懸浮床渣油加氫技術開發與進展

翟金紅，邱開輝

（中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362103）

按催化劑在反應器中的狀態，當前渣油加氫處理可劃分為固定床、移動床、沸騰床（又稱膨脹床）和懸浮床（又稱漿態床）4種工藝技術［1］。

1 加氫工藝技術比較

固定床加氫工藝技術目前最為成熟，設備簡單，裝置投資相對較低，全球工業裝置最多。固定床加氫處理對原料中殘炭和金屬含量要求較為苛刻，對S、N含量的要求并不太嚴格，但在催化劑壽命內需不斷調整操作參數以適應不斷變化的催化劑活性，產品收率也會受到催化劑活性的影響。

移動床加氫處理過程，反應器內的舊催化劑可間斷或連續排出，新鮮催化劑可間斷或連續補入，使反應器內催化劑一直保持較高活性，延長裝置的運行周期。移動床加氫處理技術的成熟度遠不如固定床，系統設備復雜，裝置投資高，但移動床可處理比固定床更加惡劣的原料油。

沸騰床加氫處理工藝設備較復雜，投資也較高，目前技術已經較為成熟，而且催化劑的利用率也高，渣油轉化率相對較高，對原料的適應性廣，幾乎可以加工所有原油的常壓渣油和減壓渣油。但是沸騰床渣油加氫技術無法保證產品中瀝青的穩定性，使分餾系統的操作易引起嚴重波動，需要根據原料油的4組份性質控制反應的總轉化率。

懸浮床渣油加氫處理是使減壓渣油與原料油中的催化劑或添加劑在高溫高壓下進行加氫裂化反應。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，但需要的濃度高且不能循環使用。

固定床、移動床、沸騰床和懸浮床渣油加氫過程操作條件及對原料油的適應性各不相同［2～6］，特點匯總見表1。

表1 4種渣油加氫處理工藝技術特點

2 國內外懸浮床加氫工藝技術概況

懸浮床加氫技術在世界范圍內根據所采用的催化劑性能、種類分為不同的門類，如采用油溶性鉬系催化劑的意大利Eni公司的懸浮床加氫技術（EST），采用非金屬固體添加劑的KBR公司渣油加氫裂化技術（VCC），采用粉末型鐵氧化物催化劑的三聚環保公司超級懸浮床技術（MCT），采用納米級鐵基固體催化劑的美國UOP公司Uniflex技術，采用Ni-Mo系催化劑的美國CLG公司的LC-Slurry技術等［7］，見表2。

表2 典型懸浮床渣油加氫裂化技術

2.1 Eni公司懸浮床渣油加氫技術（EST）

Eni公司在20世紀90年代初開始懸浮床工藝技術的研究，開發了微米級催化劑的技術［8］。1999～2002年，在意大利建設了0.04 t/d的中型試驗裝置。2013年，該公司加工能力為3 151.0 t/d的工業裝置正式投產，是全球第1套工業化懸浮床裝置。目前，Eni公司已研發出第2代EST技術，核心是基于2種納米催化劑組合的新催化劑體系，可進一步提高轉化率及產品質量。裝置采用油溶性鉬化合物—微晶輝鉬礦作反應催化劑，以巴士拉減壓渣油為原料，進料量約134 t/h，反應溫度460℃，操作壓力20 MPa，原料油性質及產品收率見表3。

表3 EST工業裝置原料油性質及產品收率

由表3可見，EST可使巴士拉減壓渣油轉化為輕質油、重質油，產品收率高，未轉化油不到5%。

2.2 KBR公司渣油加氫裂化技術（VCC）

VCC渣油懸浮床技術是20世紀50年代開發的，在80年代和90年代分別進行了中試裝置和工業示范裝置試驗。首套和第2套裝置均建在中國，首套工業示范裝置規模50×104t/a，加工煤焦油，于2013年中交投產。第2套裝置規模45×104t/a，加工減渣和粉煤混合物，于2014年中交投產。

VCC技術采用非金屬添加劑作為催化劑，含有催化劑、金屬的未轉化油可以用作焦化原料，也可以外銷作水泥廠燃料或氣化原料。VCC半工業試驗裝置進料量37 t/h，反應溫度470℃，操作壓力21 MPa。利用煉廠富裕的渣油和劣質的褐煤，液體收率（汽油+柴油）達到70%左右，收率較高。當前國際原油價格低迷，國內煤炭價格低廉，VCC技術具有明顯的原料成本優勢和發展前景。

2.3 三聚環保的超級懸浮床技術（MCT）

三聚環保公司在2012年開展新型懸浮床催化劑研發，2015年完成了催化劑的工業放大及規模化生產。2016年，由中國自主研發的首套超級懸浮床工業示范裝置全面建成并實現1次開車成功。目前與國內石油化工企業及俄羅斯、拉脫維亞、美國、印度等國開展廣泛的商務合作交流，計劃在國內外建設多套百萬噸級MCT懸浮床裝置。

MCT技術采用粉末型鐵系化合物作為催化劑，其工業裝置以高鈣克拉瑪依渣油為原料，裝置負荷6～8 t/h，反應溫度460℃，操作壓力20 MPa，單元裝置轉化率95%以上，輕油收率90%以上，未轉化油不到5%，遠超傳統焦化工藝路線。

3 結束語

（1）懸浮床加氫工藝技術反應器結構簡單，投資中等，對所加工原料中雜質的含量沒有限制，可加工所有原油的常壓渣油和減壓渣油，甚至可以加工瀝青和油砂。懸浮床加氫裂化工藝轉化率高達90%～95%，是處理劣質重油的有效途徑，也是替代現有焦化裝置，大幅度提高全廠原油加工靈活性和提高全廠輕油收率的重要技術手段。

（2）采用有機油溶催化劑的懸浮床技術，在處理減壓渣油加氫裝置中有著催化劑抑焦能力強、添加量少，對管線、設備、閥門無磨損等特點，是減壓渣油懸浮床技術的發展趨勢。油溶性催化劑懸浮床技術已被證明可以長周期、高轉化率的運行，油溶性催化劑在油中分散更為均勻，不僅抑制了反應過程中焦炭的生成，而且避免了裝置設備被固體顆粒或粉塵帶來的磨損問題，是現階段懸浮床技術非常理想的催化劑。

（3）目前，高轉化率下殘渣處理可以通過氣化裝置解決，其它產品仍需要進一步加工處理。