国外馏分油加氢裂化技术新进展
中国石油大庆石化公司炼油厂二加氢车间
摘要 :介绍了国外馏分油加氢裂化工艺、催化剂、内部构件的新进展及工业应用情况 ,指出了今后加氢裂化工艺和催化剂的发展方向。
关键词 :加氢裂化工艺催化剂进展
为满足清洁燃料升级换代和提高柴汽比的需要,欧洲许多炼油厂正在研究新建加氢裂化装置的方案。自1987 年以来 ,美国炼油厂原油加工能力增加不到10% ,但加氢裂化加工能力却增加近40% ,许多炼厂已新建和扩建了加氢裂化装置。进入21 世纪,加氢裂化技术的工业应用已进入一个黄金期,技术也有了新的进展。
1馏分油加氢裂化工艺技术进展
目前,世界各国加氢裂化装置所采用的技术主要由UOP公司、雪佛龙公司、法国石油研究院及壳牌公司提供。截至2000年,UOP公司的Unicracking技术已被142套装置采用,总能力超过1.45亿吨/年;雪佛龙公司的Isocracking技术被50多套装置采用,总能力超过3750万吨/年;法国石油研究院的加氢裂化技术被40套装置采用,总能力超过5000万吨/年;壳牌公司的加氢裂化技术被20套新建装置和12套改造装置所采用。
1.1UOP公司的加氢裂化工艺技术
UOP公司开发的加氢裂化技术已工业应用40多年。自1990年以来,采用UOP技术新建的加氢裂化装置有44套 ,其中 1999年以来新建的装置就有12套。UOP公司的加氢裂化技术不但工业应用最多、总加工能力最大,而且不断有新的进展UOP公司Unicracking工艺的最新进展包括HyCy2cle工艺和APCU技术。
1.1.1HyCycle工艺
HyCycle工艺采用了数项独特的专利设计,在低单程转化率(20%~40%)的情况下,可达到完全转化操作(99.5%)的目的。其设计要点包括HyCycle分离器/精制段,反应器反序串联流程以及新型分馏塔设计(分壁塔)。在该工艺中,未转化油和裂化产品在反应压力下分离,裂化产品在气相中进行后精制。这种独特的加工步骤在一定的设计压力下可得到最佳的馏分油质量。裂化段采用“反序排列”,可将杂质含量较低的原料送到氢分压较高的裂化催化剂上反应 ,以提高单位体积催化剂活性。较低的单程转化率有利于得到较重的产品,减少轻、重汽油产品产率,并有利于提高柴油十六烷值。
该工艺的主要优势是降低氢耗和提高重质产品的选择性,与其他完全转化多产中馏分油的设计工艺相比,中馏分油的体积产率可提高5% ,即柴油产率提高15%。氢耗降低和工艺热能的高效利用可使总操作费用降低15%。另一个重要特点是操作压力低,与典型装置相比,HyCycle压力低25%。创新的设计可使加氢裂化反应器在较低的氢分压和较高的空速下操作,且不牺牲催化剂寿命和中馏分油的质量。设备总投资可节省10%已有数套Uni2cracking装置采用HyCycle设计工艺。HyCycle工艺的产品符合欧盟2005年的燃料规格。该工艺新增1台高效热分离器,与精制反应器一起用于反应生成油的分离和精制或与二次加工油混合精制,可以明显提高现有加氢裂化或催化裂化原料油加氢预处理或缓和加氢裂化装置的加工能力,并使二次加工油得到改质。即只用一套装置就可以加工重质原料油和劣质二次加工油,得到最大量的优质柴油。
1.1.2APCU技术
在APCU工艺中,VGO和重质焦化瓦斯油等高硫进料与加热后的富氢循环气流混合后连续通过高活性预处理催化剂和中馏分油选择性加氢裂化催化剂床层。这种催化剂组合可脱除硫氮化合物,饱和多环芳烃,并将部分原料转化为超低硫柴油。加氢裂化产品和脱硫FCC进料一出反应器即在反应器压力下于强化高温分离器(EHS)中分离。EHS塔顶产品(和某些情况下的辅助进料)直接进入一体化APCU精制反应器进行加氢。这种顺序独特的加工步骤可在一定设计压力下提高中馏分油产品的质
量。裂化产品与脱硫FCC进料在反应器出口的分离使得中馏分油的质量可以独立控制, 而不受FCC 进料的影响,可避免FCC原料芳烃的过度饱和,从而降低工艺氢耗。通过调整催化剂类型、反应器体积和反应器温度,FCC进料的质量可以自由控制,且不会影响加氢裂化中馏分油的质量.和Hy2Cycle工艺一样,APCU工艺设计也采用低单程转化率以减少副反应的发生。中试试验表明,与传统的一次通过Unicracking工艺相比,在使用相同催化剂和同等操作条件的情况下,APCU工艺产品质量具有明显的优越性,同时APCU工艺柴油的选择性和产率并没有降低。此外,APCU工艺还可提供加氢处理的灵活性。除对加氢裂化产品进行改质外,也可辅助加工其他原料,脱除难脱的硫化物和芳烃。在多数情况下,为满足超低硫目标,辅助加工与对现有加氢处理装置进行改造相比,其投资效益更好。轻循环油等高芳烃含量的物流可直接与主原料一起加工。需要进一步脱硫或提高十六烷值的煤油、轻质焦化瓦斯油和缓和加氢处理柴油等较易处理的中馏分油可直接进APCU精制反应器。应用APCU 技术对FCC 进料进行预处理是一种良好的控制柴汽比的方法,它可以确保FCC及所有加氢裂化产品物流硫含量都较低,烟气SOx排放也可降到很低的水平,因而它是一条解决FCC型炼油厂2005年后所面临诸多重要问题的理想途径。
1.1.3新一代工艺设备
a) UltraMix 反应器内构件
最近开发的新一代 Ult raMix 气/ 液分配器有以下一些特点 :降低催化剂床层径向温差 ,降低对床层
水平度的要求 ,气/ 液分布均匀 ,提高催化剂利用率 ,减少零部件数量 ,维修方便 ,改善急冷混合状况 ,降
低内构件高度 ,可以装填更多的催化剂。2003 年一季度 ,这种内构件首次工业应用。
b) 并联/ 串联反应器
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