加氢精制技术-汽柴油加氢

欢迎各位同学加入到东营联合石化这个大家庭！让我们职业生涯从这里扬帆起航！加氢精制技术----190万吨/年焦化汽柴油装置介绍2013年7月东营讲课人：卢慧东营联合石化生产准备部Tel:13625461505Mail:[e-mail]34目录1.加氢技术的发展过程概述2.加氢技术分类3.加氢精制的工艺原理4.加氢催化剂5.加氢主要自控方案6.加氢主要设备7.加氢过程的能耗8.190万吨/年焦化汽柴油加氢概述9.思考题5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，1.加氢技术的发展过程概述61969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。1.加氢技术的发展过程概述721世纪炼油工业将进一步发展2l世纪上半叶，石油资源仍可满足需求，石油仍将是主要能源之一，汽油、煤油和柴油还是主要的运输燃料，炼油工业仍将不断发展。1.加氢技术的发展过程概述821世纪炼油工业面临严峻挑战原油质量变差：原油密度变大，含硫量增加，是未来原油质量变化的总趋势。此外，原油中的其他杂质含量（Fe、V、Ni等）也呈上升趋势。因此就全球范围而言，今后炼油厂加工的原油将是比重大、含硫高、质量差的常规原油和非常规原油。1.加氢技术的发展过程概述921世纪炼油工业面临严峻挑战来自环保方面的压力日益增大：l992年联合国环境与发展大会通过了“2l世纪议程”，提出了将可持续发展战略作为新世纪各国的共同发展战略。1.加氢技术的发展过程概述1021世纪炼油工业面临严峻挑战来自环保方面的压力日益增大：2l世纪的炼油工业必须遵循可持续发展战略，必须同时重视经济效益、保护环境和节约资源的原则，采用清洁的生产工艺，最大限度地降低生产过程中的物耗、能耗和污染物排放，同时最有效地利用石油资源，生产环境友好的石油产品。1.加氢技术的发展过程概述1121世纪炼油工业面临严峻挑战来自环保方面的压力日益增大：在油品质量方面，因汽车尾气造成的空气污染已为世界各国所关注，因此已纷纷出台了新的法规，对发动机燃料的组成提出了越来越严格的限制。–汽油：低硫﹑低烯烃﹑低芳烃、低蒸汽压–柴油：低硫、低芳烃、高十六烷值、低干点1.加氢技术的发展过程概述121.加氢技术的发展过程概述－21世纪炼油工业面临严峻挑战131.加氢技术的发展过程概述－21世纪炼油工业面临严峻挑战14加氢技术将持续快速发展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：加工高硫及劣质原油，扩大原油加工适应性提高加工深度，增产轻质油品提高成品油质量，生产低硫和超低硫清洁燃料调整产品结构以及油化一体化生产化工原料1.加氢技术的发展过程概述15加氢技术将持续快速发展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。★预计到2020年中国的原油需求量可能增至5.5亿吨，2012年中国进口原油2亿8000万吨石油对外依存度58%左右，进口油大多为高硫或重质原油，增加了加工难度。★汽车工业发展迅速，到2020年将超过1亿辆，因此对汽车的排放提出了严格要求。1.加氢技术的发展过程概述16加氢技术将持续快速发展★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，界时需化工原料油7800万吨左右，炼油工业将难以满足。★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。1.加氢技术的发展过程概述17国外加氢技术发展趋势★国外近年加氢技术的发展趋势主要是：▲为适应低硫和超低硫燃料的生产，重视催化原料的预处理，以及创新发展多种催化汽油加氢预处理技术；▲为加工含硫原油，提高轻质油品收率，含硫渣油的加氢处理和RFCC组合工艺得到相应发展；1.加氢技术的发展过程概述18国外加氢技术发展趋势★国外近年加氢技术的发展趋势主要是：▲为提高加氢裂化水平，开发多种形式的新工艺，提高装置处理能力，改善产品分布，消除装置瓶颈；▲催化剂不断推陈出新，新催化剂的脱硫脱氮活性大幅度提高；▲发展深度脱硫脱氮技术，实现含硫VGO、LCO、LCGO直接生产超低硫柴油。1.加氢技术的发展过程概述19国内加氢技术发展迅速★含硫VGO预处理技术效果明显；★催化汽油后处理技术与国外同步；★提高柴油质量技术－LCO改质技术、深度脱硫技术；★渣油加氢技术及RDS/VRDS--RFCC组合工艺技术；★发展了多种形式的加氢裂化技术；★加氢裂化催化剂不断更新换代。1.加氢技术的发展过程概述20加氢技术发展历史加氢技术将成为21世纪的核心技术国内外加氢技术的发展方向1.加氢技术的发展过程概述----小结21一类为加氢处理（Hydrotreating），是指通过加氢反应原料油的分子大小没有变化以及有10%或10%的分子变小的那些加氢工艺。加氢裂化（HydroCracking）是指加氢反应原料中有10%以上的分子变小的那些加氢工艺。2.加氢技术分类22加氢处理类技术石脑油加氢，焦化汽、柴油加氢，煤油加氢，直馏柴油加氢，催化柴油加氢，催柴、直柴、焦柴混合加氢，VGO加氢精制，焦化蜡油加氢精制，白油加氢，凡士林加氢，石蜡加氢（食品蜡），微晶蜡加氢(地蜡)，润滑油低压加氢补充精制，柴油临氢降凝。2.加氢技术分类23加氢裂化类技术中压加氢改质（中压加氢裂化），高压加氢改质（高压加氢裂化—生产润滑油基础油），加氢裂化，润滑油催化脱蜡、润滑油高压加氢串联流程，润滑油异构脱蜡串联流程，悬浮床渣油加氢裂化，煤液化及加氢稳定，渣油加氢脱硫，脱沥青油加氢脱金属—加氢裂化串联流程。2.加氢技术分类3.加氢精制工艺原理加氢精制定义质量低劣的原料油，在一定的温度、压力和氢气存在的情况下，通过加氢精制催化剂床层，将其中的含硫（S）、含氮（N）、含氧（O）等非烃化合物转化为易除去的硫化氢（H2S）、氨（NH3）、水（H2O），将安定性很差的烯烃和某些稠环芳烃饱和，金属有机物氢解，金属杂质截留，从而改善油品的安定性能、腐蚀性能，得到品质优良的产品，此种过程称为加氢精制。加氢技术的关键之一是催化剂。25•加氢过程主要化学反应如下：（1）、脱硫反应含硫化合物的危害主要有：a、对油品自身性质的负面影响；b、对石油炼制过程中的加工设备以及燃料油在使用期间对发动机的危害；c、燃烧后产生的SOX和NOX对人类环境的不良影响；d、使催化剂中毒、活性衰减。主要的表示反应如下：3.加氢精制工艺原理3.加氢精制工艺原理加氢过程主要化学反应如下：（2）、脱氮反应油品中有氮化物危害主要有：所排放的NOX污染环境；作为二次加工装置的进料，会导致催化剂快速中毒而失活，缩短运转周期；会促使油品质量降低、安定性变坏；重质油中氮化物，尤其是稠环芳香氮化物，具有致癌性。3.加氢精制工艺原理加氢过程主要化学反应如下：（3）、脱氧反应石油中的氧含量是以有机化合物的形式存在，一般不超过2%，油品中含氧化合物的存在不但影响产品质量，而且使进一步加工产生困难和设备腐蚀，因此需要加氢脱除。3.加氢精制工艺原理加氢过程主要化学反应如下：（4）、烯烃加氢饱和反应烯烃一般在直馏汽煤柴油中含量较少，但是在二次加工油中含量则很高，如焦化汽油、催化裂化汽油。由于烯烃极易氧化缩合、聚合生成胶质，使得这些产品稳定性差，难于直接做后续工艺的原料，必须先加氢精制。3.加氢精制工艺原理概述加氢过程主要化学反应如下：（4）、芳烃加氢饱和反应芳烃存在于石油馏分的轻、中、重馏分中，它的存在一方面影响产品的使用性能，一方面影响人类的健康。因此，各国对汽柴油等馏分产品的含量的规定十分严格。芳烃加氢可以提高柴油的十六烷值。3.加氢精制工艺原理加氢过程主要化学反应如下：（4）、加氢脱金属反应加氢原料油中以油溶性有机金属化合物或其复合物、脂肪酸盐或胶体悬浮物形式存在的金属全部被吸附在催化剂的表面而被脱除。加氢原料主要含有铁、镍、铜、钒、铅、钴以及钠、砷、钙、镁等。含量在PPm级，从含量及影响两方面考虑，危害性较大的是镍和钒，其次是铁、铜、钠和钙等，均属可导致催化剂永久中毒的元素。式中R,R‘—烷烃，芳烃；M--钒等金属3.加氢精制工艺原理加氢过程主要化学反应如下：•在各种加氢精制反应中，其反应速度大小按如下排序•脱金属＞二烯烃饱和＞脱硫＞脱氧＞单烯烃饱和＞脱氮＞芳烃饱和32加氢精制工艺流程已经很成熟，除了催化汽油加氢脱硫和液相加氢的工艺流程外，其它类的加氢精制流程基本相同，只是局部有一些不同的特点。3.加氢精制工艺原理加氢精制工艺流程333.加氢精制工艺原理加氢精制工艺流程典型加氢精制流程34液相加氢技术3.加氢精制工艺原理加氢精制工艺流程35液相加氢技术取消了氢气循环系统（包括循环氢压缩机、冷热高分、高压空冷器、循环氢脱硫塔等设备），增加了加氢反应器流出物流循环系统（主要为反应器循环泵）；反应空速高、反应器体积小；脱硫脱氮效果显著，可生产超低硫氮油品；反应温升小，反应器内不存在局部热点，催化剂不易结焦；操作费用和能耗低；特别适用于现有柴油精制装置生产超低硫柴油的改造；3.加氢精制工艺原理加氢精制工艺流程东营联合石化190万吨/年焦化汽柴油加氢反应部分流程简图原料油(常减压)加氢精制反应器原料油(焦化)循环氢压缩机反应进料加热炉原料油缓冲罐原料油泵反应流出物空冷器新氢压缩机入口分液罐原料油过滤器低分油至分馏新氢冷高压分离器新氢氢压缩机循环氢压缩机入口分液罐低压分离器反应流出物/热原料油换热器热高分气/混合氢换热器精制柴油/原料油换热器原料油泵液力透平冷低分气至装之外脱硫注水酸性水至汽提循环氢脱硫塔热低分器热高压分离器酸性水至汽提热低分气空冷器循环氢旋流脱烃器东营联合石化190万吨/年焦化汽柴油加氢汽提部分流程简图酸性气至装置外汽提塔顶空冷器汽提塔顶回流罐至分馏塔汽提塔顶后冷器含硫污水汽提塔低分油自反应部分来低压蒸汽酸性水去汽提汽提塔顶回流泵精制柴油/分馏塔塔进料换热器东营联合石化分馏部分流程简图分馏塔顶空冷器分馏塔顶回流罐分馏塔顶后冷器分馏塔分馏进料分馏塔顶水至注水罐凝结水泵产品分馏塔顶回流泵分馏塔顶/热水换热器火炬石脑油至装置外精制柴油/产品分馏塔进料换热器精制柴油泵分馏塔底重沸炉精制柴油/热水精制柴油空冷产品39柴油规格发展趋势硫含量、T95、密度、十六烷值、多环芳烃柴油的低硫化是世界各国和地区柴油新规格的发展趋势。如何经济合理地生产低硫柴油将是我国目前和今后一定时期内炼油业需要重点解决的课题之一。3.加氢精制工艺原理低硫柴油生产技术40低硫柴油生产技术降低柴油硫含量的途径原料/原油选择降低原料终馏点调入煤油组分换用高活性催化剂增加反应器新建加氢装置最经济和简便的方法是采用更高活性的加氢脱硫催化剂3.加氢精制工艺原理3.加氢精制工艺原理影响汽煤柴油加氢主要的主要因素：反应压力、反应温度、空速、氢油比、原料性质和催化剂等•反应压力•反应压力的影响是通过氢分压来体现的。氢分压决定了系统中的操作压力、氢油比、循环氢纯度以及原料的气化率。•氢分压取决于反应系统压力和氢纯度，氢分压提高对催化反应有好处，一方面可抑制结焦反应，降低催化剂失活速率；另一方面可提高硫、氮和金属等杂质的脱除率，同时又促进稠环芳烃加氢饱和反应。所以，应当在设备和操作允许的范围