重油轉(zhuǎn)化--21世紀(jì)石油煉制技術(shù)的焦點(diǎn)

1、煉油設(shè)計(jì)PETROLEUM REFINERY ENGINEERING1999年 第29卷 第12期 Vol.29 No.12 1999重油轉(zhuǎn)化21世紀(jì)石油煉制技術(shù)的焦點(diǎn)李志強(qiáng)摘要：由于常規(guī)石油資源的可利用量日益減少，在全世界資源中數(shù)量相當(dāng)可觀的重質(zhì)原油將成為21世紀(jì)的重要能源。同樣，我國(guó)大多數(shù)原油較重，減壓渣油含量一般高達(dá)40%50%，甚至更高。因此，如何采用脫碳和加氫等轉(zhuǎn)化工藝加工重質(zhì)原油或渣油就成為當(dāng)今世界各國(guó)石油加工的重要課題和提高煉油廠經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。主題詞：重質(zhì)原油渣油加工綜合利用催化裂化加氫處理延遲焦化瀝青燃料油技術(shù)發(fā)展水平HEAVY OIL UPGRADINGA FOCUS

2、OFPETROLEUM REFINING TECHNIQUES IN 21ST CENTURYLi ZhiqiangBeijing Design Institute of SINOPEC Engineering Incorporation(Beijing,100011)Abstract Because the conventional petroleum resources are becoming increasingly short,heavy crude becomes an important energy source in the 21st century due to its c

3、onsiderable reserves.Most of the Chinese crudes are heavy crudes.Of which the vacuum reside contents are generally 40%50%,or even higher.Therefore,by decarbonization and hydroupgrading to process heavy crude or residue is important problems of petroleum processing in the world and important methods

4、to enhance economic benefits of the refineries.Heavy oil upgrading is an important petroleum refining technique in the 21st century.Keywords heavy crude,residue,processing,comprehensive utilization,catalytic cracking,hydrotreating,delayed coking,asphalt,fuel oil,state-of-the-art全世界常規(guī)石油資源的可供利用量在日益減少，

5、而重質(zhì)原油資源量超過6 Tt，因而重質(zhì)原油將成為21世紀(jì)的重要能源。我國(guó)大多數(shù)原油較重，減壓渣油的含量一般高達(dá)40%50%。特別需要指出的是在減壓渣油中，重質(zhì)非飽和烴組分占一半以上，除芳香組分含一些非烴類外，其他主要的非烴組分都在膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中(尤其是膠質(zhì))。此外，產(chǎn)量日益增長(zhǎng)的稠油，其相對(duì)密度高達(dá)0.98以上。因此如何轉(zhuǎn)化這些重質(zhì)原油和大量的減壓渣油，就成為21世紀(jì)我國(guó)煉油工業(yè)的重要課題。近年來(lái)，由于國(guó)內(nèi)對(duì)石油產(chǎn)品需要的迅速增長(zhǎng)、輕質(zhì)油與重質(zhì)油價(jià)格差異的加大以及政府稅收和政策性的調(diào)節(jié)，促使石化企業(yè)、科研開發(fā)和工程設(shè)計(jì)單位聯(lián)合，以探索有效利用重油的商業(yè)政策和致力于開發(fā)與完善各種重油轉(zhuǎn)化工藝。因

6、此，我國(guó)在重油轉(zhuǎn)化領(lǐng)域已取得了許多重大的技術(shù)進(jìn)展，如脫碳和加氫工藝有了新的發(fā)展與突破、溶劑萃取瀝青和膠質(zhì)的改性工藝日趨完善、以及許多不同工藝聯(lián)合的組合工藝等，為重油轉(zhuǎn)化提供了多種可供選擇的手段。1脫碳工藝延遲焦化和重油催化裂化在脫碳工藝中仍占主導(dǎo)地位，是重要的重油加工手段。1.1延遲焦化1.1.1世界延遲焦化現(xiàn)狀據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，1991年世界主要地區(qū)延遲焦化裝置約有81套，處理能力達(dá)110.41 Mt/a；到1994年增加到112套，處理能力增至143.0 Mt/a；1997年初全世界延遲焦化總處理能力達(dá)185.57 Mt/a；1998年初延遲焦化裝置增加到133套，總處理能力增加到190.51

7、Mt/a。1997年初全世界有焦化裝置的國(guó)家為26個(gè)，1998年為28個(gè)。1997年和1998年初世界焦化處理能力排名前10位的國(guó)家見表1。表11997年和1998年初焦化處理能力世界排名前10位國(guó)家Mt/a項(xiàng)目焦化處理能力1997年1998年美國(guó)101.69101.54中國(guó)17.3317.33*原蘇聯(lián)13.3913.39阿根廷5.816.08德國(guó)4.815.97日本4.584.43巴西2.664.33英國(guó)3.853.85羅馬尼亞3.733.67科威特3.303.30*按我國(guó)統(tǒng)計(jì)應(yīng)為16.01 Mt/a。據(jù)預(yù)測(cè)，到2000年美國(guó)將增加延遲焦化能力約11.4015.37 Mt/a。今后20年內(nèi)美

8、國(guó)將為延遲焦化投資70×108 US，其中30×108 US用來(lái)增加生產(chǎn)能力，10×108 US維持裝置生產(chǎn)能力，其余30×108 US用于滿足空氣清潔修正案要求所需的項(xiàng)目。1.1.2國(guó)外延遲焦化技術(shù)的進(jìn)展國(guó)外延遲焦化技術(shù)的發(fā)展以美國(guó)為代表，其顯著特點(diǎn)之一是裝置規(guī)模趨于大型化。據(jù)1997年統(tǒng)計(jì)，單套裝置規(guī)模一般在1.753.0 Mt/a，最大的為5.45 Mt/a(見表2)。 表21997年美國(guó)焦化裝置加工能力公司裝置數(shù)加工能力/Mt.a-1Mobil510.66Chevron37.82Exxon15.4512.0421.80Shell11.151Amo

9、co38.61Texaco Ref.& Marketing34.13Citgo38.01CONOCO35.18Koch Refining24.68ARCO12.81靈活焦化；流化焦化。美國(guó)焦化技術(shù)以Foster Wheeler Energy(FW)公司的延遲焦化技術(shù)為代表。該公司從19821995年共設(shè)計(jì)延遲焦化裝置47套。19901995年，世界上(除中國(guó)外)建設(shè)的54套延遲焦化裝置中，有20套是采用FW公司技術(shù)建設(shè)的。1998年，該公司為印度Reliance工業(yè)有限公司煉油廠設(shè)計(jì)建成的延遲焦化裝置處理能力達(dá)6.73 Mt/a。該公司為委內(nèi)瑞拉Sincor煉油廠設(shè)計(jì)的處理能力為7.7

10、 Mt/a的延遲焦化裝置，預(yù)計(jì)2002年2月建成。對(duì)于生產(chǎn)燃料級(jí)焦炭的延遲焦化裝置來(lái)說，該公司的技術(shù)特點(diǎn)是采用低壓和超低循環(huán)比，以確保獲得最大的液體產(chǎn)品收率。(1)焦炭塔的典型設(shè)計(jì)操作壓力為0.103 MPa，焦化分餾塔頂受液罐壓力為0.014 MPa。(2)循環(huán)比主要用來(lái)控制餾分油的干點(diǎn)和質(zhì)量。該公司推薦采用的超低循環(huán)比為0.05。如果下游裝置允許重焦化餾分油產(chǎn)品有較高的干點(diǎn)、金屬含量和康氏殘?zhí)?，則循環(huán)比可以低至零。(3)生焦周期一般為1618 h。國(guó)外延遲焦化技術(shù)的進(jìn)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)焦化工藝操作技術(shù)生產(chǎn)燃料級(jí)焦提高液體產(chǎn)品收率的工藝改進(jìn)；采用餾分油循環(huán)的低壓焦化操作技術(shù)；生

11、產(chǎn)陽(yáng)極焦和針狀焦的設(shè)計(jì)改進(jìn)；焦炭塔采用消泡劑技術(shù)。(2)主要焦化設(shè)備的改進(jìn)對(duì)加熱爐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用新爐型(雙面輻射爐)；加熱爐管在線清焦、多點(diǎn)注汽；加熱爐設(shè)計(jì)的靈活性。適當(dāng)加大焦炭塔塔徑以提高焦化裝置的生產(chǎn)能力、降低單位投資、改進(jìn)焦炭質(zhì)量和節(jié)能。目前美國(guó)焦炭塔直徑一般為8 m，單塔處理能力為0.5 Mt/a。在分餾塔的噴淋室下面設(shè)擋板代替填料構(gòu)件，以防止填料塔結(jié)焦堵塞。水力除焦及中子料位計(jì)都有所改進(jìn)。1.1.3我國(guó)延遲焦化的現(xiàn)狀和水平據(jù)1997年資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)正在運(yùn)行的延遲焦化裝置共24套(其中22套分布在原中國(guó)石化總公司的21個(gè)煉油廠中，總設(shè)計(jì)能力為12.80 Mt/a),1998年加工能

12、力可達(dá)16.01 Mt/a，1997年實(shí)際加工量為13.38 Mt。從總體來(lái)看，我國(guó)焦化加工能力僅次于美國(guó)，居世界第二位。但在單套裝置規(guī)模上和單塔、單爐能力上均較小，平均單套裝置規(guī)模為0.64 Mt/a，最大的為1.0 Mt/a。我國(guó)各延遲焦化裝置循環(huán)比一般按0.40設(shè)計(jì)。在實(shí)際生產(chǎn)中，各煉油廠根據(jù)各自的情況采用不同的循環(huán)比操作，一般為0.600.25。若要多生產(chǎn)汽油柴油，則采用大循環(huán)比；若要增加處理量，則可采用小循環(huán)比。如果循環(huán)比降至0.20操作，在基本不增加設(shè)備和投資的情況下，處理量就可提高20%。若將目前這22套裝置(原中國(guó)石化總公司系統(tǒng))都按0.20循環(huán)比操作，其總加工能力將可達(dá)17.

13、76 Mt/a。如把循環(huán)比降至零(即單程轉(zhuǎn)化)，則加工能力可達(dá)到20.72 Mt/a。因此，在有相應(yīng)保障措施的情況下，采用低循環(huán)比或超低循環(huán)比，甚至零循環(huán)比操作，則是提高延遲焦化裝置處理能力、增加液體產(chǎn)品收率的經(jīng)濟(jì)有效的方法。上海石油化工股份有限公司正在建設(shè)的1.0 Mt/a延遲焦化裝置，采用一爐兩塔流程，實(shí)現(xiàn)了裝置和設(shè)備大型化，其焦炭塔直徑達(dá)8.4 m，為國(guó)內(nèi)最大。引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的雙面輻射、爐管多點(diǎn)注汽和在線清焦等技術(shù)以及先進(jìn)的水力除焦設(shè)備，可使我國(guó)延遲焦化裝置水平大大提高一步。預(yù)計(jì)該裝置將在1999年底建成投產(chǎn)。1.2重油催化裂化美國(guó)是世界上最早開發(fā)重油催化裂化的國(guó)家之一。據(jù)報(bào)道，近年來(lái)美

14、國(guó)催化裂化(FCC)裝置在摻煉重油方面沒有多大變化，一般重油催化裂化(RFCC)裝置原料的殘?zhí)恐灯骄鶠?%4%。據(jù)UOP公司介紹，Ashland的RFCC裝置10多年來(lái)，一直加工常壓渣油，渣油的平均殘?zhí)克綖?%8%，重金屬(Ni+V)含量為3040 g/g；短期內(nèi)曾加工過殘?zhí)扛哌_(dá)10%、重金屬(Ni+V)含量達(dá)69 g/g、K值為11.711.8的重質(zhì)原料。這是至今看到的加工原料最重、金屬含量最高的裝置之一。 另?yè)?jù)報(bào)道Kellogg公司RFCC技術(shù)可加工100%常壓渣油。它設(shè)計(jì)的德克薩斯州Corpus Christi市的Valero煉油廠的RFCC裝置原料的殘?zhí)繛?.1%。在澳州Altona

15、的Mobil公司煉油廠的RFCC裝置加工100%常壓渣油，其殘?zhí)繛?.61%。FCC裝置是我國(guó)重油深度加工的最主要裝置。從渣油轉(zhuǎn)化量來(lái)看，已僅次于延遲焦化而成為我國(guó)第二位的渣油轉(zhuǎn)化工藝，而其產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于延遲焦化裝置。特別是隨著原油和成品油價(jià)格與國(guó)際市場(chǎng)接軌，RFCC在煉油工業(yè)中的地位將日趨重要。自1993年大慶常壓渣油FCC裝置在石家莊煉油廠建成投產(chǎn)以來(lái)，RFCC技術(shù)得到了迅速發(fā)展。由中國(guó)石化集團(tuán)北京設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的全部加工重油的RFCC裝置，最大規(guī)模達(dá)2.0 Mt/a(RFCC)和1.80 Mt/a(ARGG)，其再生器直徑達(dá)14 m以上，能量回收機(jī)組的煙氣輪機(jī)功率達(dá)18 MW以

16、上，大型三級(jí)旋風(fēng)分離器的直徑達(dá)6.6 m，且全部用國(guó)內(nèi)開發(fā)的技術(shù)進(jìn)行制造。值得一提的是新近由中國(guó)石化集團(tuán)石油化工科學(xué)研究院、北京設(shè)計(jì)院和燕山石油化工公司等單位聯(lián)合開發(fā)的全大慶減壓渣油FCC工藝，采用專門設(shè)計(jì)的新型渣油裂化催化劑、封閉式提升管出口劑油快速分離器、富氧再生、新型高效原料霧化噴嘴、新的進(jìn)料段設(shè)計(jì)、短接觸時(shí)間的提升管反應(yīng)、提升管混合溫度控制、大劑油比操作等15項(xiàng)技術(shù)，對(duì)北京燕山石油化工公司II套R(shí)FCC裝置進(jìn)行了全面技術(shù)改造，在加工大慶原油情況下，減壓渣油的摻煉率可達(dá)75%100%。目前裝置已投入運(yùn)行8個(gè)多月，渣油摻煉率最高達(dá)85%以上，輕質(zhì)油收率達(dá)70%左右，產(chǎn)品質(zhì)量和收率等均超過預(yù)

17、期值和技術(shù)開發(fā)合同保證值。預(yù)計(jì)可為企業(yè)每年新增人民幣幾千萬(wàn)元的利潤(rùn)。表3為在不同渣油摻煉率下的產(chǎn)品收率標(biāo)定數(shù)據(jù)。 表3不同減壓渣油摻煉率下的產(chǎn)品收率%項(xiàng)目摻入渣油75.8%摻入渣油85.1%干氣3.734.15液化石油氣9.529.39汽油43.0141.1柴油28.8328.74油漿4.095.05焦炭10.0910.82損失0.730.75合計(jì)100.00100.00轉(zhuǎn)化率67.0866.21輕質(zhì)油收率71.0869.84總液體產(chǎn)品收率81.3679.23在我國(guó)，利用新的RFCC工藝技術(shù)改造老FCC裝置取得了可喜的成就。如利用洛陽(yáng)石油化工工程公司開發(fā)的“同軸式單段再生重油FCC工藝技術(shù)”對(duì)

18、老FCC裝置進(jìn)行改造，采用改進(jìn)的主風(fēng)分布管、高待生套筒和待生催化劑分配器等十項(xiàng)技術(shù)，裝置投資少，流程簡(jiǎn)單，再生催化劑的碳含量可低于0.1%，產(chǎn)品分布好(對(duì)長(zhǎng)嶺煉油化工總廠I套FCC裝置的改造)。利用洛陽(yáng)石油化工工程公司開發(fā)的“提高FCC輕質(zhì)油收率和汽油辛烷值的工程技術(shù)”對(duì)老FCC裝置進(jìn)行改造，采用短反應(yīng)時(shí)間、大劑油比、較高的反應(yīng)溫度、較低的再生溫度、粗旋風(fēng)分離器、KH進(jìn)料霧化噴嘴、較長(zhǎng)的預(yù)提升段等措施，實(shí)現(xiàn)了在提高輕質(zhì)油收率的情況下，提高汽油的辛烷值，同時(shí)使柴油的十六烷值高達(dá)40的可喜成果，投資靜態(tài)回收期約2年(對(duì)高橋石油化工公司煉油廠I套FCC裝置的改造)。利用洛陽(yáng)石油化工工程公司開發(fā)的“R

19、OCC-V型RFCC工藝技術(shù)”既可對(duì)老FCC裝置進(jìn)行改造，也可用于新建裝置。第一套R(shí)OCC-V型裝置于1996年5月在洛陽(yáng)石油化工工程公司煉油實(shí)驗(yàn)廠投產(chǎn)，已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行3年多。青島石油化工廠利用ROCC-V型RFCC工藝技術(shù)建成的裝置于1999年9月投產(chǎn)，該工藝采用煙氣串聯(lián)兩段再生、三器連體同軸(或偏軸)結(jié)構(gòu)，可加工重質(zhì)劣質(zhì)原料油，具有產(chǎn)品分布好、能耗低等特點(diǎn)。2各種加氫轉(zhuǎn)化工藝的新進(jìn)展在加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)方面，除VRDS和ARDS固定床重油加氫工藝得到良好應(yīng)用外，專門處理硫、氮、金屬和殘?zhí)亢扛叩膽腋〈埠头序v床渣油加氫轉(zhuǎn)化工藝取得了可喜的進(jìn)展。2.1渣油加氫脫硫渣油加氫脫硫技術(shù)自1967年日本出光興

20、產(chǎn)公司的千葉煉油廠應(yīng)用UOP公司的RCD Isomax(后改稱RCD Unibon)技術(shù)，建成世界上第一套常壓渣油固定床直接脫硫裝置后，相繼建成工業(yè)裝置的工藝技術(shù)有：Gulf Oil公司(1985年合并于Chevron公司)的GULF-HDS，Chevron公司的RDS技術(shù)，Union Oil公司的UK-HDS(現(xiàn)改稱為RESID-UNION Fining)，Shell公司的HDS技術(shù)，Exxon公司的Residfining工藝，IFP的HYVAHL-F工藝，UOP公司的RCD-Unibon工藝，日本出光興產(chǎn)公司的R-HYC工藝和日本千代田公司的ABC工藝等。Chevron公司進(jìn)一步開發(fā)了可直

21、接加工減壓渣油的VRDS技術(shù)，1972年日本沖繩石油公司于沖繩島建成第一套加工大于427渣油的VRDS裝置。60年代，由于國(guó)際石油市場(chǎng)大量供應(yīng)硫和重金屬含量高的中東原油，而采用渣油加氫脫硫技術(shù)可生產(chǎn)低硫燃料油，所以該技術(shù)開始得到發(fā)展；80年代以來(lái)，由于世界原油質(zhì)量日趨變重變差，重金屬和硫含量增加，對(duì)燃料油的需求量減少，輕質(zhì)油品需求量增加，環(huán)境保護(hù)要求愈加嚴(yán)格，使得渣油加氫工藝技術(shù)獲得較快發(fā)展。該工藝不僅應(yīng)用于生產(chǎn)低硫燃料油，也應(yīng)用于焦化、催化裂化原料的預(yù)處理，或提高渣油加氫轉(zhuǎn)化深度以獲得部分輕質(zhì)油品。同時(shí)，多種大孔徑、高金屬沉積容量的加氫脫金屬催化劑和高活性、長(zhǎng)壽命的脫硫、脫氮催化劑以及高轉(zhuǎn)化

22、率催化劑被不斷開發(fā)出來(lái)，使渣油加氫脫硫技術(shù)逐漸演變?yōu)樵图託涿摿?渣油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)(只是習(xí)慣上仍稱為渣油加氫脫硫)。國(guó)內(nèi)目前建有兩套采用引進(jìn)技術(shù)的渣油加氫脫硫裝置。1992年5月，齊魯石油化工公司0.84 Mt/a VRDS裝置試車成功，該裝置采用Chevron公司的VRDS專利技術(shù)加工孤島減壓渣油(該渣油密度和粘度較大，硫、氮、瀝青質(zhì)及殘?zhí)亢扛?，是我?guó)較難加工的原料之一)，其設(shè)計(jì)采用的原料相對(duì)密度為1.003 5，硫含量為3.1%，氮含量0.8%，康氏殘?zhí)繛?8.2%，瀝青質(zhì)為18.2%。1997年9月，大連西太平洋石油化工有限公司2.0 Mt/a渣油加氫脫硫裝置試車成功，該裝置采用Uno

23、cal公司專利技術(shù)，加工50%沙特輕油和50%沙特重油的減壓渣油，摻煉少量蠟油。撫順石油化工研究院從1986年起，即開始了渣油固定床加氫催化劑的研制開發(fā)工作。近幾年來(lái)，主要渣油加氫脫硫和脫氮催化劑的研制工作已先后完成了試驗(yàn)室定型、中間放大和噸級(jí)工業(yè)放大技術(shù)鑒定，并于1995年5月開始在齊魯石油化工公司引進(jìn)VRDS裝置上進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。應(yīng)用結(jié)果表明，國(guó)產(chǎn)催化劑的綜合應(yīng)用性能與進(jìn)口催化劑相當(dāng)。國(guó)產(chǎn)保護(hù)劑和脫金屬催化劑于1996年2月通過了中國(guó)石化集團(tuán)公司組織的工業(yè)放大技術(shù)鑒定，并于1996年7月在撫順石油化工公司高新技術(shù)開發(fā)中心完成了50噸的工業(yè)試生產(chǎn)。催化劑樣品在R3中型裝置上進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果表

24、明，試生產(chǎn)催化劑的反應(yīng)性能與進(jìn)口催化劑相當(dāng)。1994年，在中國(guó)石化集團(tuán)公司“十條龍”攻關(guān)會(huì)議上，將渣油加氫脫硫項(xiàng)目納入“十條龍”攻關(guān)計(jì)劃。從此，撫順石油化工研究院、洛陽(yáng)石油化工工程公司、茂名石油化工公司等單位即開展了緊張的攻關(guān)工作。茂名石油化工公司的2.0 Mt/a渣油加氫脫硫裝置已于1999年8月31日通過了中國(guó)石化集團(tuán)公司的高標(biāo)準(zhǔn)中交，預(yù)計(jì)年內(nèi)可投產(chǎn)。該裝置加工沙特輕油減壓渣油、伊朗減壓渣油和伊朗減壓蠟油的混合油，硫含量3.31%，康氏殘?zhí)?3.1%，(Ni+V)含量110.46 g/g。該裝置的投產(chǎn)將開創(chuàng)國(guó)內(nèi)渣油加氫脫硫技術(shù)的新局面。2.2懸浮床加氫轉(zhuǎn)化工藝針對(duì)固定床加氫工藝處理劣質(zhì)渣油

25、所存在的困難，目前世界上正大力開發(fā)懸浮床加氫工藝。該工藝對(duì)處理劣質(zhì)渣油(高金屬、高粘度、高氮、高殘?zhí)?特別有效。它采用一種高度分散的催化劑(油溶性或水溶性)，在高溫(430460)和高氫分壓(815 MPa)和較高的空速下裂化渣油，轉(zhuǎn)化率可達(dá)85%90%。由于催化劑高度分散(粒度為幾微米或幾毫微米)，因而加入量大大降低，可以一次使用不回收(也可循環(huán)使用，排出部分催化劑)。因此無(wú)需考慮由于催化劑中毒、堵塞帶來(lái)的問題。石油大學(xué)與美國(guó)HTI公司等聯(lián)合開發(fā)的懸浮床加氫裂化工藝，可很好地轉(zhuǎn)化遼河劣質(zhì)常壓渣油和減壓渣油。其加氫生成油大于540餾分含量分別小于10%(常壓渣油原料)和小于20%(減壓渣油原料

26、)。從產(chǎn)品來(lái)看，懸浮床加氫所得石腦油、煤油、柴油及蠟油均為優(yōu)質(zhì)，尾油量少(10%)，且可調(diào)入瀝青中或進(jìn)焦化裝置進(jìn)一步加工。因此，在落實(shí)工程技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用懸浮床加氫工藝，裂化劣質(zhì)常壓渣油或減壓渣油，可能是一個(gè)經(jīng)濟(jì)而有效的辦法。2.3H-oil工藝H-oil工藝是IFP下屬的HRI發(fā)明的催化加氫裂化工藝，應(yīng)用于減壓渣油和重油的轉(zhuǎn)化和輕質(zhì)化。據(jù)報(bào)道，由于該技術(shù)在加工各種重質(zhì)原油并生產(chǎn)清潔運(yùn)輸燃料時(shí)有獨(dú)特的靈活性，因而該工藝占有世界50%左右減壓渣油加氫的市場(chǎng)份額。H-oil工藝屬沸騰床加氫反應(yīng)系統(tǒng)。第一套裝置建在科威特國(guó)家石油公司的Shuaiba煉油廠，于1968年投產(chǎn)。原設(shè)計(jì)處理量1.58 M

27、t/a，轉(zhuǎn)化率50%60%，反應(yīng)器為冷壁設(shè)計(jì)。目前H-oil工藝已發(fā)展到第二代技術(shù)，已有三套裝置建成，第三套將在1999年投產(chǎn)。近年來(lái)，H-oil工藝除改進(jìn)催化劑以外，在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)上也進(jìn)行了改進(jìn)。已經(jīng)開發(fā)了改良的內(nèi)循環(huán)室，并已成功地進(jìn)行了工業(yè)演示。新型循環(huán)室的設(shè)計(jì)是利用旋風(fēng)分離器的原理來(lái)改進(jìn)氣液分離效率，進(jìn)而使操作更平穩(wěn)，不僅改善了工藝性能，也擴(kuò)大了反應(yīng)器的處理能力。據(jù)報(bào)道，一個(gè)新的單系列H-oil工藝裝置可以串聯(lián)兩個(gè)反應(yīng)器，渣油加工能力為1.602.20 Mt/a。新一代H-oil催化劑拓寬了H-oil工藝未轉(zhuǎn)化渣油的出路，即生產(chǎn)低硫燃料油或作為渣油催化裂化裝置的原料。對(duì)多種減壓渣油原料而

28、言，H-oil工藝的常壓渣油產(chǎn)物可作為渣油FCC的原料。典型的渣油FCC裝置的進(jìn)料規(guī)格是硫含量0.3%、康氏殘?zhí)?%、金屬含量30 g/g。由于采用新的高活性H-oil催化劑，許多減壓渣油進(jìn)料可以達(dá)到這一質(zhì)量要求。同時(shí)H-oil工藝的渣油轉(zhuǎn)化能力比固定床的高，因此H-oil工藝和渣油催化裂化工藝組合，能提供較高的中間餾分油收率并拓寬加工原油的靈活性。日本第一套H-oil裝置于1997年6月在東燃公司川崎煉油廠建成投產(chǎn)。設(shè)計(jì)加工能力1.25 Mt/a，以中東減壓渣油為原料，生產(chǎn)高質(zhì)量的低硫燃料油產(chǎn)品。該裝置開始進(jìn)油5個(gè)星期后，裝置按照設(shè)計(jì)進(jìn)料量和渣油轉(zhuǎn)化率進(jìn)行操作。表4為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際操作數(shù)據(jù)的

29、比較。表4日本第一套H-oil裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際操作數(shù)據(jù)的比較項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)際操作(1997-11)進(jìn)料中東混合渣油混合渣油進(jìn)料量/Mt.a-11.331.30進(jìn)料相對(duì)密度d2041.009 01.014 8進(jìn)料硫質(zhì)量含量，%3.64.0渣油體積轉(zhuǎn)化率(>565)，%657565加氫質(zhì)量脫硫率，%8381.3該裝置包括兩段H-oil單元、脫硫單元、氫提純單元、補(bǔ)充氫壓縮機(jī)、涼水塔、硫回收和其他輔助設(shè)施。H-oil反應(yīng)器由日本制鋼公司制造，采用的是3Cr-1Mo材料。反應(yīng)器重1 000 t，高40 m，直徑5 m。美國(guó)明星企業(yè)Convent煉油廠的加氫裂化裝置最初投產(chǎn)于1984年，使用的是Te

30、xaco公司的許可證。1988年Texaco公司擴(kuò)建Convent煉油廠時(shí)，決定將H-oil裝置作為煉油廠擴(kuò)建的主要部分。Texaco公司認(rèn)為煉油廠既要有加工重質(zhì)含硫原油的靈活性，又要大量減少減壓渣油的數(shù)量和重質(zhì)燃料油的產(chǎn)量。這套H-oil裝置原設(shè)計(jì)是在86%體積轉(zhuǎn)化率下加工1.93 Mt/a減壓渣油，或者在65%體積轉(zhuǎn)化率下加工2.35 Mt/a減壓渣油。該裝置有兩個(gè)反應(yīng)系列，每個(gè)系列有兩臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器。所產(chǎn)石腦油和柴油一般需進(jìn)一步加氫處理，減壓餾分油直接去FCC裝置。在原設(shè)計(jì)中，未轉(zhuǎn)化減壓渣油用作重質(zhì)燃料油(65%轉(zhuǎn)化率下)或送到Texaco氣化裝置中去制氫(85%轉(zhuǎn)化率下)。即轉(zhuǎn)化率高時(shí)，

31、將H-oil渣油送入氣化裝置，由氣化裝置再給H-oil裝置供氫，達(dá)到氫氣平衡。1988年以后，該裝置主要加工阿拉伯中質(zhì)和重質(zhì)減壓渣油。裝置進(jìn)料包括占總進(jìn)料20%(最高比例時(shí))的減粘渣油。另外，裝置也加工過FCC油漿(占總進(jìn)料的體積分?jǐn)?shù)為10%15%)。目前裝置總進(jìn)料一般為2.582.86 Mt/a。該裝置采用了第二代催化劑，在渣油體積轉(zhuǎn)化率達(dá)80%的條件下操作，其未轉(zhuǎn)化渣油仍能生產(chǎn)出穩(wěn)定的含硫中等的燃料油產(chǎn)品。 3特種重質(zhì)原油的利用與加工3.1我國(guó)某些稠油減壓渣油的利用表5為8種減壓渣油的主要性質(zhì)。從表5中可以看出,孤島、遼河及國(guó)外沙特輕油的減壓渣油，其相對(duì)密度大，氫碳原子比低，重金屬含量高，

32、膠質(zhì)特別是瀝青質(zhì)含量高，而飽和分含量低，因而不適于轉(zhuǎn)化加工。若將原油采用分輸分煉的方案，用蒸餾法經(jīng)減壓深拔后，其渣油直接生產(chǎn)道路瀝青或經(jīng)適當(dāng)氧化生產(chǎn)建筑瀝青則是最經(jīng)濟(jì)的方法。表58種減壓渣油的主要性質(zhì)項(xiàng)目大慶華北大港勝利孤島遼河沙特輕阿曼密度(20)/g.cm-30.939 20.963 80.979 00.972 40.994 51.002 01.004 50.963 7粘度(70)/mPa.s5 8521 24610 72818 89336 8009 7222 392殘?zhí)?電爐)，%8.214.016.316.015.618.619.913.8相對(duì)分子質(zhì)量(VOP法)1 0517701 0

33、83967969959804979碳，%86.2386.4987.4385.8885.7688.4084.9085.74氫，%12.8611.6511.6811.3411.2910.9310.4212.18氫碳原子比1.791.651.601.581.581.461.471.60氮，%0.440.590.700.950.880.980.450.45硫，%0.1450.5080.2383.012.520.4723.991.68鎳/g.g-17.625.266.955.740.791.023.018.0釩/g.g-10.066 60.501.03.34.91.6960.621.8飽和分，%41.9

34、32.527.816.114.620.816.526.3芳香分，%32.730.828.730.633.031.849.540.6膠質(zhì)，%25.440.043.451.147.741.626.831.2瀝青質(zhì)，%00.802.24.75.77.32.0fA0.1390.2310.2350.2480.2570.3090.3170.1933.2超重質(zhì)原油的利用國(guó)外超重質(zhì)原油以?shī)W里油為代表，現(xiàn)已開始大規(guī)模的利用。奧里油原產(chǎn)于委內(nèi)瑞拉奧里諾科(Orinoco)河谷，貫穿于委內(nèi)瑞拉中部，在長(zhǎng)700 km、寬70 km的河谷地帶蘊(yùn)藏著豐富的超重質(zhì)石油資源，通稱奧里諾科重油帶。此原油用現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)大約可采出

35、46.9 Gt，相當(dāng)于中東石油總儲(chǔ)量的80%，每年若采50.0 Mt，則可采800多年。奧里油屬重質(zhì)環(huán)烷基原油，熱值42.8 MJ/kg，常溫下粘度大，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量高，是生產(chǎn)瀝青的寶貴原料。所謂奧里油，實(shí)際是這種超重質(zhì)原油的乳化油(簡(jiǎn)稱奧里油Orinmulsion)，它是由委內(nèi)瑞拉石油公司下屬的研究開發(fā)公司(INTEVEP)與英國(guó)BP公司合作開發(fā)研究出來(lái)的替代能源，是將70%的超重奧里油用30%的水，再加0.3%0.5%的乳化劑進(jìn)行乳化而得到一種水包油型乳化油，因此粘度大大降低，便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸及銷售。3.2.1新型的燃料油奧里油乳化劑是英國(guó)的專利。從1987年開始，英國(guó)便在Ince等3個(gè)電廠試燒奧里油成功，已歷時(shí)達(dá)12年。1997年的前10年中，用了7 Mt/a奧里油，成為歐洲最清凈的電廠。緊接其后，日本鹿島北共同發(fā)電株式會(huì)社將其用于火力發(fā)電，1991年10月投產(chǎn)，1995年已用奧里油達(dá)1.20 Mt。迄今為止，加拿大(100 MW，200 MW機(jī)組)、丹麥(650 MW