刍议思考悬浮床加氢裂化(VCC)工艺技术经济

2022-09-11

一、悬浮床加氢裂化工艺概述

1. 国内外的研究现状

石油是一种有限的战略资源, 提高石油的利用效率在世界各国中都有着至关重要的作用, 这就要求加强对其的研究, 将重质原料油、减压渣油最大限度的转化为市场可用资源, 以下对其进行简单的分析:

国际研究状况:为了进行军用轻质燃料油的生产, 德国在1935年之后就开始了煤液化悬浮床加氢 (VCC) 装置的建设, 其年生产力在百万吨之上, 在二战之后世界的石油市场提供了大量的天然原油, 所以这些生产装置开始停止使用。但在二十世纪六十年代的初期出现了石油危机, 市场是出现了很多劣质的原油资源, 这也就在一定程度上促进看世界各国对悬浮床加氢裂化工艺的研究, 其可以有效的对质量相对较差的油砂、沥青质原油以及高金属的渣油等产品进行转化利用的效率相对较高, 可以降低对能源的浪费。目前阶段的悬浮床加氢 (VCC) 工艺在技术上来讲还是比较成熟与完善的, 但国际商场上对普通的轻质原油进行供应的量还是比较充足的, 所以面对劣质重油的处理工艺还需要进行不断的优化与完善, 从根本上提高该技术的使用效率, 加强对能源的利用效率。

国内的研究状况:我国对石油化工进行研究是在二十世纪的五十年代, 对煤焦油的进一步加工进行了深入的调查与研究, 并获得了一定的成果与经验, 但随着社会经济的发展, 天然石油得到了大量的开发, 所以对其进行研究的工作逐渐停止。近几年, 原油资源逐渐减少, 资源浪费的现象越来越严重, 原油的数量与质量逐渐变差, 并含有大量的硫元素, 其直接影响到石油的使用与质量, 在这一背景之下, 我国开始了对原油的研究, 相关的部门与机构开始对悬浮床加氢工艺的研究。

2. 现有渣油加工技术的缺陷

现阶段世界上对渣油进行优化的主要方式主要有五种:焦化、减粘裂化、催化裂化、固定床和沸腾床加氢、溶剂脱沥青。以下对其进行简单的说明。焦化的方式是现阶段较为常用的渣油转换方式, 其可以加工各种不同劣质的重质渣油, 同时也会产生大量的焦炭, 导致原料油中的残余碳含量逐渐增多, 生产的焦炭也越来越多。随着科技的发展互进步, 原油中的碳含量逐渐减少, 但会在一定程度上降低原油的质量, 多环芳径与沥青质含量逐渐的增加, 并且不可以通过催化裂化原料直接使用, 需要进行加氢预处理与加氢裂化处理, 但这一工序存在一定的难度。

减黏裂化的方式也是工业中使用较早的手段, 其主要的目的就是降低残渣燃料油需要稀释的组成部分。随着长期的发展与使用, 残渣燃料油主要是在船只使用与发电方面进行使用, 随着环保概念的普遍化, 船只所使用的是硫元素含量相对较低、氢含量相对较高的天然气来替代传统残渣燃料油。

渣油催化裂化只可以对相对较为干净的渣油进行转化, 并对渣油中残炭的含量有一定的约束, 简单的说要求低硫、低碳、金属含量也要求相对较低等等, 只有这样才能催化裂化, 但在市场中, 这种资源相对较少, 难以达到预期的效果。

二、悬浮床加氢裂化 (VCC) 工艺技术的特点

1. 全新的悬浮床工艺

全新的悬浮床 (VCC) 工艺是对现阶段世界上各种不同的悬浮床加氢工艺特点进行有效地结合与利用, 并对相应的技术进行创新处理, 构成了较为完整的工业化新型悬浮床加氢工艺。并得到较为广泛的使用, 目前已经在建的有3套。这一项工艺的用途相对较为广泛, 可以加工硫元素含量与金属元素含量较高的渣油, 也可以对氮含量、金属含量、粘度、碳含量、酸值相对较高的重油减压渣油轻质化加工也有着显著的效果, 并且原油的性质相对较差, 该项工艺的效果越是明显。且可以在不同的环境下对原油渣油进行转化, 并且转化的效率相对较高, 相对于传统工艺与劣质重油轻质化工艺来讲具有明显的优势, 造成的原材料浪费效果也相对较小, 适合现代的社会发展。

2. 高度分散的催化剂体系

这种悬浮床加氢 (VCC) 工艺主要是通过多金属粉末催化剂进行高度的分散来实现的, 反应器内部的催化剂金属在原料渣油中只占1%左右, 催化剂主要以铁、钴、锰、镍等等金属系列为主起到非常好的活性效果, 其中有一部分的金属催化剂属于工业废料的回收 (如赤泥催化剂) , 其自身的成本相对较为低廉。这种方式与国际上的类似工艺较为常用的固体催化剂等等有着本质上的区别, 所以应该对其进行正确的区分。

3. 尾油与蜡油循环裂化

这种工艺 (VCC) 主要是通过对蜡油与尾油一次性通过加氢裂化、精制的手段来进行渣油处理, 其余世界上的其他工艺存在一定的差异, 具有较强的区分与明确性, 这种装置主要产物是进行加氢之后的优质石脑油与柴油, 车辆排放所得到的尾油相对较少。现阶段的悬浮床工艺的产物在线加氢精制工序, 不仅对已有的压力与反映温度进行充分的利用, 也在一定程度上提高了产品的质量与效果, 在线加氢精制催化剂使用3996加氢催化剂的方式, 来对温度进行有效的控制, 从根本上提高了劣质油的优化效果。

经过长时间的研究与探索可以发现, 这一工艺技术通过与传统工艺完全不同的方式来进行劣质油处理, 通过新型悬浮床加氢裂化 (VCC) 反应器分区域冷氢控制来对温度等方面进行高效的控制, 反应温度度可以达到470℃, 操作压力220Mpa, 在一定程度上加强了操作的效果, 从根本上降低反应器的控制难度, 进而提高质量。

悬浮床加氢裂化工艺的经济优势

现阶段, 我国较为常用的重油轻质化工艺主要有三种, 分别是固定床加氢、延迟焦化、中有催化裂化, 以上对其中存在的局限性进行了简单的分析与研究, 在此, 对该项技术的经济指标进行研究与对比。

四种加工方案最终的产品分布对比kt/a

根据表格可以看出, 按照加工方案的完善配置进行估算, 对悬浮床加氢裂化工艺方面的投资较高, 但与固定床加氢方案进行比较则相对较低;悬浮床加氢裂化工艺的产品收率、质量与分布状况都是最好的, 有其的产量与柴汽比例也相对较高, 所以与传统的方式进行比较具有一定的经济优势;悬浮床加氢与重油催化裂化方案的内部收益都比较大, 与其他两种方式进行比较有着明显的优势, 在投资的回收时间方面相对较短, 也就是说可以获取更大的经济效益;悬浮床加氢方案在各项经济指标上都有着较为明显的优势, 远高于传统的优化方案, 这也是社会经济发展与能源需求的重要趋势。传统的方案对金属与硫元素相对较为敏感, 一旦含量超标就会导致装置难以正常的运行, 所以在对劣质的重油进行优化与处理的过程中存在较为明显的差异。而悬浮床加氢裂化工艺则相对较为完善, 适合现代的重油处理。