（环境工程专业论文）苏丹炼油厂清洁燃料生产规划研究.pdf

摘要 苏丹喀土穆炼油厂( 以下简称k r c ) 是中国石油天然气集团公司( c n p c ) 与苏丹 能矿部( m e m ) 各以5 0 的股份合资建设的苏丹境内第一个现代化炼油厂。炼厂原设 计能力为2 5 0 万吨年，于2 0 0 0 年5 月建成投产，经过2 0 0 6 年6 月一期扩建后目前的 加工能力已经达到5 0 0 万吨年。 k r c 是一燃料型炼厂，现有两条独立的原油加工生产线：第一条加工苏丹n i l e 混合原油，采用常压蒸馏一重油催化裂化的技术加工路线，设计原油加工能力为2 5 0 万吨年；第二条加工苏丹六区f u l l a 原油，采用原油延迟焦化裂化焦化汽柴油加氢 的技术加工路线，设计原油加工能力为2 0 0 万吨年。炼厂主要生产装置包括常压蒸馏 装置、延迟焦化装置、重油催化裂化装置、连续重整装置、焦化汽柴油加氢装置等。 目前炼厂生产的液化气、汽油可以满足苏丹国内的全部需求；柴油和航煤产量只 能满足苏丹国内消耗量的6 0 左右；汽油及石油焦产量过剩，在苏丹国内仅能消耗 5 5 ，剩余汽油产品均需要出口，出口的主要市场是周边国家。苏丹炼厂的汽油质量 在北非、东非处于领先水平，颇受市场欢迎。 k r c 现有的5 0 0 万吨年生产能力已不能完全满足目前和今后成品油尤其是柴油、 航煤的需求；同时，随着环保要求的日益严格，尤其是为满足未来石油产品出口的需 要，苏丹对产品质量标准也提出了新的要求。为此，m e m 和c n p c 决定对k r c 进行 扩建使全厂的总加工能力达到7 5 0 万吨年。如何在提高原油加工能力的同时，采用先 进的工艺进行清洁燃料的生产是苏丹炼厂规划研究面临的重要课题。 苏丹炼油厂清洁燃料生产规划研究工作是在对苏丹d a rb l e n d 原油和苏丹f u l l a b l e n d 原油详细评价基础上开展的。针对新建炼厂的原油配置和加工能力，规划了四 种加工方案，各方案均采用先进、成熟、可靠的工艺技术，并与炼厂现有装置进行合 理集成。借助于建立的总流程数学规划模型，针对四种加工方案进行模拟测算，并就 各方案的加工流程特点、物料平衡、装置负荷、产品质量、氢气平衡、技术经济指标 等进行比较分析，提出加工流程选择建议。 关键词：苏丹，加工流程，装置负荷，汽油池，氢气平衡，物料平衡 c o n f i g u r a t i o ns t u d y o nc l e a nf u e l sp r o d u c t i o n f o rs u d a nr e f i n e r y z h u h u a n j u n ( e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h a oc h a o c h e n g a b s t r a c t k h a r t o u mr e f i n e r yc o m p a n yl i m i t e d ( h e r e i n a f t e rr e f e r r e dt oa sk r c ) ，t h e1 吼m o d e m r e f i n e r yi ns u d a n ，i saj o i n tv e n t u r ec o m p a n yb e t w e e nm i n i s t r yo fe n e r g y & m i n i n go f s u d a n ( m e m ) a n dc h i n an a t i o n a lp e t r o l e u mc o r p o r a t i o n ( c n p c ) w i t l ls h a r eo f5 0 f o r e a c hp a r t n e r t h er e f i n e r yw a so r i g i n a l l yd e s i g n e dt op r o c e s s2 5m i l l i o nt o n so fc r u d eo i l p e ry e a ra n dc o m p l e t e di t sc o m m i s s i o n i n gi nm a y2 0 0 0s u c c e s s f u l l y t h ep h a s e1e x p a n s i o n p r o j e c tw a sp u ti n t oo p e r a t i o ni nj u n e2 0 0 6 a sar e s u l t ，t h eo u t p u to ft h er e f i n e r yj u m p e du p t o5m t a k r ci saf u e lt y p er e f i n e r y , a n dn o wh a st w os e p a r a t ep r o d u c t i o nl i n e s ， o n ei st o r e f i n et h en i l eb l e n d sw i t hc d ua n dr f c ca tac a p a c i t yo f2 5 m t a , a n dt h eo t h e ri st o r e f i n eb l o c k6f u l l ac r u d e sw i t hd c ua n dg d h ta tac a p a c i t yo f2 m t ar e s p e c t i v e l y t h e m a i np r o d u c t i o nu n i t so ft h er e f i n e r ya r ea t m o s p h e r i cc r u d ed i s t i l l a t i o nu n i t ( c d u ) ， d e l a y e dc o k i n gu n i t ( d c u ) ，r e s i d u ef l u i d i cc a t a l y t i cc r a c k i n gu n i t ( r f c c ) ，d i e s e l h y d r o t r e a t i n gu n i t ( g d h t ) a n dc o n t i n u o u sc a t a l y s tr e g e n e r a t i o nr e f o r m i n gu n i t ( c c r ) e t c k r ch a sb e e np r o v i d i n gh i g h g r a d ep e t r o l e u mp r o d u c t st ot h ed o m e s t i cm a r k e ts i n c e i t ss t a r t u p ，i t sc u r r e n tl p ga n dg a s o l i n ep r o d u c t i o ns a t i s f yd e m a n d so ft h ew h o l ed o m e s t i c m a r k e t ；d i e s e la n dj e tf u e lp r o d u c t i o nm e e t s6 0 o ft h ed o m e s t i cd e m a n d s ；o n l y5 5 o fi t s g a s o l i n ep r o d u c t i o nc a nb ec o n s u m e db yt h ed o m e s t i cm a r k e ta n dt h er e m a i n e dh a sb e e n e x p o r t e dt on e i g h b o rc o u n t r i e sm a i n l y k r c sg a s o l i n eq u a l i t yi si nt h et o pa d v a n c e dl e v e l i nn o r t ha f r i c aa n de a s ta f r i c ar e g i o n t h ep r e s e n t5 m t ac a p a c i t yo fk r ci ss u r et of a i l m e e t i n gt h ec u r r e n ta n df u t u r e g r o w i n gd o m e s t i cd e m a n do np e t r o l e u mp r o d u c t s ，i np a r t i c u l a rd i e s e lp r o d u c t m e a n w h i l e ， a l o n gw i t ht h ei n c r e a s i n g l ys t r i n g e n te n v i r o n m e n t a lc o n t r o lt h es u d a n e s eg o v e r n m e n tp u t f o r w a r dn e w r e q u i r e m e n t so np e t r o l e u mp r o d u c tq u a l i t yt om e e tt h en e e d so ft h ef u t u r eo i l p r o d u c te x p o r t i nt h i sc i r c u m s t a n c e s ，m e ma n dc n p ch a sd e c i d e dt oe x p a n dk r ct oa c a p a c i t yo f7 5 m t a i ti sam a j o rs u b j e c tf a c i n gk r ci nt h ef i e l do fr e f i n e r yc o n f i g u r a t i o n s t u d y 。h o wt op r o d u c ec l e a nf u e lp r o d u c t sw i t ht h ea d v a n c e dt e c l m o l o g yw h i l ei n c r e a s i n g t h ep r o d u c t i o nc a p a c i t y t h ec o n f i g u r a t i o ns t u d yo fc l e a nf u e lp r o d u c t i o np r o j e c tf o rk r ch a sb e e nc a r r i e d o u tb a s e do nt h ec r u d ea s s a yo fd a rb l e n d a c c o r d i n gt ot h ec r u d es l a t e sa n de x s i s t i n g p r o c e s s i n gc a p a c i t yg i v e nb yk r c ，f o u rc o n f i g u r a t i o no p t i o n sw e r ec r a f t e du s i n gt h e c o m m e r c i a lp r o v e np r o c e s s t e c h n o l o g i e sa n di n t e g r a t i n gw i t h t h e e x i s t i n gr e f i n e r y m a t h e m a t i c a lm o d e l sw e r ec o n s t r u c t e dt oc o v e rt h eo v e r a l lp r o c e s sc o n f i g u r a t i o no ft h e w h o l e _ r e f i n e r ya n dt h ec a l c u l a t i o n so fm a t e r i a lb a l a n c e ，g a s o l i n ep o o l ，d i e s e lp o o la n d h y d r o g e nb a l a n c ew e r ep e r f o r m e df o ra l lo p t i o n s c o m p a r i s o na n da n a l y s i sw e r ec o n d u c t e d a m o n ga l lo p t i o n sr e g a r d i n gt h ep r o c e s sc o n f i g u r a t i o nf e a t u r e s ，p r o d u c tq u a l i t i e sa n d p e r f o r m a n c ei n d i c a t o r s c o n c l u s i o n sw e r ed r a w na b o u tt h ec h o i c e so fd i f f e r e n to p t i o n s k e yw o r d s ：s u d a n ，p r o c e s sc o n f i g u r a t i o n ，p r o c e s s i n gc a p a c i t y ，g a s o l i n ep o o l ，h y d r o g e nb a l a n c e ，m a t e r i a lb a l a n c e 中国石油大学( 华东) i 程硕士学位论文 第一章前言 “ 随着汽车工业的迅速发展，汽车保有量大幅度增加，汽、柴油的市场需求也相应 的快速增长，为了满足市场的需求，世界各国都不断的扩大炼油能力，与此同时，汽 车尾气污染已成为大气环境的主要污染源。为了减少汽车排放污染，欧美及日本等发 达国家不断提高清洁燃料的标准。 随着苏丹经济快速增长，苏丹汽、柴油的市场的需求不断增加，预计到2 0 3 0 年 苏丹市场对柴油、汽油、燃料油、液化气以及航空煤油的需求分别为8 0 0 万吨年、 1 7 5 万吨年、1 2 5 万吨年、8 0 万吨年以及5 0 万吨年。苏丹国内共有3 个炼油厂， 分别为喀土穆( k h a r t o u m ) 炼油厂、艾勒欧备德( e lo b e i d ) 炼厂和苏丹港( p o r t s u d a n ) 炼油厂，原油总加工能力为7 4 0 万吨年。苏丹港炼油厂已停产多年，艾勒 欧各德( e lo b e i d ) 炼厂只有一套1 0 0 万吨年的常压蒸馏装置，因此苏丹市场轻质油 的生产基本上依靠喀土穆炼油厂，实际原油加工能力在5 5 0 万吨年左右。现有苏丹 市场上是调合汽、柴油主要来自于k r c ，其质量也只能符合欧i i 标准要求，还处于 相对比较落后的水平。由此看来，清洁燃料在苏丹市场具有较大的潜力，并且现有苏 丹清洁燃料的生产能力与市场需求迅速扩大的矛盾也越来月明显。为了解决苏丹清洁 燃料市场供需的矛盾，苏丹政府提出要对现有的k r c 厂进行扩建，生产清洁燃料。 本文将通过对苏丹市场的需求现状、扩建炼厂的原油性质以及k r c 炼厂的现有 工艺结构特点进行研究，采用工艺模拟软件，在现有炼厂的基础上，模拟炼厂扩建工 艺方案，并且不同方案进行比较，找到适合k r c 炼厂的扩建方案，为k r c 炼厂扩建 的具体实施奠定前期的准备基础 1 1 清洁燃料的执行标准 欧洲、中国以及苏丹现在执行的清洁燃料标准情况，并对其进行对比找到苏丹现 有清洁燃料与其他国家的差距。 由于世界各国的汽车保有量大幅度提高，汽车尾气造成的环境污染以及对人体健 康危害问题的日趋严重，引起了各国政府和民众的高度重视。因此，为了将此类危害 降低机到最小，世界炼油业一直对炼油加工工艺不断地进行改进、创新并且开发出了 一批先进技术来生产清洁燃料，与此同时，各国政府以及团体纷纷出台日益严格的汽 油和柴油质量标准，试图推动炼油行业从油品的源头上解决汽车尾气的污染问题。因 第一章前言 此，本部分详细考察了清洁汽油和清洁柴油的各个标准，为k r c 生产高品质清洁汽 油提供发展方向。 1 1 1 清洁汽油标准 1 9 9 8 年6 月4 日，美国、欧洲和日本的汽车制造商协会发起组织的“世界燃料 委员会提出了“世界燃料规范 建议，2 0 0 0 年4 月修改并公布了新版本的“世界 燃料规范”车用无铅汽油质量标准，并建议世界各国参照此规范实施，见表1 1 。 表1 - 1 世界燃料规范对车用无铅汽油的部分质量指标要求 项目 第一类第二类第三类第四类 ：氧含量小于2 7 是指用含氧化合物，最好是醚：按先前的规定，乙醇的最大体积用量不超过1 0 ，但调合后 的成品汽油必须满足规格中其他指标要求；c 2 以上其它醇的体积用量不允许超过o 1 ，甲醇不允许用。 表1 1 是世界燃料规范，从表中数据可以看出，规范提出4 类标准分别适应不同 国家和地区不同的环境和汽车发动机发展技术水平要求。除规格所列指标外，还必须 添加清净剂，而且不允许添加含锰添加剂和甲醇，并限制c 2 以上其它醇的含量。 2 0 0 4 年以前，美国、欧盟各国、日本及澳大利亚等国家执行相当于i i 类规格， 2 0 0 5 年以后执行相当于i i i 类甚至是类汽油的规格。美国与排放规格相配合的汽油 规格见表1 2 。 2 中国石油丈学( 华东) 工程硕上学位论文 ：南方城市4 6 2 ，北方城市5 1 8 。 从表1 2 中可以看到美国联邦要求逐步向加州的清洁汽油标准靠近，2 0 0 6 年汽油 已实现低硫、低烯烃、低芳烃、低苯。许多o e m 也定出自已的燃料规格，还要求使 用添加汽油清净剂，并要求通过f o r d 2 3 l 的清净性测试。 欧洲多年来车用汽油一直执行标准e n 2 2 8 ，苯含量限于5 v ，欧共体9 8 7 0 e c 条令规定这一限值从2 0 0 0 年起降至1v 。到2 0 1 0 年，汽油硫含量要降至1 0u g g 。 欧洲与排放规格相配合的汽油规格见表1 3 。 表l - 3 欧洲汽油规格趋势( 欧洲e n 2 2 8 ) 项目 e n 5 9 0e n 5 9 0e n 5 9 0e n 5 9 0 1 9 9 31 9 9 81 9 9 92 0 0 4 从表1 3 可见，欧洲同样要求大幅度地降低硫、芳烃、烯烃含量。各o e m 汽油 规格中还要求通过检测汽油清净性的m 111 试验。 日本要求汽油2 0 0 3 年硫含量不大于1 0 0 9 9 g , 2 0 时年底不大于5 0 r , g g ，2 0 0 6 年 8 月9 日，日本经济通产省修订了汽油和柴油中可允许含硫量的法规。目前限量：汽 油5 0 , g g ( 上限) ，柴油5 0 9 9 g ( 上限) ，拟议限量：汽油1 0 9 9 g ( 上限) ，柴油1 0 1 上g g ( 上限) 。该法规将于2 0 0 7 年1 月( 柴油) 和2 0 0 8 年1 月( 汽油) 实施该修正案。 3 第一章前言 从上述的清洁汽油标准可以看出，各个国家和团体都在不断的提高标准，主要体 现在对大幅度降低硫含量逐步降低芳烃以及苯的含量，以及还必须添加清净剂，并 限制c 2 以上其它醇的含量。 1 1 2 清洁柴油标准 随着柴油消费量的提高，各个国家以及团体已经逐步意识到柴油燃烧尾气造成环 境污染的问题，并且逐步制定和升级清洁柴油的质量标准，具体的清洁柴油标准见表 1 - 4 和表1 5 。 表l - 4 世界燃油规范( 柴油) 项目第一类第二类 第二类第四类 表1 - 4 是世界燃油规范柴油质量的要求。由表中数据可以看出，该规范要求柴油 十六烷值不断提高，硫含量从第一类的3 0 0 0l a g g 降低到第四类的1 0l x g g ，总芳烃含 量和多环芳烃含量分别由2 5w t 和5w t 降低到2 0w t 。 由于柴油车在欧洲汽车市场中占4 0 份额，柴油规格方面处于世界领先水平。 1 9 9 1 年瑞典城市i 级柴油硫含量已达到1 0g g g 、多环芳烃达到o 0 2w t 。英国、德 国也分别于1 9 9 8 年、2 0 0 1 年将硫含量降低到5 0 g ，德国随即于2 0 0 3 年将硫含量 降低到1 0g g g 。欧洲要求从2 0 0 0 年起，柴油的十六烷值从4 9 提高到5 1 ，而密度则 要降至最大8 4 5k g m 一，到2 0 1 0 年，汽油、柴油的硫含量都要降至1 0j - t g g 。表1 5 列出欧洲柴油规格与排放规格配合的发展过程。 4 中国石油大学( 华东) 工程硕l 学位论文 表l - 5 欧洲柴油规格趋势( 欧洲e n 5 9 0 ) t a b l e l 5t h et r e n do fd i e s e is p e c i f i c a t i o n si ne u r o p e ( e u r o p e e n 5 9 0 ) e n 5 9 0 表l - 5 是欧洲柴油规格，从表中可以看出，与世界燃油规范相同，规定要求柴油 十六烷值逐步有4 9 提高到5 1 ，硫含量由2 0 0 0p g 降低到5 0p g 。 在美国环保局的要求下，美国柴油规格由a s t m d 9 7 5 修订为d 9 7 5 0 4 b ，该柴油 规格中规定了柴油硫含量不大于1 5 p g g ，与此同时，环保局还要求要求，于2 0 0 6 年 1 月起8 0 w t 的出厂柴油硫含量要达到不大于1 5 9 9 g 。 日本燃料柴油硫含量2 0 0 4 年底达到5 0 9 9 g ，要求2 0 0 8 年达到1 0 9 9 g 。 从上述各个柴油标准的逐步提高过程可以看出，柴油的规格在不断升级，要求逐 步提高十六烷值、大幅度降低柴油中硫含量。 1 1 3 苏丹清洁燃料油标准 苏丹市场的汽、柴油基本来自于k r c ，因此现在苏丹执行的燃料油标准是k r c 炼厂的清洁燃料油标准，具体见表1 - 6 和表1 7 。 表1 - 6 是苏丹现行汽油标准，从表中可以看出，与欧洲汽油标准和世界燃料油规 范中的汽油标准对比发现，苏丹的汽油标准还处于比较落后的现状，在汽油的辛烷值 方面，苏丹汽油的辛烷值明显较低( 辛烷值只有9 0 ) ，在硫含量方面，苏丹要求低于 3 5 0 g g ，而欧洲以及其他国家都已经实现汽油硫含量不大于1 0l - l g g 。 5 第一章前言 辛烷值( r o n ) 铅含量g l 1 0 馏 溅 f b p 胶质v 蒸汽压( 3 7 8 0 ，4 月le l o 月3 1 日) k p a 最大( 3 7 8 0 ，1 1 月1 日 3 月3 1 日) k p a 胶质，m g 1 0 0 m l 诱导期m i n 硫含餐p g g 表1 7 是苏丹柴油的标准，从表中数据可以看出，与欧洲柴油标准和世界燃料油 规范中的柴油标准对比发现，苏丹柴油的9 5 点略高、柴油指数稍低，但是柴油中的 硫含量是上述柴油标准柴油硫含量的1 0 倍，由此看来，苏丹柴油的标准还处于较落 后的状态。 表l - 7 苏丹柴油标准 t a b l e1 - 7d i e s e is t a n d a r di ns u d a n 通过以上考察各个国家以及团体提出的汽柴油标准可以发现，苏丹市场所采用的 汽、柴油标准明显落后于欧美发达国家，主要体现在汽油的辛烷值低、烯烃含量好芳 烃含量高、柴油的十六烷值低以及汽、柴油硫含量高等方面。 6 。l一一一一一螂一一螂狲卿 中国石油人学( 华东) 工程硕士学位论文 1 2 苏丹市场对清洁燃料的供求现状 苏丹国内共有3 个炼油厂，分别为喀土穆( k h a r t o u m ) 炼油厂、艾勒欧备德 ( e lo b e i d ) 炼厂和苏丹港( p o r ts u d a n ) 炼油厂，原油总加工能力为7 4 0 万吨年。 苏丹港炼油厂已停产多年，艾勒欧备德( e lo b e i d ) 炼厂只有一套1 0 0 万吨年的常压 蒸馏装置，因此苏丹市场轻质油的生产基本上依靠喀土穆炼油厂，实际原油加工能力 在5 5 0 万吨年左右。 随着苏丹经济快速增长，苏丹汽、柴油的市场的需求不断增加，但是现有的生产 能否满足苏丹市场需求，以及石化产品在苏丹是否具有巨大的潜在市场，这些会对 k r c 具有深远的意义。本文对苏丹过去几年以及将来的石油产品市场的供需情况进 行了调研及预测，具体情况见图1 | l 至图l 石， 连一 图1 - 1 苏丹市场对石油产品的需求状况 f i 9 1 - 1 p e t r o l e u mp r o d u c t sd e m a n di ns u d a nm a r k e t 图1 1 是苏丹市场对石油产品的需求状况，由图可以明显看出，从2 0 0 7 年开始 到2 0 3 0 年苏丹市场对液化气、汽油、柴油、航空煤油以及燃料油的需求都有不同程 度的提高，其中柴油的需求增长最快，其次对汽油的需求增长速度。预计到2 0 3 0 年 苏丹市场对柴油、汽油、燃料油、液化气以及航空煤油的需求分别为8 0 0 万吨年、 1 7 5 万吨年、1 2 5 万吨年、8 0 万吨年以及5 0 万吨年。 7 第一章前j _ 至 。 三 ， 4 0 d 0 0 0 3 5 0 o o o lpg 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 8 中间市 势迅速 苏丹市 生产能 年趋 ，油 场增 场力 中国石油大学( 华东) 丁程颂1 二学位论文 ；油500 000000soo0 0 0 1 磷瞵 】，d 鞣_ 嬲戮_ d i e s e i 2 0 ，o 2 # ，9 ，1 2 3 】8 9 ，0 9 2 9 4 00 ，】 图1 - 4 苏丹市场柴油的供求现状 f i g l 4 d i e s e ls u p p l y d e m a n di ns u d a nm a r k e t 】4 0 0o o o 】2 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 0 8 0 0 肿。 芝 6 0 0 o o o 垩 4 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 图1 4 是丹市场柴油的供求现状，由图中数据可以看出，从2 0 0 7 年至今，苏丹 炼厂的柴油生产能力不能满足苏丹市场需求，并且这种供需的差额还在逐步增大，到 2 0 1 2 年市场需求柴油3 2 7 9 1 8 8 吨，实际产能为1 9 5 1 8 5 2 吨，差额达到需求量的4 0w t 以上，由此看来苏丹炼厂在进一步扩大差能的同时多产柴油。 j e t a 一1 薹 3 0 0 o o o 2 5o j o o o 2 0 0 , 0 0 0 1 5 0 o o o 1 0 0 o o o s o ，o o o i c o n s u m p t i o n2 3 2 9 7 8 p r o d u c t i o n11 7 2 0 6 z _ v a r i a n c e1i5 7 7 2 图1 5苏丹市场航空煤油的供求现状 f i g l - 5 j e ta 1s u p p l y d e m a n di ns u d a nm a r k e t 图1 5 是丹市场航空煤油的供求现状，由图中数据可知，与柴油的供求现状相似， 从2 0 0 7 年至今，苏丹炼厂航空煤油的生产能力一直不能满足苏丹市场需求，该差额 基本维持在1 3 万吨年，由此说明，近些年的苏丹航空煤油市场具有一定是潜力。 图1 6 是苏丹市场燃料油的供求现状，可以明显看出，近些年的燃料油供应一直 达不到市场的需求，并且这种趋势也是逐年的增长，到2 0 1 2 年，燃料的供需差额将 达到7 万年以上，在苏丹市场上具有巨大的缺口。 由以上的苏丹成品油市场的供求关系可分析可以明显看出，除了汽油的供应可以 9 f麓目淼裟l疆嚣渊争塑l怒淼。蕊轴篇篇 第一章前言 满足并且有所富裕外，液化气、柴油、航空煤油、燃料油都具有巨大的市场潜力。解 决这种供需矛盾的最好方法就是扩大炼厂生产能力，与此同时，新建炼厂要采用多产 柴油、航空煤油适度生产汽油的工艺路线。 鼍1 2 0 0 0 0 0 l ，0 0 0 , 0 0 0 8 0 0 , 0 0 0 f i o o , 0 0 0 柏0 , 0 0 0 2 0 0 0 0 0 妇 2 0 0 7 4 4 鱼9 4 9 3 1 9 2 2 ， 1 3 0 7 2 6 8 0 0 , 0 0 0 7 0 0 , 0 0 0 6 0 0 , 0 0 0 5 0 0 , 0 0 0 4 0 0 , 0 0 0 3 0 0 , 0 0 0 2 0 0 , 0 0 0 1 0 0 0 图1 - 6 苏丹市场燃料油的供求现状 f i g l 6 f u e lo i ls u p p l y & d e m a n di ns u d a nm a r k e t 1 3 清洁汽油生产技术现状 1 3 1低硫汽油生产技术 1 3 1 1 埃克森和阿克苏公司的s c a n f i n i n g 技术 s c a n f i n i n g 技术【1 3 】中的加氢工艺和r t - 2 2 5 催化剂分别是由埃克森公司和阿克 苏公司开发。该工艺技术的特点是能够针对不同的催化裂化汽油馏份采取不同的处理 方案：当原料是高硫低烯烃的馏份时，工艺可以采取选择性加氢脱硫或非选择性脱硫 来降低硫含量；当原料是硫含量和烯烃含量中等的馏份时，工艺可以采取选择性加氢 脱硫处理方案；当原料是低硫高烯烃的馏份时，工艺可以采用选择性加氢脱硫或脱硫 醇的工艺进行脱硫，最终得到低硫汽油的调和组分。针对不同原料采用不同的脱硫方 案，处理后汽油的调和组分的辛烷值损失仅有1 0 1 5 个单位，脱硫率可达到9 5 以 上。截止到2 0 0 3 年未，该技术已经在工业应用的装置达到2 8 套，总加工能力达2 3 6 5 万吨年( 5 5 万桶日) 。 1 3 1 2a x e n s 公司的p ri m e g + 技术 p r i m e g + 技术4 1 是经过一个工业试验验证的催化裂化汽油选择性加氢脱硫技术， 除加工催化裂化汽油外，也适用于加工乙烯裂解汽油、轻直馏汽油、焦化汽油和减粘 裂化汽油。其是在p r i m e g 技术的基础上开发出来的，p r i m e g 技术对催化裂化重汽 油加氢脱硫，与其它汽油进行调和，可以得到硫含量10 0 15 0 g g 的清洁汽油。 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕： 学位论文 p r i m e g + 也可以将催化裂化中间馏分汽油和轻馏分汽油分别进行加氢脱硫处理，然后 将它们调和生成硫含量小于3 0 1 a g g 的超清洁汽油。欧洲比利时安特卫普炼油厂，一采 用该技术可以生产硫含量小于10 9 9 g 的超清洁汽油。 1 3 1 3m i p d s 技术 m i p 技术5 1 是石科院开发的一项催化裂化降催化汽油烯烃含量的技术，m i p 技术 在第二反应区内促使催化剂发生氢转移反应和异构化反应，生产的汽油收率高、烯烃 含量、异构烃含量增加，是较好的汽油组分。在此技术的基础上，石油科学研究总院 开发了m i p d s 技术，该技术不需进行原料切割处理，采用常规馏分油加氢工艺流程， 对全馏份m i p 汽油进行选择性加氢脱硫，中试结果表明，m i p 汽油经过m i p d s 技 术处理后，硫含量从9 1 2 4 t g g 降低到1 5 5 胁烯烃含量从2 9 知降低到2 3 2 v ，抗 爆指数仅损失0 8 个单位，收率1 0 0 。 1 3 1 4r s d s 技术 r s d s 技术【5 1 是由石油科学研究总院开发。其重馏份选择性加氢脱硫单元的工艺 流程与常规加氢精制相同，可以用现有的低压加氢精制装置稍加改造得到。工业试验 结果表明，选择加氢单元在压力1 6 m p a ，空速3 1 0 - - - 5 1 0 h 。1 的条件下，以配套的r s d s 1 为催化剂，可以将汽油中的硫含量从2 1 5 9 9 g 降低到7 3 9 9 g ，烯烃含量从5 0 3 v 降 低到4 6 5 v 。 1 3 1 5o c t g a i n 技术 美孚石油公司开发的o c t g a i n 技术吲采用固定床、低压的简单工艺，能够进行 高水平脱硫的同时灵活调节产品的辛烷值。该公司先后自主开发了三代加氢催化剂， 其中第二代催化剂o c t - 1 2 5 能够将全馏份汽油中的硫含量从1 2 0 0 0 9 9 g 降低到1 0 0 l t g g ；第三代催化剂o c t - 2 2 0 实现了在高水平脱硫的情况下辛烷值不受损失，能够将 汽油中的硫含量从2 8 0 0 p g g 降低到1 0p g 儋以下。在第三代催化剂工业化应用结果发 现7 1 ，该技术可以将f c c 重汽油的硫含量从4 0 0 7 0 0 9 9 g 降低到小于10 9 9 g ，加氢汽 油可直接调入成品汽油中，并且该工艺还可以依据市场的需求将r o n 在0 2 和+ 2 之 间调节。 1 3 1 6汽油非加氢脱硫技术 s - z o r b 脱硫技术【8 】以及i r v a d 脱硫技术技术9 1 为吸附脱硫技术，两种技术的脱硫 率可达9 0 以上，s - z o r b 技术在北京燕山石化取得了显著的工业应用效果。生物催 1 1 第一章前言 化脱硫技术【l o ，1 1 1 是一种可以选择性地脱除噻吩类化合物中的硫元素，并且不会影响其 他组分的含量。沈本贤等人【1 2 ，1 3 j 采用萃取光催化化学反应工艺技术对催化裂化汽油 进行脱硫实验，取得了良好的效果。 l - 3 2 汽油降烯烃技术 1 3 2 1国外的降烯烃技术 国外清洁汽油的生产主要是从工艺装置结构这一根本问题入手，汽油池中重整汽 油组分约占1 3 ，烷基化、醚化、异构化等清洁汽油组分约占1 3 ，其它约l 3 为催化 汽油组分。由于欧美及日本等发达国家炼油工业中催化重整工艺的加工能力较大，清 洁汽油中的芳烃含量容易超高，烯烃含量往往太高，即主要矛盾不在于烯烃含量超标， 而是在于芳烃含量过高。因此在在降烯烃方面的研究并不很多，现有主要包括三面的 技术：第一类是采用降烯烃的催化裂化催化剂，在基本不降低低汽油辛烷值的条件下， d a v i s o n 公司的r f g 催化剂【1 4 】和a k z on o b e lc a t a l y s t s 公司【1 5 】开发的t o mc o b r a 降 烯烃催化剂分别可以将汽油中的烯烃降低8 1 2 个体积百分点和5 1 0 个百分点；第二 类是催化裂化原料预加氢，此类技术虽然可降低裂化汽油的烯烃含量，但由于设备投 资大，操作成本高，且需要氢源，在我国难以推广应用；第三类是催化裂化汽油改质 技术，催化裂化汽油改质技术也是国外清洁汽油生产、降低汽油烯烃含量的主要手段， 包括轻汽油醚化1 7 1 ，催化裂化汽油加氢异构芳构化技术1 8 1 ，催化裂化汽油高温裂化 技术。 1 3 2 2 国内主要的降烯烃技术 我国生产汽油的工艺结构单一，催化裂化汽油组分约占汽油池中汽油组分的6 0 以上。因此我国汽油降烯烃的研究工作主要集中在如何降低催化裂化汽油的烯烃含 量。随着近些年汽油标准中烯烃含量的不断下降，国际和各个科研单位在这方面的研 究投入了巨大的人力和物力，竞相出现了一些针对汽油降烯烃的催化裂化技术，具体 如下： 首先是多产异构烷烃的催化裂化工艺( m i p - - m a x i m i z i n gl s o p a r a f f i n s ) 技术1 1 9 1 ， 中国石化石油化工科学研究院突破了对传统限制催化裂化二次反应的理念，在原有的 催化裂化反应器后增设第二反应器，在该反应区充分利用氢转移反应和异构化反应， 将第一反应区生成的烯烃在第二反应区转化成异构烷烃。在中国石化上海高桥分公司 的工业实验结果表明，催化裂化汽油的烯烃下降大约为8 1 5 个体积百分点，与此同 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 时，催化汽油的r o n 仅下降了0 4 , - , - 0 8 个单位。 其次是由中国石化洛阳石油化工工程公司开发的灵活多效催化裂化( f d f c c ) 技术【2 0 2 1 2 5 1 。在原有的催化裂化装置上，f d f c c 技术增设另一个单独的提升管反应 器，重油和催化汽油可以在不同的提升管反应器和不同的操作条件下进行催化裂化反 应，在汽油提升管中促使催化汽油中的烯烃发生氢转移反应、异构化反应、芳构化反 应，生成异构烷烃的芳烃。该技术在清江石化的一套1 2 万吨年的双提升管重油催化 裂化装置的工业应用试验结果表明，通过采用f d f c c 技术后，不仅催化汽油的烯烃 含量可降低3 0 个体积百分点以上，硫含量可降低1 5 2 5 ，而且催化汽油的辛烷值 ( r o n ) 还可以提高l 2 个单位。但该工艺的干气加焦炭的损失大于5 w t ，影响装 置的汽油产率。 再是中国石油大学( 华东) 开发的两段提升管催化裂化技术【2 6 , 2 7 】该工艺技术的特 点是“油气两段串联、催化剂接力、短反应时间”，即将催化剂的循环由以前的一路变 为两路，催化剂进行接力，以充分利用催化剂的活性及选择性的提高，强化催化作用， 达到提高转化深度、改善产品分布和提高产品质量的目的。该技术己于2 0 0 2 年5 月 在中国石油大学( 华东) 胜华炼油厂的1 0 万吨重油催化裂化装置上取得了工业化应 用成功，在相同转化率的情况下，轻质油收率提高了2 3 个百分点，干气产率下降 2 5 个百分点以上，汽油烯烃含量降低1 5 个百分点。 中国石油大学( 北京) 的高金森等人【2 8 1 认为可以通过定向催化转化的方法降低催 化汽油烯烃含量一一即促进催化汽油的烯烃发生异构化、氢转移、环化、芳构化反应， 并抑制初始裂化和缩合反应；并在此分析基础上提出了辅助提升管降烯烃工艺技术。 该工艺在原有常规的催化裂化装置基础上，增设了一个能够促进烯烃发生异构化、氢 转移、环化、芳构化反应，抑制其发生初始裂化和缩合反应的提升管加床层复合反应 器，从而实现了催化汽油中烯烃的定向催化转化，降低了催化汽油烯烃含量，并且维 持或提高汽油辛烷值。该工艺技术已于2 0 0 3 年1 月下旬，在中石油华北石化分公司 1 0 0 万吨年的催化裂化装置上成功工业化。与之前采用m g d 工艺对比发现，辅助提 升管工艺总液收率达到8 1 1 w t ，提高了1 5 w t ；干气与焦炭差率之和下降了 2 1 w t o o ，催化汽油烯烃含量降至3 5 v 以下时。实验还表明，催化汽油烯烃含量降低 幅度的大小与汽油回炼量及辅助提升管反应温度有关，当汽油回炼比大，反应温度高 是，催化汽油中烯烃含量下降幅度就大，与此同时，干气加焦炭的产率也大，即整个 装置的轻质油收率下降。 1 3 第一章前言 1 3 3 清洁汽油组分生产技术 l： 1 3 3 1催化重整汽油笙产技术 催化重整汽油具有不含烯烃、硫、氮含量极低、蒸汽压小，辛烷值较高等特点， 是一种优质的清洁汽油调和组分。因此，各个研究机构也在该领域投入了大量的人力、 物力，一直在降低操作压力，提高催化剂的活性、选择性和稳定性，提高重整油和氢 气收率，延长操作周期等方面不断进行探索。现阶段催化重整工艺主要分为半再生式 和连续再生式的两种工艺。半再生式催化重整工艺具有技术成熟、设备投资低的特点， 但是该工艺操作条件苛刻，氢气的产率低，重整汽油质量提高的幅度有限。通常可以 采取更换活性高、稳定性好的催化剂降低操作苛刻度，甚至是将其改造成连续重整工 艺，从而实现提高重整汽油的质量。连续重整工艺在低压条件下进行操作，辚够很大 程度上改善汽油质量，并且在提高汽油辛烷值的同时仍保持较高的汽油收率。由于连 续重整的催化剂可以连续进行再生、反应，为了提高芳烃产率、液收率和氢气产率以 及改善烷烃芳构化的反应条件，该工艺可以有条件的采用较苛刻的反应条件。 固定床催化重整技术中，u o p 公司开发的r - 8 6 重整催化剂冽在降低贵金属含量 的情况下，催化剂活性能够保持不变，并且目的产品收率还可提高1 个百分点；p h i l l i p s 公司开发的m a x c a t t m 降结焦技术，在加工量提高2 0 w t o o 以及汽油辛烷值提高1 个 单位的情况下，结焦量降低5 0 。 在连续重整工艺技术中，以c c rp l a t f o r m e r 工艺1 3 0 l ( 叠合床反应器) 和a r o m i z e r 工艺( 移动床工艺) 为代表，催化剂一般采用铂锡体系。再生工艺是连续重整研究 的重点，现有开发的有c y c l e m a x 重整工艺、h i q 重整工艺【3 l 】、组合床重整工斟3 2 1 、 逆流移动床重整工艺3 3 1 等。 1 3 3 2 异构化生产技术 异构化技术主要是将小分子的正构烷烃转化成高辛烷值的异构烷烃，该技术早在 1 9 5 8 年就工业化了，现阶段为了提高产品的辛烷值和装置处理量，主要将改进现有 装置和催化剂作为研究方向【3 4 3 引。 h y s o m e r 工艺采用贵金属改性的分筛为催化剂，在反应温度2 5 0 - 2 8 0 c ，2m p a 临氢条件下，近行异构化反应，该工艺的优点是对原料的适应性强，但是产品的辛烷 值相对较低。t i p 中温全异构化工艺是由