加氢裂化_进入21世纪的主要炼油技术

加氢裂化)))进入21世纪的主要炼油技术

侯芙生

(中国石油化工集团公司,北京100029)

摘要我国加氢裂化工艺近年来发展很快,到1998年末,加氢裂化总能力已达到13.68Mt/a,加氢裂化是生产优质中间馏分油和石油化工、化纤原料油的重要工艺,该技术在21世纪将进一步发展,催化剂和中压加氢裂化、润滑油加氢和渣油加氢裂化等将是重点发展的加氢裂化技术。

主题词:加氢裂化;催化剂;润滑油基础油;渣油;述评

1前言

世界加氢裂化的生产能力发展很快,从1990年底的130Mt/a发展到1998年的近200Mt/a,8年里增加了约54%,已占世界原油蒸馏总能力的5%。我国的加氢裂化发展也很快,截至1998年末,全国加氢裂化的生产能力达到13.68Mt/a(包括渣油加氢裂化2.84Mt/a),占全国原油蒸馏总能力的5.6%,超过了世界平均比例。最近将有3.4Mt/a 的加氢裂化装置建成投产。

加氢裂化作为炼油过程中的主体技术,进入21世纪还将有更大的发展。原因是:

(1)加氢裂化可以最大量地生产优质中间馏分油(喷气燃料和柴油等),是调整油品结构的一个最重要手段。

(2)加氢裂化采取循环操作时,可以最大量生产富含芳烃潜含量的重石脑油作为催化重整的进料,以生产高辛烷值汽油组分或者为聚酯等化纤装置提供BTX芳烃。

(3)加氢裂化采取一次通过的操作可以最大量地生产尾油。尾油的BMC I值低,是蒸汽裂解制乙烯的优质原料,对于既有炼油装置又有化工装置的企业特别适用。

(4)加氢裂化可以直接加工含硫VGO,不需要进行原料预处理。

(5)加氢裂化可以提高润滑油基础油的质量,生产符合APIÒ、Ó类的基础油。

(6)渣油加氢裂化是转化高硫、高金属含量渣油的最有效手段,和渣油催化裂化等工艺结合,可以最大量地生产轻质产品。

(7)二次转化油品,如催化裂化轻循环油(LCO)、焦化柴油(C GO)可以通过加氢改质生产清洁燃料。加氢改质有芳烃开环等反应,也属加氢裂化的范畴。

由于加氢裂化工艺具有灵活性,无论是单纯的炼油厂,还是与化工相结合的炼油厂都需要加氢裂化,因此其前景十分广阔,进入21世纪,加氢裂化还将更快地发展。

2开发加氢裂化新催化剂是加氢裂化发展的重点加氢裂化技术经过几十年的发展和完善,工艺已经比较成熟。虽然有单段、两段等形式,但基本原理相同,许多操作参数如反应压力、温度、空速、氢油比等变化的范围都不很大。但是加氢裂化催化剂通过对金属元素、沸石,还有氧化铝载体等的组合,结合产品的需求,新催化剂的开发和更新换代很快,可以满足不同产品和工艺的需求。加氢裂化催化剂总的是向高活性、低反应温度、长周期、低氢耗、高空速等方向发展。

国外著名的石化公司如UOP、Chevron、Akzo、Tops U e公司对催化剂的开发十分重视,产品的更新换代很快。以UOP公司最近开发的性能比较好的

收稿日期:2000-05-23。

作者简介:侯芙生(1923-),男,江苏无锡市人,中国工程院院士,现任中国石油化工集团公司科学技术委员会委员、世界石油大会中国国家委员会委员。

石油炼制与化工

2000年9月PETROLEUM PROCESSING AND PE TROC HE MICALS第31卷第9期

加氢裂化催化剂为例,有DHC-32、HC-33、HC-34、HC-43等。南非的Natref炼油厂采用最大量生产中间馏分油的D HC-32N-i W分子筛催化剂,与老的HC-22催化剂相比,在提高原料干点和氮含量的情况下,转化率从81%提高到84%,提高了3个百分点,能力提高10%。采用分子筛组分最大量生产石脑油的HC-34催化剂,可用于加氢裂化一次通过或第一段反应器,和HC-24相比,反应温度降低6e,氢耗减少15%,生产周期延长6个月,能力提高10%。近几年开发成功的喷气燃料型HC-43催化剂与HC-33相比,反应温度可降低4e,喷气燃料收率从63.7%提高到66.3%,提高了2.6个百分点。关于精制段催化剂,上海石化股份有限公司引进了UOP 公司的HC-P精制段催化剂,这种催化剂的颗粒直径为1.1mm的圆柱体,而HC-K催化剂的颗粒直径为1.3mm,是四叶草型的。密相装填时,HC-P脱氮活性比HC-K高出25%。活性高的主要原因是该催化剂的比表面积大,增加了活性中心;孔径大有利于减少扩散限制;孔结构分布好,提高了稳定性。辽化公司使用的HC-T催化剂加入了添加剂对氧化铝载体进行改性,在成型上仍采用直径1.3mm的四叶草型。在制造工艺上,优化了活性相的分散,提高了金属的含量,适用于活性要求高于HC-K,而压降受限制装置的改造。

再如Akzo公司,在深入研究Mo-Ni精制催化剂硫化态的基础上,开发出一种脱氮活性更高的KF-848催化剂。它的相对活性是在用的KF-843的150%~170%。

我国近年来在加氢裂化催化剂的研制开发方面,取得了显著的进展,不断有新的品种在工业上推广应用。比如抚顺石油化工研究院(FRIPP)开发的中油型3976、3974两种催化剂,在精制油含氮量比较高的情况下操作,仍有较高的活性、稳定性。3905催化剂比第一代的3825活性高可以在精制油含氮量15~20L g/g的条件下正常操作。3903中油型加氢裂化催化剂,比老的3824催化剂的反应温度可降低10~15e。精制催化剂3936达到一定水平,已广泛应用于工业装置。还有已开发具备工业转化的如3971催化剂可以允许在氮含量100L g/g的条件下操作,3955石脑油型的加氢裂化催化剂比3825反应温度降低10e,表现出了更高的活性,并具有较好的抗氮能力。这些新催化剂的发展促进了我国加氢裂化技术水平的不断提高。

但是催化剂的竞争在我国加入W TO后会更加激烈,而有些领域,如精制催化剂长期与国外先进水平有一定差距,比如HC-P催化剂等。因此,催化剂的开发一刻也不能松劲,希望能够开发出更多、更新的加氢裂化催化剂,在21世纪取得更大的竞争优势。

3重视中压加氢裂化成套技术的开发[1]

要十分重视中压加氢裂化技术。MAKFining工艺[2]近年来在世界上倍受注目。该工艺是由Mobil、Akzo、Kellogg、Fina四家公司联盟推出的成套中压加氢裂化技术。这个联盟吸取了这四家公司在加氢工艺、加氢催化剂、工程开发和成果转化等方面的经验和优势,精心开发的各种独立和组合的加氢技术,基本上都是在中等压力下进行的。MAKFining工艺有较大灵活性,可以最大量地提高中间馏分油的收率;生产满足环保要求的清洁柴油;采用灵活多样的原料方案,如AGO、VGO、LC O、CGO、LCGO、DAO等,以单独或组合的工艺来设计生产最需要的目的产品。例如:MAKFining CFI是改进柴油冷流动性的中压加氢技术,采用具有脱硫和脱蜡双功能的催化剂,将直馏的AGO在中等压力下改质成为低硫低凝点的柴油。如北海的HAGO,硫含量0.36%,氮含量187 L g/g,倾点30e,浊点30e,T90446e。经过C FI 加氢改质以后,硫含量小于10L g/g,氮含量小于40 L g/g,倾点-36e,浊点-27e,十六烷值指数48。产品除柴油外,还有芳烃收率指数(N+2A)为68的石脑油。由于CFI工艺的硫含量可以降到30 L g/g以下,因此可以和MAKFining的HDAR脱芳烃工艺相组合,进一步生产低硫、低芳烃的柴油。

再如MAKFining MIDW(异构脱蜡)工艺,采用双功能贵金属分子筛催化剂,通过石蜡烃的异构化和选择性加氢裂化来降低含蜡油的倾点,可以最大量获取低硫和高十六烷值的柴油。如米纳斯的轻减压蜡油LVGO,T90421e,倾点+32e,含硫8000 L g/g。综过MIDW以后,可以得到收率为95%的T90408e,倾点-7e,十六烷值指数63,硫含量200L g/g的优质中间馏分油。而老的临氢降凝(MDDW)工艺,采用ZSM择形分子筛催化剂,它的馏分油收率只有55%,硫含量1200L g/g,十六烷值指数52,无法与MIDW相比,可以说MI DW比MD-DW有较大的优越性。希望研究开发这类工艺。

MAKFining MPHC是中压加氢裂化工艺,这个工艺采用脱氮活性比较高的Akzo的KF-843作为预精

2石油炼制与化工2000年第31卷