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国内外石油炼制工业现状比较

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国内外 石油 炼制 工业 现状 比较
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1中国石油大学(北京) 学生论文国内外石油炼制工业现状比较中国石油大学(北京) 石油天然气工程学院学生姓名 王敏 学生学号 2007022228指导教师 马桂霞 职 称 教授年 级 大二 学生层次 本科学生专业 油气储运工程 入学时间 2007国石油大学(北京) 填写日期 2009:进入21 世纪,世界范围内石油资源的重质化、劣质化程度的加深,对清洁、超清洁车用燃料及化工原料需求的日益增加,正使世界炼油技术经历着重大的调整与变革. 本工作在分析世界炼油工业和技术发展现状的基础上,对国内外石油的炼制工业现状做出对比。分析了国内外催化重整工艺的现状、技术进步以及未来发展的趋势, 涉及催化剂、提高汽油产率和增产芳烃的技术改造、降低重整汽油中的苯含量, 以及回收重整生成油中的苯作为石油化工原料等方面。清洁燃料生产技术的发展方向主要集中在汽柴油的脱硫上,以加氢脱硫为主的各种脱硫技术将得到极大的发展;在炼油−化工一体化发展方面,基于传统艺改进的最大限度生产低碳烯烃的技术将得到广泛关注,加氢裂化由于其较高的灵活性,既能生产优质中间馏分油(航空燃料和柴油),又能为乙烯厂和芳烃厂提供优质原料,是21 世纪炼油−化工一体化发展的核心技术.。同时介绍了国内外生产润滑油基础油的老三套传统工艺的概况及技术进展,综述了国外润滑油加氢工艺技术的进展以及我国润滑油加氢装置的生产现状,指出采用传统的老三套工艺与加氢工艺结合的组合工艺是今后润滑油基础油生产的主要方向。关键词:国内外石油炼制工业 国内外催化重整工艺比较 国内外生产润滑油加氢工艺比较3目 录第一章 前言...........................................................内外研究现状...........................................究目的和意义...........................................5 第二章 国内外催化重整工艺技术的进展.......................内外催化重整工艺技术大状比较.......................国催化重整工艺技术需要快速发展..............................续重整工艺技术需要得到广泛应用..............................应压力任然需要进一步降低....................................装置规模需要增大............................................自动化水平需要进一步提高.................................... 润滑油加氢技术的发展…............................滑油加氢技术的发展…….....................................国外加氢工艺的发展……......................................国加氢技术的发展……....................................................................................................................................................................界炼油技术的发展历程与现状原油必须经过各种物理及化学加工过程转变为石油产品后才能被有效利用,这些转化过程的组合就构成石油炼制过程. 经过150 年的发展,石油炼制工业已经成为世界石油经济不可分割的一部分,各种炼油技术相继被开发出来,并被成功地应用于工业生产,2008 年世界各种石油加工能力的变化. 在此期间,表明世界各国对油品的需求量在不断增加. 在主要的二次加工过程中,加氢裂化和加氢精制的能力增加较快,而使炼油厂普遍采用各种加氢手段降低燃料中的硫含量,以生产清洁燃料 为美国、欧盟和亚太地区主要二次加工能力的对比. 二次加工能力定义为转化能力(加氢裂化)和燃料生产能力(催化重整和烷基化)占原油蒸馏能力的百分比. 1991 年到2003 年,全球二次加工能力中转化能力(加氢裂化)增加较快,b/d 增大到2003 b/d,约增加了37%;燃料生产能力(催化重整和烷基化)的增长速度稍慢,从1991 b/d 增大到2003 d,约增加了20%. 上述4 种二次加工能力的增长速度都远远超过同期原油蒸馏能力的增长速度,表明世5界炼厂的规模复杂度在不断增加,世界各国炼油企业一直在努力提高轻质油品收率,中,美国炼厂的燃料生产(催化重整和烷基化)能有一定程度的下降. 在美国,这4 种主要二次加工过程的能力占原油蒸馏能力的比例达到了70%以上,这说明美国的炼油业已是比较成熟的工业. 事实上,美国不仅拥有世界上最大的炼油能力,而且炼厂规模一般较大,10 年来,加氢裂化能力增加较明显,催化重整和烷基化能力略有下降;而在亚太地区,加氢裂化的能力有极大的提高,催化重整和烷基化的能力在1995∼1998 年间增加较快,1998 年以后又慢慢减少. 在欧盟地区,4 种主要加工过程的总能力占原油蒸馏能力的38%左右,而亚太地区则更少,不到30%. 与美国相比,欧盟和亚太地区的二次加工能力明显不足。随着汽车制造业及机械工业的飞速发展以及环保要求日益严格,我国润滑油工业面临着经济效益及环保法规的双重挑战,同时还将面临着与国外公司在高档润滑油市场的激烈竞争,因此润滑油的升级换代已势在必行,迫切需要生产出具有高粘度指数、抗氧化安定性好、低挥发性的高档润滑油基础油。国外、Ⅲ类润滑油基础油的生产工艺有加氢裂化(加氢改质)、异构脱蜡(催化脱蜡)、加氢补充精制等全加氢工艺,也有与润滑油老三套相结合的组合工艺。我国润滑油生产主要以老三套(包括溶剂脱沥青、糠醛精制和酮苯脱蜡装置)生产工艺为主,润滑油加氢研究工作虽在20世纪60年代就已开始,但直到80 - 90年代才大规模开展起来。a, 仅次于美国、俄罗斯和日本, 排名世界第四。 最高的美国为, 其次是加拿大、英国和墨西哥, 欧盟约为15%, 中东约为11%, 实际上, 低于世界平均水平。年按地区划分, 亚太和北美地区的原油加工能力分别为1111Mt/a, 位居各地区6的前二位。但北美和西欧地区的催化重整能力分别为183Mt/a 和94Mt/a, 位于各地区的前二位位。一般, 在汽油调合组分中催化重整汽油占有很大比重, 如美国为28%左右, 欧洲为44%左右。在一般炼油厂结构中催化重整能力占原油蒸馏能力的10~30%一, 催化重整装置中高辛烷值重整生成油的体积收率为75~82%一。一般炼油厂生产的汽油其研究法辛烷值在94~102而石油化工型炼油厂可达到左右。新型催化重整装置一般能生产为一的高辛烷106值重整汽油调合组合97~101因次,未来催化重整工艺仍将持续发展, 1 我国催化重整工艺技术需要快速发展目前我国汽油以催化裂化汽油组分为主,烯烃和硫含量较高,1999 年第一季度我国90 号车用无铅汽油的平均烯烃含量为43. 2 % , [19 ] 。重整油辛烷值高,而烯烃含量很少(最多也只有1 %~2 %) ,硫含量接近于零,掺入汽油中可大幅度降低汽油中的烯烃和硫含量,提高辛烷值。虽然重整汽油中苯和芳烃含量较高,也是清洁燃料限制的组分,但从表2 中数据可以看出我国汽油中重整汽油组分极小,远远低于美国和欧洲,汽油中的表2  我国与美国、欧洲汽油组成比较%汽油组成 美国 欧洲 中国催化裂化油 36 27 78. 9重整油 35 47 5. 4烷基化油 12 5 0. 2直馏油 4 8 11. 1其它油 13 13 4. 4苯和芳烃的含量都很低,离限制还有很大余地,而且必要时还可以通过提高重整原料初馏点、采用苯馏分加氢、将重整生成油中的苯抽提出去的方法降低苯含量。另外随着符合生产清洁燃料要求的加氢装置的建设,氢气需求将进一步增大,重整副产的7大量氢气正好适应了这一需要 。因此预计我国催化重整工艺需要并将会得到快速发展。2 连续重整工艺技术需要得到广泛应用随着工艺技术的发展和对汽油产品各项技术指标的不断提高,具有较高产品收率和经济效益的连续重整工艺技术逐渐成为当今重整工艺技术发展的主要方向。在主要工业化国家,连续重整不论从套数、加工量,还是从占总重整加工量的比例,均呈上升趋势。全世界连续重整工艺的加工能力所占比例(对催化重整总加工能力) 已由1992 年的13. 7 %增加到1997 年的25. 5 %。今后我国新建装置的再生过程采用连续再生方式将是一个发展趋势。3  反应压力任然需要进一步降低重整装置反应压力直接影响重整生成油的收率、芳烃产率、汽油质量和操作周期。压力越低则重整油和副产氢气的收率越高。我国现有重整装置不少是在低苛刻度条件下操作,具有相当大的潜力,一套1. 5 ×105 t/ a 重整油的收率可提高3 %左右,每年增加经济效益估计在5. 0 ×106 元以上,因此适当降低反应压力以提高经济效益应当予以考虑 。4  装置规模需要增大近年来我国加快了旧装置的扩能改造工作,随着老装置的扩能改造和新建装置大型化,我国催化重整装置的平均加工能力将会大幅度提高。5  自动化水平需要进一步提高自动化水平进一步提高可为优化控制、集中操作、保证安全、减少人员和加强技术管理创造有利的条件。采用在线优化和先进控制工艺) 将使炼厂随时通过最有利的路径将操作移向指定目标,充分发挥统的优点,在投资不大的情况下,始终获得最佳效益。国外著名先进控制公司出的催化重整过程先进控制经济效益为0. 3~1. 4 美元/ t 进料[21 ] ,广州石油化工总厂1996年采用了司的件, 在装置负荷为70 %左右时,重整汽油收率增加0. 32 % ,2 个单位,纯氢产率增加0. 06 % ,同时提高了产品质量和装置运行的安全性,每年可获得可计算的经济效益1. 7921 ×106 元 。提高自动化水平将会提高我国催化重整装置的经济效益。8润滑油加氢技术的发展随着汽车工业的迅速发展、润滑油使用条件的不断苛刻以及环保要求的日益严格,对润滑油质量的要求也更为苛刻。我国润滑油基础油质量与国外相比尚有一定差距,提供市场约65% ~70%供应量的中国石油、中国石化系统的产品大部分只符合 Ⅰ类油,符合 Ⅱ类、Ⅲ类的油仅占供应量的15%~20%。而国外如北美 Ⅱ类、Ⅲ类油约占50%[ 14 ] ,欧州也逐年上升。我们迫切需要增加符合 Ⅱ类、Ⅲ类基础油标准的油品比例,生产高粘度指数、高氧化安定性、低挥发性的高品质润滑油基础油,以达到润滑油质量的迅速升级换代。要提高润滑油基础油质量,仅靠选用适合生产润滑油的原油(如石蜡基大庆油等)采用老三套的工艺是不够的,不管流程如何改进,其过程均属于物理分离,主要的还是取决于原油的性质,我们只能改进其分离条件,而不能改变其结构组成。我国润滑油基础油生产中存在着严重的问题,表现为: 基础油生产能力过剩, 却需大量进口基础油。体现了我国基础油生产装置结构的不合理:传统的老三套能力过剩, 而高端基础油生产能力不足。从我国国情考虑, 老三套装置仍然会发挥重要9作用, 但从润滑油生产技术的角度分析, 润滑油加氢技术将不断发展, 尤其是Ⅱ、Ⅲ类基础油生产技术, 因此新建装置应当以加氢技术为主。可以考虑将老企业改造为老三套装置与加氢技术相结合一般老三套传统工艺调节产品质量的方法,无外乎选择不同的溶剂精制深度和变更添加剂的类型和数量来完成,即便如此,用大庆油生产基础油其粘度指数最高也不过100~105,只能符合 Ⅰ类油。因此,须采用能改变其结构的新工艺。国内外多年研究表明,加氢工艺是提升润滑油质量的有效方法,它同时也提高了进料的灵活性。1 国外加氢工艺的发展国外加氢工艺早在20世纪30年代就已开始研究, 50年代后逐渐发展,其最早应用是取代白土精制的加氢补充精制,首先在加拿大工业化。到1976年,加氢补充精制装置美国已有34套,英国2套,法国2套。60年代,为适应高粘度指数润滑油和劣质原料生产润滑油的需要,发展了优于糠醛精制的加氢裂化。1967年,第一套加氢裂化工业装置在西班牙建成,它用了法国1968 年扩建为12万吨/年,采用减压馏分油及脱沥青油为原料,在2015~130)润滑油基础油。70年代中叶,已有近10套装置投产。加氢裂化是先把芳烃饱和,把多环芳烃变成多环环烷烃,然后再选择性加氢裂化使其开环脱氢变成粘度指数高的单环烷基。因此加氢生成油中芳烃含量降低,烷烃及环烷烃含量增加,同时硫氮含量降低,油品颜色改善。由于加氢裂化法受原料限制少,可改变烃类结构组成并使其发生质的变化,所以它可以从高硫高氮高芳烃质原料生产出高质量润滑油基20世纪90年代后,润滑油需求日益增多,因此加氢工艺倍受重视,各大公司相继开发了加氢工艺技术。如雪佛龙公司开发的代替酮10苯脱蜡、降低基础油倾点的加氢异构脱蜡工艺技术( R ,埃克森美孚公司的加氢转化(、催化脱蜡技术(,壳牌公司的组合加氢处理技术(。英国国石油研究院、韩国以生产 Ⅱ类、Ⅲ类的基础油或用劣质原料生产 Ⅰ类油。据报道, 1988年前美国润滑油溶剂精制工艺被加氢裂化取代约24% ,溶剂脱蜡被异构脱蜡(或催化脱蜡)取代约30%。国外生产 Ⅱ类、Ⅲ类基础油或用劣质原料生产 Ⅰ类基础油主要采用以下几种主要方式。1)雪佛龙公司开发的异构脱蜡( 艺技术。1993年,该技术首先在美国用于处理阿拉斯加北坡劣质原油,在里士满炼厂实现了全加氢处理工业化。其原油中性油粘度指数最低仅15,经过全加氢处理后油品粘度指数达到100,凝点- 15℃,符合Ⅰ类基础油标准。其生产工艺流程为:加氢裂化→常减压→异构脱蜡→加氢补充精制→常减压。异构脱蜡与其他催化脱蜡工艺相比,脱蜡油收率可提高10%。目前生产 Ⅱ类、Ⅲ类基础油采用该流程比较多, 自1993年以来世界上已相继建设10多套装置,我国已有两套采用了该工艺技。壳牌公司的组合加氢处理技术(。生产工艺流程为:常减压→溶剂精制(或脱沥青油)→加氢处理→溶剂脱蜡。其主要优点是在老三套中增加一套加氢处理装置,根据原料性质来调节溶剂精制深度,稳定加氢进料,这样在改善基础油质量的同时还可以提高润滑油收率,投资也较少 。3)以埃克森美孚公司为代表、加氢转化与溶剂脱蜡组合起来的工艺(。该工艺主要用于将 Ⅰ类基础油转化成Ⅱ类基础油(粘度指数110 ~115,饱和烃含量大于90% ,硫含量小于0. 3%) [ 17 ] ,其生产工艺流程为:常减压→溶剂精制→加氢转化→溶剂脱蜡。2 我国加氢技术的发展20世纪70年代以来,抚顺石化公司和北京石科院(R 了大量加氢技术开发工作。80年代,抚顺石化公司(原抚顺石油三厂)采用自主开发全加氢法工艺生产高粘度指数 Ⅱ类油[ 18 ] 。北京石科院则开发了从各种质量较差的环烷基原油、11采用全氢型高压加氢工艺生产各种低芳烃环烷烃基础油的加氢技术。北京石科院还针对中间基油,开发了将溶剂精制与加氢处理结合起来的组合工艺,以生产 Ⅱ类和Ⅲ类油,并开发了加氢异构脱蜡工艺,以生产高粘度指数低倾点基础油。这些开发对提高我国润滑油质量起着积极的作用。为改善润滑油基础油的质量,使产品迅速升级换代,我国已建立了6套相应的加氢工艺装置,其中有全加氢工艺(包括加氢裂化、加氢异构化、加氢补充精制) ,也有加氢与传统老三套结合起来的组合工艺,有引进国外的,也有自主开发的,现分述如下。 1) 20世纪80年代,我国第一套自主开发的润滑油全加氢工艺在抚顺石化公司建成投产,并生产出高粘度指数润滑油基础油 。原料为大庆常三、减二、减三混合蜡油,经过加氢裂化、加氢脱蜡生产出粘度指数105~110的优质基础油,除光安定性较差外(因为当时补充精制尚未配套) ,其他均符合 Ⅱ类油标准。加氢裂化操作条件为反应温度390~450℃、反应压力16. 2 氢脱蜡的操作条件为反应温度330~380℃、反应压力14. 42)兰州石化公司于1996年引进法国用以提润滑油基础油质量,年处理能力为40万吨/年。它采用新疆减压馏分油和脱沥青油为原料,一段加氢操作条件为反应温度360~390℃、反应压力16~17段加氢操作条件为反应温度310~330℃、反应压力16~17 品的粘度指数在95以上(脱蜡以后) ,属产品。3)大庆炼化公司于1998年引进具有世界先进水平的美国雪佛龙公司的异构脱蜡工艺技术,用以将润滑油基础油质量从Ⅰ类提升至Ⅱ类、Ⅲ类,装置能力20万吨/年,原料为大庆减二线、减四线、脱沥青油。该工艺的特点是基础油收率高( 60% ~70% ) ,产品粘度指数高(超过120) ,抗氧化安定性好(旋转气氧弹超过300 低倾点( - 15°~- 40℃) 。装置于1999年10月投产 。其产品65050 Ⅲ油类质量标准, 150 Ⅱ类油质量标准。4)克拉玛依石化公司采用北京石科院开发的全加氢工艺技术,采用三段高压加氢工艺建设了一套30万吨/年全加氢装置,于2000年11月建成投产 。原料为克拉玛依低芳烃环烷基原油的减三线、减四线及脱沥青油。基础油产品具有良好的抗氧化安定性,而且满足浅颜色及低芳烃含量要求,主要用于油墨、油漆、纺织、橡胶等领域。125)荆门石化公司采用北京石科院开发的中压加氢改质工艺技术(,新建了一套20万吨/年中压加氢改质装置,并将其与传统的糠醛精制溶剂脱蜡装置结合起来使用,于2001年底投产[ 22 ] 。荆门石化公司长期处理中间基鲁宁- 江汉- 西江混合原油,以其减三线、减四线及脱沥青油为原料,采用老三套生产工艺不能生产出中高档润滑油。新装置投产后,可生产出粘度指数高(V I > 100 ) 、光安性好、旋转氧弹大于250和烃含量大于90%的符合 Ⅱ类标准的基础油(150。6)上海高桥石化公司于2002年底引进美国雪佛龙公司工艺技术,建设一套30万吨/年加氢裂化及一套40 万吨/年异构脱蜡装置,于2004 年底投产。原料为大庆减三线、减四线及卡宾达油经酚精制后的减五线、脱沥青油等,润滑油基础油收率为52%~63% ,产品符合 Ⅱ类、Ⅲ类基础油标准。7)茂名石化公司为了从中东油(伊朗原油的减三、减四、脱沥青油)制取低倾点、高粘度指数润滑滑油基础油,拟采用北京石科院技术,建一套40万吨/年异构脱蜡装置 。结语世界炼油业经过150 年的发展,界各国的炼油业及炼油技术的发展水平很不平衡,世界炼油业面临着进一步的调整. 重质/劣质原油的加工、清洁燃料的生产、炼油−质原油的加工技术方面,加氢裂化和加氢处理工艺将是今后的主要发展方向,新型新型延迟焦化工艺也将得到进一步发展;在清洁燃料生产技术方面,主要任务是汽、柴油的脱硫,各种新型脱硫工艺技术将被相继开发和使用,加氢脱硫是主要方向,吸附脱硫、生物脱硫等工艺由于具有较低的操作成本,也有一定的竞争力;在炼油−化工一体化技术发展方面,基于传统艺改进的最大限度地生产低碳烯烃的技术将受到广泛的关注,加氢裂化由于其既能够生产优质的中间馏分油(柴油和航空燃料),又能够为乙烯厂和芳烃厂提供优质的化工原料,是21 世纪发展炼油−催化重整产品需求量将会大幅度增加,另外由于加工含轻馏分较多的外来原油数量的增加和加氢裂化装置的建设,催化重整原料数量不足的局面正在改变。催化重整产品需求量的增加和原料供应条件的改善将使我国催化重整工艺进入一个新的发展时期。在发展我国重整工艺过程中应及时掌握国外重整工艺技术现状与发展趋势,充分吸收国外的先进经验,不断提高我国催化重整工业的技术水平,降低重整装置的建设投资,提高自动化水平,提高重整工艺的经济效益。润滑油质量升级换代的关键是要提高润滑油基础油质量,即生产更多符合 Ⅱ类、Ⅲ类标准的基础油,而加氢工艺是提高润滑油基础油质量的主要技术。目前,润滑油老三套传统生产工艺不论在国内还是国外均处于主导地位,而全加氢工艺代价较为昂贵,因此,出于经济考虑,采用传统的老三套工艺与加氢工艺结合。后记本国内外石油炼制工业现状比较(论文)是在石油商品学课程的马桂霞老师的悉心指导下完成的。马桂霞老师在设计(论文)进行过程中授予我大量的专业知识和实验方法,使我具备独立进行科研的能力。她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。在此,对李丽老师表示最崇高的敬意和诚挚的感谢!特别感谢我的父母,生育之情,养育之恩,无以回报。他们用实际行动深深影响着我、默默支持着我,一直以来对我的理解和支持是我得以顺利完成学业的重要保证。最后,感谢所有给予我关心、支持和帮助的亲人、师长和朋友们! 王敏 2009 年 5 月于北京 参考文献14[ 1]  催化重整科技情报站 2000 年年会会纪要[J ] . of 化重整通讯) ,2000 , (2) :97 - 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