图 4。我 国仅有组合技术的专利申请。

4.2

切换反应器或切换床的渣油加氢技术

(1)国外有多年切换反应器的渣油加氢工程化技术应用(PRS已运行 12 个周期以上),典型的切换反应器的渣油加氢技术工艺流程示意见图 5。我国 工程设计单位已开始相关研究;

(2)国外切除的反应器可卸剂、装剂、干燥、硫化、升降压,我国未有工程化 实践。 3.3 移动床的渣油加氢技术

国外有反应物流与催化剂的流动方向相同(Hycon)及反应物流与催化剂的 流动方向相反(OCR)的渣油加氢工程化技术应用,国内尚未见研究报道。 3.4 悬浮床的渣油加氢技术

国外有 0. 25Mt/a工业示范装置运行已超过10000h,国内 50k t/a工业示范装置进行过 3次工业试验。 4 充分利用已工程化的渣油加氢装置

(1)加强渣油性质的基础研究。包括:由渣油的宏观性质研究转向微观性质研 究;基团性质研究转向分子结构及分子形态研究;研究渣油原料与结焦、结垢的 关系; 形成不同原油渣油加氢的工业指导意见;解决渣油加氢工程化遇到的级配 催化剂失活不同步问题、床层压力降问题及原料引起的运行周期短问题。 (2)加强渣油加氢反应产物性质的基础研究。包括:开展渣油加氢反应机理、 分子结构变化规律、结焦机理、产物稳定性等与反应有关的基础研究;确定渣油 加氢加热温度限制及转化率限制,形成针对性工业指导意见;解决渣油加氢工程 化遇到的分离器乳化问题、加氢反应流出物和减压分馏塔底物料换热设备结垢、 结焦问题及产物引起的运行周期短的问题。

(3) 开发催化剂级配专用技术。在工业应用基础上完善基于对催化剂性能的认 识及构建的反应动力学和催化剂失活模型,开发了催化剂级配专用技术。目前已 进行了 14次工业应用。 (4) 开发催化剂寿命预测模型。 该模型可根据生产原料、 操作条件、 产品性质、 加工量及生产过程出现的的问题,分析原料对催化剂寿命的影响、反应温度变化 与催化剂寿命变化的关系、 出现的生产问题如何折减催化剂寿命及预测渣油加氢 装置中每个反应器内催化剂的剩余寿命, 解决渣油加氢工程化遇到的级配催化剂 失活不同步问题,或通过调节操作条件实现装置停工时所有催化剂同步失活。 5 渣油加氢技术的工程化发展方向 开发活动床渣油加氢工程技术

5.1

活动床渣油加氢可转化 60% ~95%的渣油,液体产品体积收率可提高 6~8百分点,当渣油加氢裂化转化率 70%时,63%的生焦前驱物在加氢 裂化过程中被转化,从而降低了石油焦的产量,提高了资源利用率。 活动床渣油加氢工程技术开发包括:工艺流程(包括短循环、长循环技术)、专 用活动床反应器及配套设备、专用催化剂处理技术、专用催化剂加入技术、专用 催化剂排出技术、设备内构件、防结焦技术(助剂、设备、流程)、防堵塞技术 (稀释剂、分布器、过滤器、流程)、防磨损技术(催化剂、操作条件、管件、 阀门、流程)及事故处理技术(泄压、催化剂排放)。 5.2 开发切换床与固定床结合的渣油加氢技术

切换床(或活动床)与固定床结合的技术,可使固定床渣油加氢装置运转周期最 多延长 1.6倍;活动床与固定床结合的渣油加氢,不带加排催化剂系统时, 可使固定床渣油加氢装置运转周期最多延长 1.5倍。 切换床(或活动床)与固定床结合的工程技术开发包括:切换床(或活动床)与 固定床组合工艺流程;专用控制技术;切除反应器时的降温、降压技术;催化剂 装卸、催化剂硫化技术;含新鲜催化剂的反应器单独升温、升压、并入技术;反 应器正序并入、切除技术;反应器反序并入、切除技术。 5.3 开发大型化渣油加氢工程技术

在设备制造能力范围内, 渣油加氢装置建设投资与加工规模指数 (一般为 0. 6 5~0.70)成正比;可比条件下,渣油加氢装置加工规模越大,能耗越低; 对单系列渣油加氢装置,装置规模越大投资利用率越高(超大型化、需要大量研

发新设备时除外);对双系列或多系列渣油加氢装置,集成度越高,装置规模越 大,投资利用率越高。 大型化渣油加氢工程技术开发包括:工艺流程;直径不小于5.6m的加氢反应 器及内构件; 直径不小于 2m的螺纹锁紧环高压换热器、多股流缠绕管换热器、 螺旋板换热器;分离分馏一体化设备;大通量大压力降循环氢压缩机;高效能量 回收设备;复合式空气冷却设备等。 5.4 开发渣油加氢裂化与减压馏分油加氢裂化一体化工程技术

渣油加氢裂化装置可产生 25% ~45%的减压馏分油, 通过渣油加氢与减压 馏分油加氢裂化可全部转化为轻质燃料油品。 渣油加氢裂化与减压馏分油加氢裂化一体化工程技术开发包括: 活动床渣油加氢 裂化与固定床减压馏分油加氢裂化一体化工艺流程; 减压馏分油净化技术 (过滤、 分馏、洗涤);两段压力平衡技术(控制、调节);氢气技术(分配、压力控制)。 5.5 开发渣油加氢裂化与馏分油加氢精制一体化工程技术

图 6为活动床渣油加氢裂化与固定床馏分油加氢精制一体化工程技术工艺流程 示意。

渣油加氢裂化装置生产的典型柴油馏分性质为:密度 858~865kg/m 3,十六烷值 40~45,硫质量分数 1000~9500μg/g。柴油馏 分不能满足国Ⅳ、 国Ⅴ调合组分要求。活动床渣油加氢裂化与固定床馏分油加氢

精制一体化组合后, 可使柴油馏分硫质量分数小于 10μg/g, 十六烷值提高 5个单位以上, 密度降低25~35kg/m3,柴油馏分可作为清洁燃料调合 组分。 活动床渣油加氢裂化与固定床馏分油加氢精制一体化工程技术开发包括: 渣油加 氢裂化与馏分油加氢精制一体化工艺流程;固定床原料净化技术;氢气提纯技术 (油洗、膜分离);未转化油防结焦技术(设备、流程)等


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