渣油加氫生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展

冉碩

摘要：面對(duì)石油資源短缺、原油性質(zhì)趨于劣質(zhì)化、燃油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷升級(jí)以及環(huán)保要求日益嚴(yán)格，煉油廠的技術(shù)加工路線要根據(jù)原油性質(zhì)和產(chǎn)品要求，綜合考慮投資、效益、環(huán)保等因素進(jìn)行優(yōu)化選擇，其中重油加工路線成為全廠加工技術(shù)路線的核心，而渣油加氫技術(shù)的選擇十分關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：渣油；加氫路線；生產(chǎn)技術(shù)

引言

重質(zhì)化和劣質(zhì)化（高硫、高酸等）是世界原油質(zhì)量變化的主要趨勢(shì)。重質(zhì)、劣質(zhì)原油總量巨大，劣質(zhì)重油的高效加工利用已成為當(dāng)今煉油工業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)和機(jī)遇。隨著市場(chǎng)需求的變化和環(huán)保要求的日益提高，重油高效加工技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用除了要消除原油質(zhì)量重劣質(zhì)化等帶來(lái)的不利影響，還要積極應(yīng)對(duì)油品需求結(jié)構(gòu)變化、環(huán)保及節(jié)能要求逐步提高等挑戰(zhàn)。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(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。為此，在接下來(lái)的文章中，將圍繞渣油加氫生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.加氫路線與脫碳路線

目前比較成熟的技術(shù)分為兩大類(lèi)，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(shù)，包括固定床、移動(dòng)床、沸騰床、懸浮床等技術(shù)；后者主要包括重油催化裂化、延遲焦化、溶劑脫瀝青等技術(shù)。在重質(zhì)原油加工利用上，加氫路線較脫碳路線的重油轉(zhuǎn)化深度高、輕油收率高、資源利用率高，但由于反應(yīng)條件苛刻，流程復(fù)雜，能耗也比脫碳路線高。從當(dāng)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(wú)論投資與效益都要好于其他組合工藝。為了滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，提高資源利用率，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，渣油加工選擇加氫路線會(huì)越來(lái)越多。我國(guó)規(guī)劃建設(shè)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(shù)

2.1固定床加氫處理技術(shù)

固定床加氫工藝是通過(guò)不同床層的不同類(lèi)型催化劑，對(duì)重油中的金屬雜原子和硫、氮元素進(jìn)行脫除以及對(duì)重組分進(jìn)行改質(zhì)。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?zhí)柯蕿?5%～60%，膠質(zhì)的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到60%～65%，密度、黏度都有一定程度的降低，因此該工藝的未轉(zhuǎn)化油（加氫尾油）性質(zhì)較為優(yōu)良，是較好的催化裂化摻和料。由于固定床加氫反應(yīng)器的第一個(gè)床層容易堵塞，產(chǎn)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(zhì)含量也不宜超過(guò)5%。固定床加氫工藝的單程轉(zhuǎn)化率較低，需要有較大規(guī)模的重油催化裂化裝置、柴油加氫精制裝置配套，產(chǎn)品中柴、汽油收率較低。固定床渣油加氫技術(shù)國(guó)際先進(jìn)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(shù)公司，采用CLG專(zhuān)利技術(shù)的渣油加氫能力占全球的50%以上，我國(guó)第一套齊魯石化VRDS渣油加氫裝置便是采用Chevron的專(zhuān)利技術(shù)，后齊魯石化又采用CLG的UFR上流式反應(yīng)器技術(shù)對(duì)裝置進(jìn)行了擴(kuò)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(shù)，2008年開(kāi)車(chē)成功。UOP公司是世界上最早擁有渣油加氫技術(shù)的專(zhuān)利技術(shù)公司，其渣油加氫工藝占全球渣油加氫市場(chǎng)30%以上的份額，具有很成熟的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)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(zhuān)利技術(shù)，已成功運(yùn)轉(zhuǎn)多年。Axens為法國(guó)IFP公司下屬的技術(shù)公司，其渣油加氫工藝在國(guó)外有多家用戶(hù)，近年來(lái)市場(chǎng)份額明顯提高。Axens的可在線切換反應(yīng)器（PRS）專(zhuān)利技術(shù)能夠降低反應(yīng)壓降、延長(zhǎng)運(yùn)行周期、減少催化劑裝填量。韓國(guó)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(shù)的渣油加氫裝置，該技術(shù)可加工100%減壓渣油，裝置已成功運(yùn)行10余年，并且進(jìn)行過(guò)超過(guò)10次的催化劑切換工況。

2.2沸騰床加氫技術(shù)

沸騰床加氫裂化是指反應(yīng)器中催化劑與重油構(gòu)成流體流動(dòng)的特征，重油從反應(yīng)器下部送入，自下向上流動(dòng)，催化劑處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，好像沸騰液體。其原料油適應(yīng)性廣，反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻，催化劑可在線加入和排除，運(yùn)行周期長(zhǎng)，傳質(zhì)傳熱好，渣油轉(zhuǎn)化率高，裝置操作靈活。目前，沸騰床加氫裂化技術(shù)主要有氫-油法（H-Oil）加氫裂化過(guò)程和LC-Fining法加氫裂化過(guò)程。沸騰床加氫裂化約占重油高壓加氫裂化技術(shù)15%的份額。H-Oil加氫裂化過(guò)程是由IFP北美分公司研究開(kāi)發(fā)的，1963年在美國(guó)查理斯湖煉油廠建成第一套工業(yè)化裝置，處理能力30×104t/a。H-Oil過(guò)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(guò)程組成聯(lián)合工藝，提高了產(chǎn)品的靈活性。H-Oil沸騰床加氫技術(shù)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(shù)通過(guò)反應(yīng)器出口有足夠的氫分壓來(lái)獲得較高的操作壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。LC-Fining法加氫裂化過(guò)程由CLG公司擁有，于1984年在美國(guó)得克薩斯城煉油廠建成投產(chǎn)，加工能力300×104t/a。該裝置采用美國(guó)氰胺公司生產(chǎn)的擠條型CoMo/AlaO催化劑，新鮮催化劑的金屬容量為60%。該過(guò)程需要較高的反應(yīng)溫度和操作壓力，可以加工多種原油的減壓渣油，渣油轉(zhuǎn)化率為60%，脫硫率為80%，脫金屬率為88%，脫殘?zhí)柯蕿?2%。LC-Fining法加氫裂化過(guò)程已成功開(kāi)發(fā)出高轉(zhuǎn)化率工藝，轉(zhuǎn)化率可由原來(lái)的60%～80%提高到95%。LC-Fining加工油砂瀝青技術(shù)優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)，且有成功操作經(jīng)驗(yàn)，有3套加工油砂瀝青的裝置已運(yùn)轉(zhuǎn)多年。LC-Fining反應(yīng)器與H-Oil反應(yīng)器最主要的區(qū)別是H-Oil反應(yīng)器使用外循環(huán)泵，而LC-Fining反應(yīng)器使用的是內(nèi)循環(huán)泵。

2.3懸浮床加氫技術(shù)

提高石油資源利用率的關(guān)鍵是要把減壓渣油最大限度地轉(zhuǎn)化為運(yùn)輸燃料，特別是柴油，現(xiàn)有的幾種渣油加工技術(shù)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(shù)，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(shù)EST可將非常規(guī)原油（如加拿大油砂瀝青）轉(zhuǎn)化成餾分油而不產(chǎn)生燃料油[2]，已在意大利南部埃尼公司的Taranto煉廠成功通過(guò)試驗(yàn)，脫金屬率99%、脫殘?zhí)柯?8%、脫硫率82%，蠟油、柴油、石腦油產(chǎn)率達(dá)85%以上，第一套100×104t/a裝置將于2012年在SanNazzaro煉廠投產(chǎn)。UOP公司的懸浮床加氫裂化技術(shù)Uniflex于2007年推出，適用于對(duì)加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國(guó)以及南美和中東地區(qū)發(fā)現(xiàn)的重質(zhì)原油和油砂瀝青進(jìn)行改質(zhì)，生產(chǎn)輕餾分，與其他工藝組合后可生產(chǎn)清潔汽油和超低硫柴油。CLG公司的懸浮床加氫裂化技術(shù)VRSH具有大幅提高由重質(zhì)原油和超重原油生產(chǎn)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(guò)各種原料的初步試驗(yàn)。Chevron在其Pascagoula煉廠建設(shè)了一套半工業(yè)化裝置（20×104t/a），對(duì)最差的進(jìn)料也能達(dá)到接近100%的轉(zhuǎn)化率，可以顯著提高輕油收率，基本不生產(chǎn)低價(jià)值產(chǎn)品。目前渣油懸浮床加氫裂化在建裝置不多，且各項(xiàng)技術(shù)均未給出運(yùn)轉(zhuǎn)周期數(shù)據(jù)，然而懸浮床加氫裂化的渣油原料轉(zhuǎn)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(chǎn)品質(zhì)量也好得多，工業(yè)應(yīng)用前景樂(lè)觀。

結(jié)論：

文章主要針對(duì)渣油加氫生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行了分析，希望能夠給相關(guān)人士提供參考價(jià)值[3]。

參考文獻(xiàn)

[1]黃新露，曾榕輝.加氫裂化工藝技術(shù)新進(jìn)展[J].當(dāng)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(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].石化技術(shù)，2016，9（3）：172-177.

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

（作者單位：中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司沈陽(yáng)分公司）