我国渣油加氢处理技术分析.docx

2007 年 6 月contemporary chemical industryj une ,2007石油化工我 国 渣 油 加 氢 处 理 技 术 分 析王英杰1 ,2 , 张忠洋2 , 张玉2 , 贾宝军2(1 . 大连理工大学 , 辽宁 大连 116000 ; 2 . 抚顺石化公司石油三厂 , 辽宁 抚顺 113001)摘要 :开发渣油加氢处理技术是我国重油深加工的主要发展方向 。介绍了我国渣油加氢技术的发展 、渣油加氢处理的工艺及其特点 。分析了重油加氢处理工业化中主要考虑的问题 ,从市场 、原料 、工艺等方面比较了固定床和悬浮床两种渣油加氢处理技术 。关 键 词 : 重油 ; 固定床 ; 悬浮床 ; 加氢处理中图分类号 : te 624. 4 + 31文献标识码 : a文章编号 :16710460 (2007) 03022103对世界经济而言 ,重油代表着一种非常重要的资源 。在全球范围内 ,重油资源十分丰富 ,委内 瑞拉和加拿大的重油储量几乎是中东常规原油探 明储量的 4 倍 ,在中国 ,重油产量年产达 2 000 多 万吨 ,而且在将来 ,重油所占比例无疑将会越来越大 ,随着国际原油价格的不断上涨和市场对轻质 油品需求的不断增加 , 迫切需要开发重油经济环 保的加工手段 ,而重油加氢处理工艺是公认的经 济环保深加工工艺 , 世界上开发的重油加氢工加氢精致过程 ,进料 50 %以上发生分子量减小的加氢过程称为加氢裂化过程 。1972 年美国雪夫 隆公司成功渣油固定床加氢技术 ( vrds 工艺) ,1977 年第 1 套 vrds 装置开工 。悬浮床加氢技术2始于 20 世纪 30 年代的煤和煤焦油加氢 , 后来用于重油加氢 ,20 世纪 80 年代发展较快 ,目前报导的有德国 vcc 、加拿大的 canmet、美国环球 油品公司的 vop - aurabon 、意大利开发的 est 技 术 ,这些悬浮床加氢工艺都是些工业示范装置 。 我国第一套渣油固定床加氢工艺 ( vrds 工艺) 于 20 世纪 90 年代初由齐鲁石油化工公司从 美国雪沸龙公司引进 。最初的设计以孤岛减压渣 油为原料 ,以生产低硫燃料油为目的 ,后来发展成 vrds - rfcc 组合工艺 ,即减压渣油经固定床加 氢处理后给重油催化裂化提供原料 ,早期的设计能力为 0 . 84 mta , 经过后期的改造 , 目前已经达 到 1 . 5 mta ; 茂名石油化工公司渣油固定床加氢 脱硫装置 ( s - rht) 是我国自行设计开发的固定 床加氢处理技术 ,洛阳石油化工工程公司承担此 项目的工程开发 、工程设计3 , 设计能力为 2 . 0mta ,设计原料为中东含硫原油的减压渣油及部分减压蜡油混合料 ,主要产品为少量石脑油 、柴油艺1有固定床 、沸腾床 、移动床 、悬浮床工艺 。目前我国重油加氢处理工艺有建成的渣油固定床加氢处理工艺 (vrds 和 ards) 和处于开发阶段悬浮床加氢工艺 。早期的固定床加氢处理工 艺是以减压渣油为原料生产低硫燃料油为主 ,现 阶段以常压渣油为原料提供优质催化裂化原料为发展方向 。悬浮床加氢工艺是以劣质重油为原 料 ,生产轻质燃料油为加工目的重油加氢工艺 。我国渣油加氢技术的发展按照加氢过程的传统定义 ,加氢处理过程是 为了去除进料中大部分硫 、氮 、金属和高碳化合 物 ,进料的 10 %以下发生分子量减小的过程称为1 收稿日期 : 2007205224修订日期 : 2007205227作者简介 : 王英杰(1969 - ) ,男 ,辽宁兴城人 ,高级工程师 ,毕业于石油大学( 华东) ,现大连理工大学在读工学硕士 ,现任抚顺石化 公司石油三厂科技信息部部长。当代化工第 36 卷第 3 期222和大量的脱硫改质催化裂化进料 。重油悬浮床加氢技术国内已研究多年 ,并取 得了一定进展 ,开发出了多种水溶性和油溶性催 化剂 。国内第一套 5 万 ta 重油悬浮床加氢工业 试验装置于 2004 年在中国石油抚顺石化石油三 厂建成 ,前后进行了两个阶段的工业试验 。该工 业试验以克拉玛依稠油常压渣油为原料 ,2006 年 的第二阶段工业化试验结束后 ,发现反应器内无 结焦现象 ,石脑油 + 柴油收率接近 60 % ,达到试 验预期的效果 ,为悬浮床加氢工业试验长周期运 转奠定了基础 。和补充新氢再次混合 ,通过与反应器出料换热和加油炉加热进入悬浮床加氢反应器 ,大量的循环 氢和补充新氢经氢气炉加热也同样进入悬浮床反 应器 ;氢气和反应产物中轻馏分从反应器顶部进 入高压分离器 ,反应产物中重馏分由反应器底部进入低压分离器 ,然后依产物轻重分别进入各分 馏单元 ,减压蜡油返回与新鲜原料混合后循环裂 化 ,石脑油 、柴油进行加氢精制后获得产品 ,加氢 尾油处理后循环裂化或直接出装置进行再次利用 和加工 。悬浮床加氢工艺的催化剂7 比固定床加氢的 简单 、廉价 。催化剂经分散后均匀混合于原料重 油中 ,催化剂加入量占原料重油 2001 000 gg(以金属组分计量) ,一次性使用 ,不回收 ,催化剂 最终留在加氢尾油中 。该工艺适合于高金属 、高残炭 、高沥青质的劣 质重油轻质化 , 具有较高的温度 ( 430 460 ) 、 较高的空速 (0 . 51 . 0 h - 1 ) 、中等操作压力 ( 1012 mpa) 特点 ,反应以热裂化反应为主 、加氢反应 为辅的过程 ,催化剂的加入为了抑制裂解反应剧烈时生成的自由基进行缩合反应 ,尽量减少结焦 量 。悬浮床加氢反应器结构简单 ,反应器内部为 空桶 ,没有床层 ,不存在反应床层堵塞和压力降问 题 ,也不存在反应器超温现象 ,还由于催化剂一次性通过 ,催化剂不存在失活问题 ,所以悬浮床加氢 装置操作弹性大 、开工周期长 。重油悬浮床工艺单程转化率高 ,柴油馏分收 率高 、十六烷值较高是悬浮床加氢工艺显著的特 点之一 。固定床加氢工艺及特点齐鲁石化公司 vrds 工艺和茂名石化公司的s - rht 工艺在流程上基本相似 。vrds 工艺与 s- rht 工艺不同之处是 ,vrds 工艺采用两列共 六个反应器 , 每列三个 , 第一个反应器是一个床 层 ,第二 、三反应器内有两个床层 ,即每列有五个 床层 ; s - rht 工艺采用两列共 10 个反应器 ,每个 反应器只有一个床层 ,即每列有五个床层 。它们 采用的催化剂都是抚顺石油化工科学研究院开发的渣油加氢脱硫系列催化剂4 。 固定床加氢工艺是通过不同床层的不同种类型催化剂对重油中金属杂原子和硫 、氮元素进行 脱除以及重组分进行改质 。以孤岛减压渣油为 例 ,脱金属率 70 %75 % 、脱硫率 85 %90 % 、 脱氮率 65 %70 % 、脱残炭率 55 %60 % ,胶 质的转化率可以达到 60 %65 % ,密度 、粘度都 有一定程度的降低 ,所以 ,该工艺的未转化油 ( 以 下简称加氢尾油) 性质较为优良 ,是催化裂化较好 掺和料 。由于固定床加氢反应器的第一个床层容易堵 塞 ,产生压力降 ,影响装置操作周期 ,所以要求原 料总金属含量小于 150 gg , 沥青质含量也不宜 超过 5 % 。固定床加氢工艺单程转化率低 ,需要有较大 的重油催化裂化 、柴油加氢精制装置进行配套 ,产品中柴汽比较低 。2工业化发展前景目前 ,重油固定床加氢工艺已趋于成熟 ,具有 良好的生命力 ,国内已有三套装置约 5 . 0 mta 在 运行 ,在建的有 5 套约 10 . 0 mta 。当然 , 固定床 加氢工艺工业化发展也受如下因素制约 。(1) 固定床加氢工艺空速低 、不同类型不同 功能的催化剂要分反应器填装 ,装置多设计成多 列多反应器流程 ,加氢尾油收率高 ,需要配套的催 化剂裂化装置规模较大 ,因此固定床加氢装置工 程投资较大 ,(2) 固定床加氢对重油原料质量有一定要4悬浮床加氢工艺5 - 6 及特点重油悬浮床加氢较固定床加氢工艺相对简 单 。重油原料与催化剂混合后 ,与少量的循环氢32007 年 6 月王英杰 ,等 : 我国渣油加氢处理技术分析223求 ,要求原料总金属含量不超过 150 gg , 否则 ,反应器第一个床层容易堵塞 ,产生较大压产降 ,影 响装置开工周期 。(3) 固定床加氢装置对操作要求高 。装置开 工初期催化剂活性高 ,床层压力降小 ,随着时间推移 ,催化剂逐渐失活 ,需要适当提高反应温度 ,控 制压力降在合理的范围内 ,同时要调整各床层冷 氢注入量 ,防止催化剂床层飞温 。与固定床工艺相比 ,悬浮床加氢工艺除了流 程相对简单 、设备投资少 ,操作简便等优点外 ,还在于悬浮床加氢工艺可以适应高金属 、高残炭 、高 沥青质的劣质重油 。从劣质重油最大可能转化成 轻质产品角度考虑 ,悬浮床加氢较焦化工艺在轻 油收率上有一定优势 。因此 ,抚顺 5 万 ta 悬浮床 加氢工业试验解决了反应器结焦炭的工程问题 ,为向工业化转化方向奠定坚实的基础 ,有着广阔 工业化发展情景 。目前 ,悬浮床加氢工艺工业发展仍受如下一 些问题困扰 。悬浮床加氢工艺进行大规模工业化需要进一步解决反应器及相关工程放大方面的技术难 题 。由于悬浮床加氢工艺进料相对劣质 ,通常 情况下 ,该工艺的加氢尾油高达 2030 % 。这部 分为转化油集中了绝大部分原料重油中金属 、反 应过程中缩合产物和所有催化剂 ,所以加氢尾油 的金属含量和残炭值很高 ,二次加工性能很差 ,如 何处理和利用8 这部分加氢尾油是悬浮床加氢工 艺进行工业化的另一项技术难题 。结语5综上所述 ,从能源最大化利用和重油加工技术发展两个角度考虑 ,目前我国大力发展重油加 氢处理工艺完全符合我国情9 - 10 。固定床加氢工艺成熟 ,产品质量好 ,工业化情景十分广阔 ,但工 艺对原料要求较高 ,投资规模大 ;悬浮床加氢工艺5 . 0 万 ta 规模已经取得成功 ,为劣质重油深加工 开创了一条途径 ,也为悬浮床加氢百万吨级工业 装置开发奠定了可靠的技术基础 。参 考 文 献李春年. 渣油加工工艺m . 北京 : 中国石化出版社 ,2002 ,4 :370 - 371 .黎元生 ,王 军 ,王仙体. 渣油悬浮床加氢裂化技术进 展和现状j . 石油化工动态 ,1998 ,6 (6) :43 - 48 . 朱华兴 ,刘景洲. 炼油设计 ,2000 . 30 (7) :1 - 4 .蒋立敬 ,韩崇仁 ,刘纪端 ,等. 炼油设计. 2000 . 30 (7) :51- 53 .董志学 ,张忠清 ,黎元生. 渣油悬浮床中压加氢裂化工 艺研究j . 石化技术与应用 ,2001 ,19 (6) :365 - 367 . 王 君 ,丛新兴 ,胡于中. 劣质重油轻质化悬浮床加氢 裂化工艺j . 石油规划设计 ,2004 . 15 (3) :9 - 10 . 黎元生 ,王 军 ,贾 丽. 采用水溶性分散型催化剂的 渣油悬浮床加氢工艺j . 炼油设计 ,1999 ,29 (2) :17 . 周家顺 ,邓文安 ,刘 东. 尾油循环对渣油悬浮床加氢 裂化的影响石油学报j . 石油加工 ,2001 ,17 ( 4) :82 -84 .张德义. 世界和中国能源消费与石油供需形势及预测j . 当代石油石化 ,2005 ,13 (7) :2 - 5 .李志强. 渣油加工仍是 21 世纪重要的石油炼制技术j . 当代石油石化 ,2005 ,13 (4) :10 .12345678910analysis on residue oil hydrotreating processing technology in chinawang ying2jie1 ,2 , zhang zhong2yang2 , zhang yu2 , j ia b ao2jun2(1. dalian university of technology , dalian 116000 , china ;2. petrochina fushun petrochemical company no . 3 refinery , fushun 113001 , china)abstract : developing residue oil hydrotreating processing technology is the main tendency of heavy oil deep processing in china . development , processing technology and its characteristics of residue oil hydrotreating process in china were intro2 duced , main concerned problems on commercial application of