渣油加氫技術進展

摘 要：近些年來，原油需求不斷攀升。而渣油在原油中所占比重高，因此要選擇合適的加工路線實現渣油的輕質化，提升企業的經濟效益，還可以達到環保要求及提升社會效益。重渣油加工過程主要有加氫和脫碳兩種工藝，本文主要分析的是渣油加氫技術。

關鍵詞：渣油加氫技術;技術進展;渣油

1 渣油加氫技術進展

1.1 固定床渣油加氫技術進展

世界上第一套固定床渣油加氫脫硫裝置由UOP公司設計，并于1967年10月在日本出光興產公司千葉煉油廠建成投產。80年代以前的渣油固定床加氫處理裝置，主要以生產低硫燃料油為目的，渣油加氫轉化率低，殘炭和金屬等雜質脫除率相對較低。進入80年代后，由于催化劑等技術水平的提高，使得渣油加氫轉化率高，并且硫、氮、殘炭和金屬等雜質脫除率較高，不僅能為下游的催化裂化裝置提供高質量的原料油，以改善催化裂化裝置的產品分布和產品質量。同時，渣油加氫過程還能生產部分高質量柴油餾分和石腦油餾分。固定床加氫工藝又分常壓渣油加氫處理工藝和減壓渣油加氫處理工藝。典型的固定床加氫工藝主要有Chevron公司的RDS和VRDS工藝，UOP公司的RCD工藝，Exxon公司的Residfining工藝，Shell公司的HDS工藝，以及IFP公司的HYVAHL-F。國內固定床渣油加氫處理技術主要有中石化撫順石油化工研究院（FRIPP）開發的S-RHT技術以及中石化石油科學研究院（RIPP）開發的RHT技術。

固定床渣油加氫工藝對原料有嚴格的限制，其原料的金屬含量一般不超過120?g/g，為了延長運行周期，部分企業將原料金屬含量甚至控制在60μg/g以下，因而嚴重制約了固定床渣油加氫技術的原料適應性。

1.2 移動床渣油加氫技術進展

移動床加氫工藝過程，反應器中的舊催化劑可連續或間歇排出，新鮮催化劑可連續或間歇加入，使反應器中催化劑始終保持較高的脫金屬活性，可大大延長固定床渣油加氫裝置的運轉周期。同時也可加工更加劣質的渣油原料。目前，渣油移動床加氫工藝主要有Chevron公司的OCR工藝，Shell公司的Hycon工藝和IFP公司的HYVAHL-M技術。在OCR反應器中，催化劑與反應物流逆向接觸，反應器內液相連續，氣相鼓泡式通過催化劑床層，避免催化劑的結焦堵塞和結塊現象，從而減緩催化劑床層壓降的快速增長，延長裝置的運轉周期。此外，由于新鮮原料油首先與使用過的活性已最低的催化劑接觸，隨反應物流的進一步向上流動，所接觸的催化劑的剩余活性越來越高，有利于雜質的均勻脫出，催化劑的利用率也最高。經過OCR反應后的原料送入固定床反應器系統，可取得比單獨使用固定床加氫過程更好的加氫效果，在達到相同的脫硫率時，催化劑的總消耗量減少，原料油重金屬含量越高，OCR+RDS的效果越明顯。另外，增加OCR后，由于固定床反應器催化劑的金屬沉積量相對減少，催化劑的失活速率降低，平均反應溫度也降低。

Hycon工藝是Shell公司開發的移動床加氫工藝技術，該工藝技術也能實現催化劑的在線加入和排出，與Chevron公司的OCR工藝不同的是原料油和氫氣自反應器頂部進入，向下流過催化劑床層，反應物流的流動方向與催化劑的流動方向相同。HYVAHL-M技術是ASVAHL公司開發的能夠在線置換催化劑的移動床技術，該技術的催化劑與反應物在反應器內呈逆向流動，催化劑的利用率較高，可加工金屬含量大于400?g/g的減壓渣油原料。

1.3 沸騰床渣油加氫技術進展

沸騰床加氫工藝最早由美國烴研究公司（HRI）和城市服務公司共同開發，該工藝名稱為氫--油法（H-Oil）加氫技術。第一套H-Oil加氫裂化裝置于1963年在美國的查理湖煉油廠建成。1975年城市服務公司與Lummus公司合作，并將這一沸騰床加氫技術更名為LC-Fining技術。1994年IFP收購HRI的資產，2001年7月重組成立Axens公司，成為H-Oil和T-Star技術許可的發放人。而LC-Fining技術目前由Chevron公司發放專利許可證。

沸騰床渣油加氫技術由于催化劑在反應器內處于全返混狀態以及能夠在線置換催化劑，使得沸騰床渣油加氫技術具有無床層壓降、溫度分布均勻、傳質和傳熱快、催化劑利用率高、運行周期長以及裝置操作靈活等優點，克服了固定床渣油加氫催化劑失活快、易結焦、床層壓力降增長快、裝置運行周期短、原料適應范圍窄等缺點。沸騰床反應器可以頻繁更換催化劑，因此可以加工（Ni+V）高達700?g/g，康氏殘炭可達20%～25%的原料（固定床渣油加氫只能加工（Ni+V）小于200?g/g，殘炭在20%以下的原料）。由于對原料極強的適應性，沸騰床加氫技術能夠加工各類重質原油、渣油、煤焦油、頁巖油甚至油砂瀝青，且渣油轉化率高、輕油收率高、運行周期長，被認為是一種高效的劣質重油加工技術。自2000年以來，國外新建的沸騰床渣油加氫裂化裝置多于渣油固定床加氫裝置，以滿足劣質重質原油深度加工的需要，未來幾年內，全球渣油加氫市場中沸騰床工藝的處理能力將達到8500萬t/a。主要為的LC-Fining工業裝置共14套，H-Oil工業裝置共19套。

LC-Fining技術和H-Oil技術本是同源，大同小異，沒有本質區別。技術最大的區別在于循環油泵設置的方案，LC-Fining采用內置;而H-Oil采用外置的方案。為實現沸騰床渣油加氫技術的自主研發，打破國外企業的技術壁壘、提高我國煉油企業競爭力，2010年以來，中國石化研發了具有自主知識產權的STRONG沸騰床渣油加氫技術，成功實現了“桶底油”的高效利用。STRONG技術中反應器采用獨特的氣--液--固三相分離器，與國外沸騰床渣油加氫技術相比，具有如下特點：

①取消了高溫和高壓熱油循環泵等動設備，大大提高了系統的穩定性;

②使用微球催化劑，不但提高了催化劑利用率，且方便了催化劑的加排;

③催化劑不需要控制料面，不但省去了復雜的高溫、高壓固體料面控制系統，而且提高了反應器的流體通量適應能力，提高了反應空速、降低了反應器體積。

STRONG技術目前已在中石化金陵分公司的5萬t/a沸騰床渣油加氫工業示范裝置上成功運行累計超過8000h。

1.4 漿態床渣油加氫技術的發展

漿態床渣油加氫深度轉化技術是很早以前由Friedrich Bergius發明的，漿態床渣油加氫裂化技術是基于減壓渣油餾分與充分分散的催化劑/添加劑粉末在高溫、高壓下進行反應。催化劑/添加劑可以采用活性較高但價格昂貴的Mo、Ni基，以降低使用濃度（幾百ppm）并可循環使用，也可以采用活性低但價格低廉的天然鐵基物，例如褐煤、粘土，但需要的濃度高（百分之幾）且不能循環使用。一定濃度的充分分散的催化劑/添加劑粉末與原料油協同作用使反應生成物性質穩定，并抑制焦炭的生成。當加工非常重質的原料時，轉化率可以達到90%以上。漿態床渣油加氫工藝主要有VCC、Canmet、MRH、HDH、HFC、Aurabon、SOC、Micro-cat、（HC）3和TERVAHL C等10種

類型，但基本原理大同小異，都是細粉狀或油溶性或水溶性的添加物或/和催化劑與所加工的原料渣油預先混合，在空筒反應器中于高溫、高壓或中壓下進行加氫裂化反應。漿態床技術目前只是處在工業示范階段，國內引進的漿太床渣油加氫裝置尚在建設中，目前世界上還未有真正投入商業運行的大規模工業裝置。

2 展望

當前，工藝和催化劑的進步帶動了渣油加氫工藝的迅速發展，從早期的固定床渣油加氫到移動床結合固定床，再到目前沸騰床占主導地位，漿態床的進一步探索，技術發展日新月異。由于渣油加氫技術對原料的適應性越來越強，轉化率和高附產品收率越來越高，從而提升了煉油廠的整體經濟性，因而渣油加氫工藝在工廠總流程中的地位必然越來越重要，同時隨著國內科研團隊的攻關，國產沸騰床技術將更快的走上前臺，推動中國煉油技術和經濟性的進一步提升。

作者簡介：

劉愛松（1977- ），男，漢族，江蘇姜堰人，研究生，工程師，揚子石化煉油廠，研究方向：煉油工藝管理。