加氢裂化尾油做蒸汽裂解工艺原料的研究和工业实践Word格式.docx
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大量的加氢裂化尾油（HVCO）可供蒸汽裂解使用.
工业实践表明,在轻柴油炉上裂解加氢裂化尾油,
乙烯单程收率与石脑油相当,工艺成熟,经济效益
好.
2加氢裂化尾油做裂解原料的特点
经过多年的摸索,大量实验室试验和近年来
成功的工业化应用,加氢裂化尾油做裂解原料有
以下特点:
（1）乙烯收率高,丙烯,丁二烯收率也高;
（2）裂解燃料油收率低;
（3）经补硫后,工业操作周期与直馏柴油相
当.
收稿日期:
20o7一l1一l9.
作者简介:
崔德春（1968一）男,高级工程师,1991年毕业于天
津大学化工系,现从事乙烯及配套技术的研究.
第20卷崔德春等.加氢裂化尾油做蒸汽裂解工艺原料的研究和工业实践
3加氢裂化尾油做裂解原料的使用情况
3.1我国加氢裂化尾油的使用情况
我国乙烯全行业共有20家乙烯生产企业,从
1992年开始使用加氢裂化尾油,到2006年使用加
氢裂化尾油的企业已有11家,2005年度加氢裂化
尾油的数量约占总原料量的16%.2006年由于两
套合资乙烯装置开工全部使用石脑油和轻柴油,
导致加氢裂化尾油比例下降（同时由于许多企业
没有分储分炼的措施,通常情况加氢裂化尾油与
轻柴油采用混合进料方式,导致统计上也存在一
定的误差）,但已超过轻柴油原料的比例.按照我
国乙烯工业的发展计划,正在建设和即将建设的
乙烯装置,均计划采用加氢裂化尾油作裂解原料,
使用加氢裂化尾油的比例还有上升的趋势,见表1.
表1加氢裂化尾油的使用与我国乙烯生产情况）
年份199720022004200520062）
磊尾油.96-s-s--o-29
乙烯量/Mt3.58465.41346.26377.13008.5500
原料量/Mt11.89417.25619.99722.69027.620
综合乙烯收率,%30.1431.3731.3431.4230.96
注:
1）数据取自2006年度乙烯生产情况报表.
2）扬子乙烯的轻柴油原料中90%以上是加氢裂化尾油,约使
用了1000kt/a,没有统计在内.
从我国几家大型乙烯厂加氢裂化尾油的使用
情况看,加氢裂化尾油已经成为这些生产企业的
主要原料（见表2）.随着加氢裂化尾油的大量使
用,各乙烯生产厂的平均乙烯收率与以往相比,也
有一定幅度的提高.
表22006年大型乙烯厂使用加氢裂化尾油情况）
项目燕山齐鲁上海1号吉化（大）扬子2
1）数据取自2006年乙烯生产情况报表.
2）扬子乙烯加氢裂化尾油中含有约10%的轻柴油.
3.2国外加氢裂化尾油的使用情况
VGO直接裂解,虽价格便宜,经济上有很大潜
力,但存在一些难以克服的缺点.为此,国外一些
公司对加氢裂化工艺未转化油（尾油）用作管式炉
的裂解原料做了大量研究.其中有代表性的是美
国Lurmnus公司和联合油公司共同开发的Uni.
cracking/FPP工艺和德国Linde公司Hydroconver.
sion工艺.其研究的目的是让VGO通过加氢和选
择性加氢裂化,使多环芳烃,杂环化合物和环烷芳
烃变为低沸点产品,从而得到富含烷烃和氢含量
高的优质裂解原料.这样,不仅可以代替AGO及
石脑油,而且可以减少不需要的裂解燃料油的产
量.
从1978年以来,国际上有Lummtls,Linde,
Shell,KTI,Kellogg等公司设计的乙烯装置取得了
使用加氢裂化尾油为裂解原料的工业经验.有报
道使用加氢裂化尾油的装置都集中在欧洲,因为
采用加氢裂化尾油作为裂解原料是有特定条件的
（即氢气来源,VGO的数量和市场原油结构）.这8
套装置其中有5套都是Lummus公司SRT系列的
裂解技术,有3套是Linde公司的Selase和Lscc裂
解技术,主要原因是这两个公司各自开发了适用
于重质油的对流段注汽技术.在1986年之前的4
套加氢裂化尾油裂解炉都是由石脑油（或轻柴油）
炉改造而成的.以后部分新建装置均在裂解炉设
计中考虑了加氢裂化尾油的操作弹性,其中东德
Leuna厂采用加氢裂化尾油干点最高达580oC,
BMCI值10～31,余热锅炉操作周期达到35～60
天,平均在4JD天左右.
近年来,由于欧洲乙烯生产能力增加幅度较
小,裂解原料结构相对稳定,使用加氢裂化尾油作
裂解原料的报道很少,规模比较小.
4加氢裂化工艺技术简介
加氢裂化技术以重质油（主要是直馏VGO）为
原料,其产品石脑油,煤油,柴油到未转化的尾油
均是低硫的清洁产品（或中间产品）.其中加氢裂
化尾油链烷烃含量高,BMCI值低,裂解三烯收率
与优质石脑油相当.因此,加氢裂化技术既是重
油轻质化的有效手段之一,也是生产优质裂解原
料的重要手段.
我国加氢裂化生产装置已有20多套,加工能
力近24000kt/a,加氢裂化技术发展到今天,其工
艺流程,催化剂制备及工程设备制造等都取得了
长足进步,基本上可以做到”量体裁衣”.按照目
乙烯工业第20卷
的产品不同,加氢裂化可分为中间馏分油型,石脑
油型,尾油型及灵活型等.
4.1不同加氢裂化技术的对比
加氢裂化技术经过几十年的研究,已成功开
发了高压,中压和缓和等不同压力等级的加氢裂
化工艺,见表3.
表3生产加氢裂化尾油的加氢裂化工艺的比较
工艺名称
原料
压力/MPa
尾油用途
转化率,%
尾油收率,%
投资费用,%
操作费用,%
高压加氢裂化中压加氢裂化缓和加氢裂化
减压蜡油减压蜡油减压蜡油
lO.0—20.08.0—10.03.5～8.0
裂解料,润滑油,Fc乙烯,润滑油,Fc裂解料,FCC
&
gt;
70&
50&
lt;
40
0—4030—6070
10070—8050—60
10070—8040—50
加氢裂化过程的反应压力不仅与设备投资,
能量消耗有着重要关系,而且影响中间产品的质
量,加氢裂化尾油性质也各有特点.
加氢裂化工艺是炼厂主要的生产中间馏分油
的二次加工工艺,使用具有裂化和加氢双重作用
的催化剂.炼油型加氢裂化产品以中间馏分航
煤,柴油为主;
化工型加氢裂化则生产较多的重石
脑油作催化重整原料.
加氢裂化的操作方式可以有全循环,部分循
环和一次通过3种工艺.全循环方式的加氢裂化
尾油中PAH（多环芳烃）容易积累,作为乙烯裂解
装置的原料,会在裂解过程中脱氢缩合及环化和
升华而形成结晶焦核,沉积在对流段和急冷锅炉
中并逐渐长大,最终形成严重的堵塞.作为裂解
原料时要进行预处理.部分循环和一次通过方式
的加氢裂化尾油具有良好的裂解性能和低结焦倾
向,成为工业大规模应用的裂解原料.
4.2不同加氢裂化技术生产的加氢裂化尾油性
质和裂解性能对比
不同加氢裂化工艺生产的加氢裂化尾油的原
料性质和裂解性能评价试验数据见表4.
在表3数据的基础上,比较表4的数据可看
出,缓和加氢裂化工艺尾油的BMCI值大,氢含量
低,原料中芳烃含量大于10%.裂解评价结果,乙
烯和三烯收率较低,与优质轻柴油原料的裂解主
要产品收率相当,经济效益不理想;
中压加氢改质
尾油是理想的裂解原料,但其工艺不如高压加氢
裂化灵活,对加氢原料的要求较高;
中压加氢裂化
工艺与高压加氢裂化相比,加氢方案灵活,尾油物
性和裂解性能相当,且中压加氢裂化工艺投资低,
具有一定竞争优势.
表4不同加氢裂化工艺尾油原料性质和裂解性能对比
4.3加氢裂化工艺条件对加氢裂化尾油原料性
质的影响
对于加氢裂化工艺而言,影响其产品尾油性
质的因素很多,如原料油性质,精制催化剂,裂化
催化剂,反应压力,精制反应深度,裂化反应深度
以及尾油馏分切割点的选择等等.
（1）采用相同的加氢裂化操作条件,催化剂和
反应深度,不同BMCI值的加氢原料.试验结果表
明,加氢裂化尾油的BMCI值与其原料的BMCI值
呈线性关系,加氢原料BMCI值越高则产品尾油的
BMCI值越高.
（2）在生产优质蒸汽裂解原料的加氢裂化技
术中,加氢精制段应选择芳烃加氢饱和能力强的
催化剂类型.由于精制反应温度提高20℃时,尾
油BMCI值下降不到2个单位.考虑到长周期运
转的需要,加氢精制反应温度不易太高.
（3）加氢裂化段催化剂性能对于产品尾油制
乙烯性能有显着的影响,在相同转化率条件下,不
同的裂化催化剂生成尾油的BMCI值最大可以相
差约6个单位.
（4）反应压力对加氢裂化尾油裂解制乙烯性
第20卷崔德春等,加氢裂化尾油做蒸汽裂解工艺原料的研究和工业实践
能有一定的影响.通常,氢分压每提高2.0MPa,
尾油BMCI值仅降低约1个单位,但加氢裂化生产
装置投资约增加20%.因此,在适宜的加氢反应
压力下操作,可望获得较佳的技术经济性.
（5）裂化反应温度的变化直接影响加氢裂化
反应深度,转化率和加氢裂化尾油性质.通常,转
化率越高,尾油BMCI值越低,转化率每增加10个
百分点,BMCI值下降3～4个单位.表明裂化反应
深度对加氢裂化尾油的裂解性能有明显的影晌,要
想获得低BMCI值尾油,必须保证一定的转化深度.
（6）对相同的加氢裂化尾油进行实沸点蒸馏,
分别得到大于270oC,320oC,350oC和大于370oC
等4个不同切割点的尾油馏分.尾油切重后其
BMCI值有所降低,与加氢裂化产品芳烃分布规律
是一致的,裂解性能也会有所提高.
综上所述,加氢裂化工艺的原料油性质,催化
剂,反应压力,精制和裂化反应深度以及切割点均
对加氢裂化尾油的原料性质和裂解性能有影响.
其中以原料油性质,催化剂类型以及裂化反应深
度的影响相对较大,特别是催化剂类型及裂化反
应深度的影响更为明显.
5加氢裂化尾油裂解性能和特点
5.1与石脑油原料裂解的收率对比
加氢裂化尾油作为优质的裂解原料,其高温
裂解主要产品收率和分布有明显的特点.虽然属
于重质馏分,与同样优质的直馏石蜡基大庆石脑
油裂解相比,在相同的裂解苛刻度条件下,单程乙
烯收率,丙烯收率和丁二烯收率高于石脑油裂解;
氢气收率,总三苯收率和裂解燃料油的收率低于
石脑油裂解,裂解气产率相当,见图1.
35
30
25
2O
料15
10
5
O
雾油氢气乙烯丙烯丁二烯总三苯裂解燃料油
裂解主要产品
图l相同裂解苛刻度下石脑油与加氢裂化
尾油裂解收率比较
5.2加氢裂化工艺生成的各段馏分的裂解性能
对比
加氢裂化工艺生成油可生产轻石脑油,重石
脑油,航煤,轻柴油和加氢裂化尾油.其中重石脑
油是为催化重整提供原料,航煤用于喷气燃料,轻
柴油是高质量的低凝柴油.表5为中国石油化工
股份有限公司石油化工科学研究院（RIPP）开发的
中压加氢裂化工艺技术的典型产品分布和各馏分
裂解收率.裂解性能评价试验结果表明:
轻石脑
油可做石脑油炉的进料;
重石脑油馏分,航煤馏分
和轻柴油馏分不适合做裂解原料;
加氢裂化尾油
在轻柴油工况裂解,单程乙烯和丙烯收率高.以
1000kt/a中压加氢裂化装置为例,直接可提供
568.1kt/a乙烯料.考虑到重整料替代直馏石脑
油,低凝柴油补充直馏轻柴油做裂解原料所造成
的燃料柴油的短缺,可提供约846.56kt/a乙烯料.
按乙烯收率平均综合30%算,1年可生产乙烯
250kt/a~右,如果按最大量加氢裂化尾油的方案
生产,乙烯产量还会更高.
表5典型中压加氢裂解技术产品分布和裂解收率
加氢原料常三,减一,减二线
加氢产品轻石脑油重石脑油航煤轻柴油
馏程范围/℃初～6565～165165—240240～320&
320
用途裂解料重整料喷气燃料低凝柴油裂解料
s096so,895
裂解收率（）,%
乙烯25.6620,5618.9820.1431.45
三烯47.2538.64364540.6955.23
5.3加氢裂化尾油裂解深度的选择
裂解加氢裂化尾油C0T（裂解炉出口温度）与
裂解苛刻度,裂解目标产品的收率,以及裂解选择
性的关系见表6.
表6加氢裂化尾油裂解炉出口温度与裂解苛刻度的关系
裂解炉出口温度/℃78O
50.70
O,61
0,301
80o
51.6o
0,54
O,327
82o
52,45
0.5O
O.354
83o
52.71
0.47
O.364
总三烯收率（）,%
苛刻度,&
/c3=/c2=
选择性’//c2=
1）/c;
的值越小,苛刻度则越大.
2）C?
/的值越大,选择性则越小.
随着裂解炉出口温度的提高,裂解的苛刻度
提高较快,到820oC时基本达到高深度裂解,总三
烯收率略有增加,但整个裂解反应过程中生成乙
烯的选择性一直在下降.说明加氢裂化尾油工业
应用时,裂解深度可高于轻柴油,但裂解炉出口温
度过高,对以乙烯为目标产品而言的经济效益是
不利的.
5.4加氢裂化尾油补硫量与抑制结焦
图2为裂解原料硫含量与裂解炉结焦量的关系.
好
如
器
图2裂解原料硫含量与裂解炉结焦量的关系
从图2可看出,经加氢裂化工艺后,加氢裂化
尾油做蒸汽裂解原料性质得到改善的同时,原料
中硫含量也降至10g/g左右.蒸汽裂解工业实
践表明,裂解原料严重缺硫将会在高温条件下使
炉管催化生焦的现象加剧.为使炉管钝化,减少
催化焦对裂解炉工业操作周期的影响,可以采用
直接补硫的方法.试验结果表明,补硫量达到一
定浓度后,基本可以达到抑制催化生焦的目的,又
可避免碱洗塔过大的负荷.
5.5加氢裂化尾油裂解液相产品的特点
5.5.1裂解液相产品全馏分的性质
在中等裂解苛刻度操作条件下,裂解加氢裂
化尾油得到的裂解液相产物（以下简称裂解油）的
性质与加氢裂化尾油原料性质见表7.裂解反应
后,裂解油的密度,粘度和馏程范围较原料均有不
同程度的提高,残炭量增加,氢含量大幅度下降.
大量试验数据表明,裂解原料的氢含量越高,生成
裂解油的氢含量相对越高,裂解油的氢含量不仅
与原料的氢含量有关,还与裂解深度有关.
表7加氢裂化尾油原料性质和裂解液相产物全馏分性质
裂解操作条件,裂解炉出口温度790℃;
水油比0.75w/w.
5.5.2裂解油窄馏分的性质
为进一步了解裂解油的性质,根据工业实践
流程的需要,将加氢裂化尾油裂解油经蒸馏切割
得到6段窄馏分,其物性数据和蒸馏收率见表8.
表8加氢裂化尾油裂解所得液相产物窄馏分性质
1）蒸馏收率合计98.72%,损失为1.28%.
从表8可知,裂解油中汽油馏分（）占50%～
55%（不同的乙烯装置,不同性质的尾油原料,不
同的汽油分馏塔的操作条件,不同切割点的裂解
汽油,收率也不尽相同）,大于360℃燃料油馏分
的量要高于204～360℃裂解柴油馏分.随着窄馏
分的变重,其密度,粘度值呈上升趋势,氢含量下
降.族组成分析结果表明,芳烃主要集中在204
360℃馏分中,馏分越重沥青质的含量越高.
5.5.3裂解深度对液相产物性质的影响
加氢裂化尾油裂解,选择不同的裂解深度,生
成裂解油的收率和相关性质见表9.总的来讲,加
氢裂化尾油裂解随着裂解炉出口温度的提高,裂
第20卷崔德春等.加氢裂化尾油做蒸汽裂解工艺原料的研究和工业实践?
23.
解油干点温度越来越高,馏分越重,相关性质越
差,收率呈下降趋势.裂解汽油馏分的密度增加,
大于180cc馏分的密度,50cc粘度和C7不溶物含
量增加,氢含量下降.因此,控制裂解原料合理的
裂解深度,不仅有利于裂解炉的操作周期,也有利
于裂解油的性质和汽油分馏塔的操作.
表9加氢裂化尾油裂解温度与液相产物性质的关系
裂解温度/”C770790810820
全馏分警34～.83记32～.5230～.9930.71
6工业应用加氢裂化尾油存在的问题及对策
由于历史原因,我国大部分裂解炉直接使用
加氢裂化尾油来代替轻柴油或轻蜡油原料,生产
装置流程或裂解炉等主要设备基本没有进行原则
性的改造.按加氢裂化尾油的设计要求和工业实
践,出现了以下较有代表性的问题.
（1）加氢裂化尾油在设计裂解温度条件下裂
解,裂解炉辐射段出现结焦严重,无法满足操作周
期的要求;
（2）最为严重的是出现了炉管弯头或连接处
出现腐蚀并断裂和炉管堵塞现象;
（3）余热锅炉结焦严重需重新设计;
（4）汽油分馏塔上部出现聚合物堵塞的现象;
下部急冷油出现粘度严重超标的现象.
目前主要采取的措施是用降低裂解温度和提
高裂解反应的稀释比的方法,来保证设计的裂解
炉操作周期.但是降温后乙烯产量存在明显下降
的情况,作为优质裂解原料的加氢裂化尾油裂解
生产低碳烯烃的潜力无法得到充分发挥;
提高稀
释比,导致能耗增加.因此,针对老装置使用加氢
裂化尾油,在控制加氢裂化尾油使用的比例的同
时,应该从以下几个方面着手:
（1）对流段防止结焦的措施.
对流段布局要调整,采用二次注汽技术.
（2）降低辐射段结焦的措施.
补硫或使用结焦抑制剂,适当控制裂解深度,
辐射段炉管适当加粗.
（3）延长余热锅炉操作周期的措施.
使用结焦抑制剂,扩大余热锅炉换热内管直
径,提高余热锅炉允许最高出口温度.
（4）解决急冷循环油粘度的措施.
可设置沥青汽提塔或降低油洗塔底温度,并
排放部分燃料油.
最有效的措施是在新装置的设计过程中,将
加氢裂化尾油作为主要原料考虑,设计专用的加
氢裂化尾油裂解炉和下游配套流程.
7作为蒸汽裂解原料的加氢裂化尾油质量标准
的制定
加氢裂化尾油作为一种优质的裂解原料,在
我国乙烯装置已成功推广,得到广泛应用.但由
于一般作为内部互供料,同时又是装置的副产品,
因此国内至今没有一个企业标准,国外有关这方
面报道也很少,仅看到很少几例.
不同加氢裂化工艺自身的特点决定了加氢裂
化尾油的性质存在较大差异.从统计数据看,我
国现有的大宗加氢裂化尾油原料主要来自高压加
氢裂化工艺和中压加氢裂化工艺.因此,急需建
立和制定作为蒸汽裂解制乙烯工艺的专用加氢裂
化尾油原料的质量标准,为提高我国乙烯工业的
水平提供保障.
8结论
（1）大量的科学试验和工业实践表明加氢裂
化尾油是优质的裂解原料,已在全球范围内的乙
烯裂解装置得到广泛应用.其中在我国占裂解总
原料量比例仅差于石脑油成为第二大原料,未来
使用加氢裂化尾油的比例还有上升的趋势.
（2）作为裂解原料的加氢裂化尾油主要来自
高压加氢裂化,中压加氢裂化,缓和加氢裂化和中
压加氢改质等4类装置.不同的加氢裂化工艺的
侧重点不同,得到的加氢裂化尾油性质也各具特
点,裂解主要目标产品收率和分布也有所不同.
（3）~11氢裂化工艺的原料油性质,催化剂,反
应压力,精制和裂化反应深度以及切割点均对加
氢裂化尾油的性质和裂解性能有影响.其中以原
料油性质,催化剂类型以及裂化反应深度的影响
相对较大,特别是催化剂类型及裂化反应深度的
影响更为明显.
（4）裂解操作工艺条件和裂解苛刻度的选择
对合理使用加氢裂化尾油原料,充分发挥裂解生
成目标产品的潜力同样非常重要,做到较高的目
标产品收率与设计的裂解炉操作周期的平衡是至
关重要的.
（5）在加氢裂化尾油在我国大部分乙烯生产
装置得到广泛应用的背景下,应尽快建立和制定
作为蒸汽裂解制乙烯工艺专用加氢裂化尾油原料
的质量标准,以便为提高我国乙烯工业的水平提
供保障.
?
氆滞寝?
齐鲁乙烯装置裂解炉规范化管理出成效
2007年齐鲁乙烯装置推行裂解炉特护承包和计划检修新型管理模式,使裂解炉平均运行周期达到
52.65天,同比提高13天.全年用能总量在增产乙烯8010t的基础上,节能16670t标准油.
该厂成立裂解炉特护承包小组,修订工业炉考核细则,坚持每月定时,定期,定点开展工作,及时分
析,讲评工业炉运行动态,不断完善各种管理制度,严格裂解炉烟气氧含量,排烟温度,炉壁表面温度,燃
烧状况和空气泄漏量的管理,控制和检查考核,实现裂解炉的计划检修.通过对裂解炉烟气含量的测定,
由单纯数据检测转化为运行指导和调整,找出问题的症结,及时进行处理.
新技术,新材料的应用,大幅提高裂解炉群的科技含量,使裂解炉群运行更经济,更科学.2OO6年10
月对BA101裂解炉进行改良性大修,辐射段炉管采用扭曲片,提高了裂解炉处理能力和热效率.对部分
裂解炉看火孔加纤维垫片,对流段炉管管束塞缝等改造,减少了裂解炉热能损耗.8台裂解炉汽包排污
线加装多级孔板改造,每年可节水10余万吨.BA111炉的底部火嘴改造,多台炉吹灰器改造等项目,起
到了降低能耗,提高设备运行质量的作用.摘自《乙烯工业快报））2008—02—15
吉化大乙烯年产突破700kt
2007年12月31日8时,吉化大乙烯装置生产乙烯738757t,突破700kt/a的奋斗目标.乙烯收率,
燃动能耗及加工损失率均完成了年初计划,实现了装置年达标.
2007年是乙烯装置三期扩建改造后的第二年,是化工装置检修后长周期运行的第三年,面对长周期
运行和裂解料结构质量变化带来的不利影响,该厂严细管理,着力建立各专业管理的
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