蜡油加氢

蜡油加氢处理的必要性
欧洲汽油规格变化 项 目 1993 年 欧洲Ⅰ号 0.1 5 无规定 无规定 2.5 13 1998 年 欧洲Ⅱ号 0.05 5 无规定 无规定 2.5 13 2000 年 欧洲Ⅲ号 0.015 1 42 18 2.7 5 2005 年 欧洲Ⅳ号 0.005 1 35 18 2.3 2009 年 欧洲Ⅴ号 0.001 1 35 18 2.3 汽车排放标准 硫含量/% 苯含量/% 芳烃含量/% 烯烃含量/% 氧含量/% 铅含量/mg/L
• 催化裂化：1942年第一套流化催化裂化 装置运转以来，特别是20世纪60年代分 子筛催化剂的应用使此工艺迅速发展， 现已成为炼油厂的核心加工工艺，是最 重要的原油二次加工手段。
蜡油加氢处理的必要性
• 我国催化裂化汽油占汽油调和总量70% 以上，催化裂化柴油占柴油调和总量的 近三分之一。汽油和柴油中的硫主要来 源于催化裂化汽油和柴油 。 • 随着环保意识的增强及环保法规的日益 严格。世界范围内燃料规格不断提高。
世界炼油工业现状
出现一批大型和超大型炼油厂 在同等规模下，单套装置比双套装置投资减 少24%，装置能耗减少19%；比三套装置投 资减少55%，能耗减少29%。
大型炼厂规模以1000-2000万吨/年为宜。 产业集中度不断提高
2000万吨/年规模的炼厂 1998年，15座 2004年，18座 2005年，20座
焦。
由FCC装置生产低（或超低）硫汽油和柴油。 减少FCC烟气中SOX，NOX排放。 当加氢处理有一定程度的轻质化时，可增加中 馏分油收率。
重馏分油加氢处理的作用之一
改善FCC原料质量，提高其可裂化性：
通过加氢处理，降低原料稠环芳烃含量（使
之变为较易裂化的环烷烃）、提高氢含量、降
低氮含量（特别是碱性氮化物） ，则可提高
原料油性质及其影响
原料油的性质：
• VGO：原油蒸馏装置中从减压塔中得到 的馏分，包括减一、减二、减三、减四 • VGO馏程大多为350～540℃，深拔操作， 终馏点达590～600℃。 • VGO： Smax=3%，N =900～2000μg/g
原料油的性质
不同原油VGO主要性质 原料油 20℃密度（g/cm ） 硫 / w% 氮（μg/g） 碱氮（μg/g） 凝点/℃ 残炭/w% 馏程（D-1160）/℃ 初馏点 10% 50% 95% 229 356 438 521 238 354 423 514 305 379 446 528 258 350 430 500 226 368 448 527
蜡油加氢处理的必要性
催化裂化过程对原料也有一定的要求：
• 硫含量高：催化裂化烟气中SOx排放不符合环 保要求；汽柴油产品的硫含量也不符合产品规 格，这一点因我国对中东高硫原油的进口量逐 年增加而显得尤为突出。 • 原料油中的氮，特别是碱性氮对催化裂化催化 剂的裂化活性有抑制作用，会大大增加裂化催 化剂的耗量。 • 一般要求进料中硫含量在0.2～0.5w％，最好小 于0.2w％，碱氮含量以低于500μg/g为宜。
蜡油加氢处理的必要性
• 催化裂化原料加氢预处理技术是解决上 述矛盾、能有效降低催化裂化汽柴油产 品硫含量的方法之一 。 • 随着国内汽柴油质量升级步伐的加速， 直馏蜡油（VGO）、焦化蜡油（CGO）、 溶剂脱沥青油（DAO）及其混合油先加 氢处理然后再进行催化裂化的所谓“前 加氢”技术受到企业重视。
德国
伊朗 中国 全球
1.16
0.74 3.04 41.92
1792
150 10232 78603
15.4
2.0 33.6 18.7
964
699 1502 24414
8.3
9.5 4.9 5.8
8961
999 7254 199622
77.1
13.6 23.8 47.6
蜡油加氢处理的必要性
• 重油轻质化的主要技术：催化裂化、加 氢裂化以及焦化等技术 。
置，要求FCC进料硫含量<0.3%，预计国内炼
油厂的SOX排放限值也将逐步向国际先进水平 靠拢。
重馏分油加氢处理的作用之四
当加氢处理有一定程度的轻质化时，可增 加中馏分油收率：
采用HT/HC两种催化剂，控制单程转化>30%；
与FCC联合形成组合工艺，柴油收率最高，汽
柴油质量好。
化学原理
• 主要目的是降低原料油中的杂质含量，提高其质量和 可裂化性。 • 希望发生的化学反应主要有：脱金属（DM）、脱残 炭（DCCR，即减少导致生成积炭或生焦的化合物含 量）、脱硫、脱氮和芳烃饱和等 。 • 加氢处理中需要达到一定的轻质化率时，还会发生烃 类分子C-C键断裂的加氢裂化反应，包括烷烃加氢裂 化、烷基芳烃和环烷烃的加氢脱烷基、环烷烃开环。
80 60 40 20 0 0.00
C5 ～221℃
C5 ～204℃
C5 ～190℃
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
FCC原料油硫含量/m%
重馏分油加氢处理的作用之三
减少FCC烟气中SOX，NOX排放：
FCC装置的再生器是炼厂主要污染物排放点
之一。美国对于未设有SO2排放控制设施的装
3
管输CGO 0.8826 0.89 3825 1367 <0.01
大庆CGO 0.8732 0.17 3700 903 0.01
辽河CGO 0.9138 0.29 5200 2362 0.18
胜利CGO 0.9140 1.00 6200 2248 0.31
原料油的性质
DAO：密度、馏程、粘度、S、N、碱 氮、残炭、金属含量均比同一原油直 馏VGO要高。在达到相同的产品硫含 量时，加氢处理条件较为苛刻，其催 化剂运转周期也较短。
原料油的性质
DAO的主要性质
原料油 密度（20℃）/（g/cm ） 硫/ w % 氮/（μg/g） 粘度（100℃）/（mm /s） 凝点/℃ 残炭/w% Ni含量（μg/g） V含量（μg/g） 馏程（D-1160）/℃ 初馏点 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 430 511 538 562 583 601 617 624（63%） 336 528 536 587 605 629 624（48%）
由FCC装置生产低（或超低）硫汽柴油：
100
FCC汽油硫含量/( μ g/g)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
进料硫含量/(μg/g)
FCC汽油硫含量与原料硫含量的关系
100
FCC汽油硫含量/( μ g/g)
重馏分油加氢处理技术
重馏分油：VGO、CGO、DAO 加氢处理的主要目的：优质的FCC原料
气体 石脑油 柴油 干气 液化气 催化汽油
氢气 VGO/CGO/DAO 加氢处理
分 馏 塔
催 化 裂 化
催化柴油
>350℃加氢尾油
重循环油
油浆
重馏分油加氢处理的作用
改善FCC原料质量，提高其可裂化性，减少生
原料的可裂化性，显著改善FCC装置的运行性 能（转化率提高、汽油产率增加、焦炭及干气
产率降低）。
MAT转化率与加氢脱氮率和三环以上 芳烃脱除率的关系
76 74 72 70 68 66 64 0 20 40 60 HDN/m% 80 100
76 74
转化率, m%
Baidu Nhomakorabea转化率/m%
72 70 68 66 64 20 30 40
3
伊朗轻质VGO 伊朗重质VGO 0.9082 1.72 1700 391 34 0.24 0.9121 1.89 1600 425 27 0.36
沙特中质VGO 0.9235 3.10 898 212 31 0.23
伊朗VGO 0.9050 1.90 1800 368 38 0.1
沙特轻质VGO 0.9118 2.50 1100 213 35
+
50
60
70
80
HD3 Aro/m%
原料油中碱性氮 与FCC转化率和汽油产率之间的关系
100 90 液化气 汽 油 重 油 转化率 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 250 500 750 1000 1250 1500
产品收率和转化率,%
碱性氮含量, ppm
重馏分油加氢处理的作用之二
2 3
沙轻DAO 0.9509 2.89 1820 81.38 13 6 0.8 2.6
沙中DAO 0.9638 4.07 1885 116.5 28 7.1 4.0 10.0
原料油性质的影响
中国炼油工业的现状
2005年中国原油生产与石油消费状况
项目 原油产量 原油加工能力 石油消费量 原油加工量 数量/亿吨 1.82 3.28 3.17 2.95 世界排名 5 2 2 2
中国炼油工业的现状
炼厂平均加工规模显著扩大 • 加工能力在700万吨以上规模的炼厂13个
• 已建成8个加工能力达到千万吨级的炼厂
目前世界最大的炼油厂（≥2000万t/a）
序号 公 司 1 帕拉瓜纳炼制中心 2 SK（前油公公司） 3 LG-加德士公司 4 埃克森－美孚公司 5 印度信任石油公司 6 Hovensa股份有限公司 7 双龙精油株式会社 8 埃克森－美孚公司 9 埃克森－美孚公司 10 俄罗斯投资公司 11 英国石油公司 12 英国石油公司 13 壳牌东方石油公司 14 伊朗国家石油公司 15 沙特阿拉伯国家石油公司 地 点 原油加工量（万t/a） 委内瑞拉，胡迪瓦那 4700 韩国，蔚山 4085 韩国，仁川 3168 新加坡，亚辽查湾岛裕廊 2900 印度，贾姆纳格尔 2700 维尔京群岛，圣克罗依岛 2625 韩国，温山 2600 美国，得克萨斯洲贝汤 2540 美国，路易斯安那巴吞鲁日 2425 俄罗斯，安加尔斯克 2204 美国，德克萨斯洲德克萨斯城 2185 美国，印地安那洲怀廷 2050 新加坡，武公岛 2025 伊朗，阿巴丹 2000 沙特阿拉伯，拉比格 2000
蜡油加氢处理的必要性
欧洲柴油规格变化 项目 汽车排放标准 十六烷值，≮ 十六烷指数，≮ 密度/kg/m3 多环芳烃含量 /%(v/v) ≯ T/℃ ≯ 硫含量/% ≯ 1993 年 欧洲Ⅰ号 49 46 820-860 无规定 370 0.2 1998 年 欧洲Ⅱ号 49 46 820-860 无规定 370 0.05 2000 年 欧洲Ⅲ号 51 46 820-845 11 360 0.035 820-825 11 340 0.005 820-825 11 340 0.001 2005 年 欧洲Ⅳ号 51 2009 年 欧洲Ⅴ号 51
原料油的性质
• CGO：减压渣油（VR）通过延迟焦化得
到的重馏分油，其特点是氮含量高，对 后续加工有较大影响。
• CGO：馏程较VGO轻，但与相同馏程 直馏VGO相比，其氮含量高4～10倍， 碱氮含量也高约4～10倍
原料油的性质
我国CGO的主要性质 原料油 20℃密度（g/cm ） 硫 /w % 氮（μg/g） 碱氮（μg/g） 残炭/w% 馏程（D-1160）/℃ 初馏点 10% 30% 50% 90% 95% 247 342 -374 -435 259 364 -396 428 444 254 389 -428 472 487 252 371 -403 456 477
镇海、茂名、金陵、高桥、金山、齐鲁、大连、兰州 （大连石化炼油能力2050万吨/年，国内最大） • 在建的千万吨级炼厂 青岛、福建、广州、独山子、惠州
主要国家部分炼油装置能力、所占比例
原油 亿吨/ 年 美国 日本 8.39 2.35 FCC 万吨/ 年 28766 4375 ％ 34.3 18.6 加氢裂化 万吨/ 年 7198 866 ％ 8.6 3.7 加氢精制 万吨/年 59545 20297 ％ 71.0 86.2
蜡油加氢处理技术
加氢车间 孙栋良
世界炼油工业现状
2005年底，世界炼油能力42.52亿吨，其中 • 美国 8.56亿吨
• 中国 3.28亿吨
• 俄罗斯2 .67亿吨 • 日本 2.34亿吨
世界炼油工业现状
• 炼油能力略有增长，炼厂平均规模明显提 高
年份 2000 2003 2005 炼厂数 756 722 661 原油加工能力 （亿吨/年） 40.77 40.94 42.52 炼油厂平均规模 （万吨/年） 539 567 643