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辽宁石油化工大学

汉字题目　加氢裂化工艺进展和发展趋势

教 学 院 硕士学院
专业班级 化学工程0904
学生姓名 张国伟
学生学号

完成时间 年6月20日

加氢裂化工艺进展和发展趋势
张国伟
（辽宁石油化工大学 抚顺 113001）
摘要：加氢裂化是油料轻质化有效方法之一，且原料适应性强，她能够将馏分油到渣油多种油料转化为更轻油品，随世界范围内原油变重，重油加氢裂化技术发展较快。本文关键介绍了重油高压和中压加氢裂化技术特点,叙述了固定床、沸腾床、移动床、悬浮床重油加氢裂化技术在世界范围内工艺发展趋势。
关键字：加氢裂化;工艺；技术特点; 发展趋势
Hydrocracking process of development and trends
Zhang guowei
（Liaoning petrochemical industry university fushun 113001）
Abstract：The hydrocracking is one of effective methods which transfer fuel oils to light one , and raw material is uncompatible.Tt may transform range from the fraction oil to residual oil of each kinds of fuel oils to a lighter oil quality. Accompanying with the crude oil change heavy ,the heavy oil hydrocracking technological development is pretty quick.This article mainly introduce the characteristics of the heavy oil hydrocracking technology in high pressure and mid-presses, The article elaborates the fixed bed, the ebullition bed, the moving bed, hang the floating floor heavy oil hydrocracking technology in the worldwide scale and the craft trend of development.
Key word：hydrocracking; artwork; tech- characteristic; development tendency

重油加氢裂化工艺是重质油轻质化关键手段之一,其最大优势在于能够依据加工原料油类型不一样和市场对各类产品需求改变, 经过在高温、氢气、催化剂和高压或中压条件下, 调整工艺条件 使重油发生裂化反应, 转化为气体、汽油、煤油、柴油等多种清洁马达燃料和优质化工原料,最大程度满足市场不一样需求。按反应压力为7. 0～10. 5 MPa 和> 10. 5 MPa划分标准,加氢裂化工艺能够分为中压加氢裂化或高压加氢裂化。可加氢裂化原料关键有减压馏分油、常压渣油、减压渣油、脱沥青油等重质油。
1高压和中压加氢工艺选择
在较高压力条件下操作能够得到多种优质产品,尤其能够得到多个中压加氢裂化得不到产品,但建设投资及操作费用显著增加。若在中压下操作,将直接影响到原料油中杂质脱除、芳烃饱和及开环等反应效果,但装置建设投资及操作费用均较高压降低30 %[1 ] 。在工业上采取何种加氢裂化技术,应依据企业原料起源,对目标产品需求及对建设装置投资来选择,这么才能为企业带来更大经济效益。

1.1 重油高压加氢裂化技术特点
重油高压加氢裂化技术使用催化剂有加氢和裂化2 种作用, 所以含有原料适应性强、操作灵活性大、转化率高、产品质量好等特点。原料适应性强: 高压加氢裂化原料能够是
催化裂化循环油、焦化馏分油、脱沥青油、常减压渣油等。另外还能有效处理含金属、硫、氮、残炭等杂质含量高劣质原料油。操作灵活性大: 重油高压加氢裂化技术通常分为一段加氢裂化和二段加氢裂化, 还有介于二者之间串联步骤。从操作方法来分, 有一次经过步骤和循环步骤。选择哪种步骤, 由原料油性质、产品结构、装置规模来确定, 其经济效益是决定原因。转化率高: 假如采取固定床二段步骤, 以减压馏分油和循环油为原料生产汽油和航煤, 其转化率能够达成90 %以上; 而采取固定床一段步骤, 转化率也可达80 %以上; 沸腾床加氢裂化重油转化率为65 %～90 %; 悬浮床加氢裂化重油转化率为90 %以上; 移动床加氢裂化重油转化率为60 %～90 %。产品质量好[2]: 因为加氢裂化过程存在氢气, 所以抑制了叠合和缩合反应, 避免了大量焦炭和低价值产物生成, 加氢裂化产物中不含烯烃, 氮、硫含量也很少, 所以产品色泽、胶质及安定性全部很好, 产品中异构烷烃高于平衡百分比, 所以喷气燃料冰点和柴油凝点全部很低。总来看, 重油加氢裂化产品质量好。
1.2中压加氢裂化裂化技术特点
对于中压加氢裂化不管是加氢裂化所得重整原料,喷气燃料馏分、柴油馏分、还是尾油馏分,其关键性质优劣,均和原料油中环状烃含量相关。重石脑油芳潜以石蜡基原料较低,中间基原料则较高;轻柴油十六烷值即使较高,但中间基原料生产喷气燃料馏分芳烃含量和烟点均不合格。属环烷基原料油中东油更是如此,除沙中、伊轻VGO2 外,其它多个原料所得喷气燃料馏分烟点全部不合格。除石蜡基原料油外,中压加氢裂化生产喷气燃料达不到规格指标烟点> 25 mm ,芳烃< 20 %要求。造成芳烃含量高、烟点低关键原因是原料馏分较重,环状烃含量高且结构较为复杂,而在中压下受热力学条件限制,致使芳烃饱和深度
不够,不宜裂解所致。当压力升高,热力学条件得到改善。反应温度也可合适提升,有利于芳烃转化。压力增加化关键产品质量均得到优化。伴随压力提升,重石脑油芳潜含量上升;喷气燃料芳烃含量降低、烟点提升、完全满足了规格指标;柴油硫含量降低、十六烷值显著提升,均达成了欧Ⅳ清洁柴油排放标准。
2 重油加氢裂化技术发展趋势
重油加氢裂化技术属UOP 和CLG这两大加氢裂化技术比较成熟，在世界范围内进行生产适用最多，同时此技术也比较优异。
2. 1 　HyCycle Unicracking 技术[3]
年,UOP 企业推出了HyCycle Unicracking工艺。该技术最初是为完全转化加氢裂化而设计。HyCycle Unicracking 工艺一些方面也可用于现有装置技术改造,使炼厂在现有操作压力下生产优质产品。HyCycle Unicracking 工艺经过针对性加氢优化方法,使加氢裂化装置裂化功效和加氢功效分离开来,分别优化,在得到最大收率同时提升产品质量。在较低压力下操作时,经过重烃选择性裂解和细致氢气管理,可比传统加氢裂化过程降低氢耗20 %。
工艺装置包含一台HyCycle 分离/ 补充精制反应器、反向串联反应器和设计结构新奇分馏塔。工艺关键优点是生产较重产品时氢耗低、选择性高。和其它全转化工艺相比,中间馏分油收率可提升5 %以上。氢耗下降和过程热更有效利用,使总操作成本下降15 %。另一个关键工艺特征是操作压力能够降低。和通常情况相比, HyCycle Unicracking 设计压力通常低25 %。设备改善使总成本下降10 %之多。关键设备和步骤见图1

2. 2 改善部分转化Unicracking( APCU) 技术[4]
APCU 工艺是UOP 专利技术HyCycle Uni2cracking 工艺延伸。和缓解加氢裂化相比,APCU技术在低转化率(20 %～50 %) 和中等压力( < 10MPa) 下,以比全转化装置低得多投资在产品质量上实现了跨跃。工艺设计独特,可独立控制最终柴油和FCC 进料质量,为炼油厂提供灵活有利清洁燃料生产方案。
在APCU 步骤中,低转化率加氢裂化装置和FCC 装置一起运转可生产满足最严格汽油和柴油产品规范清洁燃料。新工艺可达成以下目标:(1) 处理减压瓦斯油(VGO) 不需对FCC 汽油进行后处理便可直接生产超低硫汽油(ULSG) 调合组分; (2) 生产高十六烷值超低硫柴油调合组分,提升出厂柴油质量灵活性; (3) 同时加工其它柴油馏分进料,生产符合调合要求超低硫柴油; (4) 同时生产能够满足重整装置进料要求石脑油; (5)优化氢气利用(避免产品过分处理) ;APCU 工艺步骤图2 所表示。高硫进料和热循环氢混合,从上部连续穿过高活性预处理催化剂和馏分油选择性加氢裂化催化剂床层。这种组合催化剂可脱除难分解硫、氮等杂质, 饱和多环芳烃(PNA) ,而且把一部分FCC 进料转化为超低硫燃料。在反应器压力下,离开反应器加氢裂化产品和脱除硫FCC 进料立即在强化热分离器( EHS)中被分离。
EHS 塔顶产品有时和共同进料一起快速进入集成APCU 补充精制反应器进行加氢。在给定设计压力下,经过这种独特连续加工过程可生产出质量最好馏分油产品。FCC 进料中芳烃避免了过分饱和,加工过程中氢耗降至最低。经过调整催化剂类型、反应器体积和反应器温度,可调整FCC 进料质量而不损害加氢裂化馏分油质量。EHS 底部物流不经冷却而直接进入分离单元,避免了重质产品在高压条件下冷却,从而愈加充足地利用热能。

APCU 工艺和HyCycle Unicracking 工艺类似,采取了低单程转化率设计,可使生成气体和催化剂积炭副反应降低到最低程度。在较低操作压力下,选择性开环反应使平衡向更有利于生产高质量柴油燃料方向移动。苛刻度低条件下,单程转化有利于较重产品分布。在较低转化率模式下操作时脱硫效果见图3 。

2.3加氢裂化加氢组合工艺[5]
加氢裂化-加氢处理组合工艺是UOP企业针对加拿大Northen Lights企业特定需要提出其步骤图图4，该工艺能够同时加工DAO、VGO和AGO进料。因为设备台数少，氢气和反应热等能够得到充足利用，所以装置投资和操作费用显著降低。

图4UOP加氢裂化-加氢处理组合工艺
2.4 CLG企业加氢裂化工艺[6]
CLG企业是是由Clevron企业和ABB lummus Global合资一家企业，它是第一家开展馏分油催化裂化企业，在技术工艺方面CLG企业有SSOT，SSREC和两端加氢基础上又研发了优化部分转化，分部进料和反法续串联两段进料工艺。
3 加氢裂化所选择反应器
现在, 重油高压加氢裂化技术反应器关键有固定床、沸腾床、移动床和悬浮床加氢裂化等多个。从应用情况来看, 固定床加氢裂化约占83 %, 沸腾床加氢裂化约占15 %, 移动床加氢裂化约占2 %, 悬浮床加氢裂化还处于工业应用初级阶段[7- 9]。
固定床加氢裂化是指反应器内装有固定不动催化剂, 原料从反应器上部送入, 反应后产品从反应器下部流出, 反应物料自上而下经过床层。固定床加氢裂化技术有很多个, 以联合油品企业、UOP 企业、雪弗隆企业技术应用较多。
沸腾床加氢裂化是指反应器中催化剂和重油组成流体流动特征, 重油从反应器下部送入, 自下向上流动, 催化剂处于运动状态, 仿佛沸腾液体。沸腾床加氢裂化技术关键有氢- 油法加氢裂化过程、LC- Fining 法加氢裂化过程和抚顺石油化工研究院技术等。
移动床加氢裂化是指反应器中催化剂自反应器上部连续加入, 并自上而下移动, 反应物和催化剂常呈逆流流动。移动床加氢裂化技术关键是壳牌企业Hycon 工艺, 于1989 年在荷兰佩尼斯炼油厂建成了第一套工业装置, 其处理能力为1.25 Mt/a。该过程是一个加氢脱金属和加氢脱硫等多个功效加氢裂化工艺, 其原料通常为减压渣油, 实际转化率达60 %以上。该工艺和沸腾床加氢工艺相比, Hycon 过程轻质油收率高、产品质量好,尤其是催化剂活性利用率高, 这关键是因为料仓式移动床催化剂呈优异先出活塞流状态而使装置排出催化剂失活率基础相同, 沸腾床过程排出催化剂因为呈返混状态仍含30 %以上较高活性催化剂。因为该过程采取并流式移动床操作, 其催化剂用量和催化剂活性利用率可能不如采取逆流式移动床操作OCR 和Hyvahl 过程。
悬浮床加氢裂化是指待裂化渣油和细粉状添加物或催化剂形成悬浮液 在高温、高压和高空速下进行重油加氢裂化技术。其经典悬浮床加氢裂化有VCC、Canmet、HDH、SOC、Aurabon、MRH 和Microcat 等过程。

总结：加氢裂化技术经过几十年发展后,现在仍处于快速发展之中。近几年工艺发展关键方向是提升加氢裂化装置生产灵活性,。重油加氢裂化技术其应用提升了轻质油品收率和质量,加氢裂化技术快速发展将深入提升炼油行业整体水平和竞争能力, 对原油有效利用含有现实意义。

参考文件：
[1] 刘守义. 中压加氢裂化(或改质) 工艺生产喷气燃料研究[C] . 加氢裂化协作组第三届年会汇报论文选集,.
[2] 修金柱.重油高压加氢裂化技术特点及发展趋势[C]. 炼油和化工,.
[3] Mark V W,等. [ R] . NPRA : AM - 02 - 36.
[4] Ronnie M ,等. [ R] . NPRA :AM - 03 - 119.
[5] 吴惊涛，等.国外馏分油加氢技术进展[C]，现代化工，.
[6]韩崇仁. 加氢裂化工艺和工程[M] . 北京:中国石化出版社,.
[7] 程之光.重油加工技术[M]. 北京: 中国石化出版社,1994: 184- 359.
[8] 梁文杰. 石油化学[M]. 山东: 石油大学出版社, 1995: 358- 403.
[9] 林世雄.石油炼制工程( 下) [M]. 北京: 石油工业出版社,