重油转化--21世纪石油炼制技术的焦点

炼油设计

PETROLEUM REFINERY ENGINEERING

1999年第29卷第12期V ol.29 No.12 1999

重油转化——21世纪石油炼制技术的焦点

李志强

摘要：由于常规石油资源的可利用量日益减少，在全世界资源中数量相当可观的重质原油将成为21世纪的重要能源。同样，我国大多数原油较重，减压渣油含量一般高达40%～50%，甚至更高。因此，如何采用脱碳和加氢等转化工艺加工重质原油或渣油就成为当今世界各国石油加工的重要课题和提高炼油厂经济效益的重要手段。主题词：重质原油渣油加工综合利用催化裂化加氢处理延迟焦化沥青燃料油技术发展水平

HEAVY OIL UPGRADING——A FOCUS OF

PETROLEUM REFINING TECHNIQUES IN 21ST CENTURY

Li Zhiqiang

Beijing 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 considerable 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 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

全世界常规石油资源的可供利用量在日益减少，而重质原油资源量超过6 Tt，因而重质原油将成为21世纪的重要能源。

我国大多数原油较重，减压渣油的含量一般高达40%～50%。特别需要指出的是在减压渣油中，重质非饱和烃组分占一半以上，除芳香组分含一些非烃类外，其他主要的非烃组分都在胶质和沥青质中(尤其是胶质)。此外，产量日益增长的稠油，其相对密度高达0.98以上。因此如何转化这些重质原油和大量的减压渣油，就成为21世纪我国炼油工业的重要课题。

近年来，由于国内对石油产品需要的迅速增长、轻质油与重质油价格差异的加大以及政府税收和政策性的调节，促使石化企业、科研开发和工程设计单位联合，以探索有效利用重油的商业政策和致力于开发与完善各种重油转化工艺。因此，我国在重油转化领域已取得了许多重大的技术进展，如脱碳和加氢工艺有了新的发展与突破、溶剂萃取沥青和胶质的改性工艺日趋完善、以及许多不同工艺联合的组合工艺等，为重油转化提供了多种可供选择的手段。

1 脱碳工艺

延迟焦化和重油催化裂化在脱碳工艺中仍占主导地位，是重要的重油加工手段。

1.1延迟焦化

1.1.1 世界延迟焦化现状

据资料统计，1991年世界主要地区延迟焦化装置约有81套，处理能力达110.41 Mt/a；到1994年增加到112套，处理能力增至143.0 Mt/a；1997年初全世界延迟焦化总处理能力达185.57 Mt/a；1998年初延迟焦化装置增加到133套，总处理能力增加到190.51 Mt/a。

1997年初全世界有焦化装置的国家为26个，1998年为28个。1997年和1998年初世界焦化处理能力排名前10位的国家见表1。

表1 1997年和1998年初焦化处理能力

世界排名前10位国家Mt/a

*按我国统计应为16.01 Mt/a。

据预测，到2000年美国将增加延迟焦化能力约11.40～15.37 Mt/a。今后20年内美国将为延迟焦化投资70×108

US，其中30×108US用来增加生产能力，10×108US维持装置生产能力，其余30×108US用于满足空气清洁修正案要求所需的项目。

1.1.2国外延迟焦化技术的进展

国外延迟焦化技术的发展以美国为代表，其显著特点之一是装置规模趋于大型化。据1997年统计，单套装置规模一般在1.75～3.0 Mt/a，最大的为5.45 Mt/a(见表2)。

表2 1997年美国焦化装置加工能力

①灵活焦化；

②流化焦化。

美国焦化技术以Foster Wheeler Energy(FW)公司的延迟焦化技术为代表。该公司从1982—1995年共设计延迟焦化装置47套。1990—1995年，世界上(除中国外)建设的54套延迟焦化装置中，有20套是采用FW公司技术建设的。1998年，该公司为印度Reliance工业有限公司炼油厂设计建成的延迟焦化装置处理能力达6.73 Mt/a。该公司为委内瑞拉Sincor炼油厂设计的处理能力为7.7 Mt/a的延迟焦化装置，预计2002年2月建成。

对于生产燃料级焦炭的延迟焦化装置来说，该公司的技术特点是采用低压和超低循环比，以确保获得最大的液体产品收率。

(1)焦炭塔的典型设计操作压力为0.103 MPa，焦化分馏塔顶受液罐压力为0.014 MPa。

(2)循环比主要用来控制馏分油的干点和质量。该公司推荐采用的超低循环比为0.05。如果下游装置允许重焦化馏分油产品有较高的干点、金属含量和康氏残炭，则循环比可以低至零。

(3)生焦周期一般为16～18 h。

国外延迟焦化技术的进展主要表现在以下几个方面：

(1)焦化工艺操作技术

①生产燃料级焦提高液体产品收率的工艺改进；②采用馏分油循环的低压焦化操作技术；③生产阳极焦和针状焦的设计改进；④焦炭塔采用消泡剂技术。

(2)主要焦化设备的改进

①对加热炉进行优化设计，采用新炉型(双面辐射炉)；加热炉管在线清焦、多点注汽；加热炉设计的灵活性。

②适当加大焦炭塔塔径以提高焦化装置的生产能力、降低单位投资、改进焦炭质量和节能。目前美国焦炭塔直径一般为8 m，单塔处理能力为0.5 Mt/a。

③在分馏塔的喷淋室下面设挡板代替填料构件，以防止填料塔结焦堵塞。

④水力除焦及中子料位计都有所改进。

1.1.3我国延迟焦化的现状和水平

据1997年资料统计，我国正在运行的延迟焦化装置共24套(其中22套分布在原中国石化总公司的21个炼油厂中，总设计能力为12.80 Mt/a),1998年加工能力可达16.01 Mt/a，1997年实际加工量为13.38 Mt。

从总体来看，我国焦化加工能力仅次于美国，居世界第二位。但在单套装置规模上和单塔、单炉能力上均较小，平均单套装置规模为0.64 Mt/a，最大的为1.0 Mt/a。

我国各延迟焦化装置循环比一般按0.40设计。在实际生产中，各炼油厂根据各自的情况采用不同的循环比操作，一般为0.60～0.25。若要多生产汽油柴油，则采用大循环比；若要增加处理量，则可采用小循环比。如果循环比降至0.20操作，在基本不增加设备和投资的情况下，处理量就可提高20%。若将目前这22套装置(原中国石化总公司系统)都按0.20循环比操作，其总加工能力将可达17.76 Mt/a。如把循环比降至零(即单程转化)，则加工能力可达到20.72 Mt/a。因此，在有相应保障措施的情况下，采用低循环比或超低循环比，甚至零循环比操作，则是提高延迟焦化装置处理能力、增加液体产品收率的经济有效的方法。

上海石油化工股份有限公司正在建设的1.0 Mt/a延迟焦化装置，采用一炉两塔流程，实现了装置和设备大型化，其焦炭塔直径达8.4 m，为国内最大。引进了国外先进的双面辐射、炉管多点注汽和在线清焦等技术以及先