渣油加氫催化劑的工業(yè)應(yīng)用

賈權(quán)

摘要：目前，我國原油的進(jìn)口數(shù)量不斷增多，導(dǎo)致大量劣質(zhì)成分流如國內(nèi)，嚴(yán)重影響了原油行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，加劇了環(huán)境的污染，給環(huán)保事業(yè)的開展帶來了巨大的壓力。因此，國家加大了原油生產(chǎn)技術(shù)的研究力度。渣油加氫作為提高原油產(chǎn)率的一項重要技術(shù)受到了行業(yè)廣泛的關(guān)注，而渣油加氫催化劑是渣油加氫技術(shù)有效實施的關(guān)鍵點，所表現(xiàn)出來的優(yōu)秀活性和高穩(wěn)定性對原油的產(chǎn)量和品質(zhì)都具有非常重要的支持作用。因此，本文對常見的三種渣油加氫催化劑在國內(nèi)外的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：渣油;加氫;催化劑;工業(yè)應(yīng)用

引言

現(xiàn)階段，全球都在面臨著原油質(zhì)量逐漸下降的嚴(yán)峻問題，這對于企業(yè)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)都產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。在環(huán)保理念深度貫徹的背景下，一系列環(huán)保要求的出臺給原油企業(yè)帶來了巨大的生產(chǎn)壓力，為了滿足環(huán)保要求，企業(yè)必須進(jìn)一步提升產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，大部分企業(yè)都是通過渣油加氫技術(shù)來實現(xiàn)重質(zhì)油向輕質(zhì)油的轉(zhuǎn)化和油品質(zhì)量的提升，進(jìn)而實現(xiàn)環(huán)保燃料的制取，提高企業(yè)的效益。

一、固定床渣油加氫催化劑的工業(yè)應(yīng)用

目前國內(nèi)的渣油加氫發(fā)展中，固定床渣油加氫催化劑技術(shù)比較成熟，且具有較為廣泛的應(yīng)用。主要是因為這種技術(shù)的前期投入成本較低，并且具有非常安全的操作過程和較強的加工能力。目前，固定床渣油加氫催化劑技術(shù)已經(jīng)成為了國內(nèi)渣油加氫中的主力軍，并且在未來渣油加氫的建設(shè)發(fā)展中，將始終占領(lǐng)著一定的主導(dǎo)地位。

固定床渣油加氫催化劑的發(fā)展可以追溯到1967年，日本通過利用這種技術(shù)實現(xiàn)了世界上第一臺ARDS裝置，自此以后，渣油加氫的工藝呈現(xiàn)出快速的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。到目前為止，全球已經(jīng)成功研發(fā)制造出六十多套渣油加氫裝置，均基于固定床，總體的加工能力可以成功達(dá)到122Mt/a。國際上比較具有突出優(yōu)勢的公司為Chevron，這家公司通過利用RDS/VRDS工藝成功實現(xiàn)了固定床加氫，同時，還有Gulf、UOP、Exxon等公司的各種工藝技術(shù)均具有非常先進(jìn)的參考價值。

雖然實現(xiàn)固定床渣油加氫的工藝技術(shù)種類較多，但是從工藝的本質(zhì)上來看，基本相似，無明顯的差異。從應(yīng)用的角度來看，最初固定床渣油加氫催化劑技術(shù)是為了滿足船用燃料油的基本需要而研發(fā)的一項生產(chǎn)加工技術(shù)，經(jīng)過長期的發(fā)展和優(yōu)化，目前已經(jīng)成為了渣油輕質(zhì)化的重點技術(shù)之一。現(xiàn)階段，世界上對輕質(zhì)油的需求量逐年遞增，并提出了更高的質(zhì)量要求，因此為了適應(yīng)這種趨勢，固定床渣油加氫依然具有較強的發(fā)展優(yōu)勢，同時也面臨著創(chuàng)新突破的壓力。

二、沸騰床渣油加氫催化劑的工業(yè)應(yīng)用

沸騰床渣油加氫催化劑技術(shù)最早起源于美國，是由HRI公司和城市服務(wù)公司聯(lián)合開發(fā)出來的，在之后的長期發(fā)展中，技術(shù)逐漸優(yōu)化改革，最終形成了H-Oil和LC-Fining這兩種主流工藝，并且得到了非常廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)階段，H-Oil工藝和LC-Fining工藝已經(jīng)分別成功獲取了由Axens和Chevron頒發(fā)的許可證。在沸騰床渣油加氫催化劑技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)器中的溫度，并保持穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)周期。這種技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在運轉(zhuǎn)的周期較長和操作簡易靈便等方向上，主要被應(yīng)用于一些重質(zhì)原油的加工過程中，能夠保證加工過程的高效率和高質(zhì)量。從2000年到現(xiàn)在的期間，渣油加氫裝置的研發(fā)不斷從固定床式轉(zhuǎn)向了沸騰床式，滿足了整個原油加工行業(yè)對重質(zhì)油深度加工的需求。

在最初的發(fā)展階段，沸騰床渣油加氫催化劑技術(shù)存在大量的技術(shù)弊端，主要表現(xiàn)在工藝的欠缺、催化劑的性能缺陷、設(shè)備的落后等方面。但是在漫長的發(fā)展歷程中，經(jīng)過了人們不斷的探索研究和創(chuàng)新實踐，沸騰床渣油加氫催化劑技術(shù)已經(jīng)得到了徹底的改變，從各個方面都能夠看到技術(shù)能力的提升效果。沸騰床渣油加氫催化劑技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)在催化劑的靈活更換上，因此對原料的加工可以適應(yīng)更多的情況。經(jīng)過大規(guī)模的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前全球成功建成的沸騰床加氫裝置和正處于建設(shè)過程中的裝置共計二十幾套，分別是基于H-Oil工藝和LC-Fining工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)47.26Mt/a的總體加工能力。

最近幾年，我國國內(nèi)對沸騰床渣油加氫催化劑的研究已經(jīng)取得了較為明顯的成效，其中中國石化旗下的石油企業(yè)通過有效的合作成功開發(fā)出了STRONG技術(shù)，并獲得了較為廣泛的應(yīng)用，具有較高的實際利用價值。STRONG工藝技術(shù)具有非常可觀的應(yīng)用發(fā)展優(yōu)勢，主要是因為其具有非常高的可靠性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對不同渣油的高度適應(yīng)。現(xiàn)階段，已經(jīng)成功實現(xiàn)了工藝包的相關(guān)編制工作，能夠有效實現(xiàn)5萬噸的年產(chǎn)量，同時，相關(guān)裝置的試運營工作也在緊鑼密鼓的實施階段。

STRONG沸騰床渣油加氫催化劑技術(shù)不僅在國內(nèi)發(fā)展快速，在國內(nèi)也得到較為廣泛的應(yīng)用開發(fā)，均取得了較為明顯的成績，加快了全球渣油加氫的研發(fā)速度。為了更好的發(fā)揮價值，沸騰床渣油加氫技術(shù)需要進(jìn)一步突破成本限制，實現(xiàn)投資費用的有效降低，充分利用多技術(shù)融合來實現(xiàn)更具有應(yīng)用優(yōu)勢的渣油加氫工藝，滿足社會的發(fā)展對渣油加工行業(yè)的要求。

三、懸浮床渣油加氫催化劑的工業(yè)應(yīng)用

懸浮床渣油加氫催化劑技術(shù)具有工藝類型多的主要特點，因此在國內(nèi)外受到了較為廣泛的關(guān)注。在技術(shù)發(fā)展的初期，催化劑的主要形式大多是固體顆粒型，比較成功的技術(shù)主要包括CANMET、VCC、HDH以及SOC等。在懸浮床渣油加氫剛剛興起的階段，這些技術(shù)的裝置規(guī)模非常龐大，對整個渣油加氫領(lǐng)域的發(fā)展起到了革新的作用，但是到了90年代之后，這些技術(shù)均隱去了聲跡，并沒有得到深層次的優(yōu)化和創(chuàng)新。發(fā)展停滯不前的主要原因表現(xiàn)在以下兩個方面，其一是因為原油的單價在當(dāng)時處于低谷狀態(tài)，而固定床技術(shù)的大力推廣直接阻礙了懸浮床技術(shù)的進(jìn)步。其二是因為存在技術(shù)上的瓶頸，始終沒有得到有效的突破。但是隨著時間的推移，懸浮床技術(shù)的瓶頸不斷得到了突破，由于均相催化劑的出現(xiàn)，使懸浮床渣油加氫成功回到了行業(yè)中并呈現(xiàn)出較為活躍的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。目前，國際上具備先進(jìn)代表性的工藝包括（HC）3、EST以及VRSH等。

FRIPP在早期階段便開始對懸浮床渣油加氫催化劑技術(shù)進(jìn)行研究，通過大量的技術(shù)相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)了劣質(zhì)渣油的有效處理方式，并利用水分散型催化劑成功開發(fā)出了渣油加氫工藝技術(shù)，形成了自主IP。與此同時，國內(nèi)的中國石油大學(xué)也將工作的重點轉(zhuǎn)移到懸浮床渣油加氫催化劑的制備上，并通過大量的實驗來提高渣油加氫技術(shù)的加工能力。但是，從國內(nèi)目前的研究成果來看，缺少工業(yè)裝置的制備能力，并且對技術(shù)的研究并不夠深入。因此，國內(nèi)對懸浮床渣油加氫催化劑技術(shù)的研究仍舊不能松懈，繼續(xù)對技術(shù)的細(xì)節(jié)進(jìn)行開發(fā)，將其良好的應(yīng)用能力發(fā)揮到實際生產(chǎn)過程中，提高生產(chǎn)優(yōu)勢。

結(jié)語

我國的原油生產(chǎn)業(yè)存在嚴(yán)重的供需不足問題，預(yù)計到2021年，我國的進(jìn)口原油量將會達(dá)到220Mt-250Mt。而進(jìn)口的原油中，含有大量的劣質(zhì)成分，嚴(yán)重影響我國工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)步。在這樣的發(fā)展趨勢下，要想實現(xiàn)更高的工業(yè)開發(fā)水平，必須進(jìn)一步提高我國對渣油加氫催化劑的研發(fā)能力，通過對新型材料的研究和開發(fā)，來進(jìn)一步提升催化劑的催化效果，同時保證我國的原油開發(fā)符合環(huán)保化的要求。

參考文獻(xiàn)

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