中国石油化工股份有限公司广州分公司-广州石油化工厂地址-广州石油化工厂基本情况
国内炼化一体化进展研究机构做出预测。到2035年时。世界范围内能源消耗里。石油产品所占比例会降低到28.50%。在2017年。这个数据是33.28%。不过化工产品经济价值占比呈增长态势。到2035年将达到50%。呈现出国有企业、民营企业与外资企业多元化发展的态势
其他炼化企业也在加快炼化一体化进程。比如，中国石油化工股份有限公司广州分公司的炼化一体化项目新建了206公顷的化工园区。在这个园区内，设立了9套化工装置，包括聚丙烯、高密度聚乙烯、聚乙烯、乙烯裂解等装置。另外，中国石油化工股份有限公司九江分公司设立了890 kt/a芳烃项目，以此助力企业加速炼化一体化转型升级。能源环境发生改变，技术不断革新。炼油型企业的炼化一体化会历经一系列变化。在简单一体化阶段，加氢裂化技术发挥着极为重要的作用。在完全一体化阶段，加氢裂化技术同样发挥着极为重要的作用。
加氢裂化技术助力炼化一体化
2.1 最大量生产催化重整原料加氢裂化技术
国内重石脑油资源短缺。蒸汽裂解制乙烯装置、催化重整装置和高辛烷值汽油调合对石脑油的争夺愈发严峻。加氢裂化装置能把减压蜡油、焦化蜡油、页岩油以及费托合成油等低附加值原料部分转化为重石脑油馏分。该重石脑油产品芳烃潜含量高。硫、氮含量低。是优质的催化重整装置原料。
科研机构对裂化温度、系统压力、工艺流程对加氢裂化装置生产重石脑油的影响展开研究。其结果分别见图1至3。从图1能看出，随着裂化温度升高，加氢裂化转化率明显上升。裂化温度每升高1摄氏度，重石脑油收率提高1.16%，重石脑油产品选择性降低0.29%。对于单程通过加氢裂化工艺而言。提高裂化温度。能在一定程度上提高重石脑油产品收率。然而。低附加值产品收率会随之增加。并且。重石脑油芳烃潜含量也会随之降低。所以。通过单一提高裂化温度来提高催化重整原料收率是不经济的。
图1 裂化温度对于加氢裂化增产重石脑油效果影响
从图2能够看出，氢分压对加氢裂化增产催化重整原料的影响，明显小于裂化温度的影响。体系压力每增加1 MPa，重石脑油收率会提高0.32%，重石脑油产品选择性会降低0.35%。与此同时，重石脑油产品的芳烃潜含量会有所降低，工艺化学氢耗会相应增加。所以，通过提高系统压力来增加加氢裂化重石脑油产品收率是不可行的。
图2 系统压力对于加氢裂化增产重石脑油效果影响
图3对全循环加氢裂化工艺和单程通过加氢裂化工艺增产催化重整原料的生产效果做了对比。全循环模式下，重石脑油收率可达68%左右。和单程通过模式相比，重石脑油产品收率增加了99.21%。采用全循环工艺模式进行加氢裂化，能够实现增产催化重整原料。
图3 工艺流程对于加氢裂化增产重石脑油效果影响
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为最大程度解决炼化企业对优质催化重整原料的需求 中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院开发了FMN系列最大量生产催化重整原料加氢裂化技术 该技术根据工艺流程特征可细分 其中包括FMN1工艺 即单段串联全循环工艺 还包括FMN2工艺 即两段全循环工艺FMN1工艺于低压环境下对直馏柴油进行加工。石脑油馏分（轻石脑油与重石脑油之和）整体收率接近93%。其中重石脑油收率为72%，芳烃潜含量为43.9%。轻石脑油链烷烃质量分数达95%，裂解制乙烯效益良好。在高压（A MPa）状态下加工减压蜡油。石脑油馏分整体收率近90%。其中重石脑油收率为74%，芳烃潜含量为46.0%，是优质的催化重整原料。轻石脑油馏分链烷烃质量分数超95%，可作为优质的蒸汽裂解制乙烯装置原料FMN2对减压蜡油进行加工。加工处于中压状态。压力为(A - 2)MPa。通过这样的加工。能够在较低氢分压的情况下。实现重石脑油馏分的最大量生产
黄澎等人对加氢裂化处理低温热解焦油生产催化重整原料的工艺展开研究。该工艺把悬浮床加氢裂化、固定床加氢裂化以及催化重整装置有机结合起来。它进一步扩大了原料范围。能实现把劣质、低附加值的低阶煤热解焦油定向转化为优质、高附加值的BTXE（苯、甲苯、二甲苯、乙苯）产品。低温热解焦油悬浮床加氢裂化生成的轻质油（370℃以下馏分）。其物化性质与传统化石燃料有明显区别。它氮质量分数高（>5000μg/g）。硫质量分数低（约350μg/g）。环烷烃 + 芳香烃质量分数近70%。该轻质油结构组成的特殊性为其作为催化重整原料提供了优秀的先决条件。研究结果显示，随着裂化温度上升，目标产品石脑油收率先增大随后减小。这是因为裂化温度增加，使得裂化活性进一步提升，轻组分气体产品收率进一步提高。最适宜的裂化温度为(T1 + 20)℃（见图4）
图4 裂化温度对于低阶煤热解焦油加氢裂化生产效果的影响
同时石脑油产品在不同裂化温度下芳烃潜含量为66.9%至73.1%，此含量远远高于常规化石能源加氢裂化石脑油产品的芳烃潜含量，常规产品芳烃潜含量为45%至50%。将其与以常规石脑油馏分为催化重整原料所得到的BTXE产品收率做比较，结果见图5。从图5能看出，苯、甲苯等BTXE收率显著增加，总体BTXE收率增长了84.2%。该研究证实了加氢裂化工艺能够达成煤热解重质油的高附加值利用。此工艺还能增加催化重整原料产量。以此来满足国内对重石脑油馏分的需求
图5展示了低阶煤热解焦油加氢裂化产物与常规石化重石脑油催化重整产物的比较情况
2.2 多产优质化工原料加氢裂化技术
2020年国内基础化工原料缺口达26 Mt。化工原料紧张成了亟待解决的能源危机。加氢裂化工艺尾油产品BMCI值（芳烃指数）低。轻石脑油产品链烷烃含量高。是优质的蒸汽裂解制乙烯原料。重石脑油产品芳烃潜含量高。是优质的催化重整装置原料。常规加氢裂化技术能提供大量优质化工原料。不过，它存在化学氢耗高的问题。还存在液体产品收率低的问题。各大研究机构在催化剂领域积极研究。各大研究机构在工艺领域也积极研究。目的是开发高效的多产优质化工原料加氢裂化技术。
FRIPP深入钻研开发系列化工型加氢裂化催化剂。为满足市场对化工原料的需求。有针对性地研发了多产化工原料型加氢裂化催化剂FC-52。还研发了FC-14。
FC-52的设计理念有两个方向。一个方向是酸性调变。另一个方向是孔道结构优化。通过这两个方向来实现稠环芳烃的优先吸附裂化。同时实现链烷烃的高度保留。FC - 52催化剂通过混捏法制成。其活性组分为Ni - Mo。该催化剂采用酸中心接触性能出色且孔道结构合理的ASSY分子筛。与常规USSY分子筛相比，它的物化性质有变化。总比表面积增长14.06%。介孔比表面积增长150%。总孔体积增长35.29%。介孔孔体积增加60%。酸量相应提高40%。将FC-52催化剂与常规裂化催化剂的催化性能作比较。分别控制单程转化率为60%和80%。此时，FC-52催化剂的裂化段温度，在单程转化率60%时降低2摄氏度，在单程转化率80%时降低3摄氏度。重石脑油选择性也有相应提高，在单程转化率60%时提高1.5%，在单程转化率80%时提高0.9%。芳烃潜含量同样提高，在单程转化率60%时提高1.7%，在单程转化率80%时提高0.9%。相应的，尾油BMCI值与参比催化剂所得尾油BMCI值相比，在单程转化率60%时降低11.61%，在单程转化率80%时降低12.66%。同时开展了FC - 52催化剂重复性考察。还进行了稳定性考察。也做了不同尾油切割方案考察。并且进行了不同原料油适应性考察。试验结果显示。FC - 52催化剂能够在更低能耗下生产化工产品。这些化工产品性质更为优异。可作为后续装置原料
FC-14催化剂孔径分布更集中。其平均孔径比传统加氢裂化催化剂增加40%。FC-14催化剂孔结构更合理。这有利于反应物吸附、产物脱附和扩散。目的是增加目标产物选择性。该催化剂活性组分为W-Ni体系。以改性分子筛为裂化组分。采用UDRM技术使活性组分分散度显著提高。FC-14催化剂在工业应用方面成果极为显著 图6展示的是FC-14催化剂工业应用的产品分布情况从图6能够知道，FC - 14催化剂加氢裂化活性合适，对目标产物的选择性高。它可以有效降低装置柴汽比。柴油收率只有15%。化工原料（轻重石脑油加上加氢尾油）总收率达到78.6%。其轻石脑油产品的链烷烃质量分数为77.04%，是优质的用于蒸汽裂解制乙烯的原料。重石脑油芳烃潜含量达到54.1%，能够作为催化重整装置的优质进料。同时加氢尾油的BMCI值低至10这一工业应用的结果显示。FC - 14催化剂可以满足企业生产需求。企业的生产需求是多产化工原料。
图6 FC-14催化剂工业应用产品分布
FRIPP在多产化工原料加氢裂化工艺开发方面成果显著。它先后开发出FMC1多产优质化工原料加氢裂化技术。还开发了FMC2最大限度生产优质化工原料的加氢裂化工艺技术。两种技术的典型工艺流程可见图7至8。中国石化某炼油厂运用FMC1多产优质化工原料加氢裂化技术进行实际生产。其结果显示，轻石脑油产品收率是9.15%。重石脑油产品收率为46.52%。加氢尾油产品收率为28.26%。可作为化工原料的产品总体收率达到了83.93%。这使得柴汽比显著降低。经济效益十分显著。
图7 FMC1技术工艺流程
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在中国石油抚顺石化分公司1.2 Mt/a柴油加氢裂化装置进行首次工业应用在这样的工艺条件下：装置氢分压为5.4 MPa，进料量是77.4 t/h，氢油比为1 040∶1，精制反应器平均温度为330.4 ℃，裂化反应器平均温度为352.8 ℃。重石脑油产品收率为38.7%，芳烃潜含量为45.62%，它是优质的催化重整进料。轻石脑油收率为6.2%，可作为蒸汽裂解制乙烯原料。尾油收率为24.1%，其BMCI值低至7.0，是非常优质的蒸汽裂解制乙烯原料。总体化工原料收率达到69%。
图8 FMC2技术工艺流程
2.3 烃类分子结构导向转化多产化工原料加氢裂化技术
加氢裂化技术能把重质原料转变为高附加值的化工原料。然而传统加氢裂化工艺中，化工原料收率与产品质量存在相互制约关系。若追求最大量的化工原料收率，那么化工原料产品质量会相应降低。FRIPP深入钻研加氢裂化的化学反应进程。探寻原料组成结构在反应进程中变化的动态规律。设计出强化反应进程的催化剂级配方案。把高裂化、低加氢活性的裂化催化剂。中裂化、中加氢活性的裂化催化剂。与低裂化、高加氢活性的裂化催化剂进行系统耦合。达成高附加值化工原料的生产该技术在某1.5 Mt/a加氢裂化装置实际应用。结果表明，能耗降低幅度超59.87 MJ/t。尾油的BMCI值降低了3至5单位。化工原料产品质量有显著提升。
国内炼化企业在装置设计和投产时常常有抱团现象，这使得转型升级难度比较大。2000年后，国内市场对柴油需求大，各大炼化企业的柴油精制装置数量比其他装置多，总体规模也比其他装置大。近年来柴油需求逐年减少。减少低价值柴油产品成主流需求。对常规柴油精制装置做较小改动升级为柴油加氢裂化装置。这既能显著降低柴油产量。又可为下游化工装置提供高芳烃潜含量的重整原料。还能提供低BMCI值的蒸汽裂解原料。能让企业灵活转型实现装置效益最大化中国石油四川石化分公司运用此技术，把企业原有的3.5 Mt/a柴油精制装置改造成3.0 Mt/a柴油加氢裂化装置。改造时有技术瓶颈。比如在反应器内体积不变时，部分精制催化剂换成加氢裂化催化剂，致使精制空速降低。反应器改造空间有限，加氢裂化装置操作难度大，氢耗显著增加。研究人员借助催化剂粒径与活性级配以及合理使用高活性体相法催化剂来突破上述技术瓶颈。柴油精制装置改造前后产物收率对比情况如图9所示。从图9能够看出，改造之前加氢柴油收率非常高，达到了98.18%。改造之后，在两种不同工况下，柴油收率下降了，分别降低为76.41%和83.10%。与此同时，相应的重石脑油收率达到了17.82%和12.98%。这使得装置柴汽比明显降低了。重石脑油产品的芳烃潜含量分别是56%和61%。这一含量明显比常规加氢裂化装置重石脑油的芳烃潜含量更优。所以它是优质的催化重整装置进料。加氢柴油的BMCI值从改造前的31.3降到了19.4和29.4在工况1的操作条件下，通过分馏调整，能够使加氢柴油的BMCI值降低至16。目标化工原料（重石脑油+加氢柴油）的总收率达到50%以上。
图9 柴油精制装置改造前后产物收率对比
总结
炼油工业快速发展。国内产能过剩矛盾日益凸显。产品结构急需调整。在国家政策指导要求下。石化企业通过炼化一体化实现转型升级、提质增效成主流技术路线。加氢裂化技术有原料来源广、产品分布调整灵活、产物性质优异等优点。它是炼油企业炼化一体化总流程中最重要的关键环节。
最大量生产催化重整原料的加氢裂化技术，石脑油馏分整体收率接近90%。其中重石脑油收率为74%，芳烃潜含量为46.0%，是优质的催化重整进料。该技术能扩大原料来源范围，可加工处理低温热解焦油。其重石脑油产品的芳烃潜含量，明显高于由常规石化原料制得的重石脑油芳烃潜含量。催化重整得到的BTXE产品收率大大增加。
多产优质化工原料技术得到开发。催化剂也得到开发。这大大增加了化工原料的总体收率，收率为83.93%。经济效益显著。能明显降低柴汽比。还可为下游装置提供优质化工原料。经济效益显著
烃类分子结构导向转化多产化工原料加氢裂化技术能突破产物收率与产品质量的相互制约。它可根据原料的动态变化规律，设计出强化反应过程的裂化催化剂级配方案。此技术能在提升产品质量的同时，进一步提高化工原料产物收率。
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