220万吨蜡油加氢处理技术

中国石油化工股份有限公司ChinaPetroleum&ChemicalCorporation蜡油加氢处理技术加氢车间田喜磊前言现代炼油工业的加氢技术（包括加氢工艺、催化剂和专用设备）是在二次世界大战以前经典的煤和煤焦油高压催化加氢技术的基础上发展起来的。1949年铂重整技术的发明和工业应用，除生产大量高辛烷值汽油组分外，还副产大量廉价的氢气，为现代加氢技术的发明和发展起到了关键作用。1950年炼油厂出现了加氢精制装置。1959年出现了加氢裂化装置。1963年出现了沸腾床渣油低转化率加氢裂化装置。前言1969年出现了固定床重油（常压渣油）加氢脱硫装置。1977年出现了固定床渣油加氢脱硫装置。1984年出现了沸腾床渣油高转化率加氢裂化装置。这些加氢技术的发明和工业应用，使加氢技术由发生、发展走向成熟。尤其是近几年加氢技术的发展很快，无论是加氢催化剂，还是加氢工艺流程及专用设备都有了长足的进步。对环保要求越来越高的今天，加氢技术将成为21世纪的核心技术。加氢工艺过程包括加氢裂化和加氢处理。将在如下方面起到关键作用：1）加工高硫及劣质原油，扩大原油加工适应性2）提高加工深度，增产轻质油品3）提高成品油质量，生产低硫和超低硫清洁燃料4）调整产品结构以及油化一体化生产化工原料到2004年末，世界加氢处理能力达到19.39亿吨；加氢裂化能力为2.36亿吨，分别占世界原油总蒸馏能力41.2亿吨的47％和％5.72％。前言我国加氢处理能力达到7925万吨；加氢裂化能力为1626万吨，加上已建成尚未统计的装置能力，实际已经达到2220万吨，占全国原油蒸馏能力3.15亿吨的25.2％和5.2％，若考虑在建的加氢裂％，化装置能力，比例达到7.0％。我国炼油工业从现在开始到2020年将有较大发展，但面临的形势很严峻。1）原油需求量超过4.3亿吨，进口原油超过2.0亿吨，进口油大多为高硫或重质原油，增加了加工难度。2）汽车工业发展迅速，2004年末汽车保有量已经达到2600万辆，到2020年将超过1亿辆，因此对汽车的排放提出了严格要求。前言3）石油化工产品需求增长迅速，到2020年按国内乙烯产量满足需求率50％左右，加上PX用化工轻油，居时需化工原料油7800万吨左右，炼油工业将难以满足。4）含硫原油加工量的增加，对大气污染的影响日益严重。为解决上述我国炼油工业发展中存在的严重问题，需要采取诸多相应的对策，发展加氢工艺毫无疑问是众多对策中最重要的一项措施，因此可以预见，我国加氢技术将持续快速发展。前言主要国家炼油装置构成国别原油加工能力，万吨/年催化裂化，%催化重整，%加氢裂化，%加氢处理，%加氢工艺，%美国83116.534.1518.178.8763.6072.47俄罗斯27177.406.0912.270.7036.5637.26日本23834.7018.2013.243.5686.8690.43韩国12800.506.567.764.6937.3942.08意大利11504.013.3510.6211.9848.0660.04德国11335.5015.1715.077.7769.5077.27加拿大9917.2524.9315.1313.1936.7249.91法国9517.4719.5712.240.8047.6748.47英国8942.5024.4915.831.7660.1161.87沙特8725.05.949.537.5529.7937.35墨西哥8420.022.2714.521.0754.9356.0伊朗7370.02.039.789.4813.5623.04中国28951.035.516.835.1924.5229.71注：（1）装置能力1b/cd与t/a换算系数，原油蒸馏、催化裂化、加氢裂化为50，加氢处理为47，催化重整为43，以下同。（2）这里加氢处理包括加氢精制。前言FCC原料预处理技术催化裂化（FCC）工艺是一种最重要的原油二次加工手段，是汽油和柴油的主要来源之一，同时也是成品汽油和柴油中硫和烯烃的主要来源，产品汽油中90％以上的硫和烯烃来自FCC汽油。我国进口高硫原油加工量逐年增加、原油性质日趋变差，导致FCC原料及FCC汽油的硫含量显著提高。在全球范围内环保法规日趋严格，各国对炼油产品，特别是汽、柴油等轻质油品质量要求越来越高。因此，我国汽油质量升级的关键是如何经济、有效地降低FCC汽油中的硫含量和烯烃含量。降低FCC汽油硫含量手段:对FCC产品后精制优点:操作条件缓和缺点:催化汽油后精制会造成辛烷值损失产品质量升级的补救措施，不能产生效益,生产成本上升对FCC原料预处理优点:改善FCC进料的裂化性能减少高转化率下的生焦倾向增加轻质产品产率、降低产品硫含量提高FCC装置加工劣质原料能力减少FCC烟气中的SOX和NOX含量缺点:装置投资相对较大操作费用高FCC原料预处理技术方案一方案二FCC原料预处理技术FCC装置加工未经加氢处理的原料，其FCC汽油硫含量约为原料硫含量的10％；FCC装置加工经加氢处理的原料，其FCC汽油硫含量约为原料硫含量的5％原料硫含量2500～3000g/g，FCC汽油硫含量150g/g（国Ⅲ汽油含硫量标准）原料硫含量800～1000g/g，FCC汽油硫含量50g/g（国Ⅳ汽油含硫量标准）FCC汽油硫含量直接10ppm（国Ⅴ）FCC原料硫含量150ppm，加氢处理条件苛刻FCC原料预处理技术欧盟汽油标准（EN228）主要指标项目EN228-1993(欧Ⅰ)EN228-1998(欧Ⅱ)EN228-1999(欧Ⅲ)EN228-2004(欧Ⅳ)硫含量/μg.g-1≤100050015050/10（1）烯烃/v%≤1818芳烃/v%≤4235苯含量/v%≤5511氧含量/%≤2.72.7注:（1）从2009年1月1日起，硫含量限制值为：≤10mg/gFCC原料预处理技术中国汽油标准北京地标国III标准国IV标准实施时间200520082010？芳烃含量，%42(35)42(35)4035烯烃含量，%18(25)18(25)3025硫含量，µg/g1505015050FCC原料预处理技术FCC原料预处理技术欧州车用柴油主要指标实施时间，年200020052009汽车排放标准欧III欧IV欧V密度（15℃），Kg/m3820~845820~845820~845硫含量，g/g不大于3505010十六烷值不小于5151十六烷指数(D4737)不小于46－多环芳烃含量，%不大于1111T95,℃不大于360360FCC原料预处理技术FCC原料预处理技术220×104t/a蜡油加氢处理技术洛阳分公司220×104t/a蜡油加氢处理装置以减压蜡油、焦化蜡油和脱沥青油的混合油为原料，其中减压蜡油进料为76.21wt％，焦化蜡油进料为13.82wt％，脱沥青油进料为9.97wt％，进料硫含量为1.73m％，采用抚顺石油化工研究院（FRIPP）开发的FFHT蜡油加氢处理工艺技术，加氢处理催化剂采用FRIPP的FF－18（保护剂为FZC系列保护剂）。主要生产硫含量低于1700μg/g的精制蜡油，为催化裂化装置提供优质的原料，同时副产少量石脑油和柴油，富氢气体经脱硫后去制氢装置作原料。220×104t/a蜡油加氢处理装置主要技术特点原料油与空气接触会生成聚合物和胶质，为有效防止结垢，要求罐区原料油罐以及装置内原料油缓冲罐必须用氮气或其它不含氧和硫的惰性气体进行气封；为了防止反应器因进料中的固体颗粒堵塞导致压降过大，在装置内设置自动反冲洗过滤器，脱除原料中大于25微米的固体颗粒；在原料油换热系统注阻垢剂以保证换热器的换热效率，确保装置长周期生产；反应器采用热壁反应器，内设三个催化剂床层，床层间设急冷氢。反应器内件采用洛阳石化工程公司开发的新型内构件，其中包括入口扩散器、分配盘、冷氢箱、出口收集器等，使进入反应器催化剂床层的物流分布均匀，催化剂床层的径向温差小；反应器入口温度通过调节加热炉燃料来控制，床层入口温度通过调节急冷氢量来控制；采用炉前混氢方案，提高换热器效率和减缓结焦程度；装置反应部分采用热分流程，减少反应流出物冷却负荷，降低装置能耗；220×104t/a蜡油加氢处理装置主要技术特点加氢过程中生成的H2S、NH3和HCl，在一定温度下会生成NH4Cl和NH4HS结晶，沉积在空冷器管束中，引起系统压降增大。因此在反应流出物进入空冷器前注入脱硫净化水、脱盐水来溶解铵盐，避免铵盐结晶析出；反应部分高压换热器采用双壳、双弓换热器，提高换热效率，减少换热面积，节省投资；在设计中考虑了催化剂液相预硫化设施；设置循环氢脱硫及富氢气体脱硫设施；分馏部分采用双塔汽提方案，产品分馏塔采用进料加热炉供热；脱硫化氢汽提塔顶设注缓蚀剂设施，以减轻塔顶流出物中硫化氢对塔顶系统的腐蚀；为充分回收能量，在热高压分离器和热低压分离器之间设置液力透平，用于驱动加氢进料泵，加氢进料泵一台由液力透平和防爆异步电机联合驱动，一台由防爆异步电机单独驱动；为确保催化剂、高压设备及操作人员的安全，设置0.7MPa/min的紧急泄压系统。220×104t/a蜡油加氢装置原料性质原料油减压蜡油焦化蜡油脱沥青油混合原料油加工量，×104t/a172.931.3622.63226.89密度(20℃)，g/cm30.9440.92270.96000.9426馏程(ASTMD-1160)，℃IBP/10%427/470221/344380/422240/42630%/50%505/529381/403500/551485/51970%/90%558/595428/476593/653554/59895%/EBP612/660508/547---/705---/705硫，m%1.621.652.701.725氮，g/g1600470020002040残炭，m%0.310.45.00.76金属，g/gFe1.01.01.51.5Ni1.00.5122.0V1.00.5384.0220×104t/a蜡油加氢处理技术220×104t/a蜡油加氢处理技术220×104t/a蜡油加氢产品性质指标项目石脑油柴油加氢蜡油比重(20℃)，g/cm30.74700.86400.9155馏程，℃：IBP/10%60/83181/219308/39930%/50%95/105247/280491/55270%/90%114/132295/308608/673FBP152325700硫，g/g303501600氮，g/g20100580残炭，m%0.5金属，g/g：Ni0.5V0.5十六烷指数(ASTMD4737-96a)40.9BMCI值38.2220×104t/a蜡油加氢处理装置主要工艺指标运转周期SOREOR1加氢反应器原料油，Kg/h261905总体积空速h-11.0氢油比≥400:1反应器入口氢分压，MPa(G)10.0平均反应温度，℃387425床层123123床层体积比，v%243541243541入口温度，℃357375386404411422出口温度，℃391400400436436436温升，℃342513322514化学氢耗，w%1.021.02220×104t/a蜡油加氢处理装置主要工艺指标2热高压分离器温度，℃250压力，MPa(G)11.13冷高压分离器温度，℃50压力，MPa(G)11.044反应进料加热炉入口/出口温度，℃340/357387/404入口压力，MPa(G)12.812.8220×104t/a蜡油加氢处理装置主要工艺指标5循环氢压缩机入口温度，℃58入口/出口压力，MPa(G)10.94/13.04循环氢压缩机正常工况流量，Nm3/h170948180193循环氢压缩机额定工况流量，Nm3/h1900006新氢压缩机入口温度，℃40入口/出口压力，MPa(G)3.5/13.04新