渣油加氢技术的应用特点分析简化.ppt

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1、渣油加氢技术的应用特点分析渣油加氢技术的应用特点分析中石化抚顺石油化工研究院中石化抚顺石油化工研究院2009111720092009年度中国信息学会石油炼制大会年度中国信息学会石油炼制大会内容内容v渣油加氢技术的发展应用前景渣油加氢技术的发展应用前景v主要渣油加氢技术的类型和特点主要渣油加氢技术的类型和特点v渣油加氢技术的应用特点分析渣油加氢技术的应用特点分析v几点建议几点建议我国石油化工产业面临新的发展机遇我国石油化工产业面临新的发展机遇我国石油化工产业发展面临的挑战我国石油化工产业发展面临的挑战原原油油资资源源短短缺缺 项项 目目20072007年年 2020 2020年年 原油需求量，亿

2、吨原油需求量，亿吨 原油产量，原油产量，亿吨亿吨 对外依存度，对外依存度，%46465656如如果果20202020年年我我国国原原油油油油消消费费量量控控制制亿亿吨吨的的目目标标可可以以实实现现,并并且且届届时时原原油油产产量量可可以以达达到到亿吨，原油对外依存度将增至亿吨，原油对外依存度将增至56%56%。原油价格将长期在高位运行原油价格将长期在高位运行石油产品的需求期望更多的轻质油品石油产品的需求期望更多的轻质油品轻轻质质油油供供需需矛矛盾盾突突出出为了满足车用燃料和乙烯、芳烃装置所需要的化工轻油，预计2010、2020年原油加工轻质油收率将由2005年的73.5%分别提高到和。产品质量

3、和环保状况亟待提高和改善产品质量和环保状况亟待提高和改善 针对车用燃料使用中的大气污染问针对车用燃料使用中的大气污染问题，国家正在加紧制定越来越严格的环题，国家正在加紧制定越来越严格的环保法规保法规 国家新环保法对工业污染物排放要国家新环保法对工业污染物排放要求更加严格，烟气求更加严格，烟气SO2最大排放浓度最大排放浓度960mg/m3，同时对总量也有严格规定，同时对总量也有严格规定 国际上正在考虑国际上正在考虑CO2排放控制问题排放控制问题石化产业发展之路石化产业发展之路 面对原油资源短缺面对原油资源短缺,高油价和燃油质量标高油价和燃油质量标准不断升级准不断升级,污染物排放浓度和总量要求更加

4、污染物排放浓度和总量要求更加严格的压力，石油化工产业的发展必须坚持严格的压力，石油化工产业的发展必须坚持科学发展观，走重油深度加工、环境友好科学发展观，走重油深度加工、环境友好,产产品清洁化道路。提高资源综合利用率，把重品清洁化道路。提高资源综合利用率，把重质、劣质原油尽可能多地转化为优质成品油质、劣质原油尽可能多地转化为优质成品油和化工原料。和化工原料。核心是合适的渣油加工技术核心是合适的渣油加工技术渣油加氢技术发展应用前景渣油加氢技术发展应用前景 预计预计20102010年的原油加工量达到亿吨年的原油加工量达到亿吨/年，年，20202020年则要超年则要超过亿吨过亿吨/年。如以减压渣油收率

5、年。如以减压渣油收率23%23%估算，则估算，则20102010年和年和20202020年年渣油产量将达到约渣油产量将达到约75907590亿吨亿吨/年和年和98909890亿吨亿吨/年年。由此可见，。由此可见，渣油轻质化的任务相当繁重渣油轻质化的任务相当繁重。渣油加氢方案液体收率高，渣油加氢方案液体收率高，与焦化方案相比与焦化方案相比，产品收率，产品收率高约高约1616个百分点。按个百分点。按20052005年和年和20202020年加工渣油年加工渣油62106210万吨和万吨和98909890万吨测算，渣油加氢路线液体产品数量将高出万吨测算，渣油加氢路线液体产品数量将高出10001000万

6、吨万吨和和15971597万吨。按轻油收率万吨。按轻油收率70%70%计算，计算，渣油加氢路线年增加的渣油加氢路线年增加的原油将达到原油将达到14281428万吨和万吨和22802280万吨万吨。内容内容v渣油加氢技术的发展应用前景渣油加氢技术的发展应用前景v主要渣油加氢技术的类型和特点主要渣油加氢技术的类型和特点v渣油加氢技术的应用特点分析渣油加氢技术的应用特点分析v几点建议几点建议渣油的性质渣油的性质 渣油是原油中沸点最高、相对分渣油是原油中沸点最高、相对分子量最大、沥青质、残炭子量最大、沥青质、残炭,重金属重金属,硫硫,氮等杂质含量最多和结构最为复杂的氮等杂质含量最多和结构最为复杂的部分

7、，部分，馏分重，密度高，粘度高，残馏分重，密度高，粘度高，残炭高，炭高，H/C比低比低,特别是进口含硫原特别是进口含硫原油的渣油中油的渣油中,上述杂质含量更高上述杂质含量更高,这些这些都是渣油深加工时必须解决的难题。都是渣油深加工时必须解决的难题。渣油加工路线选择渣油加工路线选择 对此国内外石油公司已发展了多种加对此国内外石油公司已发展了多种加工处理技术，而工处理技术，而每种技术有其各自的特点每种技术有其各自的特点适用于不同的情况适用于不同的情况，并在技术水平投资及，并在技术水平投资及经济效益环保产品质量等方面存在较大的经济效益环保产品质量等方面存在较大的差距。目前还没有可满足各种使用要求而差

8、距。目前还没有可满足各种使用要求而经济效益又好的十分理想的工艺技术。经济效益又好的十分理想的工艺技术。实际应用中一般都是这两种工艺路线的结实际应用中一般都是这两种工艺路线的结合，取决于投资、效益和渣油的可加工性。合，取决于投资、效益和渣油的可加工性。影响渣油加氢工艺路线的主要技术因素影响渣油加氢工艺路线的主要技术因素项目项目固定床固定床沸腾床沸腾床移动床移动床悬浮床悬浮床技术成熟度技术成熟度渣油性质渣油性质 金属金属 沥青质沥青质 可转化度可转化度 Ni/V比比 N/S比比 粘度粘度高高低低低低低低低低低低较高较高高高高高较高较高较高较高高高较高较高较高较高较高较高较高较高较高较高较高较高低低

9、高高高高高高高高高高 在在四四种种加加氢氢工工艺艺技技术术中中，固固定定床床加加氢氢工工艺艺技技术术最最成成熟熟，装装置置投投资资低低，因因而而发发展展最最快快，占占渣渣油油加加氢氢装装置置的的76.4%76.4%，这这种种局局面面仍仍将将维维持持相当长的一个时期。相当长的一个时期。渣渣油油固固定定床床加加氢氢装装置置可可以以加加工工世世界界上上大大多多数数含含硫硫原原油油和和高高硫硫原原油油的的渣渣油油，主主要要对对残残炭炭和和金金属属含含量量有有严严格格的的要要求求，而而对对硫硫含含量量和和氮含量的要求相对不太严格。氮含量的要求相对不太严格。作作为为补补充充，其其它它的的渣渣油油加加氢氢技

10、技术术也也将将得得到一定的发展，特别是沸腾床技术。到一定的发展，特别是沸腾床技术。内容内容v渣油加氢技术的发展应用前景渣油加氢技术的发展应用前景v主要渣油加氢技术的类型和特点主要渣油加氢技术的类型和特点v渣油加氢技术的应用特点分析渣油加氢技术的应用特点分析v几点建议几点建议固定床渣油加氢技术应用特点分析固定床渣油加氢技术应用特点分析v渣油加氢过程反应特点渣油加氢过程反应特点脱可溶和不可溶固体颗粒物脱可溶和不可溶固体颗粒物脱金属反应，原油中金属沉积在催化剂上脱金属反应，原油中金属沉积在催化剂上脱残炭、沥青质、胶质等大分子多环芳烃脱残炭、沥青质、胶质等大分子多环芳烃脱硫、脱氮反应脱硫、脱氮反应v单

11、一催化剂要同时完成上述功能是无法实现单一催化剂要同时完成上述功能是无法实现的，需要不同功能和品种催化剂协同作用来的，需要不同功能和品种催化剂协同作用来完成完成渣油加氢催化剂研发要点渣油加氢催化剂研发要点长周期运转关键长周期运转关键v提高催化剂的脱金属容金属等杂质能力提高催化剂的脱金属容金属等杂质能力（催化剂体系要提供足够的容杂质的空间）（催化剂体系要提供足够的容杂质的空间）v使沥青质等大分子物质进入催化剂孔道内使沥青质等大分子物质进入催化剂孔道内部进行反应。部进行反应。固定床渣油加氢催化剂的研发思路固定床渣油加氢催化剂的研发思路v催催化化剂剂仍仍包包括括四四大大类类：保保护护剂剂、脱脱金金属属

12、剂剂、脱脱硫硫剂剂和脱残炭剂。和脱残炭剂。v渣油加氢保护剂的研发：渣油加氢保护剂的研发：不能反应的和快速反应的杂质能够截得下、容得下不能反应的和快速反应的杂质能够截得下、容得下改善物流分布改善物流分布能能有有效效转转化化和和脱脱除除沥沥青青质质（把把大大沥沥青青质质分分子子胶胶团团“打打碎碎”成成较较小小分分子子胶胶团团），利利于于下下游游的的脱脱金金属属剂剂进进一一步步转转化化沥沥青青质质v渣油加氢脱金属剂的研发：渣油加氢脱金属剂的研发：对金属能够脱得下、容得下对金属能够脱得下、容得下高的抗积炭能力高的抗积炭能力高的沥青质转化能力高的沥青质转化能力v渣油加氢脱硫催化剂的研发：渣油加氢脱硫催化

13、剂的研发：提高催化剂的容金属能力提高催化剂的容金属能力进一步提高脱硫性能和脱金属及脱残炭性能进一步提高脱硫性能和脱金属及脱残炭性能v脱残炭催化剂的研发：脱残炭催化剂的研发：提高催化剂的脱残炭和脱硫性能提高催化剂的脱残炭和脱硫性能提高催化剂的抗积炭能力提高催化剂的抗积炭能力提高催化剂抗金属污染的能力提高催化剂抗金属污染的能力v具有超大孔容的具有超大孔容的毫米毫米-微米微米-百纳米百纳米三态孔保三态孔保护剂体系可实现：护剂体系可实现：保护剂体系的保护剂体系的mmmm级孔道，以脱垢（包括级孔道，以脱垢（包括FeSFeS、碳粒和机、碳粒和机械杂质等）为主；械杂质等）为主；保护剂体系的保护剂体系的mm级

14、孔道，以脱除适量沥青质、重金属级孔道，以脱除适量沥青质、重金属和铁等功能为主；和铁等功能为主；保护剂体系的百纳米级孔道，进一步脱除沥青质和重保护剂体系的百纳米级孔道，进一步脱除沥青质和重金属；金属；保护剂体系的三种不同级别孔径的交互作用使催化剂保护剂体系的三种不同级别孔径的交互作用使催化剂的保护作用能够得到充分的发挥。的保护作用能够得到充分的发挥。渣油加氢保护剂的研究渣油加氢保护剂的研究高空隙率保护剂沉积颗粒物示意图高空隙率保护剂沉积颗粒物示意图高空隙率保护剂沉积颗粒物示意图高空隙率保护剂沉积颗粒物示意图具有不同尺寸孔道保护催化剂的理化性质和活性评价结果具有不同尺寸孔道保护催化剂的理化性质和活

15、性评价结果催化剂催化剂微米级孔道催微米级孔道催化剂化剂百纳米级孔道百纳米级孔道催化剂催化剂202030nm30nm孔道孔道催化剂催化剂催化剂孔分布，催化剂孔分布，10m10m61.361.3/1m1m65.365.3/100nm100nm/25.525.515.215.230nm30nm/55.655.635.535.510nm10nm99.699.699.499.490.090.0沥青质转化率，沥青质转化率，%13.013.08.58.54.54.5v开发高容金属量的大孔径，大孔容的渣油加氢脱开发高容金属量的大孔径，大孔容的渣油加氢脱金属剂。金属剂。形成大孔径的贯穿性孔道，有利于渣油中沥青质

16、扩散形成大孔径的贯穿性孔道，有利于渣油中沥青质扩散到催化剂内部进行反应；到催化剂内部进行反应；具有更多的反应表面积；具有更多的反应表面积；试验证明，渣油中的金属试验证明，渣油中的金属V V能够较均匀的沉积在能够较均匀的沉积在“棒棒”状催化剂颗粒内部。状催化剂颗粒内部。“棒”形运转后脱金属催化剂颗粒内金属运转后脱金属催化剂颗粒内金属V V分布分布脱金属催化剂脱杂质活性对比脱金属催化剂脱杂质活性对比催化剂催化剂参比剂参比剂新剂新剂A A新剂新剂B B反应条件反应条件 温度温度/385385 压力压力/MPa,/MPa,15.715.7 体积空速体积空速/h/h-1-11.0 1.0 气油体积比气油

17、体积比758758相对脱除率相对脱除率/%/%HDSHDS100100109.1109.1132.7132.7HDCCRHDCCR100100103.0103.0110.5110.5 HD(Ni+V)HD(Ni+V)100100109.1109.1113.6113.6渣油加氢脱硫催化剂的研究渣油加氢脱硫催化剂的研究v高容金属量脱硫催化剂的制备技术高容金属量脱硫催化剂的制备技术:在催化剂浸渍过程中，通过引入竞争吸附剂，保证活在催化剂浸渍过程中，通过引入竞争吸附剂，保证活性金属在催化剂径向最优化分布。性金属在催化剂径向最优化分布。催化剂的孔径催化剂的孔径4040以上以上催化剂孔径增大，金属在催化剂

18、径向沉积深度增加，金属沉积量也催化剂孔径增大，金属在催化剂径向沉积深度增加，金属沉积量也增加，有助于提高总体的容金属量。增加，有助于提高总体的容金属量。脱残炭催化剂的研究脱残炭催化剂的研究v调调整整活活性性金金属属与与氧氧化化铝铝载载体体的的相相互互作作用用强强度度，使使尽尽可可能能多多的的活活性性金金属属转转化化为为有有效效活活性相，提高活性金属的利用率。性相，提高活性金属的利用率。v催催化化剂剂的的平平均均孔孔径径提提高高到到5050以以上上，孔孔容容提提高高3030以以上上，而而比比表表面面积积和和酸酸性性并并没没有有明明显显的的下下降降，有有利利于于脱脱硫硫和和脱脱金金属属活活性性和和

19、容杂质能力的提高。容杂质能力的提高。项目项目参比剂参比剂新剂新剂C C单位体积活性金属量单位体积活性金属量/g/g100mL100mL-1-117.517.511.311.3总脱除率总脱除率/HDS HDS88.2588.2592.2992.29 HDN HDN68.8368.8372.4672.46 HDCCR HDCCR71.4471.4474.7474.74 HDM HDM83.5283.5288.6088.60脱残炭催化剂的性能改进效果脱残炭催化剂的性能改进效果渣油加氢催化剂技术改进的简要比较渣油加氢催化剂技术改进的简要比较项目项目现有技术现有技术新技术新技术提高幅度，提高幅度，保护剂

20、空隙率，保护剂空隙率，4040505070704040催化剂的孔径，催化剂的孔径，nmnm 保护剂保护剂2020100100毫米微米毫米微米100100纳米纳米 脱金属剂脱金属剂15152020（球形颗（球形颗粒堆积形成小孔）粒堆积形成小孔）5050（棒状颗粒堆积形（棒状颗粒堆积形成大贯穿性孔道）成大贯穿性孔道）提高一倍以上提高一倍以上 脱硫剂脱硫剂10nm14nm14nm4040 脱残炭剂脱残炭剂7nm11nm11nm5050容杂质能力容杂质能力预计提高预计提高3030以上以上渣油加氢工艺研发思路渣油加氢工艺研发思路工工工工艺艺艺艺研研研研究究究究催化剂系统稳催化剂系统稳定性定性长周期运长周

21、期运行行装置操作优化装置操作优化反应负荷反应负荷均匀均匀催化剂级配优催化剂级配优化化催化剂同步催化剂同步失活失活周期周期最高温度最高温度床床层层温温度度:初期活性高，但稳定性不高初期活性高，但稳定性不高:初期活性低，提温区间太小初期活性低，提温区间太小:活性稳定性和利用率达到平衡活性稳定性和利用率达到平衡催化剂级配催化剂级配工艺研究的数学化模型化工艺研究的数学化模型化催化剂体系普遍存在的问题催化剂体系普遍存在的问题v前置催化剂决定运转周期前置催化剂决定运转周期v前置催化剂相对活性低，却占用较大比例前置催化剂相对活性低，却占用较大比例反应空间反应空间v停工换剂频繁，直接影响全厂物料平衡，停工换剂

22、频繁，直接影响全厂物料平衡，且催化剂的利用率低且催化剂的利用率低前置反应器切除或切换前置反应器切除或切换R R1 1-1 1R R2 2R R3 3R R4 4R R1 1-2 2技术优点：灵活操作，延长周期，降低成本。技术优点：灵活操作，延长周期，降低成本。操作方式：多系列共用，摊薄成本。操作方式：多系列共用，摊薄成本。影响重油加氢的关键因素影响重油加氢的关键因素粘粘 度度危害：扩散困难、床层压降、物流不均危害：扩散困难、床层压降、物流不均深度耦联专利技术（深度耦联专利技术（IRCC-FRIRCC-FR）vS-RHTS-RHT渣渣 油油 加加 氢氢 与与 RFCCRFCC深深 度度 耦耦 合

23、合 一一 体体 化化 技技 术术(I Integrated ntegrated R Residue esidue hydroprocessing hydroprocessing and and C Catalytic atalytic C Cracking cycleracking cycleF Flexible lexible R Ratio)atio)v技术优势：可灵活调节柴汽比，应对市场变化技术优势：可灵活调节柴汽比，应对市场变化vFRIPPFRIPP专利号专利号:渣油固定床加氢与渣油固定床加氢与RFCCRFCC深度耦联流程深度耦联流程氢气氢气催催化化裂裂化化油浆油浆干干气气催化重柴油催

24、化重柴油循环油循环油液化气液化气催化汽催化汽油油加氢反应器加氢反应器循环气循环气洗洗涤涤原料油原料油硫化氢硫化氢分离器分离器加热炉加热炉循环氢压缩机循环氢压缩机原料泵原料泵催化轻柴催化轻柴油油外甩外甩沸腾床渣油加氢技术（沸腾床渣油加氢技术（FRETFRET）（Fushun Residue Ebullition Fushun Residue Ebullition TechnologyTechnology）FRETFRET技术特点技术特点项项 目目FRETFRET技术技术国外技术国外技术催化剂催化剂 形状形状 微球微球挤条挤条粒径粒径/mm /mm 0.20.20.50.51.01.01.51.5

25、利用率利用率 高高低低反应器反应器 循环油循环油无无有有反应空速反应空速/h/h-1-10.50.52.02.00.20.21.01.0容积，容积，m m3 3基准基准*60%*60%基准基准催化剂藏量催化剂藏量高高低低杂质脱除率杂质脱除率 脱硫率脱硫率/m%/m%8585989860609090脱氮率脱氮率/m%/m%4040707030305050转化率转化率/m%/m%2020909060609090微球催化剂的在线置换要容易得多，也是微球催化剂的在线置换要容易得多，也是FRET技术的优点。技术的优点。沸腾床反应器内部结构沸腾床反应器内部结构 典型典型FRETFRET沸腾床渣油加氢中试试

26、验结果沸腾床渣油加氢中试试验结果压力压力15MPa15MPa、空速、空速-1-1，单反应器、脱金属催化剂，单反应器、脱金属催化剂内容内容v渣油加氢技术的发展应用前景渣油加氢技术的发展应用前景v主要渣油加氢技术的类型和特点主要渣油加氢技术的类型和特点v渣油加氢技术的应用特点分析渣油加氢技术的应用特点分析v几点建议几点建议 渣油的可转化性是选择渣油加工技术路渣油的可转化性是选择渣油加工技术路线的主要因素，因此要开展系统的渣油可转线的主要因素，因此要开展系统的渣油可转化性与其理化性质的关系研究化性与其理化性质的关系研究 渣油加氢技术是目前渣油加工的发展方渣油加氢技术是目前渣油加工的发展方向，在可预见

27、的时期内固定床渣油加氢仍是向，在可预见的时期内固定床渣油加氢仍是工业上的首选技术，因此要加大对固定床渣工业上的首选技术，因此要加大对固定床渣油加氢技术的研究，特别是其对原料适应性油加氢技术的研究，特别是其对原料适应性和长周期运行技术的研究和长周期运行技术的研究 渣油沸腾床加氢以其原料适应性好、技渣油沸腾床加氢以其原料适应性好、技术较为成熟、特别是作为一种加氢裂化的手术较为成熟、特别是作为一种加氢裂化的手段能够显著提高炼厂液体产品体积膨胀比等段能够显著提高炼厂液体产品体积膨胀比等优点，将会得到更多的发展优点，将会得到更多的发展 固定床渣油加氢技术研究的重点之一是固定床渣油加氢技术研究的重点之一是如何有效的改善渣油加氢原料的性质，深入如何有效的改善渣油加氢原料的性质，深入研究各种渣油加工技术的特点，开展各种组研究各种渣油加工技术的特点，开展各种组合技术研究是非常必要的，如溶脱合技术研究是非常必要的，如溶脱RDS、沸腾床固定床加氢等沸腾床固定床加氢等谢谢谢谢!v欢迎大家联系交流：欢迎大家联系交流：vTel:86-413-6409575Tel:86-413-6409575vFax:86-413-6429913Fax:86-413-6429913vE-mail:E-mail: