常规炼油工艺的技术进步--石油炼制技术进展综述(一)

主题词 炼油厂 工艺流程 工艺设计 催化剂 再生 催化 重整 裂化 氢化
２０ 世纪末 世界石油炼制工业已发展为加工 可提高产品收率 氢／油循环比低 ０．５ ２．５ 循
手段齐全 共有 ７５０ 多座正规炼油厂 原油加工总 环压缩机负荷小 能耗低 采用完全连续催化剂再
能力为 ４０．７ １０８ ｔ／ａ 的全球经济支柱产业 为全 生 解决了铂锡重整催化剂活性与稳定性之间的矛
近年来 我国加氢裂化技术发展很快 对不同 操作条件 不同目的产品 不同工艺流程的各种加 氢裂化技术及催化剂的开发有了很大突破 达到甚 至在某些方面超过了国外先进水平
由于可用常规工艺生产润滑油的理想原料资源 日益减少 而油品质量要求又不断提高 应用加氢 裂化技术对劣质原料提质生产润滑油 尤其是超高 黏度指数的产品 成为加氢裂化技术发展的一个热 点 除利用加氢裂化尾油生产润滑油基础油外 已 工业化的专门用于生产润滑油基础油的加氢处理技 术有 Ａｘｅｎｓ／ＩＦＰ 公司的 Ｈｙｄｒｏｒｅｆｉｎｉｎｇ Ｃｈｅｖｒｏｎ 公司的 Ｉｓｏｄｅｗａｘｉｎｇ Ｍｏｂｉｌ ＭＳＤＷ 公司和 ＲＩＰＰ 的 ＲＨＷ 及其与有关单位合作开发的 ＲＬＴ ＲＩＷ 等
就常规炼油工艺的技术进步加以概述
年的工业应用和不断改进 性能可靠 水平先进
催化重整
Ａｘｅｎｓ／ＩＦＰ 技术的主要特点一是反应器平列布 置 反应器设计不受总高度限制 可使其长径比达
重整装置一直是生产高辛烷值汽油组分和芳烃 的主力装置 即使在实施清洁汽油规格后 重整生 成油仍不失为生产优质汽油的重要调合组分之一 自从 １９４９ 年第一套催化重整装置建成投产后的 ５０ 多年来 催化重整技术向着降低操作压力 提高催 化剂活性 选择性和稳定性 提高重整油和氢气收 率 延长操作周期的方向不断改进 从单金属催化 剂发展到双／多金属催化剂 从半再生 循环再生 批处理连续再生发展到完全连续再生 从轴向反应 器 球型反应器发展到径向反应器
６ 石油规划设计 第 １４ 卷第 ３ 期 综 述
石油炼制技术进展综述 一
张士瑞＊ 薛敦松
石油大学 北京
张士瑞等． 常规炼油工艺的技术进步． 石油规划设计 ２００３ １４ ３ ６ ９
摘 要 重点介绍了催化重整 催化裂化 加氢裂化 常减压渣油加氢脱硫 渣油加氢裂 化 焦化 减黏及溶剂脱沥青等传统炼油工艺的技术进步 工艺特点 工业应用效果和前景 认为不断改进的传统炼油技术在 ２１ 世纪的世界炼油工业中仍将继续处于核心地位 但必须依靠 清洁油品生产技术的开发和高新技术的应用才能应付可持续发展和环境问题的挑战
混合温控器 进料喷嘴
置形式 各种新型催化剂 助剂和先进的原料雾化 反应器出口快速分离 富氧再生 高效旋风分离 催化剂内 外取热及再生烟气处理 能量回收技术
第一再生器 图 ２ Ｒ２Ｒ 重油催化裂化技术反－再系统布置
不断涌现 并取得显著工业化效果 使催化裂化技 术日趋完善 此外毫秒催化裂化 下流式反应器等 的开发研究也取得一定进展 我国在催化裂化技术 方面占有非常重要的地位 尤其是在利用深度催化 裂化技术和重油接触裂解技术生产轻烯烃方面 处 于世界领先水平
万方数据
８ 石油规划设计 第 １４ 卷第 ３ 期 综 述
轻烯烃方面 处于世界领先地位 代表性技术有石 油化工科学研究院 ＲＩＰＰ 深度催化裂化多产轻烯 烃的 ＤＣＣ 液化气和汽油产率最大化的 ＭＧＧ 和 ＡＲＧＧ 多产异构烯烃的 ＭＩＯ 多产液化气和柴油的 ＭＧＤ 重油催化热裂解制取乙烯和丙烯的 ＣＰＰ 以及洛阳 石化工程公司开发的重油接触裂解制取乙烯的 ＨＣＣ 等 这些技术中 ＤＣＣ ＭＧＧ ＡＲＧＧ 和 ＭＩＯ ＭＧＤ 都 已成功地工业化 并取得了满意的结果 以 ＤＣＣ 为 例 采用石蜡基常渣油为原料时 丙烯产率可高达 ２３％ ＣＣＰ 及 ＨＣＣ 技术也进入工业化推广应用阶段 国外类似技术的开发研究也取得了一些进展 但尚 未实现工业化 值得注意的是采用这类技术生产烯 烃时 产品分布不够集中 下游利用不易达到经济 规模 所产油品需深度精制才能满足规格要求
加氢裂化
加氢裂化被认为是绿色炼油技术 其产品质量 好 产品结构灵活 随着清洁油品规格的实施 将 具有越来越重要的地位 该技术经过多年不断改 进 已达到很高的水平 近期的发展集中在 ３ 个方 面 一是适应更加苛刻的原料 如掺炼或全炼脱沥 青油 焦化蜡油等 二是缓和操作条件 降低投资 和操作费用 适应不同要求 如为乙烯蒸汽裂解或 催化裂化提供优质廉价的原料或对劣质柴油馏分进 行加氢改质等 三是对劣质原料进行加氢处理 生 产优质润滑油基础油
士研究生 长期从事石油 石化项目管理和技术交流工作 通信地址 北京建内大街 ７ 号光华长安大厦 １ 座 １１ 层法国罗地亚公司北京办事处 １００００５
万方数据
综 述 石油规划设计 ２００３ 年 ５ 月 ７
在各种催化重整技术中 最为先进的当属连续 重整 这种技术超低压操作 ０．２ ０．６ ＭＰａ 氢 分压低 有利于反应的热力学平衡朝理想方向移 动 采用铂锡催化 发挥其选择性 活性好的特点
到最优化 有效防止 堵眼 效应 操作灵活 转
油线短 反应器内件结构简单 可大大减小设备
工艺管线的应力 造价低 安装维护方便 抗风载
势 一直处于核心炼油技术的
增压机
地位 尽管面对清洁燃料苛刻 规格的严峻挑战 其核心地位
仍不可动摇 经济发展和环境
反 Ｒ－１ 应
Ｒ－２
加
器
热
炉
原 料
Ｒ－３
再 生 器
再生器 回路
分
离
器
空冷器 换热器
循环压缩机
富氢气体
回收 系统
重整油 去稳定塔
保护对催化裂化技术不断提出 更高要求 一是深度加工 多 炼或全炼渣油 提高轻质油品 收率 二是用重质 劣质原料 生产高附加价的轻烯烃 推进 炼油 化工一体化 三是提高 汽柴油质量 为生产清洁油品 创造条件 对保护环境发挥应
现在的加氢裂化技术已经在常规的高压加氢技 术的基础上 扩展为包括缓和加氢裂化 中压加氢 裂化／改质 润滑油型加氢裂化等工艺在内的系列 技术及相应配套的系列催化剂 以及单段一次通 过 单段全循环 两段全循环等多种工艺流程 国 内外各种缓和 中压加氢裂化／改质技术及催化剂 不胜枚举 高压加氢裂化技术主要有 Ｕｎｏｃａｌ／ＵＯＰ 公 司 的 Ｕｎｉｃｒａｃｋｉｎｇ ＨＣ Ｕｎｉｂｏｎ 和 Ｈｙｃｙｃｌｅ Ｃｈｅｖｒｏｎ 公 司 的 Ｉｓｏｃｒａｃｋｉｎｇ 以 及 法 国 Ａｘｅｎｓ／ＩＦＰ Ｓｈｅｌｌ Ｅｘｘｏｎ／ Ｍｏｂｉｌ ＢＰ 等公司 和 我国抚顺石化研究院 ＦＲＩＰＰ 的加氢裂化技术等
能力强 框架简单 基础小 土建安装费用低 对
大型装置 上述优点尤为突出 二是 Ａｘｅｎｓ／ＩＦＰ 最
新推出的第三代连续催化剂再生技术 Ｒｅｇｅｎ－Ｃ 采用
干式烧焦 避开了造成催化剂烧结现象的高温 高
湿烧焦的条件 最大限度地保持催化剂的载体比表
面和活性 使催化剂能够再生次数更多 寿命大大
延长
最新一代用于汽油生产的 Ａｘｅｎｓ／ＩＦＰ 连续重整 催化剂为 ＣＲ４０１ 在工业装置上运行寿命可达 ８ 年
渣油加氢技术有渣油加氢脱硫和渣油加氢裂化 两种 渣油加氢脱硫的主要目的是脱硫 脱氮 脱 碳 脱金属 转化率低 脱硫后的尾油 即是优良 的重油催化裂化原料 可用于生产低硫汽 柴油 也可用作低硫锅炉燃料油 而渣油加氢裂化除对原 料的精制功能外 可直接将高硫劣质渣油转化为优
Leabharlann Baidu分离器
系统压降和循环压缩机负荷 降低动力消耗 显著
提高换热效率 实现超低压操作 起到了重要作用
反 应
器
催化裂化
／ 汽
提
催化裂化技术经过固定床 移动床 流化床 ３
器
种形式的工业实践和历史选择 最终在流化床的基 础上不断发展起来 从 型到提升管高低并列 反 再同轴 直至两器再生和两段烧焦等不同反－再布
空气环管
２．０７ ０．２３ ７．０３ ３．５９
开工末期 １００．００ ８８．０１
３．９４ ０．２５ ７．８０ ３．１４
目前 Ｓ＆Ｗ／Ｔｏｔａｌ／Ａｘｅｎｓ／ＩＦＰ 公司的 Ｒ２Ｒ 技术 是最有影响的重油催化裂化技术之一 其核心为独 特的反－再布置 见图 ２ ＭＴＣ 混合温度控制系统 靶式高效进料雾化喷嘴 反应器出口 ＲＴＤ 快速分 离 两段再生 催化剂外取热器和多段汽提等 在 保证产品质量和产品收率的前提下 无催化剂取热 器即可适应残碳高达 ６％的原料 若采用 ＭＴＣ 系统
３ 催化裂化催化剂和助剂 催化裂化催化剂从无定型硅酸铝发展到稀土 Ｙ 分子筛 稀土超稳 Ｙ 分子筛 稀土氢 Ｙ 分子筛几种 不同类型 为了适应渣油深度加工 多产轻烯烃和 改善油品规格等不同层次要求 不断有新型催化剂 推出 由于汽油中绝大部分烯烃和硫来自催化裂化 汽油 实施新配方汽油规格后 催化裂化催化剂的 最新进展主要体现在如何降低催化裂化汽油的烯烃 和硫含量上 降低催化裂化汽油烯烃含量的催化剂有 Ｇｒａｃｅ 公司的 ＲＦＧ Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ 公司的 ＴＯＭ Ｃｏｂｒａ 以及 我国 ＲＩＰＰ 的 ＧＯＲ－Ｑ 等 洛阳石化工程公司的 ＬＡＰ 系列降烯烃助剂也取得了很好的工业化成果 这些 催化剂 助剂一般能将催化裂化汽油的烯烃含量降 低 ８％ １２％ 有代表性的降低催化裂化汽油硫含量 的催化剂和助剂为 Ｇｒａｃｅ 公司的 ＧＦＳ－２０００ 和 ＧＳＲ 二者结合使用可将硫含量降低 ３５％ Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ 公 司的 Ｒｅｓｏｌｖｅ ７００ 可脱硫 ２０％ 效果都比较显著
图 １ Ａｘｅｎｓ／ＩＥＰ 连续重整工艺流程
有的作用
型结果见表 １
１ 重油催化裂化
表 １ 典型连续重整装置的产品收率 ％ 质量
原料 加氢石脑油
C5+ 重整汽油 ＲＯＮ１０２ 液化气 燃料气 富氢气体＞ ９０％ 体积 其中 纯氢
开工初期 １００．００ ９０．６７
催化裂化技术自从工业化以来 由于自身优
其它具有代表性的重油催化裂化技术还有美国 Ｋｅｌｌｏｇｇ 公司的 ＨＯＣ ＵＯＰ 公司的 ＲＣＣ Ｓｈｅｌｌ 公司 的 ＲＦＣＣ 及我国洛阳石化工程公司的 ＲＯＣＣ－Ｖ 和中国 石化北京设计院等单位联合开发的 ＶＲＦＣＣ 等
２ 多产烯烃的深度催化裂化 我国在应用催化裂化技术 以重油为原料生产
加氢催化剂器外再生和预处理是加氢技术的另 一个进展 国外加氢催化剂器外再生技术有回转炉 和沸腾床两种方法 国内加氢催化剂器外再生技术 也已工业化应用
渣油加氢脱硫和加氢裂化
全球范围内原油性质不断劣化的趋势越来越明 显 硫 氮 金属含量和比重大的原油产销量在逐 渐提高 另一方面轻质油品需求量增加 锅炉燃料 油需求相应减少 无论是对发动机燃料 锅炉燃料 硫含量规格要求 还是对炼油过程硫排放的限制都 越来越严格 由于硫主要集中在渣油中 渣油加氢 是最有效的脱硫方法 尽管所需投资大 操作成本 高且消耗大量氢气 近年来仍然取得了较快发展
ＵＯＰ 连续重整技术的主要特点是反应器叠立
及催化剂取热器后 则可打破原料残碳的限制
装置布置紧凑 第三代连续催化剂再生技术为
Ｃｙｃｌｅｍａｘ 采用湿式烧焦 工艺流程相对简单 值得指出的是 无论是 Ａｘｅｎｓ／ＩＦＰ 还是 ＵＯＰ 的
第二再生器
连续重整技术 先进设备的应用 如径向反应器
焊板式换热器和催化剂气动输送系统 对有效减少
与原 ＣＲ２０１ 相比 在相同条件和辛烷值要求下
C
+ 5
液收可
提
高
０．８％
其简化工艺流程见图 １
典
＊ 张士瑞 男 １９５５ 年出生 １９８２ 年毕业于华东石油学院炼制系 １９９０ 年获美国纽约州立大学布法罗管理学院 ＭＢＡ 学位 现为石油大学 北京 博
球经济的高速发展作出了巨大贡献 同时人类物 盾 大大延长了操作周期 并使装置始终处于优化
质 精神文明进程的需要也极大地推动了石油炼制 的操作状态 更加适用于大规模装置的建设
技术不断创新 达到空前的现代化水平 形成了跨
目前 有法国 Ａｘｅｎｓ／ＩＦＰ 公司和美国 ＵＯＰ 公司
学科的 相对成熟和完整的科学技术体系 本文仅 掌握连续重整技术 这两种连续重整技术都经过多