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1、悬浮床加氢裂化工艺技术经济分析胡于中何应登迟文新(中国石油克拉玛依石化分公司 , 834003)摘要 : 介绍了重油悬浮床加氢裂化工艺的最新发展 , 对国内新开发的悬浮床加氢裂化工艺特点作了介绍。并将悬 浮床加氢和三种重油轻质化工艺 固定床加氢、 延迟焦化、 重油催化裂化在技术经济上作了分析对比。在原油品质越 来越差的今天 ,针对劣质重油而开发的的悬浮床加氢裂化工艺具有非常广阔的应用前景。关键词 : 重油轻质化 悬浮床 加氢裂化 技术经济自 20 世纪 80 年代以来 ,随着中国国民经济的快速增长 ,对石油产品需求量也在日益增加 ,国 内越来越多的重质原油被开采 ,如何经济地消化 这部分重质原
2、油资源 ,是 21 世纪中国石油炼制行 业需要研究的新课题 。尽管在 20 世纪 70年代以 来中国广泛使用了传统的渣油改质技术如延迟焦 化、 溶剂脱沥青 、 重油催化裂化和固定床加氢裂化 等 ,但它们远不能满足目前中国炼油工业对产量 越来越大的劣质重油的加工要求 。 一些劣质重油 ,如克拉玛依稠油、 辽河稠油 ,其金属、 氮、 胶质、 康氏残炭含量都很高 ,用常规的 重油轻质化工艺难以加工。为使该类劣质重油轻 质化 ,迫切需要开发新的加工技术。重油轻质化技术主要分为两大类 : 脱碳和加 氢工艺。 ( 1 )脱碳工艺 : 延迟焦化、 流化焦化、 减粘裂化、 溶剂脱沥青 、 重油催化裂化。( 2
3、 )加氢工艺 :固定床 、 沸腾床 、 悬浮床。 在国内 ,重油悬浮床加氢裂化技术是一项极 具前景的新型稠油轻质化工艺 ,该技术的工业化 将解决中国劣质稠油的加工问题 ,在炼油行业具 有战略价值 。情况下 ,世界许多公司相继进行悬浮床加氢工艺的试验研究 ,开发成功了 VCC、Canm e t、HDH、M i2 c roca t、SOC、H FC、MRH、A u rabon、( HC ) 3 等许多 相似的工艺技术。其中 VCC、Canm e t、A u rabon、 SOC等工艺在 20 世纪 80 年代分别建立了 125k t / a、250 k t / a的工业示范装置 ,并正常运转多年
4、,能加工质量极差的油砂 、 沥青质原油和高金属渣 油 ,产品转化率高 , 可达到 90 %以上。这说明悬 浮床加氢工艺在技术上是成熟的 ,但由于目前国 际上普通轻质原油供应还较充足 ,所以针对劣质 重油的悬浮床加氢工艺在国外大型工业化的时机 还未成熟。 112 国内的发展国内中国石化抚顺石油化工研究院于 20 世 纪 50年代曾对煤焦油的深加工开展了悬浮床加 氢的试验研究 ,取得了一定的成果和经验 ,后因天然石油的大量开发而使该工作停止。近年来由于 原油资源的变化 ,原油日益变重 、 变差以及大量含 硫原油的进口 ,国内一些研究机构又开始了悬浮 床加氢工艺的研究。中国石油天然气股份有限公 司在
5、 20世纪 90年代初就着手组织石油大学 (华东 )等单位进行新型悬浮床加氢裂化工艺的开发 研究 ,目前已完成了对新疆克拉玛依稠油、 辽河稠 油及中东高硫油等原油渣油的实验室研究 ,利用 国外的中试装置进行了中试 ,现阶段正在国内某 地进行工业化试验 ,取得了很大的进展。1 悬浮床加氢工艺发展概况111 国外情况为了生产军用轻质燃料油 ,德国自 1935 年后 就陆续建立了多套煤液化悬浮床加氢装置 ,年生 产能力达百万吨以上 ,二战后世界石油市场可提 供大量天然原油 ,故这些生产装置停运。20 世纪60年代初石油危机后 ,在发现大量的劣质原油的收稿日期 : 2005 2 10 2 11。 作者
6、简介 : 胡于中 ,男 ,硕士 ,工程师 , 1994 年毕业于石油大学 (北京 )化学化工学院 ,现从事炼油化工技术管理工作。第 6期 ( 2005)胡于中等 1悬浮床加氢裂化工艺技术经济分析312 新型悬浮床加氢工艺的特点211 全新的悬浮床工艺该工艺结合目前世界上各种悬浮床加氢工艺 的特点 ,进行多项技术创新 ,构成了目前完整的可 实现工业化的新型悬浮床加氢新工艺。该工艺既 能适用于低硫、 低金属渣油的加工 ,对高氮 、 高金 属、 高粘度、 高酸值、 高残炭 、 高硫的重油常减压渣 油的轻质化加工也非常有效 ,而且原料性质愈差 , 此工艺的优势愈大。它在低氢分压 ,高空速 ,较高 反应
7、温度下 ,采用尾油及蜡油循环裂化的方式使 不同原油渣油的转化率达到 80 % 96 % 。而且相 对于其他的劣质重油轻质化工艺而言 ,具有高收 率、 高柴汽比、 低生焦的特点。 212 高度分散的催化剂体系该悬浮床加氢工艺采用高度分散 (纳米级 )的 多金属液体催化剂 ,反应器内有效催化剂金属在原 料渣油中含量仅为 800 10 - 6左右 ,催化剂的有效 金属组分包括镍、 铁、 钼、 钴、 锰等 ,其中相当一部分金属组分是由工业废料回收得到的 ,成本极低。这 与世界上其他的类似工艺常用的固体粉末催化剂 或组分较少的分散型催化剂有本质区别。213 尾油或蜡油循环裂化及在线精制与世界上其他类似工
8、艺不同的是 ,本工艺采 用了以蜡油或尾油循环裂化的工艺路线 ,装置主要产物是加氢后优质石脑油和柴油 ,外排的尾油 极少 ,可低于 4 %以下。同时由于增加了反应后 产物的在线加氢精制工序 ,不仅充分利用了已有 的反应温度和压力 ,更重要的是进一步提高了产 品的质量 。在线加氢精制催化剂采用 3996 加氢 催化剂 ,加氢精制反应温度为 360 , 氢分压 10M Pa,体积空速 110 h - 1 ,氢油比 500 1。214 全返混式加氢裂化反应器经过长时间的试验探索 ,该工艺采用与其他 类似工艺截然不同的新型全返混式加氢裂化反应器 ,反应温度均匀 ,易于控制 ,从而降低了反应器 的操作控制
9、难度 。3 悬浮床加氢工艺和三种典型重油轻质化工艺 的技术经济比较根据最新的悬浮床加氢试验结果 , 以加工1 000 k t / a克拉玛依稠油常渣为例 ,将悬浮床加氢 工艺方案与其他三种国内常见的重油轻质化工艺 方案 固定床加氢 、 延迟焦化 、 重油催化裂化 进行技术经济指标对比 (见表 1、 表 2 ) 。原料产品价格取自克拉玛依石化公司 2003 年上半年 平均价 。表 1 四种加工方案最终产品分布对比k t / a加工方案悬浮床加氢 固定床加氢 延迟焦化 重油催化裂化原油原料气 小计 气体 液化气 汽油 柴油 损失 焦炭 油浆 小计汽油 +柴油 柴汽比 产出油气- 1 00010-
10、5418- 1 054184913541124218597164719231040101 0541884014241698318- 1 00010 - 1 00010- 1 00010- 1514- 1 015144315881033714398112014801048101 0151473515111891510- 4913- 1815- 1 04913 - 1 018153219891337412446114614461214121 049138201311199561743146215274164031228161501014171 0181567714141779810表 2 四种加工
11、方案主要技术经济参数对比项目悬浮床加氢固定床加氢延迟焦化重油催化备注总投资 /万元 建设投资 /万元 固定资产投资 /万元 流动资金 /万元 建设期利息 /万元 销售收入 /万元 总成本费用 /万元 销售税金 /万元 所得税 /万元 税后利润 /万元108 43098 00078 1006 4393 991202 960139 76926 7759 33818 959164 836151 800121 0006 8906 145199 802153 79325 7254 0568 23589 87280 40064 1006 2873 285166 109134 19618 6432 1874
12、 43976 06267 10053 5006 2072 754185 716134 43122 8626 92814 066平均值 平均值 平均值 平均值 平均值石 油化 工 技术经 济第 21卷32续表 2项目悬浮床加氢固定床加氢延迟焦化重油催化备 注投资利税率 , % 投资利润率 , % 净现值 /万元 全部投资 自有资金内部收益率 , % 全部投资 自有资金 投资回收期 /年 全部投资 自有资金 借款偿还期 /年85110601414512529165621094113510210271196所得税后55 35463 092- 18 630- 1 334- 10 199- 52742
13、92448 43421148301559153111669152111752214432147所得税后61276173518891671113591359176111359136611461525172含建设期投资 2 年 含建设期投资 2 年 含建设期投资 2 年从表 1、 表 2的数据可以得出如下结论 :( 1 )按加工方案的完善配置估算 , 悬浮床加 氢方案建设投资 918 亿元 , 略高于焦化 ( 8104 亿 元 )和重油催化 ( 6171 亿元 ) ,但低于固定床加氢方案 ( 15115亿元 ) 。( 2 )悬浮床加氢方案的产品收率 、 产品分布 和产品质量都是最好的 ,其油气产率
14、有 98138 % , 柴 汽 比 也 高 达 2146。而 延 迟 焦 化 收 率 仅79180 % ,固定床加氢和重油催化裂化的产品收率益率都大于 20% ,远高于固定床加氢 ( 9153% )和延迟焦化 (9152% ) 。在投资回收期方面 ,悬浮床加氢 和重油催化裂化分别为 6127年和 6114年 ,少于固定 床加氢 (9167年 )和延迟焦化 (9176年 ) 。( 4 )悬浮床加氢方案在内部收益率、 投资回 收期和其他经济效益指标上与重油催化裂化相 当 ,远优于固定床加氢和延迟焦化方案 。但重油催化裂化对原料油的金属和硫含量敏感 ,金属和 硫含量过高将导致装置无法正常运转 ,因此
15、对于 劣质重油 ,重油催化裂化并不是最合适的加工方 案 。也较高 ,分别为 95167 %和 低 ,分别为 1118 和 1119。9115 % , 但柴汽比很( 3 )悬浮床加氢和重油催化裂化方案的内部收Techn o2Econ om ic Ana ly s is on S lurry Bed Hydrocra ck in g Proce ssH u Yuzhong, H e Yingdeng, Ch i W enxin( P etroC h ina Ka ram ay Petrochem ica l C om pany, 834003 )A BSTRAC TTh is p ap e r i
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