渣油悬浮床加氢裂化与固定床加氢脱硫工艺的比较

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1、加工工艺渣油悬浮床加氢裂化与 固定床加氢脱硫工艺的比较周家顺邓文安梁士昌刘东阙国和石油大学重质油加工国家重点实验室 (山东省东营市 257061)摘要 :比较了渣油固定床加氢脱硫工艺和渣油悬浮床加氢裂化工艺的流程设计特点、 建设投资、 原料性质、 反 应条件及产品分布和性质。渣油固定床加氢脱硫2催化裂化组合工艺 ,可以将渣油彻底转化 ,有效合理地解决了含 硫渣油的出路问题 ,而且国内有成熟的技术和催化剂 ,但柴油质量差 ,汽油达不到环保的要求 ,而且建设投资较大 , 催化剂费用较高。渣油悬浮床加氢裂化2在线加氢精制组合工艺 ,可以生产出作为催化重整原料的石脑油、 高十六 烷值的优质柴油和作为催

2、化裂化原料的加氢蜡油 ,残渣仅有 5 %左右 ,而且建设投资较小 ,催化剂费用较低 ,但国内 尚无此工艺的应用经验。在加工渣油时选用固定床加氢脱硫工艺还是悬浮床加氢裂化工艺 ,应根据所用原料的性 质和加工的目的而定。主题词 :加工 渣油 固定床 加氢脱硫 悬浮床加氢裂化 比较渣油固定床加氢脱硫2催化裂化组合工艺是一种成熟工艺 。固定床加氢脱硫工艺在处理金属 含量不很高的含硫渣油时 ,能生产出较好的燃料 油或催化裂化原料 。齐鲁石油化工公司渣油固定 床加氢脱硫 ( 简称 VRDS) 装置是我国最早建成的 渣油固定床加氢脱硫装置 ,它是引进雪佛隆公司 的专利技术 ,由华鲁工程有限公司设计的 ,最初

3、的 设计能力为 0 . 84 Mt/ a ,经过后期的改造 , 目前已 经达到 1 . 5 Mt/ a ,装置的设计原料为孤岛减压渣 油 , 主 要 产 品 为 石 脑 油 、 柴 油 、 催 化 裂 化 ( 简 称 FCC) 原料和燃料油 。茂名石油化工公司渣油固定 床加氢脱硫 (简称 S2RHT) 装置是我国自行设计开 发的渣油固定床加氢脱硫装置 ,洛阳石油化工工 程公司承担此项目的工程技术开发 、 工程设计和 总承包1 ,设计能力为 2 . 0 Mt/ a ,装置的设计原料 为沙特阿拉伯轻质原油减压渣油 、 伊朗原油减压 渣油及伊朗原油减压蜡油的混合料 ,主要产品为 少量优质石脑油 、

4、柴油和大量符合重油催化裂化 (简称 RFCC) 进料要求的加氢脱硫渣油 。渣油悬浮床加氢裂化 ( Slurry Bed Hydrocracking of Residue ,简称 S2RHC) 工艺 , 在世界上尚无大型 的工业生产装置 。中国石油天然气集团公司计划在 “十五” 期间 ,在国内建成世界上第一套重油悬 浮床加氢裂化工业装置 ,处理能力为 0 . 8 Mt/ a ,原 料为克拉玛依石油化工厂的高含钙常压渣油或中东高含硫常压渣油 。主要产品有石脑油 、 柴油和 用作催化裂化原料的蜡油 。1工艺特点比较1 . 1VRDS 与 S2RHT 工艺特点VRDS 与 S2RHT 工艺流程相似 ,

5、渣油经过固定 床反应器后进入高压分离器 ,再进入低压分离器 ,后进入分离单元 。氢气与烃类分离后循环使用 。 不同之处在于 VRDS 工艺采用两排共六个反应 器 ,每排的第一反应器内有一个床层 , 第二 、 三反 应器内有两个床层 ,即每排有五个床层 。S2RHT 工艺采用两排共十个反应器 , 每个反应器内只有一个床层 ,即每排有五个床层 。目前 两工艺采用的催化剂都是抚顺石油化工研究院开 发的渣油加氢脱硫系列催化剂2 。严格地说 , S2RHT 与 VRDS 工艺并无差别 ,只不过是将 VRDS 的 第二 、 三两个反应器拆分成四个而已 。渣油固定床加氢脱硫的工艺成熟 , 产品收率 高 ,质

6、量好 , 但原料的总金属含量一般要求小于150g/ g ;工程投资大 ,操作周期短 ; 渣油的单程转 化率低 ,需要配套大的重油催化裂化装置 ,产品的收稿日期 :2000 - 10 - 08 。 作者简介 :周家顺 ,副教授 ,在读博士研究生 ,1989 年毕业于 石油大学 ,现从事渣油悬浮床加氢裂化、 渣油减粘裂化等重 油加工工艺的研究。第 2 期周家顺等. 渣油悬浮床加氢裂化与固定床加氢脱硫工艺的比较 15 柴汽比低 。 1 . 2 S2RHC 工艺特点与固定床加氢脱硫工艺相比 , S2RHC 工艺简 单 ,渣油与分散型催化剂混合后 ,经过上流式的反 应器 ,进入高压分离器 、 低压分离器

7、和分馏单元 ,分离出的石脑油 、 柴油和蜡油进入在线加氢精制 (On2line Hydrorefining , 简称 OL HR) 反应器进行精 制 ,反应后的减压渣油与新鲜渣油混合进行循环 加氢裂化 。S2RHC 工艺的催化剂比固定床催化剂 简单 、 价廉 ,但反应器内结构复杂 , 内部除了有氢气分布器外 ,还有保证物料温度均一的渣油内循 环系统 。 渣油悬浮床加氢裂化 , 产品收率高 , 质量好 , 可以处理高金属含量的原料 ; 少量的催化剂可以 连续地补充和排除 ,工程投资较小 , 操作周期长 ;渣油的单程转化率高 ,产品的柴汽比高 。尽管以 石油大学为主的研究课题组在工艺和催化剂方面

8、做了大量工作 ,但国内无类似反应器的设计和建 造经验 ,首次应用还需要引进关键设备和技术 。VRDS 工艺所用原料较重 ,其粘度 、 残炭 、 氮含量和 凝点较高 ; S2RHC 工艺所用原料较轻 ,但金属含量 高达 368g/ g ,如此高的金属含量 ,对固定床加氢 和重油催化裂化会造成不利影响 。表 1原料性质比较工艺名称S2RHTS2RHCVRDS 孤岛减 压渣油0 . 999 81 7104115 . 62 . 528 000沙特、 伊朗 减压渣油0 . 987 879 . 73712 . 643. 322 797克拉玛依 常压渣油0 . 944 2108 . 727 . 00. 13

9、4 100原料名称密度(20 ) / gcm - 3运动粘度(100 ) / mm2s - 1 凝点/ 残炭 , % 硫含量 , %氮含量/gg - 1金属含量/gg - 1Ni V FeCa48 . 02 . 213 . 833 . 818. 951. 95 . 71. 0711. 80. 3510. 23464反应条件及产品性质比较4 . 1反应条件及产物分布比较三种工艺的反应条件和产物分布比较见表 2 。 由于 S2RHT 工艺主要是为下游的 RFCC 装置提供 原料 ,因此 ,它并不追求高的转化率 , 反应温度较低 ,只有 356 。相反 , S2RHC 工艺希望有尽量多 的渣油转化

10、,目的在于生产石脑油 、 柴油和蜡油 , 反应温度达 445 , 体积空速为固定床的四倍 。 VRDS 工艺的反应温度介于二者之间 。 表 2 反应条件及产物分布比较2建设投资比较 以加工克拉玛依石油化工厂常压渣油 1 . 0Mt/ a 为基准 ,对采用固定床和悬浮床两种方案作 比较 。固定床加氢方案包括 1 . 0 Mt/ a 常压拔头 (0 . 4 108 RMB ) , 0 . 016 Mt/ a 制氢 ( 0 . 9 108RMB ) , 0 . 8 Mt/ a 固 定 床 加 氢 脱 硫 ( 7 . 6 108RMB ) , 0 . 711 Mt/ a 重 油 催 化 裂 化 ( 3

11、 . 2 108RMB ) ,工程投资估计为 12 . 1 108 RMB , 建设 投资估计为 15 . 2 108 RMB 。 悬浮床加氢方案包括 1 . 0 Mt/ a 常压拔头 (0 . 4工艺名称VRDSS2RHTS2RHC反应平均温度/ 反应压力/ MPa 体积空速/ h - 1 氢油比 产品分布 , %C1C4石脑油 柴油 蜡油 350 馏分 524 馏分 538 馏分39915. 70. 2275835615. 70. 2067844511 . 00 . 80800108RMB RMB RMB RMB ) , 0 . 0178 Mt/ a 制 氢 ( 0 . 95 108) ,

12、 0 . 8 Mt/ a 悬浮床加氢裂化 ( 3 . 86 108) , 0 . 384 Mt/ a 蜡 油 催 化 裂 化 ( 2 . 6 108) ,工程投资估计为 7 . 81 108 RMB , 建设1. 682. 1112 . 9532 . 590. 631. 815. 147. 413 . 829 . 845 . 6投资估计为 9 . 8 108 RMB 。 从以上两种加工方案的技术经济评价来看 ,渣油固定床加氢的建设投资 ,远高于悬浮床加氢 。 而且固定床加氢脱硫工艺每年所需的催化剂费用90 . 565. 048 . 59 约为 0 . 5 108 RMB 108 RMB 左右

13、。, 而悬浮床加氢裂化只需 0 . 2从产物的分布看 ,由于 S2RHC 工艺热裂化的反应较多 ,气体产率较高 ,产物中小于 350 的馏 分收率为 51 % ,远高于 VRDS 工艺的 16 . 7 %和 S2RHT 工艺的 7 . 6 % 。小于 524 的馏分的收率 , S2RHC 工艺约为 95 % ,VRDS 工艺约为 50 % 。当然3原料性质比较 三种工艺所用的原料性质见表 1 ,可以看出 , 16 炼油设计2001 年第 31 卷这也与工艺所用的原料有关 。 4 . 2 产品性质比较S2RHC 工艺的石脑油和柴油 , 尚未进行在线 加氢精制 ,石脑油中含有烯烃 , 硫氮含量较高

14、 ; 柴 油中的硫氮含量也较高 ,这主要是悬浮床加氢裂化过程的特点造成的 。其它性质如密度 、 十六烷 值等 ,与固定床加氢脱硫过程生产出的产品并无 明显差别 。具体数据见表 3 和表 4 。表 7 S2RHC2OLHR 组合工艺石脑油性质芳烃潜含量 , % 密度(20 ) / gcm 硫含量/gg - 1 氮含量/gg - 1 碱性氮/gg - 138420 . 749 90 . 51 . 01 . 02 . 0524 馏分8 . 2 15 . 4 30 . 2 43 . 3 5 . 0 表 6VRDS2FCC 组合工艺产品分布%干气 液化石油气 汽油 柴油 油浆 焦炭 污油 损失3 . 8

15、5 10. 55 46. 67 28. 35 5 . 46 4 . 05 0 . 35 0 . 725结束语在加工渣油时选用固定床加氢脱硫工艺还是 悬浮床加氢裂化工艺 ,应根据所用原料的性质和第 2 期周家顺等. 渣油悬浮床加氢裂化与固定床加氢脱硫工艺的比较 17 加工的目的而定 。如果渣油的金属含量不高 , 加工的目的是为了生产重油催化裂化原料 , 选用固 定床加氢脱硫不失为上策 ,因为国内有成熟的技 术和催化剂 ,但应当考虑到建设投资较大 ,催化剂 费用较高 ,产品质量欠佳等因素 。如果渣油的金属含量太高 , 不宜用固定床处 理(如新疆克拉玛依常压渣油) ,或者用固定床处 理后的常压渣油达不到渣油催化裂化原料的要求(如辽河渣油) ,或者要多生产石脑油和柴油 ,便要选择悬浮床加氢裂化工艺 。应当明确的是 , 渣油 悬浮床加氢裂化工艺并不是只能应用于劣质渣油 的加工 ,它可用于任何一种渣油 。参考文献 朱华兴 ,刘景洲. 炼油设计 ,2000 ,30(7) :14 蒋立敬 ,韩崇仁 ,刘纪端等. 炼油设计 ,2000 ,30(7) :5153 ( 编辑 吕艳芬)12COMPARISO N BETWEEN S USPEND ED BED HYD ROCRAC KING AND FIXED BED