渣油加氢技术的应用特点分析, 2009

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1、渣油加氢技术的应用特点分析 中石化抚顺石油化工研究院 20091117 2009年度中国信息学会石油炼制大会 内容 v渣油加氢技术的发展应用前景 v主要渣油加氢技术的类型和特点 v渣油加氢技术的应用特点分析 v几点建议 我国石油化工产业面临新的发展机遇 我国石油化工产业发展面临的挑战 原油资源短缺 项 目2007年 2020年 原油需求量，亿吨3.464.50 原油产量， 亿吨 1.872.00 对外依存度，%4656 如果2020年我国原油油消费量控制4.50亿 吨的目标可以实现,并且届时原油产量可以 达到2.00亿吨，原油对外依存度将增至56% 。 原油价格将长期在高位运行 石油产品的需求

2、期望更多的轻质油品 轻质油供需矛盾突出 为了满足车用燃料和乙烯、芳烃装置所 需要的化工轻油，预计2010、2020年原油 加工轻质油收率将由2005年的73.5%分别 提高到75.0和78.0。 产品质量和环保状况亟待提高和改善 针对车用燃料使用中的大气污染问 题，国家正在加紧制定越来越严格的环 保法规 国家新环保法对工业污染物排放要 求更加严格，烟气SO2最大排放浓度 960mg/m3，同时对总量也有严格规定 国际上正在考虑CO2排放控制问题 石化产业发展之路 面对原油资源短缺,高油价和燃油质量标 准不断升级,污染物排放浓度和总量要求更加 严格的压力，石油化工产业的发展必须坚持 科学发展观，

3、走重油深度加工、环境友好,产 品清洁化道路。提高资源综合利用率，把重 质、劣质原油尽可能多地转化为优质成品油 和化工原料。 核心是合适的渣油加工技术 渣油加氢技术发展应用前景 预计2010年的原油加工量达到3.3亿吨/年，2020年则要 超过4.3亿吨/年。如以减压渣油收率23%估算，则2010年和 2020年渣油产量将达到约7590亿吨/年和9890亿吨/年。由此 可见，渣油轻质化的任务相当繁重。 渣油加氢方案液体收率高，与焦化方案相比，产品收率 高约16个百分点。按2005年和2020年加工渣油6210万吨和 9890万吨测算，渣油加氢路线液体产品数量将高出1000万吨 和1597万吨。按

4、轻油收率70%计算，渣油加氢路线年增加的 原油将达到1428万吨和2280万吨。 内容 v渣油加氢技术的发展应用前景 v主要渣油加氢技术的类型和特点 v渣油加氢技术的应用特点分析 v几点建议 渣油的性质 渣油是原油中沸点最高、相对分 子量最大、沥青质、残炭,重金属,硫, 氮等杂质含量最多和结构最为复杂的 部分，馏分重，密度高，粘度高，残 炭高，H/C比低, 特别是进口含硫原油 的渣油中,上述杂质含量更高,这些都 是渣油深加工时必须解决的难题。 渣油加工路线选择 对此国内外石油公司已发展了多种加 工处理技术，而每种技术有其各自的特点 适用于不同的情况，并在技术水平投资及 经济效益环保产品质量等方

5、面存在较大的 差距。目前还没有可满足各种使用要求而 经济效益又好的十分理想的工艺技术。 实际应用中一般都是这两种工艺路线的结 合，取决于投资、效益和渣油的可加工性。 影响渣油加氢工艺路线的主要技术因素 项目固定床沸腾床移动床悬浮床 技术成熟度 渣油性质 金属 沥青质 可转化度 Ni/V比 N/S比 粘度 高 低 低 低 低 低 较高 高 高 较高 较高 高 较高 较高 较高 较高 较高 较高 低 高 高 高 高 高 在四种加氢工艺技术中，固定床加氢工 艺技术最成熟，装置投资低，因而发展最快 ，占渣油加氢装置的76.4%，这种局面仍将维 持相当长的一个时期。 渣油固定床加氢装置可以加工世界上大

6、多数含硫原油和高硫原油的渣油，主要对残 炭和金属含量有严格的要求，而对硫含量和 氮含量的要求相对不太严格。 作为补充，其它的渣油加氢技术也将得 到一定的发展，特别是沸腾床技术。 内容 v渣油加氢技术的发展应用前景 v主要渣油加氢技术的类型和特点 v渣油加氢技术的应用特点分析 v几点建议 固定床渣油加氢技术应用特点分析 v渣油加氢过程反应特点 脱可溶和不可溶固体颗粒物 脱金属反应，原油中金属沉积在催化剂上 脱残炭、沥青质、胶质等大分子多环芳烃 脱硫、脱氮反应 v单一催化剂要同时完成上述功能是无法实现 的，需要不同功能和品种催化剂协同作用来 完成 渣油加氢催化剂研发要点 长周期运转关键 v提高催化

7、剂的脱金属容金属等杂质能力（ 催化剂体系要提供足够的容杂质的空间） v使沥青质等大分子物质进入催化剂孔道内 部进行反应。 固定床渣油加氢催化剂的研发思路 v催化剂仍包括四大类：保护剂、脱金属剂、脱硫剂 和脱残炭剂。 v渣油加氢保护剂的研发： 不能反应的和快速反应的杂质能够截得下、容得下 改善物流分布 能有效转化和脱除沥青质（把大沥青质分子胶团“打碎” 成较小分子胶团），利于下游的脱金属剂进一步转化沥青 质 v渣油加氢脱金属剂的研发： 对金属能够脱得下、容得下 高的抗积炭能力 高的沥青质转化能力 v渣油加氢脱硫催化剂的研发： 提高催化剂的容金属能力 进一步提高脱硫性能和脱金属及脱残炭性能 v脱残

8、炭催化剂的研发： 提高催化剂的脱残炭和脱硫性能 提高催化剂的抗积炭能力 提高催化剂抗金属污染的能力 v具有超大孔容的毫米-微米-百纳米三态孔保 护剂体系可实现： 保护剂体系的mm级孔道，以脱垢（包括FeS、碳粒和机 械杂质等）为主； 保护剂体系的m级孔道，以脱除适量沥青质、重金属 和铁等功能为主； 保护剂体系的百纳米级孔道，进一步脱除沥青质和重 金属； 保护剂体系的三种不同级别孔径的交互作用使催化剂 的保护作用能够得到充分的发挥。 渣油加氢保护剂的研究 高空隙率保护剂沉积颗粒物示意图高空隙率保护剂沉积颗粒物示意图 具有不同尺寸孔道保护催化剂的理化性质和活性评价结果 催化剂微米级孔道催 化剂 百

9、纳米级孔道 催化剂 2030nm孔道 催化剂 催化剂孔分布， 10m61.3/ 1m65.3/ 100nm/25.515.2 30nm/55.635.5 10nm99.699.490.0 沥青质转化率，%13.08.54.5 v开发高容金属量的大孔径，大孔容的渣油加氢脱 金属剂。 形成大孔径的贯穿性孔道，有利于渣油中沥青质扩散 到催化剂内部进行反应； 具有更多的反应表面积； 试验证明，渣油中的金属V能够较均匀的沉积在“棒” 状催化剂颗粒内部。 “棒”形 运转后脱金属催化剂颗粒内金属V分布 脱金属催化剂脱杂质活性对比 催化剂参比剂新剂A新剂B 反应条件 温度/385 压力/MPa,15.7 体积

10、空速/h -1 1.0 气油体积比758 相对脱除率/% HDS100109.1132.7 HDCCR100103.0110.5 HD(Ni+V)100109.1113.6 渣油加氢脱硫催化剂的研究 v高容金属量脱硫催化剂的制备技术: 在催化剂浸渍过程中，通过引入竞争吸附剂，保证活 性金属在催化剂径向最优化分布。 催化剂的孔径40以上 催化剂孔径增大，金属在催化剂径向沉积深度增加，金属沉积量也 增加，有助于提高总体的容金属量。 脱残炭催化剂的研究 v调整活性金属与氧化铝载体的相互作用强 度，使尽可能多的活性金属转化为有效活 性相，提高活性金属的利用率。 v催化剂的平均孔径提高到50以上，孔容

11、提高30以上，而比表面积和酸性并没有 明显的下降，有利于脱硫和脱金属活性和 容杂质能力的提高。 项目参比剂新剂C 单位体积活性金属量/g100mL-117.511.3 总脱除率/ HDS88.2592.29 HDN68.8372.46 HDCCR71.4474.74 HDM83.5288.60 脱残炭催化剂的性能改进效果 渣油加氢催化剂技术改进的简要比较 项目现有技术新技术提高幅度， 保护剂空隙率，40507040 催化剂的孔径，nm 保护剂20100毫米微米100纳米 脱金属剂1520（球形颗 粒堆积形成小孔 ） 50（棒状颗粒堆积形 成大贯穿性孔道） 提高一倍以上 脱硫剂14nm40 脱残

12、炭剂11nm50 容杂质能力预计提高30以上 渣油加氢工艺研发思路 工工 艺艺 研研 究究 催化剂系统稳 定性 长周期运 行 装置操作优化 反应负荷 均匀 催化剂级配优 化 催化剂同步 失活 周期 最高温度 床 层 温 度 : 初期活性高，但稳定性不高 : 初期活性低，提温区间太小 :活性稳定性和利用率达到平衡 催化剂级配 工艺研究的数学化模型化 催化剂体系普遍存在的问题 v前置催化剂决定运转周期 v前置催化剂相对活性低，却占用较大比例 反应空间 v停工换剂频繁，直接影响全厂物料平衡， 且催化剂的利用率低 前置反应器切除或切换 R1-1 R2 R3 R4 R1-2 技术优点：灵活操作，延长周期

13、，降低成本。 操作方式：多系列共用，摊薄成本。 影响重油加氢的关键因素 粘 度 危害：扩散困难、床层压降、物流不均 深度耦联专利技术（IRCC-FR） vS-RHT渣油加氢与RFCC深度耦合一体化技术 (Integrated Residue hydroprocessing and Catalytic Cracking cycleFlexible Ratio) v技术优势：可灵活调节柴汽比，应对市场变化 vFRIPP专利号: 200910011390.1 200910011391.6 渣油固定床加氢与RFCC深度耦联流程 氢气 催 化 裂 化 油浆 干气 催化重柴油 循环油 液化气 催化汽油 加

14、氢反应器 循环气 洗涤 原料油 硫化氢 分离器 加热炉 循环氢压缩机 原料泵 催化轻柴油 外甩 沸腾床渣油加氢技术（沸腾床渣油加氢技术（FRETFRET） （Fushun Residue Ebullition Fushun Residue Ebullition TechnologyTechnology） FRET技术特点 项 目FRET技术国外技术 催化剂 形状 微球挤条 粒径 / mm 0.20.51.01.5 利用率 高低 反应器 循环油无有 反应空速 / h-10.52.00.21.0 容积，m3基准*60%基准 催化剂藏量高低 杂质脱除率 脱硫率 / m%85986090 脱氮率 /

15、m%40703050 转化率 / m%20906090 微球催化剂的在线置换要容易得多，也是FRET技术的优点 。 沸腾床反应器内部结构 典型FRET沸腾床渣油加氢中试试验结果 压力15MPa、空速1.5h-1，单反应器、脱金属催化剂 内容 v渣油加氢技术的发展应用前景 v主要渣油加氢技术的类型和特点 v渣油加氢技术的应用特点分析 v几点建议 渣油的可转化性是选择渣油加工技术路 线的主要因素，因此要开展系统的渣油可转 化性与其理化性质的关系研究 渣油加氢技术是目前渣油加工的发展方 向，在可预见的时期内固定床渣油加氢仍是 工业上的首选技术，因此要加大对固定床渣 油加氢技术的研究，特别是其对原料适应性 和长周期运行技术的研究 渣油沸腾床加氢以其原料适应性好、技 术较为成熟、特别是作为一种加氢裂化的手 段能够显著提高炼厂液体产品体积膨胀比等 优点，将会得到更多的发展 固定床渣油加氢技术研究的重点之一是 如何有效的改善渣油加氢原料的性质，深入 研究各种渣油加工技术的特点，开展各种组 合技术研究是非常必要的，如溶脱RDS、 沸腾床固定床加氢等 谢谢!