國內外主要加氫裂化裝置生產技術水平調查

1、國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置加氫裂化裝置摘要：本裝置主要介紹了 UOP、Chevron、IFP、Lummus、和 MobilAkzoKelloggFina聯盟等公司的加氫裂化技術及其最新的技術進展。并介紹了國內加氫裂化技術的現狀及新工藝、新技術，對國內外加氫裂化裝置的物耗能耗進行了分析。最后介紹了中油公司的加氫裂化技術的現狀及存在的問題，闡明了中油公司要想適應 21 世紀世界經濟發(fā)展對煉油業(yè)和石油產品的新需求，就要加快發(fā)展加氫裂化技術的觀點。1 概述近年來，世界石油儲量、產量及消費量不斷增加，截止2002年底，世界石油剩余探明可采儲量為1661

2、億噸1，全球石油消費量35億噸，在世界能源消費結構中占40%的份額。年消費量到2020年將增至58億噸2，在能源消費結構中仍將保持40%的份額，因此石油至二十一世紀中葉將繼續(xù)保持其世界第一能源的統(tǒng)治地位。未來輕質燃料需求將增多，汽煤柴仍將是主要的運輸燃料，運輸燃料占石油市場的比例將從1973年的37%、1990年的46%、2000年的50%上升到2020年的56%3。21世紀中間餾分油在煉制產品需求中將占更大比例，預計到2010年柴油和航空煤油需求量占油品總需求量的比例將從目前的38%增加到45%4，目前世界上對燃料油、中間餾份油（柴油和噴氣燃料）、汽油消費總量的變化情況見圖1，由圖中可以看出

3、，未來汽油的消費量不會有大的變化，而柴油需求量會繼續(xù)增加。圖 1世界石油產品需求量5207國內外主要煉油裝置生產技術水平調查之四加氫裂化裝置目前世界上大多數國家為了節(jié)約有限的石油資源，提倡和開發(fā)柴油機的汽車。近年來柴汽比不斷上升,表 1 是目前各國家和地區(qū)所消費的柴汽比。表 1世界各國和地區(qū)消費的柴汽比6地區(qū)（國家）北美美國中南美西歐東歐獨聯體中東柴汽0.440.511.341.601.561.68地區(qū)（國家）非洲亞太地區(qū)日本韓國中國印度柴汽1.211.701.833.831.406.00目前世界各國環(huán)保法規(guī)日趨嚴格，對汽柴油的質量要求越來越嚴。油品的質量正從常規(guī)車用燃料向低排放的清潔燃料和超

4、低排放的超清潔燃料方向發(fā)展。歐盟從 2005 年 1 月開始，將全面推廣使用硫含量小于 50g/g 的超清潔汽油和柴油，2008 年硫含量不得高于 10g/g；美國從 2004 年開始推廣使用超清潔新配方燃料，汽柴油的硫含量都要降低到 30g/g 以下，2007年 100%汽油必須達到此規(guī)格要求，因此向社會提供更多更好的清潔燃料正成為世界煉油業(yè)共同的一項發(fā)展戰(zhàn)略。世界各國煉油廠加工含硫原油和高硫原油的比例將越來越大，上個世紀九十年代中期，全球煉油廠加工原油的平均相對密度為 0.8514.,平均硫含量為 0.9%。進入二十一世紀以后，原油平均相對密度將升至 0.8633，硫含量將升至 1.6%7

5、。此外，原油中的其他雜質含量（鐵、釩、鎳）也呈上升趨勢。因此原油密度變大，硫含量增加，是未來原油質量變化的總趨勢。加氫裂化是原料油在高溫高壓臨氫及催化劑存在下進行加氫、脫硫、脫氮、分子骨架結構重排和裂解等反應的一種催化轉化過程，是重油深度加工的主要工藝手段之一。它可以加工的原料范圍寬，包括直餾汽油、柴油、減壓蠟油、常壓渣油、減壓渣油以及其它二次加工得到的原料如催化柴油、催化澄清油、焦化柴油、焦化蠟油和脫瀝青油等，可以生產的產品品種多且質量好，通?？梢灾苯由a優(yōu)質液化氣、汽油、煤油、噴氣燃料、柴油等清潔燃料和輕石腦油、重石腦油、尾油等優(yōu)質石油化工原料。輕石腦油既可直接用于調合生產高辛烷值汽油，也

6、可用于生產化工溶劑油，并可用作制氫和生產乙烯原料。重石腦油芳烴潛含量高，硫氮含量低，是催化重整生產高辛烷值汽油或輕芳烴的優(yōu)質進料。尾油BMCI 值低，是生產乙烯或高粘度指數潤滑油的優(yōu)質進料。除此之外，加氫裂化還具有生產靈活性大和液體產品收率高等特點。特別是從含硫原油的減壓瓦斯油、催化循環(huán)油和焦化瓦斯油生產最大量噴氣燃料和低凝點柴油，這種優(yōu)勢是其它任何煉油技術都不具備也是不可替代的。加氫裂化技術將成為 21 世紀煉油生產結構調整和產品升級換代、加工高硫高金屬原油、生產超清潔燃料的核心技術。截止 2003 年 1 月，全世界共擁有 722 座煉油廠，原油加工能力為 40.94 億噸年，比 1991

7、 年的 37.49 億噸年提高了 3.45 億噸年，增長了 9.20%8；世界加氫裂化的能力發(fā)展很快，208國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置據內部資料報道,到 1999 年底世界上加氫裂化工藝裝置共 151 套，加氫裂化加工能力從 1991 年的 15100 萬 t/a9增加到 2002 年的 22200 萬 t/a8,世界加氫裂化加工能力提高了 47%，遠高于同期原油加工能力的增長速度 9.2%，占世界原油加工能力的比例從 1991 年的 4.03%提高到2002 年的 5.42%。世界主要國家加氫裂化能力見表 2。近幾年世界加氫裂化裝置加工能力

8、增長情況見表 3。表 2世界主要國家加氫裂化能力及占原油一次加工能力的比例89原油加工能力加氫裂化裝置加工能力占本國原油一次加工能占世界加氫裂化/萬 ta-1/萬 ta-1力的比例/%能力的比例/%國家19912002199120021991200219912002世界37490040938815100221864.035.42100100美國7663383117618273748.078.8740.9433.24俄羅斯271771920.710.87日本23062238358238493.573.565.453.83中國226416102.692.75韓國128016004.692.70意大

9、利119321150432513792.7211.992.156.22德國10309113368518818.257.785.643.97加拿大952599171043130810.9513.196.915.90沙特87256597.552.97伊朗3600737046669912.949.483.093.15荷蘭609360342658284.3513.721.753.73科威特4095444685081920.7618.425.633.69表 319972002 年世界加氫裂化裝置加工能力10（單位：億噸/年）年代199719981999200020012002加氫裂化1.782.042.

10、012.122.152.22截止 1999 年世界加氫裂化裝置情況見表 4。由于高壓加氫裂化的投資和操作費用比中壓加氫裂化約高 30%左右，為了提高產品競爭力，中壓加氫裂化技術在近年來得到較快發(fā)展，為生產優(yōu)質柴油和乙烯原料提供重要的技術支撐。表 41999 年底世界加氫裂化裝置統(tǒng)計5類型餾份油高壓加氫裂化中壓加氫裂化渣油加氫裂化潤滑油加氫裂化套數110181310預計 20022005 年世界加氫處理、催化裂化、加氫裂化、催化重整四類催化加工裝置加工能力共增加 3.82 億噸/年，年均增長 3.7%，其中加氫裂化加工能力增長速度最快，年均增長8.3%，增加 0.555 億噸/年，達到 2.77

11、1 億噸/年，以滿足清潔燃料市場需求。詳見表 5。209國內外主要煉油裝置生產技術水平調查之四加氫裂化裝置表 52005 年加氫裂化裝置加工能力預測10（單位：萬噸年）2002 年加工能力20022005 年20022005 年2005 年加工能力正在新增加工能力還將新增加工能力221852675285027710根據已經發(fā)表的新建和擴建建設計劃，預計到 2005 年世界上加氫裂化裝置能力約增加2862 萬噸/年，世界各地區(qū)新增的加氫裂化裝置能力見表 6。表 620022005 年世界各地區(qū)新增的加氫裂化裝置能力10（單位：萬噸年）北美亞太西歐俄羅斯-東歐中東南美總計5002502101025

12、6.587128622 國外加氫裂化裝置生產技術水平加氫裂化技術自 1959 年在美國里奇蒙煉廠首次工業(yè)應用以來，經過幾十年的發(fā)展和完善，工藝已經比較成熟,工藝流程基本定形。目前國外掌握加氫裂化技術的主要公司有 UOP、Chevron、Lummux、IFP 和 MobilAkzoKelloggFina 聯盟等。各國各家公司的基本原理相同，工藝流程大同小異。主要有 3 種：（l）兩段加氫裂化流程。這是二十世紀 60 年代初期由直餾 LGO 和催化裂化 LCO 生產石腦油采用的流程。加工 VGO 生產最大量石腦油也采用這種流程；（2）單段循環(huán)流程。加工 VGO，生產最大量的中餾分油（航煤和柴油）。

13、采用這種流程，柴油、航煤和石腦油的轉化率一般接近 100%；（3）單段一次通過流程。加工 VGO 生產石腦油和中餾分油尾油用作催化裂化原料，潤滑油原料（基礎油）或乙烯裝置原料。加氫裂化工藝可分為高壓加氫裂化和中壓加氫裂化或緩和加氫裂化。高壓加氫裂化工藝可以加工各種重質原料油，生產優(yōu)質汽、煤、柴、潤及化工石腦油和蒸汽裂解制乙烯原料。高壓加氫裂化包括單段串聯、兩段和單段等工藝，并且根據用戶對目的產品要求的不同，可以選擇不同類型的催化劑和不同的工藝條件，控制不同的單程轉化率，并可按一次通過中間餾分或尾油部分或全部循環(huán)方式運行，循環(huán)切割點也可以根據需要靈活設定,因此靈活性大，適應性強、可以滿足用戶的不

14、同需要。對于希望從有限原料油最大量生產化工石腦油和蒸汽裂解制乙烯原料的企業(yè)，則可以選擇中間餾分全循環(huán)單段串聯高壓加氫裂化工藝；對于以化工石腦油和蒸汽裂解制乙烯原料為主要目的的產品并同時希望兼產部分優(yōu)質中間餾分油產品的企業(yè)，則宜采用單段串聯一次通過高壓加氫裂化工藝。在 21 世紀人類環(huán)境保護意識進一步強化之際，高壓加氫裂化技術以其原料適應性好、產品質量卓越等不可替代的優(yōu)勢，仍將具有強勁的發(fā)展前景。降低高壓加氫裂化的投資和操作費用的最直接辦法是降低操作壓力，即中壓加氫裂化。210國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置與高壓加氫裂化相比，中壓加氫裂化裝置的建設

15、投資和操作費用均有明顯的下降，因此受到國內外煉油界的普遍關注。盡管從 80 年代開始中壓加氫裂化技術的開發(fā)十分活躍，但由于受產品質量、轉化深度、原料適應性裝置靈活性等因素的限制，中壓加氫裂化不會象高壓加氫裂化那樣在工業(yè)上得到廣泛應用，難以代替高壓加氫裂化工藝。2.1 UOPUncoal 公司的加氫裂化工藝2.1.1 Unicracking 工藝Unicracking 工藝是目前世界上使用最為廣泛的一種餾分油加氫裂化工藝過程。它由 UOP和 Unocal 公司合作開發(fā)。工藝條件取決于原料性質和產品要求,壓力一般在 3.522MPa，溫度在 280475。該工藝可將重質餾分油在 90%以上的收率下

16、加氫裂化為高質量的輕餾分油，能與流化催化裂化和焦化過程相組合，高效地生產優(yōu)質產品。Unicracking 工藝加工的原料包括常壓瓦斯油、減壓瓦斯油、催化裂化渣油催化裂化循環(huán)油、焦化瓦斯油、脫瀝青油以及生產液化石油氣的石腦油。原料的靈活性大（見表 7），轉化率高，目的產品收率高，原料油中的硫氮化合物轉化為 H2S 和 NH3，可以回收，解決環(huán)境污染問題。表 7Unicrackingr 工藝加工原料的靈活性6原料產品石腦油丙烷和液化石油氣煤油石腦油直餾柴油石腦油或噴氣燃料常壓瓦斯油（AGO）石腦油、噴氣燃料、柴油天然氣冷凝物石腦油減壓瓦斯油（VGO）石腦油、噴氣燃料、中餾份油、潤滑油料催化裂化輕循

17、環(huán)油（LCO）石腦油催化裂化重循環(huán)油（HCO）石腦油、中餾份油焦化輕瓦斯油（LCGO）石腦油焦化重瓦斯油（HCGO）石腦油、中餾份油脫瀝青油和脫金屬油石腦油、噴氣燃料、中餾份油、潤滑油料常壓蒸餾塔底油石腦油、中餾份油、減壓瓦斯油、低硫殘余燃料減壓蒸餾塔底油石腦油、中餾份油、減壓瓦斯油、低硫殘余燃料Unicracking 有四種工藝流程：一次通過：費用最低，可加工非常重、高沸點的進料，其塔底產品價值高，可作 FCC、烯烴和潤滑油裝置的進料。裝置 VGO 轉化率為 3090v%。單段流程：100%轉化率時，費用最低，適中的產品分布和產品質量靈活性，對于中等規(guī)模的裝置，轉化率為 100%時，投資效益

18、最好。兩段流程：對大型化的裝置投資效益最好，產品質量和產品分布靈活性高。單獨加氫處理流程：當原料較特殊時，如含氮量非常高，或211國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置對產品分布或產品質量特殊要求時，便用這一流程。單段一次通過流程是目前最普遍應用的加氫裂化工藝流程6，流程圖見 2。其設計壓力可以從中壓到高壓，但大多數新建的部分轉化裝置設計為高壓的，所以能生產 A-l 級質量的噴氣燃料和較高十六烷指數的柴油。圖 2 Unicracking 一次通過工藝流程11該工藝的目的產品包括生產汽油、噴氣燃料、柴油、潤滑油料、乙烯裝置料、高質量催化裂化原料和液化石油氣

19、。所得產品的特點是硫含量和氮含量均低；重石腦油是較好的理想原料；柴油十六烷值最高達 5070，在單程通過的情況下，塔底油是優(yōu)良的 FCC 原料油、蒸汽裂解原料和潤滑油原料油。Uncracking 工藝一般采用的原料、產品收率見表 8。表 8 Uncracking 裝置的原料、產品收率12原料類型催化裂化循環(huán)減壓瓦斯油流化焦化瓦斯油油混合料比重指數/0API27.822.78.4沸程，10%/249366338終沸點/357546593硫/m/%0.542.44.57氮/m/%0.0240.080.269主要產品汽油噴氣燃料柴油催化裂化原料產率/v%（對原料）丁烷16.06.33.85.2輕汽油

20、33.012.97.98.8重石腦油75.011.09.431.8噴氣燃料89.0柴油94.133.8316以上瓦斯油35.0氫耗/m3/ m3382331276445部分轉化一次通過 Unicracking 的產品收率（m%）為：噴氣燃料 33.0，重柴油 30.6，最212國內外主要煉油裝置生產技術水平調查之四加氫裂化裝置大量柴油 63.6，未轉化油 18.2，總 C+597.0。產品質量見表 9(數據來源：國內外加氫裂化發(fā)展現狀，中國石化北京設計院，1998)。表 9部分轉化一次通過 Unicracking 裝置的產品性質產品比重指數煙點/mm十六烷值芳烴/v%硫/m%噴氣燃料44422

21、925-712-重柴油3938-6260-全沸程柴油4241-5452-0.05未轉化油3837-0.05表 10 對比了將氮含量高的減壓瓦斯油作為 FCC 原料的中型裝置數據。表 10 FCC 原料油對比6項目未處理間接脫硫處理單程通過加氫裂化餾程（D1160）/10%終餾點402555419555418555相對密度（15）0.9190.8950.857氮含量/gg-1總氮14409506堿氮5203201硫含量/%1.80. 20. 002殘?zhí)?%0.30.10.1FCC 轉化率及液收/%轉化率72.882.186.9C3C4 烯烴13.518.819.3C5 汽油56.361.266.

22、4輕循環(huán)油19.514.510.4綜合液體收率/%C5 汽油56.354.058.9輕循環(huán)油+柴油19.525.838.7總液收75.879.897.6Uncracking 流程中所用的催化劑是將加氫處理和裂化催化劑或無定型催化劑相結合，這也取決于目的產品的要求。Uncoal 開發(fā)的加氫裂化催化劑，已形成了 5 個系列13：第 I 系列是生產最大量汽油（石腦油）和部分噴氣燃料的貴金屬分子篩加氫裂化催化劑，用于兩段裝置，也可用于單段串聯裝置；第 II 系列是生產最大量汽油（石腦油）和部分噴氣燃料的非貴金屬分子篩加氫裂化催化劑，用于兩段裝置，也可用于單段串聯裝置；第 III 系列是靈活生產汽油（石

23、腦油）、噴氣燃料和柴油的非貴金屬分子篩加氫裂化催化劑，用于單段串聯裝置，也可用于兩段裝置；第 IV 系列是生產最大量中餾分油和少量汽油（石腦油）的非貴金屬分子篩加氫裂化催化劑，主要用于單段串聯裝置；第 V 系列是與分子篩加氫裂化催化劑配套的加氫預處213國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置理催化劑。用該工藝建設加氫裂化裝置單位能力（bpsd）的投資費用為 20004000 美元，每十億桶（bbl）原料消耗燃料 74127MJ，耗電 710KWh12。1964 年在 Unocal 公司洛杉磯煉油廠投產的 Uncracking 加氫裂化裝置是采用 Unoc

24、al 加氫裂化技術的第一套工業(yè)裝置，加工能力是 80 萬 t/a，采用兩段流程，第二段用加氫裂化催化劑HC-11（鈀-Y 型分子篩），以 LVGO 和 LCO 為原料，生產汽油。其主要特點是，原料油先進行加氫預處理，特別是加氫脫氮（以保護分子篩催化劑的活性），然后進入第二段進行加氫裂化。到 2002 年底世界上采用 Uncracking 技術的工業(yè)裝置 151 套，包括由競爭技術改造過來的裝置。自 1990 年以來，采用 UOP 技術新建的加氫裂化裝置就有 44 套，其中 1999 年以來新建的裝置就有 12 套。裝置總處理能力超過 17000 萬噸年 12，其中約 50%生產石腦油（重整料和

25、芳烴料）或石腦油噴氣燃料，40%生產最大量中間餾份油，10%生產潤滑油料、乙烯料和液化氣。2.1.2 分別進行加氫處理和加氫裂化的雙反應器部分轉化新工藝這是 UOP 公司在常規(guī)部分轉化加氫裂化工藝的基礎上開發(fā)的一種新工藝。這種新工藝的主要特點是采用雙反應器，加氫處理與加氫裂化分別在不同的反應器中進行，不是全部新鮮原料油都進入加氫裂化反應器。有三種方案可供選擇（如圖 3、圖 4、圖 5）。圖 3 兩段部分轉化加氫裂化流程14圖 4 并聯反應器一次通過加氫裂化流程14圖 5 改變流向的兩段加氫裂化流程14這種雙反應器的部分轉化新工藝比單反應器部分轉化工藝有更大的靈活性。因為煉油廠214國 內 外

26、主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置可以根據實際情況和需要，把欲加氫處理的原料進行加氫處理，把欲加氫裂化的原料進行加氫裂化。根據對產品質量的要求，對質量不好的 LCO 和 HCO，可以進行加氫處理，也可以進行加氫裂化。VCO 原料可以分為輕餾分和重餾分，把較容易轉化的餾分送進反應器 2 進行加氫裂化，把較難轉化的餾分送進反應器 1 進行深度加氫處理。加氫處理反應器 1 的苛刻度主要由未轉化尾油中含硫量指標決定。加氫裂化反應器 2 的苛刻度由餾分油產品的質量指標決定。這樣可以在總轉化率不高的條件下得到高質量產品，其關鍵是加氫處理和加氫裂化分別在不同反應器中進行。其反

27、應壓力是 10.5MPa，但其總轉化率低于常規(guī)部分轉化加氫裂化，可是還能生產含硫量小于 50g/g、十六烷值指數大于 50 的柴油和低硫高質量的催化裂化原料油。常規(guī)部分轉化加氫裂化流程與完全轉化加氫裂化類似，但與操作壓力是 14.017.6MPa的加氫裂化相比較，因為反應壓力低，所以餾分油產品質量也要稍差一些。由 UOP 公司設計，在壓力 10.5MPa 下操作的常規(guī)部分轉化加氫裂化裝置，一套建在歐洲一家煉油廠，加工能力 15000 萬 t/a，1993 年投產；另一套建在拉美一家煉油廠，加工能力 15000萬 t/a，1999 年投產13，均采用部分轉化加氫裂化工藝。2 個裝置的設計壓力是

28、9.710MPa,使用沸石裂化催化劑。具體操作情況見表 11。拉丁美洲裝置使用低沸石加氫裂化催化劑,生產的催化原料硫含量低于 0.1%,柴油硫含量低于 0.01%,最低十六烷值是 45。歐洲裝置使用高沸石加氫裂化催化劑,可以在 2 種轉化率下操作,35%的低轉化率和 65%的高轉化率。它主要在高轉化率下工作,其生產的催化原料中硫和氮的含量非常低,柴油中硫含量低于 0.001%,十六烷值是54。具體操作情況見表 11，兩個裝置的收率和產品性能列于表 12。歐洲煉廠主要生產噴氣燃料和柴油,而拉丁美洲煉廠主要生產全餾程柴油。表 11常規(guī)部分轉化加氫裂化裝置工業(yè)性能15拉丁美洲煉廠歐洲煉廠低壓轉化高壓

29、轉化開工時間/年199919931993進料SR VGOHVGOHVGO進料量/萬 ta-1150175150分離器壓力/ MPa(表)9.659.909.90有無循環(huán)氣體有無無總轉化率/ v%403667轉化點/371.1371.1371.1進料性質比重/ API23.821.521.5硫含量/ m%1.02.12.1氮含量/ gg-11，0001，1901，190殘?zhí)?m%0.250.70.7215國 內 外 主 要 煉 油 裝 置 生 產 技術 水 平 調 查 之 四加氫裂化裝置金屬(Ni + V)含量/ gg-10.971.11.1終餾點/535583.9615. 6216國內外主要煉

30、油裝置生產技術水平調查之四加氫裂化裝置表 12常規(guī)部分轉化加氫裂化裝置收率和產品質量15收率/ v%C5 126.7石腦油3.26.617.3煤油 (126.7260)12.99.220.7柴油 (260371.1)26.924.630.1總中間餾分油39.833.850.8產品性質煤油硫含量/ gg-11001510煙點/ mm151519重柴油硫含量/ gg-11002010十六烷值指數494854全餾分柴油硫含量/ gg-1100十六烷值指數45370 FCC 進料比重/ API302831硫含量/ gg-11，0005030氮含量/ gg-1300105部分轉化加氫裂化工藝的應用使催化

31、原料的質量更好。表 13 列出了未經處理的催化原料和經部分轉化加氫裂化處理的催化原料的一些比較數據。從表 13 可以看出,由于應用了部分轉化加氫裂化工藝,催化原料的質量有很大的提高,車用燃料產量明顯增加,產品中燃料油和焦炭的產量大幅減少,為煉廠帶來經濟效益。表 12未經處理的基本情況與經部分轉化加氫裂化處理情況的比較數據14原料處理未經處理經過處理操作壓力100API 密度20.528.5硫含量/%2.60.05氮含量/gg-1880440殘?zhí)?%0.40.1產品收率/%（總進料質量）C3C416.312.8C5+液態(tài)烴74.081.2粗汽油+柴油59.378.6燃料油14.72.6石油焦5.

32、42.5對催化原料進行部分轉化加氫裂化處理,減少了產品中的硫含量,使其能夠滿足清潔燃料217國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置的要求。提高了柴油的十六烷值,生產出高質量產品,滿足目前世界各國對產品質量不斷提高的要求。增加產品的收率,提高煉廠的經濟效益。2.1.3 UOP 開發(fā)的稠環(huán)芳烴分離系統(tǒng)Unicracking 技術最新最重要的工藝改進之一是控制過程中出現的稠環(huán)芳烴。其好處在于：防止設備結垢；減少催化劑結焦，延長催化劑壽命；避免裝置在接近 100%轉化率的條件下運轉時排出大量尾油；可加工干點更高的原料，提高石腦油和中間餾分油的收率，從而提高煉廠的

33、經濟效益。有三種方法可以控制稠環(huán)重芳烴。其一是增加熱分離器，實際上新建的高轉化率裝置均在反應器的下游加了一個熱分離器，使反應器流出物在高溫下直接進入分餾部分，使多環(huán)重芳烴在低壓部分被分離出來之前，保留在溶液中。一旦芳烴進人分餾部分，可通過在分餾塔底排放掉一股物流而將其脫除；其二是間接循環(huán)，即將循環(huán)油送進減壓塔，由此將大部分多環(huán)重芳烴分出來，作為不合格蠟排出。原料油由減壓塔送進加氫裂化裝置。到 1991 年己有 4套工業(yè)裝置采用間接循環(huán)方式。其三是 UOP 的選擇性吸附分離。稠環(huán)重芳烴的吸附選用一種專有的低成本、高選擇性的吸附劑，在液體循環(huán)物流回加氫裂化反應器之前，對其進行處理。從物流中除去多環(huán)

34、重芳烴，可以確保其在加氫裂化裝置物流中的濃度處于低水平，并使高壓反應設備不出現臟污。對于轉化率達到 100%（體）的加氫裂化裝置，不會因稠環(huán)重芳烴臟污而造成停車。UOP 公司開發(fā)的加氫裂化循環(huán)油中稠環(huán)芳烴活性炭吸附分離系統(tǒng)，1990 年 5 月首次在泰國拉差煉油廠的加氫裂化裝置上投入工業(yè)應用。 這套裝置加工能力是 85 萬 t/a，采用 DHC8 催化劑，單段全循環(huán)流程，最大量生產中間餾分油。采用稠環(huán)芳烴吸附分離系統(tǒng)以后,裝置進料量由 98.8m3/h 升至 106.3m3/h（提高 7%（v），轉化率由 92.6%（v）升至 98.9%（v）（提高 6.3%（v），噴氣燃料+柴油收率由 81

35、.4%(v)升至 88.6%（v）（提高 7.2%（v），石腦油收率由 192%（v）升至 22.1%(v)（提高 2.9（v），排出尾油由 8.6%(v)減至 l.1%（減少7.5%（v），經濟效益提高 10%左右。除此之外，避免了冷凝部分結垢，還可以提高原料油干點，延長催化劑壽命。1996 年 8 月投產的印度門格洛爾煉油廠的 100 萬 t/a 加氫裂化裝置采用了一套同樣的稠環(huán)芳烴吸附分離系統(tǒng)，原料油轉化率接近 100%，催化劑壽命 23 年16。Chevron 公司介紹，采用無定形催化劑 ICR-106、ICR-120 或 ICR-202，可以減少循環(huán)油中稠環(huán)芳烴的生成和積累，但不能避

36、免生成和積累。采用一臺熱分離或間接循環(huán)辦法，除增加投資外，也不能最終解決問題；而采用活性炭吸附分離系統(tǒng)，雖然增加投資，但提高了進料量和產品收率，減少尾油排放量，還提高了經濟。與一個在 95%轉化率下操作的標準加氫裂化裝置相比較，這一改進每年可得 300 萬美元的額外產品收入6，而用于分離稠環(huán)重芳烴進行改造218國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置所需投入的費用，回收期不到一年。2.2 Chevron 公司的 Isocracking 加氫裂化工藝美國 Chevron 公司的 Isocracking 是世界上最早工業(yè)化的加氫裂化工藝,采用無定形沸石催化劑，

37、其獨特的共凝膠（COGEL）催化劑可以用于最大限度地生產中間餾分油。該工藝的最大特點是可在大空速下操作，而且中間餾份油收率很高。采用 Chevron 的 Isocracking 工藝可以處理石腦油、常壓瓦斯油（AGO）、減壓瓦斯油（VGO）、催化裂化油以及焦化、加氫處理和溶劑脫瀝青等裝置的油品。生產輕質、優(yōu)質、高價值的產品：液化石油氣、汽油、催化重整裝置進料、噴氣燃料、煤油、柴油、潤滑油、低硫燃料油調合料以及催化裂化或乙烯裝置的原料。Isocracking 工藝一般采用的原料、產品收率及質量見表 14。表 14Isocracking 裝置的原料、產品收率及產品性質17原料石腦油催化裂化輕循環(huán)油

38、減壓瓦斯油減壓瓦斯油催化劑級數1222比重指數/0API72.524.625.821.6ASTM 10%干點/68/143248/333393/566393/593硫/W%0.0050.61.02.5氮/g/g0率/V%丙烯553.4異丁烯299.13.02.5正丁烷194.53.02.5輕石腦油2330.011.97.0重石腦油78.714.27.0煤油86.848.0柴油50.0產品質量煤油煙點/mm2828柴油十六烷值58煤油冰點/53.959.4柴油傾點/23.3Chevron 公司的 Isocracking 工藝有三種操作形式：一段一次通過式異構裂化，主要產

39、品有石腦油、噴氣燃料、柴油、低硫燃料油、潤滑油基礎油和乙烯原料；二段循環(huán)式異構裂化，產品有石腦油、噴氣燃料或石腦油、柴油或液化石油氣；二段異構化，第一段主要脫硫脫氮，第二段則全部裂解，比帶循環(huán)的溫度、氫耗小，可最大限度地生產噴氣燃料。典型工藝流程圖見圖 6。219國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置圖 6 Isocracking 加氫裂化工藝流程17Chevron 公司的加氫裂化技術的開發(fā)是從無定形加氫裂化催化劑開始的，20 世紀 70 年代以后開始開發(fā)分子篩加氫裂化催化劑。近 40 年的開發(fā)，已經形成了 5 個主要系列13：第 l 系列是生產最大量中

40、間餾分油的非貴金屬無定形催化劑，既可以用于單段裝置，也可以用于兩段裝置；第 II 系列是生產最大量中餾分油的非貴金屬分子篩催化劑,主要用于單段裝置；第 III系列是靈活生產汽油、噴氣燃料和柴油的非貴金屬分子篩催化劑，主要用于單段裝置；第 IV系列是生產最大量汽油（石腦油）和部分噴氣燃料的非貴金屬分子篩催化劑，主要用于兩段加氫裂化裝置；第 V 系列是生產最大量汽油（石腦油）和噴氣燃料的貴金屬分子篩催化劑，主要用于兩段加氫裂化裝置。Chevron 公司專門為高含氮 VGO 生產中餾分油設計、首次用共沉法生產的非貴金屬無定雙功能催化劑 ICR-106，因為加氫組分得到優(yōu)化分散，其加氫裂化性能和脫氮性

41、能都優(yōu)于浸漬法生產的其前身 ICR-102，能直接使 VGO 加氫裂化（不經預處理）生產優(yōu)質噴氣燃料、柴油、潤滑油料和乙烯料。其優(yōu)點有三：一是加工同樣數量和質量的原料油，用 ICR-106 催化劑的體積為 ICR102 的 35%；二是噴氣燃料和柴油的收率達 95%（v），石腦油只有 15%（v）；三是產品質量好，運轉時間相同時噴氣燃料芳烴含量低，柴油收率相同時傾點低，轉化率相同時潤滑油料的粘度指數高；四是穩(wěn)定性好。用共沉法生產的 ICR120 是 ICR-106 的替代產品，其活性和穩(wěn)定性都優(yōu)于 ICR-106，直到目前為止仍是 Chevrn 公司生產噴氣燃料和柴油最好的也是用量最大的催化劑

42、。19691993 年間共生產了 3.4 萬 t，90 年代初期在運轉中的 30 多套工業(yè)裝置都采用這幾種催化劑13。Chevron 公司的加氫裂化催化劑 ICR-142 和 ICR150 也是目前比較好的生產潤滑油基礎油料的催化劑。目前世界上已投產的潤滑油加氫裂化裝置中 80%220國 內 外 主要 煉 油 裝置 生 產 技術 水 平 調查 之 四加氫裂化裝置都是采用 Chevron 公司技術。使用該工藝建設一套 150 萬噸年的裝置，以中東減壓瓦斯油為原料，僅包括現場設備和第一次催化劑填裝，按 2002 年美國墨西哥灣地區(qū)價格計算，單位能力（bpsd）投資為 3000美元；每百萬桶原料典型消耗數值如表 15：表 15Isocracking 工藝的典型消耗指標17燃料（當量燃料油）/加侖1電/kwh7凈產蒸氣，（150Pa）/磅50冷卻水/加侖3301959 年 7 月由 Chevron 公司設計的 5 萬 t/