加氢裂化工艺的进展和发展趋势

辽宁石油化工大学中文题目加氢裂化工艺的进展和发展趋势教学院研究生学院专业班级化学工程0904学生姓名张国伟学生学号01200901030412完成时间2010年6月20日加氢裂化工艺的进展和发展趋势张国伟（辽宁石油化工大学抚顺113001）摘要：加氢裂化是油料轻质化的有效方法之一，且原料适应性强，他可以将馏分油到渣油的各种油料转化为更轻的油品，随世界范围内原油变重，重油加氢裂化技术发展较快。本文主要介绍了重油高压和中压加氢裂化技术的特点,阐述了固定床、沸腾床、移动床、悬浮床重油加氢裂化技术在世界范围内工艺发展趋势。关键字：加氢裂化;工艺；技术特点;发展趋势HydrocrackingprocessofdevelopmentandtrendsZhangguowei（Liaoningpetrochemicalindustryuniversityfushun113001）Abstract：Thehydrocrackingisoneofeffectivemethodswhichtransferfueloilstolightone,andrawmaterialisuncompatible.Ttmaytransformrangefromthefractionoiltoresidualoilofeachkindsoffueloilstoalighteroilquality.Accompanyingwiththecrudeoilchangeheavy,theheavyoilhydrocrackingtechnologicaldevelopmentisprettyquick.Thisarticlemainlyintroducethecharacteristicsoftheheavyoilhydrocrackingtechnologyinhighpressureandmid-presses,Thearticleelaboratesthefixedbed,theebullitionbed,themovingbed,hangthefloatingfloorheavyoilhydrocrackingtechnologyintheworldwidescaleandthecrafttrendofdevelopment.Keyword：hydrocracking;artwork;tech-characteristic;developmenttendency41重油加氢裂化工艺是重质油轻质化的重要手段之一,其最大优势在于可以根据加工原料油类型的不同和市场对各类产品需求的变化,通过在高温、氢气、催化剂和高压或中压的条件下,调整工艺条件使重油发生裂化反应,转化为气体、汽油、煤油、柴油等各种清洁马达燃料和优质化工原料,最大限度满足市场的不同需求。按反应压力为7.0～10.5MPa和10.5MPa的划分标准,加氢裂化工艺可以分为中压加氢裂化或高压加氢裂化。可加氢裂化的原料主要有减压馏分油、常压渣油、减压渣油、脱沥青油等重质油。1高压和中压加氢工艺选择在较高压力条件下操作可以得到各种优质产品,尤其可以得到多种中压加氢裂化得不到的产品,但建设投资及操作费用明显增加。若在中压下操作,将直接影响到原料油中的杂质脱除、芳烃饱和及开环等反应效果,但装置的建设投资及操作费用均较高压降低30%[1]。在工业上采用何种加氢裂化技术,应根据企业的原料来源,对目的产品的需求及对建设装置的投资来选用,这样才能为企业带来更大的经济效益。1.1重油高压加氢裂化技术的特点重油高压加氢裂化技术使用的催化剂有加氢和裂化2种作用,因此具有原料适应性强、操作灵活性大、转化率高、产品质量好等特点。原料适应性强:高压加氢裂化的原料可以是催化裂化循环油、焦化馏分油、脱沥青油、常减压渣油等。此外还能有效的处理含金属、硫、氮、残炭等杂质含量高的劣质原料油。操作灵活性大:重油高压加氢裂化技术一般分为一段加氢裂化和二段加氢裂化,还有介于二者之间的串联流程。从操作方式来分,有一次通过流程和循环流程。选择哪种流程,由原料油的性质、产品结构、装置规模来确定,其经济效益是决定因素。转化率高:如果采用固定床二段流程,以减压馏分油和循环油为原料生产汽油和航煤,其转化率可以达到90%以上;而采用固定床一段流程,转化率也可达80%以上;沸腾床加氢裂化重油的转化率为65%～90%;悬浮床加氢裂化重油的转化率为90%以上;移动床加氢裂化重油的转化率为60%～90%。产品质量好[2]:由于加氢裂化过程存在氢气,因而抑制了叠合和缩合反应,避免了大量焦炭和低价值产物的生成,加氢裂化产物中不含烯烃,氮、硫的含量也非常少,所以产品的色泽、胶质及安定性都很好,产品中异构烷烃高于平衡比例,因此喷气燃料的冰点和柴油的凝点都很低。总的来看,重油加氢裂化产品的质量好。1.2中压加氢裂化裂化技术的特点对于中压加氢裂化不论是加氢裂化所得重整原料,喷气燃料馏分、柴油馏分、还是尾油馏分,其主要性质的优劣,均与原料油中的环状烃含量有关。重石脑油芳潜以石蜡基原料较低,中间基原料则较高;轻柴油的十六烷值虽然较高,但中间基原料生产的喷气燃料馏分的芳烃含51量和烟点均不合格。属环烷基原料油的中东油更是如此,除沙中、伊轻VGO2外,其余几种原料所得喷气燃料馏分的烟点都不合格。除石蜡基原料油外,中压加氢裂化生产的喷气燃料达不到规格指标烟点25mm,芳烃20%的要求。造成芳烃含量高、烟点低的主要原因是原料馏分较重,环状烃含量高且结构较为复杂,而在中压下受热力学条件限制,致使芳烃饱和深度不够,不宜裂解所致。当压力升高,热力学条件得到改善。反应温度也可适当提高,有利于芳烃转化。压力增加化主要产品质量均得到优化。随着压力的提高,重石脑油的芳潜含量上升;喷气燃料的芳烃含量降低、烟点提高、完全满足了规格指标;柴油的硫含量降低、十六烷值明显提高,均达到了欧Ⅳ清洁柴油排放标准。2重油加氢裂化技术的发展趋势重油加氢裂化技术属UOP和CLG这两大加氢裂化技术比较成熟，在世界范围内进行生产适用最多，同时此技术也比较先进。2.1HyCycleUnicracking技术[3]2001年,UOP公司推出了HyCycleUnicracking工艺。该技术最初是为完全转化的加氢裂化而设计的。HyCycleUnicracking工艺的某些方面也可用于现有装置的技术改造,使炼厂在现有的操作压力下生产优质产品。HyCycleUnicracking工艺通过针对性加氢的优化措施,使加氢裂化装置的裂化功能与加氢功能分离开来,分别优化,在得到最大收率的同时提高产品质量。在较低压力下操作时,通过重烃的选择性裂解和细致的氢气管理,可比传统的加氢裂化过程降低氢耗20%。工艺装置包括一台HyCycle分离/补充精制反应器、反向串联的反应器和设计构造新颖的分馏塔。工艺的主要优点是生产较重产品时氢耗低、选择性高。与其他全转化工艺相比,中间馏分油收率可提高5%以上。氢耗的下降和过程热的更有效利用,使总操作成本下降15%。另一个重要的工艺特征是操作压力可以降低。与通常情况相比,HyCycleUnicracking的设计压力一般低25%。设备的改进使总成本下降10%之多。主要设备和流程见图1612.2改进的部分转化Unicracking(APCU)技术[4]APCU工艺是UOP专利技术HyCycleUni2cracking工艺的延伸。与缓和加氢裂化相比,APCU技术在低转化率(20%～50%)和中等压力(10MPa)下,以比全转化装置低得多的投资在产品质量上实现了跨跃。工艺设计独特,可独立控制最终柴油和FCC进料的质量,为炼油厂提供灵活有利的清洁燃料生产方案。在APCU流程中,低转化率加氢裂化装置和FCC装置一起运转,可生产满足最严格的汽油和柴油产品规范的清洁燃料。新工艺可达到以下目的:(1)处理减压瓦斯油(VGO)不需对FCC汽油进行后处理便可直接生产超低硫汽油(ULSG)调合组分;(2)生产高十六烷值的超低硫柴油调合组分,提高出厂柴油质量的灵活性;(3)同时加工其他柴油馏分进料,生产符合调合要求的超低硫柴油;(4)同时生产能够满足重整装置进料要求的石脑油;(5)优化氢气的利用(避免产品的过度处理);APCU工艺流程如图2所示。高硫进料与热循环氢混合,从上部连续穿过高活性预处理催化剂和馏分油选择性加氢裂化催化剂床层。这种组合催化剂可脱除难分解的硫、氮等杂质,饱和多环芳烃(PNA),并且把一部分FCC进料转化为超低硫燃料。在反应器压力下,离开反应器的加氢裂化产品和脱除硫的FCC进料立即在强化热分离器(EHS)中被分离。EHS塔顶产品有时和共同进料一起迅速进入集成APCU补充精制反应器进行加氢。在给定的设计压力下,通过这种独特的连续加工过程可生产出质量最佳的馏分油产品。FCC进料中的芳烃避免了过度饱和,加工过程中的氢耗降至最低。通过调整催化剂的类型、反应器的体积和反应器的温度,可调整FCC进料质量而不损害加氢裂化馏分油的质量。EHS底部物流不经冷却而直接进入分离单元,避免了重质产品在高压条件下的冷却,从而更加充分地利用热能。71APCU工艺与HyCycleUnicracking工艺类似,采用了低单程转化率设计,可使生成气体和催化剂积炭的副反应减少到最低限度。在较低的操作压力下,选择性开环反应使平衡向更有利于生产高质量柴油燃料的方向移动。苛刻度低的条件下,单程转化有利于较重产品的分布。在较低转化率模式下操作时的脱硫效果见图3。2.3加氢裂化加氢组合工艺[5]加氢裂化-加氢处理组合工艺是UOP公司针对加拿大NorthenLights公司特定需要提出的其流程图如图4，该工艺可以同时加工DAO、VGO和AGO进料。由于设备台数少，氢气和反应热等可以得到充分利用，因此装置投资和操作费用明显降低。81图4UOP加氢裂化-加氢处理组合工艺2.4CLG公司的加氢裂化工艺[6]CLG公司是是由Clevron公司和ABBlummusGlobal合资的一家公司，它是第一家开展馏分油催化裂化的公司，在技术工艺方面CLG公司有SSOT，SSREC和两端加氢的基础上又研发了优化部分转化，分部进料和反法续串联两段进料工艺。3加氢裂化所选用的反应器目前,重油高压加氢裂化技术反应器主要有固定床、沸腾床、移动床和悬浮床加氢裂化等几种。从应用情况来看,固定床加氢裂化约占83%,沸腾床加氢裂化约占15%,移动床加氢裂化约占2%,悬浮床加氢裂化还处在工业应用的初级阶段[7-9]。固定床加氢裂化是指反应器内装有固定不动的催化剂,原料从反应器上部送入,反应后的产品从反应器的下部流出,反应物料自上而下通过床层。固定床加氢裂化技术有很多种,以联合油品公司、UOP公司、雪弗隆公司的技术应用较多。沸腾床加氢裂化是指反应器中催化剂与重油构成流体流动的特征,重油从反应器下部送入,自下向上流动,催化剂处于运动状态,好像沸腾液体。沸腾床加氢裂化技术主要有氢-油法加氢裂化过程、LC-Fining法加氢裂化过程以及抚顺石油化工研究院的技术等。移动床加氢裂化是指反应器中催化剂自反应器上部连续加入,并自上而下移动,反应物与催化剂常呈逆流流动。移动床加氢裂化技术主要是壳牌公司的Hycon工艺,于1989年在荷兰的佩尼斯炼油厂建成了第一套工业装置,其处理能力为1.25Mt/a。该过程是一种加氢91脱金属和加氢脱硫等多种功能的加氢裂化工艺,其原料一般为减压渣油,实际转化率达60%以上。该工艺与沸腾床加氢工艺相比,Hycon过程轻质油收率高、产品质量好,尤其是催化剂活性利用率高,这主要是因为料仓式移动床催化剂呈先进先出的活塞流状态而使装置排出的催化剂失活率基本相同,沸腾床过程排出的催化剂由于呈返混状态仍含30%以上的较高活性的催化剂。由于该过程采用并流式移动床操作,其催化剂用量和催化剂活性利用率可能不如采用逆流式移动床操作的OCR和Hyvahl过程。悬浮床加氢裂化是指待裂化的渣油与细粉状添加物或催化剂形成悬浮液,在高温、高压和高空速下进行的重油加氢裂化技术。其典型的悬浮床加氢裂化有VCC、Canm