80萬噸年汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告

80 萬 噸 /年汽柴油加制氫聯(lián)合裝置 可行性研究報告 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 1 頁 共 107 頁 目 錄 第一章 總論 . 2 第二章 市場預(yù)測 . 7 第三章 原料來源、生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案 . 10 第四章 工藝技術(shù)方案 . 15 第五章 總圖、運輸、公用工程及輔助生產(chǎn)設(shè)施 . 59 第六章 節(jié)能 . 65 第七章 環(huán)境保護 . 75 第八章 職業(yè)安全衛(wèi)生 . 80 第九章 項目組織及定員 . 86 第十章 項目實施計劃 . 86 第十一章 投資估算及資金籌措 . 87 第十二章 財務(wù)評價 . 92 附圖一： 15000h 制氫裝置造氣部分工藝原則流程簡圖 附圖二： 15000h 制氫裝置 附圖三： 80萬噸 /年加氫精制裝置反應(yīng)部分工藝流程簡圖 附圖四： 80萬噸 /年加氫精制裝置分餾部分工藝流程簡圖 附圖五：裝置平面布置圖 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 2 頁 共 107 頁 第一章 總論 第一節(jié) 項目編制依據(jù)及原則 1、項目編制依據(jù) 汽柴油加制氫 裝置 編制可行性研究報告的委托書 汽柴油加制氫 裝置 可行性研究報告技術(shù)服務(wù)合同。 2、項目編制原則 汽柴油加制氫 裝置以 催化 柴油 、焦化柴油和焦化汽油 為原料，其中加氫精制單元生產(chǎn)規(guī)模為 80 萬噸 /年；配套的制氫單元的規(guī)模為 15000操作彈性為 60年生產(chǎn)時數(shù)為 8000小時。 柴油加制氫 裝置 采用國內(nèi)成熟、先進的技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，其中制氫單元采用 能耗輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化專有技術(shù)變壓吸附（ 術(shù)。 真貫徹國家關(guān)于環(huán)境保護和勞動保護的法規(guī)和要求。認真貫徹安全第一預(yù)防為主的指導(dǎo)思想。對生產(chǎn)中易燃易爆有毒有害物質(zhì)設(shè)置必要的防范措施。三廢排放要符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo) 準(zhǔn)和法規(guī)。 置工藝過程控制采用集散型控制系統(tǒng)（ 以提高裝置的運轉(zhuǎn)可靠性。 置所需公用工程及輔助系統(tǒng)盡量依托工廠原有設(shè)施，以減少工程投資。 節(jié)約外匯，除少部分需引進外，主要設(shè)備和材料均立足于國內(nèi)供貨。 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 3 頁 共 107 頁 第二節(jié) 項目背景及建設(shè)的必要性 1、 項目背景 司座落在 。 。 現(xiàn)在制約企業(yè)經(jīng)濟和社會效益增長的主要因素是產(chǎn)品質(zhì)量不高和加工深度不夠。渣油是 司的主要產(chǎn)品之一，由于加工產(chǎn)品的多樣性，瀝 青的產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定，并且瀝青產(chǎn)品受季節(jié)性影響比較大。所以為了增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，決定對產(chǎn)品進行深加工?，F(xiàn) 120 萬噸焦化正在設(shè)計中。 面對國內(nèi)外煉油行業(yè)的激烈競爭，和國內(nèi)外對環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量要求的越來越嚴格，為了提高和增強企業(yè)的競爭能力，提高原油的加工深度、和精度。 司研究決定建造 80 萬噸加氫改制裝置和相應(yīng)的制氫裝置，從而對焦化產(chǎn)品和催化柴油進行加氫改質(zhì)。 裝置加工的原料油為催化柴油、焦化柴油、焦化汽油的混合油 表 1料 油性質(zhì) 名 稱 催化柴油 焦化汽油 焦化柴油 密度（ 20）， g/餾程， 85 34 177 10% 229 80 209 30% 257 110 249 50% 289 127 326 70% 321 140 358 90% 352 170 360 352 180 360 溴值， 00g 硫， g/g 7000 12000 12000 實際膠質(zhì)， 0020 23 358 堿性氮 ， g/g 90 - - 氮， g/g 1000 205 1732 運動粘度（ 20） s 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 4 頁 共 107 頁 我國已在 2002年 1月執(zhí)行了的 柴油標(biāo)準(zhǔn)如下： 表 12 柴油標(biāo)準(zhǔn) 項 目 標(biāo) 準(zhǔn) 色度，號 不高于 含量 %（ m/m） 不大于 0%餾出溫度（） 不高于 300 90%餾出溫度（） 不高于 355 95%餾出溫度（） 不高于 365 氧化安定性，總不溶物 ， 00 不大于 點（閉口）， 不低于 55 45（ 從表 1如不精制（降低其硫含量、提高其安定性），將因不滿足 要求而無法出廠，因此，必須對上述催化柴油進行加氫精制。實現(xiàn)生產(chǎn)低硫、低氮、高十六烷值的環(huán)保型優(yōu)質(zhì)燃料油的目標(biāo)，使公司的產(chǎn)品和國際接軌。 隨著中國加入 及市場競爭的需要，油品清潔化已越來越受到各方面的關(guān)注，隨著未來油品規(guī)格的具體指標(biāo)和實施時間表的快速臨近，選擇合理的柴油加氫精 制和改質(zhì)新工藝，從根本上解決柴油的產(chǎn)品質(zhì)量和升級換代問題，就顯得非常重要和緊迫。 2、項目建設(shè)的必要性 建設(shè)該 80 萬噸 /年 聯(lián)合加氫精制裝置 的意義在于： 1、增加催化柴油加氫精制能力，使加氫精制后的催化柴油與直餾柴油等組份調(diào)合后，保證全廠柴油滿足 準(zhǔn)要求。 2、 盡快建設(shè)油煤聯(lián)合加氫精制裝置 ，對促進 司的長遠發(fā)展，合理利用資源，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，保護環(huán)境、促進社會就業(yè)和保持社會安定是十分必要的，具有深刻的現(xiàn)實意義和長遠的歷史意義。 3、經(jīng)營體制類別 新建 油煤聯(lián)合加氫精 制裝置 ，隸屬 司 。 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 5 頁 共 107 頁 第三節(jié) 項目范圍 新建汽柴油加制氫 裝置 由 80萬噸 /年加氫精制單元和 15000 汽柴油加制氫 裝置由裝置區(qū)、壓縮機廠房、中控室和變配電室組成。 第四節(jié) 研究結(jié)果 1、工藝技術(shù)方案 汽柴油加制氫 裝置 采用國內(nèi)成熟、先進的技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，其中制氫單元采用 能耗輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化專有技術(shù)變壓吸附（ 術(shù)。 2、主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 料 新建汽柴油加制氫 裝置 的原料為催化裂化裝置的柴油和干氣。其中催 化柴油 20萬噸（ 25%）、 焦化 柴油 36萬噸（ 45%）、 焦化 汽油 24萬噸（ 30%）。 品 裝置主要產(chǎn)品為精制柴油，產(chǎn)量為 年，次要產(chǎn)品為汽油，產(chǎn)量為 年，直接出廠。 副 產(chǎn)品 加氫干氣為 噸 /年，脫硫后作為制氫單元的原料或全廠燃料。 用工程消耗 （ 1）新鮮水 11t/h 間斷 （ 2）循環(huán)水（ t=10） 300t/h 連續(xù) （ 3）脫鹽水 27t/h 連續(xù) （ 4）電 力 連續(xù) （ 5） 450 h 連續(xù)， 外輸 （ 6） 6t/h，間斷 （ 7）凈化壓縮空氣 450h 連續(xù) （ 8）非凈化壓縮空氣 1500h(最大 ) 間斷 （ 9）氮氣 2000h(最大 ) 間斷 （ 10）燃料氣 1600h 連續(xù) 耗 1)加氫精制單元的能耗為 t 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 6 頁 共 107 頁 2)制氫單元的能耗為 000三廢”情況 （ 1）廢氣：煙氣 65t/h，含 .3 mg/5mg/ （ 2）生活污水： 11t/h(間斷，最大 )。 （ 3）含油、酸性水污水： 7t/h,連續(xù)。 （ 4）含鹽污水： h,連續(xù)，鍋爐排污。 （ 5）廢催化劑： 38t/年 （平均到年） 。 地面積： 11160置定員 37人。 要經(jīng)濟指標(biāo)見表 1號 項目 數(shù)量 1 工程建設(shè)投資 (萬元 ) 建設(shè)期利息 (萬元 ) 流動資金 (萬元 ) 工程總投資額 (萬元 ) 報批投資額 (包括 30%流動資金 )(萬元 ) 建設(shè)期 (月 ) 18 7 年均銷售收入 (萬元 ) 年均總成本費用 (萬元 ) 中 :年均可變成本 (萬元 ) 均固定成本 (萬元 ) 年均經(jīng)營成本 (萬元 ) 0 年均應(yīng)納稅金及附加 (萬元 ) 1 年均利潤總額 (萬元 ) 2 年均應(yīng)納所得稅 (萬元 ) 3 年均稅后利潤 (萬元 ) 4 投資利潤率 (%) 5 投資利稅率 (%) 6 資本金利潤率 (%) 7 全投資財務(wù)內(nèi)部收益率 (%)(稅前 ) 務(wù)凈現(xiàn)值 (萬元 ) 資回收期 (年 ,靜態(tài) ) 8 全投資財務(wù)內(nèi)部收益率 (%)(稅后 ) 柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 7 頁 共 107 頁 序號 項目 數(shù)量 財務(wù)凈現(xiàn)值 (萬元 ) 資回收期 (年 ,靜態(tài) ) 9 資本金財務(wù)內(nèi)部收益率 (%) 務(wù)凈現(xiàn)值 (萬元 ) 0 盈虧平衡點 (%,年平均 ) 、結(jié)論 柴油加制氫 裝置 采用國 內(nèi)成熟、先進的技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，其中制氫單元采用低能耗輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化專有技術(shù)變壓吸附（ 術(shù)。 置產(chǎn)品精制柴油，可以滿足 柴油加制氫 裝置 生產(chǎn)的精制柴油可以調(diào)合不同牌號的柴油，利用已有的銷售渠道，不需要開發(fā)產(chǎn)品市場，產(chǎn)品銷路較好，無產(chǎn)品滯銷問題。 置建成后，將過去由產(chǎn)品帶入社會環(huán)境的硫、氮、雜質(zhì)（未燃燒烴），集中在裝置內(nèi)轉(zhuǎn)化為硫化氫和氨加以回收和處理，具有顯著的社會環(huán)保效果。 置的各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)較好，具有良好的經(jīng)濟和社會效 益。 總之，盡快建設(shè) 汽柴油加制氫 裝置 ，對促進 司的長遠發(fā)展，合理利用資源，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，保護環(huán)境、促進社會就業(yè)和保持社會安定是十分必要的，具有深刻的現(xiàn)實意義和長遠的歷史意義。 第二章 市場預(yù)測 近幾年，國內(nèi)汽、煤、柴油的生產(chǎn)和消費情況見表 2表可見，汽油略有過剩，而煤、柴油，特別是柴油有較大缺口。 今后幾年或十幾年內(nèi)，我國國民經(jīng)濟仍將保持較快的發(fā)展速度，這意味著我國對石油產(chǎn)品的需求也將保持高速增長。 表 2國汽、煤、柴油的生產(chǎn)和消費對比 單位：萬噸 品 種 年份 1995 1996 1997 1998 1999 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 8 頁 共 107 頁 汽油 消費量 2942 3097 3231 3303 3459 產(chǎn)量 2948 3182 3447 3397 3741 煤油 消費量 490 559 608 635 690 產(chǎn)量 428 513 555 575 719 柴油 消費量 4865 5231 5568 5736 6154 產(chǎn)量 3847 4302 4768 4717 5902 預(yù)計 2007 年我國對這三大類油品的總需求量將達到 13605 萬噸，汽、煤、柴的需求量將分別達到 4331 萬噸， 950萬噸和 8324 萬噸左右。 2010年，我國對這三大類油品的總需求量將達到 16523萬噸，汽、煤、柴的需求量將分別達到 4872 萬噸， 1250萬噸和 10401萬噸左右，見表 2 表 2我國汽煤柴油需求情況及預(yù)測 單位：萬噸 汽油 煤油 柴油 合計 1999年 華北需求 627 133 703 1463 華東需求 971 174 2372 3517 全國需求 3459 690 6154 10303 2005年 華北需求 749 221 978 1948 華東需求 1212 296 3183 4691 全國需求 4331 950 8324 13605 2010年 全國需求 4827 1250 10401 16523 柴油加氫精制裝置的主要產(chǎn)品為精制柴油。據(jù)統(tǒng)計，我國柴油生產(chǎn)一直處于供不應(yīng)求狀態(tài)。近年來，隨著加工原油量的增長和重油深度加工步伐的加快，我國柴油生產(chǎn)量每年均以近 10%的幅度增長，然而柴油的消費增長呈現(xiàn)出更快更猛的勢頭，柴油的生產(chǎn)量一直處在約低于消費量 4Mt/ 與柴油供求矛盾相對應(yīng)，我國柴油產(chǎn)品牌號構(gòu)成也不合 理。在目前生產(chǎn)的輕柴油中， 80%以上是 0 號柴油， 以下的低凝點柴油產(chǎn)量還不到輕柴油總量的 15%，每逢寒冷季節(jié)都會出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。柴油質(zhì)量較差是目前柴油生產(chǎn)的另一個突出汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 9 頁 共 107 頁 問題。造成這種現(xiàn)象的原因是我國煉油廠催化裂化柴油比例越來越大（平均已高達30%，而全國柴油精制率僅為 50%，因此大部分柴油安定性差，十六烷值低。 造成柴油產(chǎn)量不能迅速提高、供需矛盾突出的技術(shù)原因主要有兩個：一是因為我國原油普遍偏重，且含蠟量高、柴油餾分收率低。國內(nèi)原油的柴油餾分收率比國外原油的柴油餾分收率低 (見表 2 同時我國原油的直餾石腦油收率低，為了滿足乙烯裂解原料的要求，不得不用相當(dāng)數(shù)量的柴油組分替代。二是因為我國煉油企業(yè)二次加工裝置以催化裂化為主，其柴汽比只有 汽比較高的加氫裂化、延遲焦化等裝置所占比重較低，是造成我國柴油產(chǎn)量偏低的重要原因之一。 表 2同原油餾分油收率比較 % 原料品種 汽油 柴油 柴汽比 190 中東輕質(zhì)原油 東重質(zhì)原油 它國外原油 國原油 22005年主要二次加工裝置構(gòu)成 % 裝置名稱 占二次加工能力 汽油 柴油 柴汽比 熱裂化 化裂化 氫裂化 遲焦化 于柴油發(fā)動機的燃料消耗明顯低于汽油發(fā)動機，今后柴油發(fā)動機的增長速度將明顯高于汽油發(fā)動機。目前國內(nèi)柴油 需求與汽油需求量之比約為 照國家發(fā)展計劃，我國交通運輸將會有很大的發(fā)展，特別是二縱二橫兩條高速公路的建設(shè)將更為公路運輸?shù)陌l(fā)展創(chuàng)造了良好的條件；在今后相當(dāng)一段時間內(nèi)國家將加大對農(nóng)業(yè)的投資力度，這將促進我國農(nóng)業(yè)朝著集約化和機械化的方向邁進。上述兩個因素都將促進對柴油的需求。如果按照 10%的彈性考慮， 2007年以后 柴油需求量將更高，柴汽比將高于 個比值與近年來國內(nèi)市場消費的實際柴汽比相吻合 (見表 2 表 2近年來國內(nèi)油品市場消費的實際柴汽比 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 10 頁 共 107 頁 年份 2002 2003 2005 2006 消費柴汽比 產(chǎn)柴汽比 表 2際生產(chǎn)柴汽比近年來一直低于實際消費柴汽比，且在全國范圍內(nèi)柴油供應(yīng)短缺。 柴油加氫精制裝置生產(chǎn)的精制柴油可以調(diào)合不同牌號的柴油，利用已有的銷售渠道，不需要開發(fā)產(chǎn)品市場，產(chǎn)品銷路較好，無產(chǎn)品滯銷問題。 第三章 原料來源、生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案 第一節(jié) 原料來源及規(guī)格 一、加氫精制 原料油 加氫原料為催化柴油 20萬噸（ 25%）、 焦化柴油 36萬噸（ 45%）、 焦化 汽油 24萬噸 （ 30%），需加工精制油品總量可達到 80 萬噸， 混合原料性質(zhì)見表 3 表 3原料油性質(zhì) 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 11 頁 共 107 頁 二、制氫單元原料 由于制氫各種催化劑對原料的族組成、餾程以及雜質(zhì)含量均有特殊要求，而且制氫裝置的原料在氫氣成本中所占的比重較高，約達 65 85。因此，在選擇制氫原料時，應(yīng)充分考慮各種因素，優(yōu)先選用 H/者幾種 H/減少原料耗量，降低氫氣成本。 制氫原料可分為氣態(tài)烴和液態(tài)烴二類。氣態(tài)烴主要有：天然氣、沼氣、加氫干氣、重整干氣、焦化干氣以及焦化干氣等。液態(tài)烴主要有：直餾石腦油、加氫的輕石腦油、重整裝置生產(chǎn)的抽余油、拔頭油以及加氫裝置生產(chǎn)的飽和液化石油氣等。 在上述原料中，除天然氣、沼氣外，其它原料均為石油化工廠生產(chǎn)或副產(chǎn)的產(chǎn)品。 在石油化工行業(yè)，制氫裝置通常選擇煉油廠的干氣、天然氣或者輕石腦油作為原料；對于非石油化工行業(yè)，制氫裝置通常選擇天然氣或者輕石腦油作為原料。 天然氣主要通過管道輸送，一 般不設(shè)儲存設(shè)施；輕石腦油雖屬易燃易爆品，但無名 稱 催化柴油 焦化汽油 焦化柴油 密度（ 20）， g/餾程， 85 34 177 10% 229 80 209 30% 257 110 249 50% 289 127 326 70% 321 140 358 90% 352 170 360 352 180 360 溴值， 00g 硫， g/g 7000 12000 12000 實際膠質(zhì)， 0020 23 358 堿性氮， g/g 90 - - 氮， g/g 1000 205 1732 運動粘度（ 20） s 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 12 頁 共 107 頁 毒，儲存比較容易。 從國內(nèi)外的情況來看，在天然氣資源豐富的地區(qū)，基本上均采用天然氣為原料來生產(chǎn)氫氣。 根據(jù)廠方的實際情況， 制氫裝置的原料為催化干氣和焦化干氣，采用輕石腦油作為備用原料。燃料為干氣。 目前商業(yè)化的轉(zhuǎn)化催化劑對輕石腦油的要求一般為：烯烴 180） 裝置生產(chǎn)的精制柴油，雜質(zhì)含量少，安定性好，可作為柴油調(diào)合組分與直餾柴油調(diào)合后出廠。 柴油加氫精制 裝置的主要產(chǎn)品性質(zhì)見表 3 3油加氫精制裝置的主要產(chǎn)品性質(zhì) 名 稱 精制汽油 精制柴油 密度（ 20）， g/程， 8 182 10% 83 208 30% 110 238 50% 130 273 70% 146 305 90% 165 343 80 360 凝固點， 0 0 銅片腐蝕，（ 50， 3h） 合格 合格 運動粘度， 化安定性， 00 0%殘?zhí)浚?m% ， g/g 10 45 實際膠質(zhì)， 00 60 酸度， 00 分， m% 點（閉口）， 55 氮， g/g 3 200 堿氮 ， g/g 1 130 顏色， 六烷值 51 3、配套制氫單元的產(chǎn)品 裝置主要產(chǎn)品為工業(yè)氫 ,副產(chǎn)的變壓吸附尾氣作為轉(zhuǎn)化爐的燃料。 工業(yè)氫規(guī)格： 出裝置溫度： 40 出裝置壓力： ) 組成： 組分 V 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 14 頁 共 107 頁 20點 40 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 15 頁 共 107 頁 第四章 工藝技術(shù)方案 第一節(jié) 工藝技術(shù)路線比較及選擇 I、 80萬噸 /年加氫精制單元 一、確定技術(shù)方案的原則 1、采用性能優(yōu)良的催化劑。 2、采用成熟、可靠 、先進的工藝技術(shù)和工程技術(shù)，確保裝置設(shè)計的整體合理性、先進性和長周期安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。 3、合理用能，有效降低裝置的能耗，合理回收裝置余熱，達到合理的先進水平。 4、提高環(huán)保水平，加強安全措施，環(huán)保設(shè)施與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)。 5、在保證性能可靠的前提下，降低裝置投資，最大限度實現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化。 二、工藝技術(shù)方案的選擇 針對催化柴油存在安定性差、十六烷值低等特點以及對目的產(chǎn)品要求，可供選擇的有以下幾種方案： 1、方案一（提高十六烷值技術(shù)）： 1） 術(shù)是撫順石油化工研究院針對劣 質(zhì)柴油改質(zhì)開發(fā)的技術(shù)，在較大幅度提高了十六烷值的同時也獲得了較高柴油收率。采用催化劑為 3963。 該工藝過程對劣質(zhì)柴油進行加氫改質(zhì)，不僅可以使油品深度加氫脫硫、脫氮、烯烴飽和、稠環(huán)芳烴飽和開環(huán)（但基本不斷鏈），從而改善油品安定性，而且柴油產(chǎn)品的十六烷值可以提高 12 個單位左右，同時柴油收率仍可保持不低于 95m%（工業(yè)應(yīng)用結(jié)果柴油收率都在 97m%以上）。此外，該工藝過程還有一個明顯的特點，即該工藝過程的操作條件和方式與傳統(tǒng)的催化柴油加氫精制相近（化學(xué)耗氫約增加 20 30%）。 ： 氫分壓： 積空速： 油比： 400 600： 1 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 16 頁 共 107 頁 化學(xué)耗氫： 1.5 m% 2） 石科院的 術(shù)與 術(shù)類似，采用催化劑為 油收率約 96%，十六烷值可提高 9個單位以上，氫耗較高（ 。 氫分壓： 積空速： 油比： 500： 1 化學(xué)耗氫： m% 2、方案二（加氫精制）： 催化柴油加氫精制是在中低壓 條件下進行脫硫、脫氮、烯烴及部分芳烴飽和的反應(yīng)。加氫精制不僅可以改善產(chǎn)品顏色及安定性，十六烷值也有一定程度的提高，并可獲得較高的柴油收率，約為 99左右。以石科院的 用如下的操作條件，十六烷值可以提高 3個單位。 氫分壓： 積空速： 油比： 400： 1 化學(xué)耗氫： 0.9 m% 3、方案三（中壓加氫改質(zhì)）： 中壓加氫改質(zhì)技術(shù)是在中壓條件下的加氫裂化技術(shù)，使用具有裂化功能的催化劑進行柴油的改質(zhì)，將催化柴油中的芳烴和多環(huán)環(huán)烷烴進行部分的開環(huán)裂化，增加烷烴含量 ，從而較大幅度提高十六烷值。其反應(yīng)途徑是先精制后裂化，采用撫研開發(fā)的3996、 3955催化劑，空速為 品十六烷值提高約為 14個單位，柴油收率為 90左右。其缺點是氫耗高、柴油收率低。 中壓加氫改質(zhì)技術(shù)的典型工藝條件： 反應(yīng)器入口氫分壓， 制 改質(zhì) 體積空速， 層平均溫度 358 355 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 17 頁 共 107 頁 反應(yīng)器入口氫油比， 00 化學(xué)氫耗， m% 上所述，采用加氫精制技術(shù)投資少柴油收率較高，但十六烷值得到增 幅有限。而中壓加氫改質(zhì)和 術(shù)氫耗大、生產(chǎn)成本高能耗高，并且中壓加氫改質(zhì)柴油收率低，不符合市場需求趨勢。采用 術(shù)，柴油收率大于 96%，十六烷值的提高約十個單位，氫耗比常規(guī)加氫精制有所增加。綜合比較結(jié)果，推薦選擇 化研究院的加氫精制技術(shù)。 15000h 制氫單元 一、國內(nèi)外制氫技術(shù)狀況 隨著合成氨、甲醇等合成氣工業(yè)的飛速發(fā)展，輕油蒸汽轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)有了長足的進步。在半個多世紀(jì)的工業(yè)實踐中， 洛格、赫爾蒂、 普索等公司在轉(zhuǎn)化爐型、催化劑性能、能量回收、凈化方 法等方面均有重大改進，使輕油蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)日臻成熟，可靠性、靈活性有了很大提高。 目前由于越來越嚴格的環(huán)境保護要求，各種發(fā)動機燃料的質(zhì)量越來越高，煉油廠中氫氣的需要不斷增加，極大地剌激了制氫工藝的迅猛發(fā)展。以 普索為代表的輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)公司，在充分吸收、借鑒現(xiàn)代合成氣生產(chǎn)經(jīng)驗的同時，利用其制氫的優(yōu)化設(shè)計軟件，力求開發(fā)出適合當(dāng)代要求的輕烴制氫技術(shù)。最新的進展包括：1、低水碳比、高轉(zhuǎn)化溫度，以降低原料和燃料消耗； 2、預(yù)轉(zhuǎn)化工藝和后轉(zhuǎn)化工藝（一種列管式的轉(zhuǎn)化反應(yīng)器）與常規(guī)轉(zhuǎn)化爐的優(yōu)化組合應(yīng)用，以降低轉(zhuǎn) 化爐的燃料消耗；3、應(yīng)用現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化余熱回收方案，以進一步降低裝置能耗。 國內(nèi)輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)自六十年代第一套 2 104h 油田氣制氫裝置一次投產(chǎn)成功以來，取得了可喜的進展。 三十年來的工業(yè)實踐表明，國內(nèi)自行設(shè)計施工的制氫裝置工藝可靠，開車方便，原料、燃料單耗和主要性能能量指標(biāo)均已達到國際先進水平。 二、工藝技術(shù)方案的選擇 以輕烴（天然氣、輕石腦油和各種干氣）為原料制取工業(yè)氫，國內(nèi)外均認為蒸汽轉(zhuǎn)化法為最佳方案。大型合成氨廠以及煉油廠和石油化工廠的制氫裝置，其造氣工藝汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 18 頁 共 107 頁 大多為水蒸汽轉(zhuǎn)化法。經(jīng)過 多年的生產(chǎn)實踐。目前已積累了許多成功的工程設(shè)計與操作經(jīng)驗。 1、原料精制工藝方案的選擇 轉(zhuǎn)化催化劑在使用過程中極易受到毒害而喪失活性，對原料中的雜質(zhì)含量有嚴格的要求，一般要求精制后的原料氣硫含量小于 小于 對于高含硫、高烯烴的氣體原料（如催化干氣等），為了解決烯烴飽和大量放熱的問題， 功開發(fā)了等溫 技術(shù)具有流程簡單、不受原料氣中烯烴含量的限制、烯烴飽和率高等特點。該技術(shù)已申請為國家專利。 本裝置原料為焦化干氣，烯烴含量較低，采用絕熱烯烴飽和脫硫技術(shù)即可。 在原料氣的預(yù)熱方面，采用開工加熱爐和原料預(yù)熱爐二合一的方案。不采用引進制氫裝置通常采用的中變氣和原料氣換熱流程。采用該方案后，不僅增加了原料預(yù)熱溫度調(diào)節(jié)的靈活性，節(jié)約了投資，又增加了中壓蒸汽的產(chǎn)量。 為降低操作費用，確保裝置長周期安全生產(chǎn)，設(shè)置兩臺 可串聯(lián)也可并聯(lián)操作，使 00%，并可在不停工的情況下，更換脫硫劑。 原料氣在加氫過程中，其基本反應(yīng)式如下： 烯烴 2 醇 : 2 2s 硫醚 : 2H+硫醚 : 2H+2吩 : 2S 氧硫化碳 : 2 2S 二硫化碳 : 2、蒸汽轉(zhuǎn)化工藝條件的選擇 輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)操作條件的選擇是影響制氫裝置經(jīng)濟性的重要因素 化溫度 蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程是受熱力學(xué)限制的，為滿足高溫轉(zhuǎn)化反應(yīng)的工藝要求，提高轉(zhuǎn)化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，降 低轉(zhuǎn)化氣中的甲烷含量，應(yīng)維持較高的轉(zhuǎn)化氣出口溫度，以降低汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 19 頁 共 107 頁 原料消耗。近年來隨著能源價格的上揚和各種性能優(yōu)良的新型耐高溫爐管的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)的操作溫度也呈上升趨勢。對于采用價格較高的輕石腦油作原料時，應(yīng)盡可能提高轉(zhuǎn)化氣出口溫度，以降低原料消耗；但對于原料價格較低，或原料和燃料相同的制氫裝置，采用較高的轉(zhuǎn)化溫度，雖然原料消耗降低了，但 補燃料增加，經(jīng)濟性不明顯，而裝置投資卻有所增加。而且過高的反應(yīng)壓力和溫度又給轉(zhuǎn)化爐的機械設(shè)計造成很大困難，且投資增加，影響全裝置的經(jīng)濟性。因此，轉(zhuǎn)化溫度的選 擇應(yīng)綜合考慮到原料和燃料的性質(zhì)和價格進行選擇。 根據(jù)裝置原料和國內(nèi)轉(zhuǎn)化爐爐管的生產(chǎn)水平，轉(zhuǎn)化爐的出口溫度按 820考慮。 碳比 從化學(xué)平衡角度上來看，提高水碳比有利于轉(zhuǎn)化反應(yīng)，提高原料轉(zhuǎn)化率，有利于抑制催化劑積碳。但由于大量的富裕水蒸汽“跑龍?zhí)住?，因此，提高了裝置的能耗和氫氣成本；水碳比的降低將使轉(zhuǎn)化爐的熱負荷降低，燃料耗量降低，外輸蒸汽增加，有利于降低氫氣成本和裝置能耗。但轉(zhuǎn)化的水碳比也不能過低，過低的水碳比造成催化劑的積碳傾向加大。根據(jù)裝置轉(zhuǎn)化溫度的選擇，并綜合權(quán)衡后，水碳比選擇3.5( 化壓力 目前，國內(nèi)外制氫裝置采用 化工藝流程時，裝置供氫壓力一般較高，)左右。該壓力的選擇，主要是考慮 分能在一個最高的氫氣回收率下操作，有利于降低原料的消耗。另外制氫裝置供氫壓力提高后，可以大幅度的降低用氫裝置的壓縮機功耗。 根據(jù)廠方的氫氣用戶的實際情況，轉(zhuǎn)化壓力確定為 氫壓力為 根據(jù)目前轉(zhuǎn)化爐管和催化劑性能水平，綜合考慮原料種類、性質(zhì)、消耗，催化劑壽命、裝置投資等因素，對轉(zhuǎn)化爐的操作條件選擇如下： 轉(zhuǎn)化出口壓力 轉(zhuǎn)化入口溫度 500 轉(zhuǎn)化出口溫度 820 c 、一氧化碳變換流程的選擇 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 20 頁 共 107 頁 溫對變換平衡有利，可得到較高的 而可提高單位原料的產(chǎn)氫量，但為了簡化制氫工藝流程，降低操作復(fù)雜性，通常 設(shè)置低溫變換。 如果要追求更高的 換率，降低原料消耗，就必須設(shè)置低溫變換反應(yīng)，將變換氣中 %降至 右。增加低溫變換反應(yīng)部分后，由于變換率提高 ，原料耗量將下降，外輸蒸汽增加。但由于 補燃料增加。同時投資增加。上述方案只有在燃料氣的價格比原料的價格較低時，才有效益可言。 對于貴公司而言，由于裝置燃料與原料相同，價格基本一致。在這種情況下，就體現(xiàn)不出上低溫變換的優(yōu)勢。同時由于低溫變換催化劑要求較長的還原時間，而使裝置開工時間延長 5天左右。更重要的是造成了裝置流程復(fù)雜，開停工麻煩，失去了 停工方便的優(yōu)勢。因此，根據(jù)貴公司的燃料、原料和公用工程的價格情況，并考慮到制氫裝置供氫的可靠性和靈活性，在權(quán)衡利弊 后，本報告推薦方案中不設(shè)一氧化碳低溫變換部分。 4、造氣及凈化工藝技術(shù)方案的選擇 輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置根據(jù)配套的凈化工藝不同，主要可分為兩種流程，即化學(xué)凈化法（常規(guī)凈化法）和變壓吸附凈化法（ 化法）。 國內(nèi)早期建設(shè)的制氫裝置均采用化學(xué)凈化法。近年來，由于 別是 資進一步降低，因此，新建 化法制氫裝置明顯增多。兩種流程在國內(nèi)均已有成功的操作經(jīng)驗。兩種凈化流程的工藝特點見表 4 4兩種制氫工藝特點比較 序號 項目 化學(xué)凈化法 1 工業(yè)氫純度 ( 96 流程情況 較復(fù)雜 較簡單 3 原料耗量 燃料耗量 柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 21 頁 共 107 頁 5 綜合能耗 工程投資 供氫壓力， ) 從表中可以看出，化學(xué)凈化法流程具有原料消耗低、工程投資低的優(yōu)點，但工藝流程復(fù)雜、能耗較高、生產(chǎn)的工業(yè)氫純度低； 化流程，盡管其原料消耗高、投資稍高，但其能耗低、工藝流程簡單、開停工方便、工業(yè)氫純度高、供氫壓 力高。尤其是由于近期 術(shù)的進步（多床多次均壓，吸附劑性能的改進等），使氫氣的回收率高達 90 92%，加之近幾年 術(shù)的國產(chǎn)化，極大地降低了 投資，從而有效地降低了該工藝的氫氣生產(chǎn)成本，使該技術(shù)在新建制氫裝置中占主導(dǎo)地位。 兩種凈化方法的選擇主要取決于原料和燃料價格及技術(shù)經(jīng)濟比較結(jié)果。即流程選擇依據(jù)主要取決于原料和燃料的差價。差價越大、采用化學(xué)凈化法工藝技術(shù)越經(jīng)濟。差價越小，采用 由于本裝置的原料氣的價格和燃料氣的價格一樣，因此采用 工藝的氫氣成本低。同時，采用 于生產(chǎn)管理，生產(chǎn)的氫氣純度高、供氫壓力高，有利于減少加氫裝置的投資和消耗。所以，本方案推薦采用 5、 化工藝 變壓吸附 (化工藝自從于六十年代初由美國聯(lián)合碳化物公司 (現(xiàn) 4床工業(yè)化后，許多公司相繼開發(fā)了多床 (5 床、 10 床、 12 床） 業(yè)裝置，并在程序控制方面不斷改進和完善，使 達 90左右 )，操作可靠性，靈活性也得到了較大提高。 國內(nèi)開展 歷史，并在吸附劑研制、工藝技術(shù)、程序控制等方面獲得較大進展，已在石油化工廠、煉油廠中建成了許多套 司 所是國內(nèi)最早開展 究，并將其成果工業(yè)化、大型化的單位之一，擁有成套的專有技術(shù)及工程建設(shè)和承包經(jīng)驗，并已建成百余套 富氧、脫碳及 氫回收率較高，可達 90以上 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 22 頁 共 107 頁 此成都華西化工研究所開發(fā)了專利產(chǎn)品 密封自補償式三偏心液壓程控蝶閥，該閥具有體積小，重量輕，運行準(zhǔn)確、平穩(wěn)，開關(guān)速度快（小 于 2 秒），開啟速度可調(diào)、閥門密封性能好 (級 )，壽命長 (30萬次 )，自帶閥位顯示等特點。 變壓吸附工藝過程采用 有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作可靠的特點。并且具有事故狀態(tài)下，能自動或手動由八床操作切換至七床、六床、五床操作的功能 , 因而大大地提高了裝置的可靠性。 投資低。只有引進 0 80。 1995年成都 104“投資低、技術(shù)與 絕對優(yōu)勢擊敗 舉中標(biāo)。這標(biāo)志著國內(nèi) 能和氫收率上已達到國外 且投資低，完全具備取代引進技術(shù)的實力。 綜上所述，本報告推薦采用 司開發(fā)的 化工藝及成套設(shè)備（包括吸附劑、吸附器、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、專利程控閥等）。 汽柴油加制氫聯(lián)合裝置可行性研究報告 第 23 頁 共 107 頁 第二節(jié) 工藝流程簡述及特點 I、 80萬噸 /年加氫精制單元 一、工藝流程特點 1、裝置內(nèi)原料油緩沖罐采用燃料氣覆蓋措施，盡量避免原料油與空氣接觸，從而減輕高溫部位結(jié)焦程度。 2、采用熱壁型式和新型內(nèi)部構(gòu)件的反應(yīng)器，使進入催化劑床層的物流分配和催化劑床層的徑向溫度分布均勻。 3、采用三相（油、氣、水）分離 的立式高壓分離器。 4、氫氣和原料油在反應(yīng)流出物 /反應(yīng)進料換熱器前混合，與反應(yīng)流出物換熱后進加熱爐加熱至反應(yīng)溫度，這樣可以提高換熱器的傳熱效率和減輕加熱爐管內(nèi)的結(jié)焦程度。 5、為了防止低溫部位銨鹽析出，在反應(yīng)流出物空冷器上游側(cè)設(shè)置軟化水注入點。 6、催化劑預(yù)硫化采用液相硫化方法。預(yù)硫化油用直餾柴油。 7、 由于原料油的含硫量較高，采用循環(huán)氫脫硫技術(shù)脫除系統(tǒng)的硫化氫；輕石腦油采用堿洗工藝以保證輕石腦油的質(zhì)量要求。 8、新氫壓縮機、循環(huán)氫壓縮機采用電動往復(fù)式，均為一開一備。 9、柴油產(chǎn)品進空