渣油加氫生產技術進展

冉碩

摘要：面對石油資源短缺、原油性質趨于劣質化、燃油質量標準不斷升級以及環保要求日益嚴格，煉油廠的技術加工路線要根據原油性質和產品要求，綜合考慮投資、效益、環保等因素進行優化選擇，其中重油加工路線成為全廠加工技術路線的核心，而渣油加氫技術的選擇十分關鍵。

關鍵詞：渣油；加氫路線；生產技術

引言

重質化和劣質化（高硫、高酸等）是世界原油質量變化的主要趨勢。重質、劣質原油總量巨大，劣質重油的高效加工利用已成為當今煉油工業面臨的重大挑戰和機遇。隨著市場需求的變化和環保要求的日益提高，重油高效加工技術的研發和應用除了要消除原油質量重劣質化等帶來的不利影響，還要積極應對油品需求結構變化、環保及節能要求逐步提高等挑戰。重油尤其是渣油的高效加工和充分利用成為世界煉油工業關注的焦點。為此，在接下來的文章中，將圍繞渣油加氫生產技術進展進行詳細的分析。

1.加氫路線與脫碳路線

目前比較成熟的技術分為兩大類，一是加氫路線，二是脫碳路線。前者主要是各種加氫處理技術，包括固定床、移動床、沸騰床、懸浮床等技術；后者主要包括重油催化裂化、延遲焦化、溶劑脫瀝青等技術。在重質原油加工利用上，加氫路線較脫碳路線的重油轉化深度高、輕油收率高、資源利用率高，但由于反應條件苛刻，流程復雜，能耗也比脫碳路線高。從當前多種重油加工組合工藝的投資及效益情況，可以看出，渣油加氫組合工藝無論投資與效益都要好于其他組合工藝。為了滿足日益嚴格的環保要求，提高資源利用率，提高企業經濟效益，渣油加工選擇加氫路線會越來越多。我國規劃建設的大型煉油廠除特殊情況外，渣油加工基本都選擇渣油加氫工藝。

2.渣油加氫技術

2.1固定床加氫處理技術

固定床加氫工藝是通過不同床層的不同類型催化劑，對重油中的金屬雜原子和硫、氮元素進行脫除以及對重組分進行改質。以孤島原油減壓渣油為例，脫金屬率為70%～75%、脫硫率為85%～90%、脫氮率為65%～70%、脫殘炭率為55%～60%，膠質的轉化率可以達到60%～65%，密度、黏度都有一定程度的降低，因此該工藝的未轉化油（加氫尾油）性質較為優良，是較好的催化裂化摻和料。由于固定床加氫反應器的第一個床層容易堵塞，產生壓力降，影響裝置操作周期，所以要求原料中的總金屬含量小于150μg/g，瀝青質含量也不宜超過5%。固定床加氫工藝的單程轉化率較低，需要有較大規模的重油催化裂化裝置、柴油加氫精制裝置配套，產品中柴、汽油收率較低。固定床渣油加氫技術國際先進水平的代表是CLG公司、UOP公司和Axens公司。CLG公司是由Chevron與ABBLummusGolabl共同組建的一家技術公司，采用CLG專利技術的渣油加氫能力占全球的50%以上，我國第一套齊魯石化VRDS渣油加氫裝置便是采用Chevron的專利技術，后齊魯石化又采用CLG的UFR上流式反應器技術對裝置進行了擴能改造。大連石化300×104t/a渣油加氫裝置同樣采用CLG公司技術，2008年開車成功。UOP公司是世界上最早擁有渣油加氫技術的專利技術公司，其渣油加氫工藝占全球渣油加氫市場30%以上的份額，具有很成熟的技術和經驗，我國大連西太平洋公司采用UNOCAL（UOP）公司的ARDS（常壓渣油加氫脫硫）專利技術，已成功運轉多年。Axens為法國IFP公司下屬的技術公司，其渣油加氫工藝在國外有多家用戶，近年來市場份額明顯提高。Axens的可在線切換反應器（PRS）專利技術能夠降低反應壓降、延長運行周期、減少催化劑裝填量。韓國雙龍煉油廠的渣油加氫裝置是最早、也是最具代表性的采用PRS技術的渣油加氫裝置，該技術可加工100%減壓渣油，裝置已成功運行10余年，并且進行過超過10次的催化劑切換工況。

2.2沸騰床加氫技術

沸騰床加氫裂化是指反應器中催化劑與重油構成流體流動的特征，重油從反應器下部送入，自下向上流動，催化劑處于運動狀態，好像沸騰液體。其原料油適應性廣，反應器內溫度均勻，催化劑可在線加入和排除，運行周期長，傳質傳熱好，渣油轉化率高，裝置操作靈活。目前，沸騰床加氫裂化技術主要有氫-油法（H-Oil）加氫裂化過程和LC-Fining法加氫裂化過程。沸騰床加氫裂化約占重油高壓加氫裂化技術15%的份額。H-Oil加氫裂化過程是由IFP北美分公司研究開發的，1963年在美國查理斯湖煉油廠建成第一套工業化裝置，處理能力30×104t/a。H-Oil過程可與催化裂化、溶劑脫瀝青、焦化、餾分油加氫裂化、部分氧化制氫過程組成聯合工藝，提高了產品的靈活性。H-Oil沸騰床加氫技術在處理和裂化較重的原料（如減壓渣油）方面很有效果[1]。該技術通過反應器出口有足夠的氫分壓來獲得較高的操作壓力，進而實現裝置的穩定運行。LC-Fining法加氫裂化過程由CLG公司擁有，于1984年在美國得克薩斯城煉油廠建成投產，加工能力300×104t/a。該裝置采用美國氰胺公司生產的擠條型CoMo/AlaO催化劑，新鮮催化劑的金屬容量為60%。該過程需要較高的反應溫度和操作壓力，可以加工多種原油的減壓渣油，渣油轉化率為60%，脫硫率為80%，脫金屬率為88%，脫殘炭率為62%。LC-Fining法加氫裂化過程已成功開發出高轉化率工藝，轉化率可由原來的60%～80%提高到95%。LC-Fining加工油砂瀝青技術優勢較強，且有成功操作經驗，有3套加工油砂瀝青的裝置已運轉多年。LC-Fining反應器與H-Oil反應器最主要的區別是H-Oil反應器使用外循環泵，而LC-Fining反應器使用的是內循環泵。

2.3懸浮床加氫技術

提高石油資源利用率的關鍵是要把減壓渣油最大限度地轉化為運輸燃料，特別是柴油，現有的幾種渣油加工技術都存在一些局限性。為此，一些大石油公司推出了渣油懸浮床加氫裂化技術，具有代表性的工藝有EST、VRSH和Uniflex。埃尼公司的懸浮床加氫裂化技術EST可將非常規原油（如加拿大油砂瀝青）轉化成餾分油而不產生燃料油[2]，已在意大利南部埃尼公司的Taranto煉廠成功通過試驗，脫金屬率99%、脫殘炭率98%、脫硫率82%，蠟油、柴油、石腦油產率達85%以上，第一套100×104t/a裝置將于2012年在SanNazzaro煉廠投產。UOP公司的懸浮床加氫裂化技術Uniflex于2007年推出，適用于對加拿大、委內瑞拉、美國以及南美和中東地區發現的重質原油和油砂瀝青進行改質，生產輕餾分，與其他工藝組合后可生產清潔汽油和超低硫柴油。CLG公司的懸浮床加氫裂化技術VRSH具有大幅提高由重質原油和超重原油生產汽油、柴油、噴氣燃料收率的潛力，該工藝已在加利福尼亞州Richmond的Chevron研究中心的多套中試裝置上成功通過各種原料的初步試驗。Chevron在其Pascagoula煉廠建設了一套半工業化裝置（20×104t/a），對最差的進料也能達到接近100%的轉化率，可以顯著提高輕油收率，基本不生產低價值產品。目前渣油懸浮床加氫裂化在建裝置不多，且各項技術均未給出運轉周期數據，然而懸浮床加氫裂化的渣油原料轉化率和輕油（特別是柴油）收率都比延遲焦化和沸騰床加氫裂化高得多，產品質量也好得多，工業應用前景樂觀。

結論：

文章主要針對渣油加氫生產技術進展進行了分析，希望能夠給相關人士提供參考價值[3]。

參考文獻

[1]黃新露，曾榕輝.加氫裂化工藝技術新進展[J].當代石油石化，2015，13（12）：38-41.

[2]李雪靜，黎德晟，李家民.渣油加氫技術的發展現狀[J].石化技術，2016，9（3）：172-177.

[3]方磊，郭金濤，吳顯軍.渣油懸浮床加氫研究現狀及發展趨勢[J].化工中間體，2018（9）：4-8.

（作者單位：中國石油集團東北煉化工程有限公司沈陽分公司）