某某地汽柴油加氢项目可行性研究报告装置设计规模60万吨年.docx

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某某地汽柴油加氢项目可行性研究报告装置设计规模60万吨年

XXXX炼厂汽柴油加氢

可行性研究报告

1.概述（5）

2.原料与产品（10）

3.生产规模及产品方案（14）

4.工艺技术方案（14）

5.建设地区自然条件（44）

6.总图、土建（44）

7.公用工程及辅助设施（53）

8.节能（70）

9.环保、劳动安全卫生（71）

10.投资估算及资金筹措（78）

11.财务评价（83）

1概述

“十五”期间，a炼油化工股份有限公司预计原油加工量达到350万吨/年，硫含量约1.0%，届时各种柴油和焦化汽油的硫含量将大幅度增加。

按照柴油新标准的要求，需要大幅度提高柴油产品加氢能力和加氢深度。

2000年公司加工原油硫含量平均0.9%，各种柴油和焦化汽油的数量及硫含量情况如下表：

原料油

直馏柴油

催化柴油

焦化柴油

焦化汽油

数量,万吨

65

47

17

9

硫含量,ppm

3500

7000

8000

6000

2002年1月1日开始，在全国范围内，城市车用柴油将执行GB252-2000标准，其中要求硫含量不大于2000ppm、十六烷值大于45。

北京、上海、广州三大中心城市从2003年1月1日开始执行世界燃料规范II类清洁柴油标准，其中要求硫含量不大于300ppm，十六烷值不小于53，总芳烃含量≯25%（重），多环芳烃≯5%（重），质量要求十分苛刻。

目前该公司的汽柴油加氢装置仅为60万吨/年，即使全部用于柴油加氢，出厂柴油硫含量仍高达2200-2500ppm，氧化安定性也达不到标准，而且该装置是按一般加氢精制设计的，根本没有深度脱硫脱芳，大幅度提高十六烷值的功能，不能生产清洁柴油。

另外，公司每年生产焦化汽油9万吨左右，也需要加氢处理后才能出厂或进重整装置。

a炼油化工股份有限公司毗邻北京，北京是重要的销售市场，如果该厂没有生产清洁柴油的能力，将必然被市场所淘汰。

从2006年1月1日开始，将在全国执行世界燃料规范II类清洁柴油标准，实际上，现在离那一天并不遥远，为了公司的生存和发展，现在就应当未雨绸缪，早做准备，扩大并完善柴油生产能力。

因此该公司的汽柴油加氢能力急需扩大，档次急待提高。

该装置的公称设计能力为60万吨/年，但是，为了解决目前产品不能出厂的燃眉之急，决定长周期定货的设备，如反应器、压缩机、高压分离器等暂时利旧，使装置能够在40万吨/年的状态下操作，尽快地发挥作用，待这些设备到货更换之后再将处理能力提高到60万吨/年。

届时公司汽柴油加氢精制能力达到120万吨/年（包括原有60万吨/年加氢装置）,这两套加氢装置将能够处理全部的焦化汽油、焦化柴油、催化柴油和直馏柴油。

现在该公司的重整装置已决定扩容，1万吨/年制氢装置已经建成，届时本装置的氢源可以保证。

近些年来，随着加氢工艺的日益成熟，催化剂研制和生产技术不断发展，柴油加氢精制工艺已经成为炼油厂改善油品质量重要的手段之一。

国内的研究单位在清洁燃料的生产工艺技术方面做了许多开发性的工作，为设计和建设新型清洁燃料生产装置创造了条件，使其成为可能。

1.1项目编制的依据

（1）a炼油化工股份有限公司关于委托编制《新建60万吨/年柴油加氢精制装置可行性研究报告》的函（2002年6月25日）

（3）抚顺石油化工科学研究院提出的《60万吨/年汽柴油加氢精制装置可行性研究基础数据》2002年6月25日。

1.2编制原则

本可行性研究的编制原则如下：

（1）采用先进、可靠的柴油加氢精制工艺；

（2）尽可能的节省投资，同时为今后进一步发展留有适当余地；

（3）仪表采用DCS控制系统；

（4）设备选用技术先进、质量可靠、性能价格等比较好的产品，在此基础上尽量选用国内产品。

（5）尽量依托老厂的现有条件，以收到投资省、见效快的效果。

1.3项目的范围

该汽柴油加氢精制装置的可行性研究分为近期和远期两种方案。

近期方案要求精制柴油达到国家现行柴油标准（但其中要求硫含量降低到≯300ppm），不考虑脱芳；远期方案要求精制柴油达到Ⅱ类清洁柴油标准。

可行性研究按近期技术方案计算投资，进行经济评价；在流程和平面上，为将来实施远期方案提供方便及可能性。

可行性研究只涉及装置边界线之内的工程内容。

1.4研究结果

1.4.1装置概况

（1）装置的组成

本装置由反应和分馏两部分组成。

（2）装置规模

根据该公司总流程安排，装置设计规模60万吨/年。

年开工8000小时。

（3）技术特点

本装置采用中国石化集团公司抚顺石油化工科学研究院开发的FH-98加氢精制催化剂。

反应部分采用成熟的炉前混氢流程；分馏部分采用过热蒸汽汽提；催化剂采用湿法予硫化和器外再生工艺。

1.4.2原料油

本装置原料油由直馏柴油、焦化柴油、催化柴油及焦化汽油组成，它们的混合比例为：

11：

20：

20：

9

1.4.3本装置主要产品是精制柴油，同时副产少量粗汽油和气体

产品

近期

远期

精制柴油，万吨/年

52.086

51.576

汽油，万吨/年

7.536

8.244

注：

上表为运转初期数据

1.4.4设备

设备概况本装置共有主要设备84台，其中：

反应器1台

塔器1台

容器13台

加热炉2座

换热器10台

空冷器16片

泵11台

压缩机2台

其它小型设备7台

1.4.5国产化

为了尽量节省投资，在质量有保证的前提下，尽量选用国产设备及器材。

但根据目前的实际情况，下列项目初步按引进考虑：

（1）DCS系统；

（2）高压调节阀，智能变送器，安全栅；

（3）合金炉管；

（4）往复式压缩机。

1.4.6三废治理概况

污水采用清污分流的原则分别处理：

含硫污水送至含硫污水汽提装置，处理后送到污水处理场，处理合格后排放。

含油污水排至污水处理场处理，合格后排放。

废气主要是加热炉烟气，高空排放符合国家污染物排放标准的规定；装置开停工及不正常操作时排放的烃类气体密闭排入火炬系统；汽提塔顶不凝气、低分气送出装置去全厂气体脱硫装置处理。

装置排放的废渣主要是废催化剂和设备防腐用后的碱渣，废催化剂填埋处理，碱渣由全厂集中处理。

装置内的噪声主要来自加热炉、机泵、压缩机等。

选用低噪声火嘴、电机，以减少噪声污染。

1.4.7占地面积：

6690平方米

1.4.8能耗：

1090.16MJ/t（原料）

1.4.9总定员：

26人

1.4.10投资：

按近期计算：

建设投资：

11832万元（其中外汇191.06万美元）;

1.4.12结论

（1）原料油来自本厂的催化、焦化、蒸馏等装置，所需新氢气来自重整及制氢装置，原料落实。

（2）近期产品为符合现行国家标准（GB252-2000）的优质轻柴油，远期为低硫、低芳烃、高十六烷值Ⅱ类清洁柴油，有较强的市场竞争能力。

（3）可充分依托老厂的公用工程设施，有较好的建设条件。

（4）采用抚研院的FH-98催化剂，有工业应用经验，技术先进可靠。

（5）采用集散型控制系统（DCS），可以实现先进可靠的过程控制、数据采集及处理。

（6）生产过程中的三废都得到有效的控制和治理，符合环保要求。

（7）工艺流程设计、设备设计，电气、仪表的选型等均可满足高温、高压、临氢条件下的安全要求。

（8）该工程内部收益率（对C方案而言）为12.08%，全部投资在8.1年内即可回收，有较好的经济效益及社会效益。

该项目的建设是必要的，可行的。

2原料与产品

2.1原料来源

2.1.1本装置的原料油来自催化裂化、常减压、焦化等装置，下面列出这些原料油的性质：

表2.1原料油性质

原料名称

焦化汽油*

焦化柴油

直馏柴油

催化柴油

混合油

处理量，万吨/年

9

20

11

20

60

混合比例，wt%

15.0

33.3

18.4

33.3

100

油品性质：

密度（20℃）,g/cm3

0.7559

0.8410

0.8277

0.8902

0.842

硫含量,ppm

5000

6918

3511

8410

6500

碱氮含量,ppm

100

828.4

53.2

169.7

357

芳烃,m%

-

32

20

56

39（柴油中）

溴价,gBr/100g

72.06

26.53

3.76

19.20

26.7

胶质,mg/100ml

-

225.6

8.0

54.8

115

粘度（20℃）,mm2/s

-

4.873

5.366

5.239

-

苯胺点，℃

-

62.9

77.5

<29

-

凝点，℃

-

-

-2

-3

-

酸度,mgKOH/100ml

-

7.64

4.39

4.13

-

馏程ASTMB86℃

初馏点

10%

50%

90%

干点

47

82

123

162

180

173

220

275

337

353

208

245

285

328

339

215

237

285

344

362

55

157

267

335

362

十六烷值

-

49

56

33

-

2.1.2新氢

重整氢：

温度40℃；压力1.2MPa（G）

组成

H2

CH4

C2H6

C3H8

C4H+10

合计

（体%）

87.9

2.3

3.6

2.8

3.4

100

该公司有重整氢、PSA提纯氢、1万吨/年制氢，总产氢能力24154吨/年，有原60万吨/年加氢、新建60万吨/年加氢和5万吨/年己内酰胺三套装置用氢，总量24154吨/年，供需平衡。

2.1.3催化剂

表2.1-2

催化剂

FH-98

形状

尺寸

WO3，m%

MoO3，m%

NiO，m%

孔容，ml/g

比表面积，m2/g

破碎强度，N/cm

装填堆比，g/ml

三叶草

（2.3,3.0）×（2-8）

37-21

8-10

3.5-5.5

≮0.25

≮120

≮150

0.80-0.88

注：

催化剂理化性质由抚顺石油化工科学研究院提供。

2.2产品性质

近期方案产品性质表2.2-1

运转时间

初期

末期

油品名称

汽油

柴油

汽油

柴油

油品性质：

密度（20℃），g/cm3

硫含量，ppm

碱氮，ppm

溴价，gBr/100g

酸度，mgKOH/100ml

实际胶质，mg/100ml

氧化安定性，mg/100ml

芳烃，m%

十六烷指数

馏程，℃

IBP

10%

50%

90%

FBP

0.7518

28

<1.0

0.5

-

-

-

-

-

50

85

122

145

165

0.8492

240

60

1.4

0.56

20

1.2

29

48

185

242

282

334

362

0.7508

24

<1.0

0.6

-

-

-

-

-

50

86

122

146

165

0.8486

280

80

1.8

0.64

40

1.8

31

47

184

241

281

332

362

远期方案产品性质

表2.2-2

运转时间

初期

末期

油品名称

汽油

柴油

汽油

柴油

油品性质：

密度（20℃），g/cm3

硫含量，ppm

碱氮，ppm

溴价，gBr/100g

酸度，mgKOH/100ml

实际胶质，mg/100ml

氧化安定性，mg/100ml

凝固点，℃

芳烃，m%

十六烷指数

馏程，℃

IBP

10%

50%

90%

FBP

0.7514

2

<1.0

0.3

-

-

-

-

-

-

50

85

122

145

165

0.8232

10

2

1.0

0.42

20

1.0

-6

21

55

185

242

282

334

362

0.7502

5

<1.0

0.4

-

-

-

-

-

-

50

86

122

146

165

0.8204

15

5

1.5

0.56

40

1.5

-7

23

54

184

241

281

332

362

注：

产品性质由石科院提供。

3生产规模及产品方案

3.1生产规模

根据全厂总工艺流程的安排，本装置生产规模为60万吨/年，年开工时间为8000小时。

3.2产品方案

产品方案按近期和远期两种考虑，以近期为主。

近期生产硫含量小于300ppm，不考虑脱除芳烃，可满足现行国家标准（GB252-2000）的优质柴油；远期生产可满足世界燃料规范II类清洁型柴油。

4工艺技术方案

4.1工艺技术方案选择

4.1.1国内外技术状况和技术特点

近年来，随着国内外柴油产品质量要求的提高，加氢工艺的日益成熟，催化剂研制和生产技术不断发展，柴油加氢精制已经成为炼油厂的重要加工装置，技术成熟且有丰富的生产经验。

（1）国内柴油加氢技术概况：

国内从五十年代就开始了加氢技术和催化剂的研究工作。

到目前为止，国内在加氢工艺、催化剂的研制和生产能力以及设备制造方面等均已达到一定水平。

目前国内已有各种加氢精制装置，例如：

柴油加氢、汽油加氢、石蜡加氢、润滑油加氢、催化原料油加氢予精制等等；从规模来看，从15万吨/年，直到200万吨/年都有；压力等级从25kg/cm2氢分压到70kg/cm2氢分压。

全国各个石化公司的炼厂几乎都有几套加氢精制装置，它已成为炼厂不可缺少的重要而常见的工艺装置。

柴油加氢除了需引进少量关键设备和仪表外，其余完全可以立足于国内。

随着国家推行可持续发展战略，对环保越来越重视，生产和使用清洁燃料问题已经提到重要的议事日程上来，设计和建设可生产清洁燃料的工业装置是我们当前重要的任务。

　　　　　“世界燃料规范”对柴油的部分要求表4.1-1

项目

2000年

Ⅱ类

Ⅲ类

硫含量%（m/m）≯

0.05

0.03

0.003

十六烷值≮

48

53

55

芳烃含量，%（m/m）≯

-

25

10

多环芳烃，%（m/m）≯

-

5

1

95%馏出温度，℃≯

370

355

340

喷嘴清净度（空气流量损失）%（m/m）≯

-

85

85

目前我国的炼油行业正在积极规划生产清洁燃料的问题，这使加氢工艺面临重大发展机遇。

（2）国外柴油加氢技术概况：

从国外情况看，柴油加氢技术到七十年代已经趋于成熟,催化剂已经商品化。

由于重馏分油（>500℃馏分）和渣油加氢处理催化剂的开发研制,又促进了馏分油加氢催化剂和技术的改进。

各种馏分油的加氢精制是炼油厂中最常使用的工艺过程。

（3）工艺流程方案

国内外柴油加氢精制主要有两种工艺流程方案：

一种是采用汽提塔，进料与反应产物换热，为汽提塔提供热量，塔底用直接蒸汽汽提。

另一种流程方案是产品分馏采用重沸炉汽提，采用这种流程的也有几套装置。

（4）催化剂预硫化

催化剂的预硫化有两种方法：

一种是干法硫化，一种是湿法硫化。

国外催化剂普遍采用干法硫化。

而在国内加氢精制装置的催化剂预硫化两种方法都有，但大多采用湿法硫化，积累了大量的实际操作经验。

4.1.2工艺技术方案选择

目前，国内开发柴油加氢精制，深度脱硫脱芳技术，主要有两家，即北京“石科院”和“抚研院”。

两种技术各有千秋。

石科院的工艺是采用RN-10单-精制催化剂，近期采用高空速，进行浅度加氢精制，可以生产满足现行国家标准的柴油，当远期需要生产清洁柴油时，则采用降低空速的办法达到要求。

抚研院，近些年先后推出PH-5，FH-5A和FH-98柴油精制催化剂，并已在镇海、茂名、金陵、齐鲁、安庆等多套汽柴油加氢精制装置上使用。

其中最新一代的FH-98有较高的脱硫，脱氮和芳烃饱和的活性。

在中压下，采用单剂、单段流程，可以从直馏、催化、焦化等柴油生产低硫低芳的清洁柴油。

关于生产清洁柴油，工艺技术正处于开发和完善阶段，今后随着研究工作的深入，工业装置的实际运行，技术将逐渐成熟起来。

该报告，暂时按FH-98的数据编写的，到底选用何种催化剂，哪种技术更适合本装置的具体情况，将在工程设计阶段最终确定。

本装置反应部分采用炉前混氢流程，汽提塔用蒸汽汽提方案。

4.2物料平衡

按每年开工生产8000小时计。

近期物料平衡初期工况表4.2-1

项目

物料名称

重%

千克/时

万吨/年

备注

进

料

原料油

100

75000

60

氢气

0.89

667.5

0.534

纯氢

合计

100.89

75667.5

60.534

出

料

含硫气体

0.84

630

0.504

汽油

13.24

9930

7.944

柴油

86.81

65107.5

52.086

合计

100.89

75667.5

60.534

近期物料平衡：

末期工况表4.2-2

项目

物料名称

重%

千克/时

万吨/年

备注

进

原料油

100

75000

60

料

氢气

0.87

652.5

0.522

纯氢

合计

100.87

75652.5

60.522

出

含硫气体

0.82

615

0.492

汽油

14.27

10702.5

8.562

料

柴油

85.78

64335

51.468

合计

100.87

75652.5

60.522

远期物料平衡：

初期工况表4.2-3

项目

物料

重%

千克/时

万吨/年

备注

进

料

原料油

100

75000

60

氢气

1.6

1200

0.96

纯氢

合计

101.6

76200

60.96

出

料

含硫气体

1.08

810

0.648

汽油

14.56

10920

8.736

柴油

85.96

64470

51.576

合计

101.6

76200

60.96

远期物料平衡：

末期工况表4.2-4

项目

物料名称

重%

千克/时

万吨/年

备注

进

原料油

100

75000

60

料

氢气

1.6

1200

0.96

纯氢

合计

101.6

76200

60.96

出

含硫气体

1.08

810

0.648

汽油

15.88

11910

9.528

料

柴油

84.64

63480

50.784

合计

101.6

76200

60.96

注：

物料平衡以化学耗氢计。

4.3主要操作条件

4.3.1反应条件（暂按FH-98）

反应器入口压力MPa（g）8.0

反应平均温度,℃（SOR/EOR）330/356（近期）,356/368（二反，远期）

空速,h-12.0（近期）,1.0（远期）

氢油比,Nm3/m3400（近期）,400（远期）

化学耗氢m%（SOR/EOR）0.89/0.87（近期）,1.6/1.6（远期）

4.3.2汽提塔

塔顶压力,Mpa（g）0.35

进料温度,℃245-250

4.3.3高压分离器

操作压力,MPa（g）7.5～8.0

操作温度,℃50

4.3.4低压分离器

操作压力Mpa（g）0.9

操作温度,℃50

4.4生产工艺流程

4.4.1反应部分

原料油用泵抽入装置，经过滤后进入滤后原料缓冲罐，再由反应进料泵抽出升压后，先与氢气混合，再与加氢精制反应产物进行换热，然后经加热炉加热至要求温度，自上而下流经加氢精制反应器。

在反应器中，原料油和氢气在催化剂作用下，进行加氢脱硫、脱氮、烯烃饱和等精制反应。

近期只上一台反应器，远期需要生产II类清洁柴油时，再增加第二反应器。

从加氢精制反应器出来的反应产物与混氢原料及低分油换热后，再进入反应产物空冷器，冷却至50℃左右进入高压分离器进行油,水，汽三相分离。

为了防止加氢反应生成的硫化氢和氨在低温下生成铵盐，堵塞空冷器,在空冷器前注入洗涤水。

高压分离器顶气体经循环氢压缩机升压后，与新氢混合，返回到反应系统。

为保证必要的氢浓度，高分顶须连续排放一定量的尾氢。

从高压分离器中部出来的液体减压后进到低压分离器，继续进行油、水、汽三相分离。

油相去分馏部分。

从高压分离器及低压分离器底部出来的含硫含铵污水经减压后，送至污水汽提装置处理。

4.4.2分馏系统

低分油经与精制柴油及反应产物换热、分馏进料加热炉加热后进入产品分馏塔。

塔顶油气经空冷器、水冷器冷凝冷却到40℃，进入塔顶回流罐。

其中液体一部分作为塔顶回流，另一部分作为粗汽油送出装置外。

含硫气体去气体脱硫装置处理。

从塔底出来的精制柴油，由泵抽出，先与低分油换热，再经空冷器、水冷器冷却到50℃，作为产品送出装置。

4.5自动控制

4.5.1自动控制水平

本装置工艺操作压力高，工艺介质易燃易爆，部分介质有腐蚀及毒性，故对自控仪表的选型，防爆，防腐要求严格。

为保证装置安全，平稳，长周期，满负荷和高质量运行，并为装置的先进控制，优化控制和信息管理建立基础，本装置采用分散型控制系统即DCS。

通过DCS对各工艺过程进行集中控制，监测，记录和报警。

DCS显示全面，直观，精确，控制可靠，操作方便，已广泛地应用于石油化工生产装置中。

为保证操作人员和生产装置的安全，设置了一套独立的ESD紧急停车与安全联锁系统。

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在有可燃气体或有毒气体泄漏的地方，设置可燃气体和有毒气体检测报警器。

4.5.2主要控制方案：

●本装置的大部分控制方案均以单参数控制为主，同时根据工艺过程要求，设置复杂控制回路如串级控制等。

●原料油缓冲罐及反应产物注水罐采用氮气密封，为保证其压力，采用压力分程控制，分别控制密封氮气和放空氮气。

●加氢反应炉出口温度控制燃料气流量。

分馏塔进料加热炉出口温度与燃料气流量串级控制。

●加氢精制反应器分段设置了差压指示，并有总压差指示。

床层灵敏点温度设有温度检测。

●冷高压分离器设有液位控制及界位控制，液位及界位远传仪表均为两套,其中一套用于控制,另一套用于实现联锁和指示报警,保证操作安全.

●低压分离器设有液位控制，界位控制和压力控制。

●产品分馏塔设有塔顶温度与塔顶回流量串级控制。

4.5.3为保护操作人员和生产装置的安全,本装置设置的主要紧急停车联锁保护项目有:

●紧急放空系统:

当加氢装置发生异常情况,可