国内外主要加氢裂化装置生产技术水平调查

《国内外主要炼油装置生产技术水平调查》之四 加氢裂化装置

207 加氢裂化装置 摘要：本装置主要介绍了UOP、Chevron、IFP、Lummus、和 Mobil－Akzo－Kellogg－Fina

联盟等公司的加氢裂化技术及其最新的技术进展。并介绍了国内加氢裂化技术的现状及新工艺、新技术，对国内外加氢裂化装置的物耗能耗进行了分析。最后介绍了中油公司的加氢裂化技术的现状及存在的问题，阐明了中油公司要想适应21世纪世界经济发展对炼油业和石油产品的新需求，就要加快发展加氢裂化技术的观点。

1 概述 近年来，世界石油储量、产量及消费量不断增加，截止2002年底，世界石油剩余探明可采储量为1661亿吨[1]，全球石油消费量35亿吨，在世界能源消费结构中占40%的份额。年消费量到2020年将增至58亿吨[2]，在能源消费结构中仍将保持40%的份额，因此石油至二十一世纪中叶将继续保持其世界第一能源的统治地位。未来轻质燃料需求将增多，汽煤柴仍将是主要的运输燃料，运输燃料占石油市场的比例将从1973年的37%、1990年的46%、2000年的50%上升到2020年的56%[3]。21世纪中间馏分油在炼制产品需求中将占更大比例，预计到2010年柴油

和航空煤油需求量占油品总需求量的比例将从目前的38%增加到45%[4]，目前世界上对燃料油、中间馏份油（柴油和喷气燃料）、汽油消费总量的变化情况见图1，由图中可以看出，未来汽油的消费量不会有大的变化，而柴油需求量会继续增加。

图1 世界石油产品需求量[5] 《国内外主要炼油装置生产技术水平调查》之四 加氢裂化装置

208目前世界上大多数国家为了节约有限的石油资源，提倡和开发柴油机的汽车。近年来柴汽比不断上升,表1是目前各国家和地区所消费的柴汽比。 表1 世界各国和地区消费的柴／汽比[6] 地区（国家） 北美 美国 中南美 西欧 东欧独联体 中东 柴／汽 0.44 0.51 1.34 1.60 1.56 1.68 地区（国家） 非洲 亚太地区 日本 韩国 中国 印度 柴／汽 1.21 1.70 1.83 3.83 1.40 6.00

目前世界各国环保法规日趋严格，对汽柴油的质量要求越来越严。油品的质量正从常规车用燃料向低排放的清洁燃料和超低排放的超清洁燃料方向发展。欧盟从2005年1月开始，将全面推广使用硫含量小于50μg/g的超清洁汽油和柴油，2008年硫含量不得高于10μg/g；美国从2004年开始推广使用超清洁新配方燃料，汽柴油的硫含量都要降低到30μg/g以下，2007年100%汽油必须达到此规格要求，因此向社会提供更多更好的清洁燃料正成为世界炼油业共同的一项发展战略。世界各国炼油厂加工含硫原油和高硫原油的比例将越来越大，上个世纪九十年代中期，全球炼油厂加工原油的平均相对密度为0.8514.,平均硫含量为0.9%。进入二十一世纪以后，原油平均相对密度将升至0.8633，硫含量将升至1.6%[7]。此外，原油中的其

他杂质含量（铁、钒、镍）也呈上升趋势。因此原油密度变大，硫含量增加，是未来原油质量变化的总趋势。 加氢裂化是原料油在高温高压临氢及催化剂存在下进行加氢、脱硫、脱氮、分子骨架 结构重排和裂解等反应的一种催化转化过程，是重油深度加工的主要工艺手段之一。它可 以加工的原料范围宽，包括直馏汽油、柴油、减压蜡油、常压渣油、减压渣油以及其它二 次加工得到的原料如催化柴油、催化澄清油、焦化柴油、焦化蜡油和脱沥青油等，可以生 产的产品品种多且质量好，通常可以直接生产优质液化气、汽油、煤油、喷气燃料、柴油 等清洁燃料和轻石脑油、重石脑油、尾油等优质石油化工原料。轻石脑油既可直接用于调 合生产高辛烷值汽油，也可用于生产化工溶剂油，并可用作制氢和生产乙烯原料。重石脑 油芳烃潜含量高，硫氮含量低，是催化重整生产高辛烷值汽油或轻芳烃的优质进料。尾油 BMCI值低，是生产乙烯或高粘度指数润滑油的优质进料。除此之外，加氢裂化还具有生产 灵活性大和液体产品收率高等特点。特别是从含硫原油的减压瓦斯油、催化循环油和焦化瓦斯油生产最大量喷气燃料和低凝点柴油，这种优势是其它任何炼油技术都不具备也是不可替代的。加氢裂化技术将成为21世纪炼油生产结构调整和产品升级换代、加工高硫高金属原油、生产超清洁燃料的核心技术。 截止2003年1月，全世界共拥有722座炼油厂，原油加工能力为40.94亿吨／年，比1991年的37.49亿吨／年提高了3.45亿吨／年，增长了9.20%[8]；世界加氢裂化的能力发展很快，《国内外主要炼油装置生产技术水平调查》之四 加氢裂化装置

209据内部资料报道,到1999年底世界上加氢裂化工艺装置共151套，加氢裂化加工能力从1991年的15100万t/a[9]增加到2002年的22200万t/a[8],世界加氢裂化加工能力提高了47%，远高于

同期原油加工能力的增长速度9.2%，占世界原油加工能力的比例从1991年的4.03%提高到2002年的5.42%。世界主要国家加氢裂化能力见表2。近几年世界加氢裂化装置加工能力增长情况见表3。 表2 世界主要国家加氢裂化能力及占原油一次加工能力的比例[8][9] 原油加工能力 /万t·a-1 加氢裂化装置加工能力/万t·a-1 占本国原油一次加工能 力的比例/% 占世界加氢裂化能力的比例/% 国家 1991 2002 1991 2002 1991 2002 1991 2002 世界 374900 409388 15100 22186 4.03 5.42 100 100 美国 76633 83117 6182 7374 8.07 8.87 40.94 33.24 俄罗斯 － 27177 － 192 － 0.71 － 0.87 日本 23062 23835 823 849 3.57 3.56 5.45 3.83 中国 － 22641 － 610 － 2.69 － 2.75 韩国 － 12801 － 600 － 4.69 － 2.70 意大利 11932 11504 325 1379 2.72 11.99 2.15 6.22 德国 10309 11336 851 881 8.25 7.78 5.64 3.97 加拿大 9525 9917 1043 1308 10.95 13.19 6.91 5.90 沙特 － 8725 － 659 － 7.55 － 2.97 伊朗 3600 7370 466 699 12.94 9.48 3.09 3.15 荷兰 6093 6034 265 828 4.35 13.72 1.75 3.73 科威特 4095 4446 850 819 20.76 18.42 5.63 3.69

表3 1997～2002年世界加氢裂化装置加工能力[10]（单位：亿吨/年） 年代 1997 1998 1999 2000 2001 2002 加氢裂化 1.78 2.04 2.01 2.12 2.15 2.22

截止1999年世界加氢裂化装置情况见表4。由于高压加氢裂化的投资和操作费用比中压加氢裂化约高30%左右，为了提高产品竞争力，中压加氢裂化技术在近年来得到较快发展，为生产优质柴油和乙烯原料提供重要的技术支撑。 表4 1999年底世界加氢裂化装置统计[5] 类型 馏份油高压加氢裂化 中压加氢裂化 渣油加氢裂化 润滑油加氢裂化 套数 110 18 13 10

预计2002～2005年世界加氢处理、催化裂化、加氢裂化、催化重整四类催化加工装置加工能力共增加3.82亿吨/年，年均增长3.7%，其中加氢裂化加工能力增长速度最快，年均增长8.3%，增加0.555亿吨/年，达到2.771亿吨/年，以满足清洁燃料市场需求。详见表5。 《国内外主要炼油装置生产技术水平调查》之四 加氢裂化装置

210 表5 2005年加氢裂化装置加工能力预测[10]（单位：万吨／年） 2002年加工能力 2002～2005年 正在新增加工能力 2002～2005年 还将新增加工能力 2005年加工能力

22185 2675 2850 27710 根据已经发表的新建和扩建建设计划，预计到2005年世界上加氢裂化装置能力约增加2862万吨/年，世界各地区新增的加氢裂化装置能力见表6。 表6 2002～2005年世界各地区新增的加氢裂化装置能力[10]（单位：万吨／年）

北美 亚太 西欧 俄罗斯-东欧 中东 南美 总计 500 250 210 1025 6.5 871 2862

2 国外加氢裂化装置生产技术水平 加氢裂化技术自1959年在美国里奇蒙炼厂首次工业应用以来，经过几十年的发展和完善，工艺已经比较成熟,工艺流程基本定形。目前国外掌握加氢裂化技术的主要公司有UOP、Chevron、Lummux、IFP和 Mobil－Akzo－Kellogg－Fina联盟等。各国各家公司的基本原理相同，工艺流程大同小异。主要有3种：（l）两段加氢裂化流程。这是二十世纪60年代初期由直馏LGO和催化裂化LCO生产石脑油采用的流程。加工VGO生产最大量石脑油也采用这种流程；（2）单段循环流程。加工 VGO，生产最大量的中馏分油（航煤和柴油）。采用这种流程，柴油、航煤和石脑油的转化率一般接近100%；（3）单段一次通过流程。加工 VGO生产石脑油和中馏分油尾油用作催化裂化原料，润滑油原料（基础油）或乙烯装置原料。加氢裂化工艺可分为高压加氢裂化和中压加氢裂化或缓和加氢裂化。 高压加氢裂化工艺可以加工各种重质原料油，生产优质汽、煤、柴、润及化工石脑油和蒸汽裂解制乙烯原料。高压加氢裂化包括单段串联、两段和单段等工艺，并且根据用户对目的产品要求的不同，可以选择不同类型的催化剂和不同的工艺条件，控制不同的单程转化率，并可按一次通过中间馏分或尾油部分或全部循环方式运行，循环切割点也可以根据需要灵活设定,因此灵活性大，适应性强、可以满足用户的不同需要。对于希望从有限原料油最大量生产化工石脑油和蒸汽裂解制乙烯原料的企业，则可以选择中间馏分全循环单段串联高压加氢裂化工艺；对于以化工石脑油和蒸汽裂解制乙烯原料为主要目的的产品并同时希望兼产部分优质中间馏分油产品的企业，则宜采用单段串联一次通过高压加氢裂化工艺。在21世纪人类环境保护意识进一步强化之际，高压加氢裂化技术以其原料适应性好、产品质量卓越等不可替代的优势，仍将具有强劲的发展前景。 降低高压加氢裂化的投资和操作费用的最直接办法是降低操作压力，即中压加氢裂化。