加氢裂化在炼厂提质增效中的作用

2016-11-27 

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据美国《烃加工》报道，加氢裂化是炼厂最重要的催化转化装置，既有加工原料油的灵活性，也有产品分布的灵活性。最近几年有几套装置已使这种灵活性发挥到很高水平。

有些炼厂利用加氢裂化装置处理很难加工的原料油，也有些炼厂改变加氢裂化装置的加工方案，在润滑油基础油和石油化工原料市场中寻求机遇。这些炼厂实现了加氢裂化装置的差异化运转，都提高了经济效益。

炼油企业仍面临着不稳定的利润现状和不确定的未来。虽然目前是低油价，炼厂能得到合理的利润，但大宗油品的市场竞争剧烈。预计传统的石油产品如汽油、喷气燃料和柴油的需求会继续下降，亚洲和中东一些国家新建的高效炼厂已使市场竞争更加剧烈。有些炼厂已经选择提高竞争能力的做法。目前一些炼厂已经利用加氢裂化装置的灵活性提高竞争能力的做法有以下几种：

一、炼厂加工廉价的重质劣质原油

加工高酸原油的炼厂有装置运转的可靠性和非计划停工的风险，特别是常减压蒸馏装置，这些问题目前都已经解决。对于加工劣质重质原油的炼厂，大量的芳烃使生产的馏分油质量面临很大压力，使生产高质量的润滑油基础油面临很大的挑战。

加氢裂化与馏分油加氢处理技术相结合已导致先进工艺流程的出现。专门设计的催化剂能用于降低柴油密度和芳烃含量，使沸点发生大幅度变化，并改善冷流动性质，加工高芳烃原料油已经没有问题。对于加工劣质重质高金属原油的炼厂，大量的金属如铁、镍、钒、镁、钠和钙，会引起严重结焦等许多问题，但最近脱金属技术已取得重要进展。选择合适的催化剂并用保护床催化剂就能确保高活性催化剂正常发挥作用。

对于加工劣质重质高氮原油的炼厂，高氮含量对加氢裂化装置的预处理催化剂造成很大压力，并影响加氢裂化装置的加工能力。可是，已成功地开发了活性更好的加氢预处理催化剂和活性与选择性更好的加氢裂化催化剂。这两种催化剂组合在一起，用预处理催化剂处理难加工的原料油，能确保产品收率和装置运转周期不会有很大损失。

二、加氢裂化装置加工非标准原料油

加工非标准原料油就是在传统的加氢裂化原料减压瓦斯油中掺进一些裂化组分，如延迟焦化、溶剂脱沥青、沸腾床加氢裂化和（不久的将来）悬浮床加氢裂化生产的瓦斯油。这些原料（包括焦化重瓦斯油、脱沥青油）都很难加工，因氮、康氏残炭和金属含量都很高。有些原料油由于是已经过裂化而有一种“抑制”作用，因此更难加工一些。新一代催化剂的问世和性能是能经济有效地加工这些原料的关键，无论是新建的加氢裂化装置还是改造已有的加氢裂化装置都是这样。

三、加氢裂化生产润滑油基础油或裂解（生产乙烯的）原料

虽然中馏分油通常是价值较高的产品，但在某些地区经济效益更好的产品是润滑油基础油或裂解原料，因此有些炼厂已经利用这些市场机遇。在润滑油基础油市场方面，部分原因是利用溶剂精制技术生产的I类基础油产品在向利用异构脱蜡/加氢后精制技术生产的II/III类基础油转变。预计I类基础油的需求会大幅度下降，特别是欧洲和北美，有些I类基础油生产装置已经关停，所有新建的都是II/III类基础油装置，重要的是，II/III类基础油一般都是用加氢裂化装置的尾油生产的。当然，III类基础油需要用较高转化率的加氢裂化尾油来生产，因为只有用较高转化率的加氢裂化尾油才能得到高粘度指数120~130的基础油。预计今后所有润滑油基础油都将由加氢裂化装置提供原料。

生产润滑油基础油的原料需要深入了解加氢裂化装置中蒸馏塔底未转化油的性质，特别是粘度指数和芳烃、硫和氮含量。加氢裂化装置的工艺流程和正确选用催化剂系统是得到最高收率和质量基础油产品的关键所在。

在生产裂解原料方面，长期以来裂解生产乙烯最好的原料是乙烷。虽然现在仍然是生产乙烯最好的原料，但受到来源的限制，不得不扩大原料来源，利用液化气、石脑油、经过加氢处理的减压瓦斯油，最近是利用加氢裂化未转化的尾油。如果原料重一些，乙烯收率就会下降，其它不希望要的产品就会增加。可是，原料价格已经下降。

与炼油行业一样，石油化工行业也有自身的经济景气周期，在炼油/石化一体化企业，长期成功的关键是原料油的灵活性。加氢裂化在这里有重要优点。因为是把氢气选择性地加到未转化的产品中，也可能造成一些收率损失。但是，含氢量越高，裂解的乙烯收率就越高，这就是这种原料的价值所在。许多现代裂解装置都是设计成能加工多种原料，从乙烷到石脑油到加氢裂化尾油。

壳牌Pernis炼厂的加氢裂化装置与附近Moerdijk石化厂的裂解装置之间的一体化就说明这个道理。在2013年加氢裂化装置的运转周期接近结束时，装置的技术专家评估认为，换装加氢裂化新催化剂有利于提高高价值中馏分油的收率。可是，任何这样的变化对于壳牌公司在附近的Moerdijk石化厂都有不利的一面，因为石化工厂也把加氢裂化尾油用作裂解装置的原料。如果新催化剂引起加氢裂化尾油含氢量下降，裂解装置的乙烯收率或裂解炉的运转周期就会受到严重影响，技术专家们希望换用的新催化剂能保持加氢裂化尾油的质量不受影响，同时也能提高中馏分油的收率。

这种一体化的企业大大增加了换用催化剂的复杂性，最终批准的方案是要提高企业一体化的价值，炼油厂和石化厂都要增加利润。项目团队在实施换催化剂以后的评估结果是，企业的总利润每年提高500万美元。

四、加氢裂化生产裂解原料或润滑油基础油的组合方案

目前利用加氢裂化装置的灵活性生产裂解原料或润滑油基础油，提高全厂利润的技术有以下四种：

一是高真空减压蒸馏-加氢裂化组合。通过减压蒸馏实现减压瓦斯油收率最大化，既能多提供加氢裂化原料油，又能减小渣油加工装置规模，减少投资。实践证明，最新一代的减压蒸馏技术高真空减压蒸馏，既能多产减压瓦斯油，又能使重金属（镍和钒）、残炭和C7沥青质（最重要的）含量仍在加氢裂化装置能接受的范围之内。数据显示，经过改造后的高真空减压蒸馏装置减压瓦斯油收率大约提高2重%，而且有助于使装置的运转周期从3年延长至4年。改造的投资不高，投资回收期不到1年。此外，改造的内容不多，主要是安装新的喷啉分布器、新的洗油层整规填料和新的汽提塔盘，改造的时间不长，在炼厂的常规大检修期间就能完成改造。

二是延迟焦化-加氢裂化组合。一般认为延迟焦化是一种最有效的渣油加工技术，但焦化重瓦斯油会影响在下游装置的加工。有看法认为，加氢裂化装置焦化重瓦斯油与减压瓦斯油一起加工，会影响生产润滑油基础油的原料。事实上，最新的加氢裂化技术可以用焦化重瓦斯油与减压瓦斯油一起加工，能生产高质量的清洁燃料或润滑油基础油原料。延迟焦化-加氢裂化组合是一种非常有效的组合，可以不生产燃料油，还能为炼厂提供加工原油的灵活性。由于加氢裂化装置能够加工炼厂切换原油得到的高氮、高芳烃原料，所以延迟焦化装置能够加工非常难加工的渣油。

三是溶剂脱沥青-加氢裂化组合。溶剂脱沥青与脱沥青油加氢裂化组合是投资最少的一种渣油转化方案，特别是与渣油直接加氢裂化相比。由于金属和残炭含量高，传统的做法是把脱沥青油进行催化裂化。减压瓦斯油含金属约为1~2ppm、残炭约为0.5~1.0重%，而脱沥青油通常含金属15~30ppm、残炭约为6~10重%。用设计得很好的催化剂系统，加上预处理和裂化催化剂，就比较容易处理这些杂质。脱沥青油是相对“清洁”的加氢裂化原料，与减压瓦斯油相比，C7沥青质含量极低。工业数据表明，脱沥青油C7沥青质含量只有10ppm，而减压瓦斯油C7沥青质含量高达700ppm。关键是对用于脱沥青油的催化剂要有很好的了解。与常压渣油脱金属相比，脱沥青油的脱金属既快又容易。设计的反应条件必须是慢慢地脱金属，并使催化剂上沉积的金属达到最多。催化剂的选择也很重要，对预处理催化剂和裂化催化剂都是这样，因为必须使选择性和活性之间达到平衡，与脱沥青油的性质相适应，包括适应脱沥油中很大的烃分子。用先进的溶剂脱沥青装置可以得到高收率和杂质很少送到下游加工的脱沥青油。杂质对加氢裂化装置运转的影响有明显差别，影响最大的是C7沥青质，其它依次金属、残炭、氮，影响最小的是硫。

四是加氢裂化-异构脱蜡组合。润滑油基础油的生产工艺正在由溶剂精制快速转向异构脱蜡。基础油的质量提高并不决定于用特定的原油，基础油的收率提高，也更容易生产市场需要的高质量III类基础油。加氢裂化与异构脱蜡组合是与炼厂加工难以加工的原油策略是一致的，加氢裂化是关键可行的装置。

典型的组合常压渣油进高真空减压蒸馏装置，通过深度闪蒸得到最大量的加氢裂化原料减压瓦斯油。加氢裂化的转化率可以仔细调节，来平衡产品质量和收率，异构脱蜡/加氢后处理装置可以生产出合乎需要的II类或III类基础油产品。如果对较重的500N基础油有足够的需求，就可以加进脱沥青油（韩国现代石油公司的生产方案就是这样）。用脱沥青油的加工路线也能生产II类光亮油料，目前市场上还没有这种产品，但因为更多的I类基础油生产装置关停和传统的光亮油料供给没有的话，将是有需求的。

转载自《石油化工要闻》