CN110791319A

CN110791319A - 一种燃料-化工型炼油系统及炼油工艺

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Publication number: CN110791319A
Application number: CN201810879254.3A
Authority: CN
Inventors: 门存贵; 李大鹏; 黄传峰; 任健; 蒋中山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-02-14

Abstract

本发明公开了一种燃料‑化工型炼油系统及炼油工艺。在炼油中技术引入介观尺度的微界面化学反应与传递过程协同强化新理念，开发了以重油乳化床加氢与馏份油乳化固定床加氢在线集成为核心的石油加工新工艺，具有原料适应性强、工艺流程短、投资和生产成本低、能效和资源利用率高、清洁环保等优势。根据本发明所公开的工艺路线及方法，未来燃料‑化工型炼油厂无需建设催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、重油加氢预处理等加工装置，且乙烯原料供应更加丰富、灵活，可根据市场需要进行油品/化工品比例的的生产调控。

Description

一种燃料-化工型炼油系统及炼油工艺

技术领域

本发明属于石油化工领域，涉及一种石油炼制的全新技术，尤其是一种燃料-化工型炼油系统及炼油工艺。

背景技术

石油炼制工业可生产汽油、煤油、柴油、BTX、烯烃等燃料和化学工业原料，是国民经济最重要的支柱产业之一，关系着国家的经济命脉和能源安全，在国民经济、国防和社会发展中具有极其重要的地位和作用。

炼油技术发展到今天，整体比较成熟。通常的情况下，传统燃料-化工型的炼油厂包括常/减压蒸馏装置、催化裂化装置(FCC)、加氢裂化装置、延迟焦化装置、催化重整装置、加氢精制、蒸汽裂解装置等主要加工装置，如果原油性质比较差的，还需要增加重油加氢预处理(RDS)装置。其炼油工艺，首先，原油经过常/减压蒸馏装置，初步加工生产直馏石脑油、直馏煤油、直馏柴油、减压馏分油(VGO，包括减一线、减二线、减三线)以及减压渣油。接着，包括减压馏分油、减压渣油在内的重馏分油，一般需要经过两到三步加工，生产轻馏分油。减压渣油进入延迟焦化装置，生产焦化气体、焦化石脑油、焦化柴油、焦化蜡油；减压馏分油和焦化蜡油进入加氢裂化装置，生产汽油、航空煤油、柴油和蜡油，副产气体；减压馏分油、加氢裂化蜡油及少量掺入的渣油进入催化裂化装置，生产催化气体、催化汽油、催化柴油及少量外甩催化油浆。然后，加工得到的各种馏分油经过精制改质后成为产品。加氢裂化石脑油、催化汽油、焦化石脑油进入催化重整装置，生产高辛烷值汽油和BTX；直馏柴油、催化柴油、焦化柴油进入固定床加氢精制装置，生产柴油；直馏煤油经过精制生产航空煤油。而副产的气体也会进一步资源化利用。焦化气体、催化气体、加氢裂化气体气体经过气体分离生产干气、丙烯、LPG(以烷烃为主)。最后，直馏石脑油、LPG一并作为原料，进入蒸汽裂解装置，生产烯烃产品。

如果，原油性质比较差，减压馏分油和减压渣油中金属含量、沥青质含量以及残炭含量较高，还需要经过重油加氢预处理装置，脱金属、降沥青质、脱残炭，才可以进入加氢裂化和催化裂化装置加工。

虽然当前燃料-化工型炼油技术能够满足石油加工的需要，各环节中单个技术比较成熟，但普遍存在以下四个主要问题，将影响石油加工行业的市场竞争力和未来的发展。一是随着环保要求的提升，油品质量的不断升级，炼油的加工流程越来越长，造成投资和生产成本越来越高；二是世界原油呈现重质化、劣质化发展趋势，而重油催化裂化技术、重油加氢预处理技术以及加氢裂化技术对原料性质有严格限制，例如金属杂质含量、沥青质含量、残炭含量等指标，将成为未来发展的关键瓶颈；三是炼油过程中的催化裂化技术存在着气体产率高、液体产品质量比较差，延迟焦化技术存在着资源浪费(生产大量的焦炭)、不环保等突出问题；四是原油中直馏石脑油的产量较少，导致蒸汽裂解的原料供应不足，烯烃产能有限。

发明内容

本发明的目的在于改变现有炼油技术路线及工艺流程，提供一种原料适应广、工艺流程短、液体收率高、能源转化效率高、生产成本低、清洁环保的燃料-化工型炼油系统及炼油工艺。

为达到上述目的，本发明的系统包括带有原油入口的常压蒸馏装置，常压蒸馏装置下端的常压渣油、催化剂、氢气系统来的氢气通过管路与乳化床加氢反应装置的入口相连，乳化床加氢反应装置反应后的产物进入在线分离系统，在线分离系统分离的液相产物进入减压蒸馏装置进行液固分离，从减压蒸馏装置底部抽出的含固体物质的尾油去制氢装置，从减压蒸馏塔侧线抽出减压馏份油与常压蒸馏装置侧线抽出的直馏柴油、在线分离系统分离的气相产物以及氢气系统来的氢气一并进入乳化固定床加氢装置，经乳化固定床加氢装置反应后的产物进入分离系统的气液分离器进行气液分离，分离出的气体混合物进入气气分离装置得到干气、LPG和经循环氢压缩机进入氢气系统的未反应的氢气，分离出的液体混合物进入分馏塔，得到石脑油、煤油、柴油、蜡油，常压蒸馏塔的塔顶抽出直馏石脑油和分馏塔得石脑油一并进入催化重整装置得到BTX、高辛烷值汽油，副产的氢气经压缩机进入氢气系统；常压蒸馏塔的直馏煤油经精制后与分馏塔得到的煤油进行改质后得到航空煤油；常压蒸馏塔的直馏石脑油、分馏塔的蜡油和气气分离装置的LPG一并进入蒸汽裂解装置生产烯烃。

所述的乳化固定床加氢装置包括串联的乳化固定床加氢精制反应器和乳化固定床加氢裂化反应器。

本发明的炼油工艺包括：

a、原油进入常压蒸馏装置，在常压蒸馏塔的塔顶抽出直馏石脑油，侧线抽出直馏煤油、直馏柴油，塔底抽出常压渣油；

b、常压渣油与催化剂、氢气系统来的氢气一并进入乳化床加氢反应器，在乳化床加氢装置中进行高效加氢反应，操作条件为压力2～14MPa、温度400℃～470℃、空速为0.5～2.0h^-1、氢油比为定量供氢，反应后的产物进入在线分离系统，分成气相产物和含有固体物质的液相产物；

c、所述步骤b)在线分离的液相产物进入减压蒸馏装置进行液固分离，从减压蒸馏塔侧线抽出减压馏份油，从塔底抽出含固体物质的尾油作为气化原料去制氢装置；

d、步骤c)减压蒸馏塔侧线抽出减压馏份油与步骤a)常压蒸馏装置侧线抽出的直馏柴油、步骤b)在线分离的气相产物以及氢气系统来的氢气一并进入乳化固定床加氢装置，通过下进上出的方式，先后经过串联的乳化固定床加氢精制反应器和乳化固定床加氢裂化反应器进行加氢反应，操作条件为压力2～14MPa、温度300℃～420℃、空速为1.0～2.0h^-1、氢油比为定量供氢，反应后的产物进入分离系统进行气液分离；

e、乳化固定床加氢反应装置的反应产物进入分离系统后，先由气液分离装置进行气液分离，分离出的气体混合物进入气气分离装置得到未反应的氢气、干气和LPG，未反应的氢气经循环氢压缩机进入氢气系统；分离出的液体混合物进入分馏塔，得到石脑油、煤油、柴油、蜡油；

f、常压蒸馏塔的塔顶抽出直馏石脑油和分馏塔得石脑油一并进入催化重整装置进行加工，得到BTX、高辛烷值汽油，副产的氢气经压缩机进入氢气系统；

g、常压蒸馏塔的直馏煤油经精制后与分馏塔得到的煤油进行改质后得到航空煤油；

h、常压蒸馏塔的直馏石脑油、分馏塔的蜡油和气气分离装置的LPG一并进入蒸汽裂解装置生产烯烃。

所述的步骤b)乳化床加氢装置所采用的催化剂为铁系或钼系催化剂，催化剂粒径分布范围10～300μm。

所述的乳化床加氢装置和乳化固定床加氢装置中分散相的氢气微气泡尺寸介于10～1000μm，气-液相界面积2000～20000m²/m³。

所述的乳化床加氢装置能够加工高金属含量、高沥青质含量、高含固、高残炭、高硫氮含量的重油，重油中硫含量0.1～8wt％，氮含量0.1～1.0wt％，固含量0.01～1wt％，金属(Fe+Ni+V)含量10～2000ppm，沥青质含量0.1～25wt％，残炭含量1～40wt％。

所述的乳化床加氢装置重油总转化率为85％～99％，沥青质转化率75％～95％，氢耗1～3wt％；总液收85-95wt％，尾油产率2-6wt％，所述的总液收中，石脑油馏分占比为5-15wt％，柴油馏分占比为30-40wt％，蜡油馏分占比为30-40wt％；脱硫率50-85wt％，脱氮率30-50wt％，脱金属率>90wt％。

所述的乳化固定床加氢装置总液收95-99％，脱硫率90-99％。

所述的乳化固定床加氢装置采用活性组分为钼、镍、钨、钴中的一种或多种混合的催化剂级配而成，催化剂形状为三叶草、四叶草、齿球形中的一种或多种分层填装。

所述的分馏塔得到的石脑油密度0.70～0.78kg/cm³、芳潜>40％，煤油密度0.775～0.83kg/cm³、冰点<-46℃，柴油密度0.80～0.845kg/cm³、十六烷值>51，蜡油的BMCI值6～18。

所述的分馏塔得到的蜡油返回到乳化固定床加氢装置，进入到乳化固定床加氢裂化反应器。

本发明通过介观尺度的微界面化学反应与传递过程协同强化，使得本发明具有原料适应广、工艺流程短、液体收率高、能源转化效率高、生产成本低、清洁环保的特点。燃料-化工型炼油厂无需建设催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、重油加氢预处理等加工装置，且乙烯原料供应更加丰富、灵活，可根据市场需要进行油品/化工品比例的的生产调控。

附图说明

图1是本发明的生产工艺图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明的系统包括带有原油入口的常压蒸馏装置，常压蒸馏装置下端的常压渣油、催化剂、氢气系统来的氢气通过管路与乳化床加氢反应装置的入口相连，乳化床加氢反应装置反应后的产物进入在线分离系统，在线分离系统分离的液相产物进入减压蒸馏装置进行液固分离，从减压蒸馏装置底部抽出的含固体物质的尾油去制氢装置，从减压蒸馏塔侧线抽出减压馏份油与常压蒸馏装置侧线抽出的直馏柴油、在线分离系统分离的气相产物以及氢气系统来的氢气一并进入乳化固定床加氢装置，乳化固定床加氢装置包括串联的乳化固定床加氢精制反应器和乳化固定床加氢裂化反应器，经乳化固定床加氢装置反应后的产物进入分离系统的气液分离器进行气液分离，分离出的气体混合物进入气气分离装置得到干气、LPG和经循环氢压缩机进入氢气系统的未反应的氢气，分离出的液体混合物进入分馏塔，得到石脑油、煤油、柴油、蜡油，常压蒸馏塔的塔顶抽出直馏石脑油和分馏塔得石脑油一并进入催化重整装置得到BTX、高辛烷值汽油，副产的氢气经压缩机进入氢气系统；常压蒸馏塔的直馏煤油经精制后与分馏塔得到的煤油进行改质后得到航空煤油；常压蒸馏塔的直馏石脑油、分馏塔的蜡油和气气分离装置的LPG一并进入蒸汽裂解装置生产烯烃。

参见图1，本发明的工艺过程包括以下步骤：

其中所用的催化剂为铁系或钼系催化剂，催化剂粒径分布范围10～300μm；

本发明的乳化床加氢装置和乳化固定床加氢装置中分散相的氢气微气泡尺寸介于10～1000μm，气-液相界面积2000～20000m²/m³。构建的介观反应体系中液膜扩散阻力大幅削减、相界面间大幅提高、溶氢传氢能力得到强化，显著提高了加氢反应效率。

本发明的乳化床加氢装置对原料的适应性强，可以加工高金属含量、高沥青质含量、高含固、高残炭、高硫氮含量的重油，原料中硫含量0.1～8wt％，氮含量0.1～1.0wt％，固含量0.01～1wt％，金属(Fe+Ni+V)含量1～2000ppm，沥青质含量0.1～25wt％，残炭含量1～40wt％，单套加工能力为200-500万吨/年。重油总转化率为85％～99％，沥青质转化率75％～95％，氢耗1～3wt％。

乳化床加氢装置总液收85-95wt％，尾油产率2-6wt％，所述的总液收中，石脑油馏分占比为5-15wt％，柴油馏分占比为30-40wt％，蜡油馏分占比为30-40wt％。

乳化床加氢装置的脱硫率50-85wt％，脱氮率30-50wt％，脱金属率>90wt％。

乳化固定床加氢装置总液收95-99％，脱硫率90-99％。

乳化固定床加氢装置采用活性组分为钼、镍、钨、钴中的一种或多种混合的催化剂级配而成，催化剂形状为三叶草、四叶草、齿球形中的一种或多种分层填装。

分馏塔得到的石脑油密度0.70～0.78kg/cm³、芳潜>40％，煤油密度0.775～0.83kg/cm³、冰点<-46℃，柴油密度0.80～0.845kg/cm³、十六烷值>51，蜡油的BMCI值6～18。

分馏塔得到的蜡油返回到乳化固定床加氢装置，进入到乳化固定床加氢裂化反应器。

本发明所得的蜡油可以返回乳化固定床加氢装置进一步转化生产石脑油和柴油，也可以进入蒸汽裂解装置生产烯烃，根据市场需求进行调整，调整比例为0-1；

所得直馏石脑油可以进入蒸汽裂解装置生产烯烃，也可以进入到催化重整装置生产高辛烷值汽油和BTX，根据市场需求进行调整，调整比例为1-0。

本发明的乳化床加氢装置、在线分离系统、乳化固定床加氢装置处于同一个体系，为在线集成工艺。

本发明的制氢装置可与燃气-蒸汽联合循环发电系统、C1化工装置相耦合。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明引入介观尺度的微界面化学反应与传递过程协同强化，构建的介观反应体系中液膜扩散阻力大幅削减、相界面间大幅增加、溶氢传氢能力得到强化，显著提高了加氢反应效率。

2、本发明中的乳化床加氢技术，不仅可以替代重油预加氢(RDS)、加氢裂化、催化裂化、延迟焦化四种技术，实现原油中重馏分油的一步高效清洁转化；而且还能加工高金属含量、高沥青质含量、高残炭含量、高固体含量的重油，更好的解决世界原油重质化、轻质化的问题。

3、本发明中的乳化固定床加氢技术，与现有的固定床加氢技术相比，不仅能提升加工能力，还能增加加氢反应效果，并降低操作苛刻度和能耗。

4、按照本发明，未来燃料-化工型炼厂仅由常压蒸馏装置、减压蒸馏装置、乳化床加氢装置、固定床乳化加氢装置、催化重整装置、蒸汽裂解装置等主加工装置组成，与当前已有的燃料-化工型炼油厂相比，一方面不再需要催化裂化装置、加氢裂化装置、重油加氢预处理装置以及焦化装置，主装置数量减少2-3套；另一方面，用于蒸汽裂解的原料由直馏石脑油、加氢蜡油及LPG(轻烃)根据生产需要灵活供应，能够提高烯烃产能，且较好的调控油品/化工品生产比例，具有极强的市场竞争力。

Claims

1.一种燃料-化工型炼油系统，其特征在于：包括带有原油入口的常压蒸馏装置，常压蒸馏装置下端的常压渣油、催化剂、氢气系统来的氢气通过管路与乳化床加氢反应装置的入口相连，乳化床加氢反应装置反应后的产物进入在线分离系统，在线分离系统分离的液相产物进入减压蒸馏装置进行液固分离，从减压蒸馏装置底部抽出的含固体物质的尾油去制氢装置，从减压蒸馏塔侧线抽出减压馏份油与常压蒸馏装置侧线抽出的直馏柴油、在线分离系统分离的气相产物以及氢气系统来的氢气一并进入乳化固定床加氢装置，经乳化固定床加氢装置反应后的产物进入分离系统的气液分离器进行气液分离，分离出的气体混合物进入气气分离装置得到干气、LPG和经循环氢压缩机进入氢气系统的未反应的氢气，分离出的液体混合物进入分馏塔，得到石脑油、煤油、柴油、蜡油，常压蒸馏塔的塔顶抽出直馏石脑油和分馏塔得石脑油一并进入催化重整装置得到BTX、高辛烷值汽油，副产的氢气经压缩机进入氢气系统；常压蒸馏塔的直馏煤油经精制后与分馏塔得到的煤油进行改质后得到航空煤油；常压蒸馏塔的直馏石脑油、分馏塔的蜡油和气气分离装置的LPG一并进入蒸汽裂解装置生产烯烃。

2.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油系统，其特征在于：所述的乳化固定床加氢装置包括串联的乳化固定床加氢精制反应器和乳化固定床加氢裂化反应器。

3.一种燃料-化工型炼油工艺，其特征在于包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油工艺，其特征在于：所述的步骤b)乳化床加氢装置所采用的催化剂为铁系或钼系催化剂，催化剂粒径分布范围10～300μm。

5.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油工艺，其特征在于：所述的乳化床加氢装置和乳化固定床加氢装置中分散相的氢气微气泡尺寸介于10～1000μm，气-液比相界面积2000～20000m²/m³。

6.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油工艺，其特征在于：所述的乳化床加氢装置能够加工高金属含量、高沥青质含量、高含固、高残炭、高硫氮含量的重油，重油中硫含量0.1～8wt％，氮含量0.1～1.0wt％，固含量0.01～1wt％，金属(Fe+Ni+V)含量10～2000ppm，沥青质含量0.1～25wt％，残炭含量1～40wt％。

7.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油工艺，其特征在于：所述的乳化床加氢装置重油总转化率为85％～99％，沥青质转化率75％～95％，氢耗1～3wt％；总液收85-95wt％，尾油产率2-6wt％，所述的总液收中，石脑油馏分占比为5-15wt％，柴油馏分占比为30-40wt％，蜡油馏分占比为30-40wt％；脱硫率50-85wt％，脱氮率30-50wt％，脱金属率>90wt％。

8.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油工艺，其特征在于：所述的乳化固定床加氢装置总液收95-99％，脱硫率90-99％。

9.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油工艺，其特征在于：所述的乳化固定床加氢装置采用活性组分为钼、镍、钨、钴中的一种或多种混合的催化剂级配而成，催化剂形状为三叶草、四叶草、齿球形中的一种或多种分层填装。

10.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油工艺，其特征在于：所述的分馏塔得到的石脑油密度0.70～0.78kg/cm³、芳潜>40％，煤油密度0.775～0.83kg/cm³、冰点<-46℃，柴油密度0.80～0.845kg/cm³、十六烷值>51，蜡油的BMCI值6～18。

11.根据权利要求1所述的燃料-化工型炼油工艺，其特征在于：所述的分馏塔得到的蜡油返回到乳化固定床加氢装置，进入到乳化固定床加氢裂化反应器。