渣油加氫技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

儲宇

【摘 ?要】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。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)和機遇。隨著市場需求的變化和環(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)化等帶來的不利影響，還要積極應(yīng)對油品需求結(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。

【關(guān)鍵詞】渣油;加氫技術(shù);固定床;沸騰床;懸浮床

引言：石油是寶貴的戰(zhàn)略性資源，不可再生，資源量有限，然而石油消費量呈增長之勢，為此需要努力提高石油利用率，其關(guān)鍵在于渣油的深度轉(zhuǎn)化。隨著環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，汽柴油質(zhì)量不斷升級，世界各國對清潔油品的需求將越來越大，而石油重劣質(zhì)化的趨勢增大了煉廠的加工難度。此外，非常規(guī)石油資源（超重油和瀝青）儲量巨大，今后將是常規(guī)石油最重要的接替資源，但其質(zhì)量更加重劣質(zhì)化，目前資源利用量有限。從資源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度來說，提高石油資源利用率、應(yīng)對原油重劣質(zhì)化發(fā)展趨勢并生產(chǎn)清潔油品以及擴大非常規(guī)石油資源的加工利用是當(dāng)今煉油工業(yè)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，渣油加氫技術(shù)是唯一能夠應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的技術(shù)手段，是實現(xiàn)煉油工業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

1.固定床加氫

相比于其它渣油加氫技術(shù)，固定床加氫處理技術(shù)的投資和操作費用低，運行安全簡單，是迄今為止工業(yè)應(yīng)用最多和技術(shù)最成熟的渣油加氫技術(shù)。渣油固定床加氫處理技術(shù)主要有Chevron公司的RDS/VRDS工藝、UOP公司的RCDUnionfining工藝、ExxonMobil公司的Residfining工藝、Shell公司的HDS工藝、Axens公司的Hyval技術(shù)、中國石化集團公司的S-RHT技術(shù)等。目前，Chevron公司的RDS/VRDS工藝和UOP公司的RCDUnionfining工藝是工業(yè)應(yīng)用最多的專利技術(shù)。近年來，渣油固定床加氫處理技術(shù)圍繞新型催化劑開發(fā)、催化劑級配等開展了系列研究。NipponKetjen公司推出兩種新催化劑KFR15和KFR93，對渣油加氫處理具有更好的性能。KFR15催化劑用于脫除金屬雜質(zhì)，KFR93催化劑用于脫除渣油中的硫，并大大提高了渣油加氫處理反應(yīng)器的效率。撫順石油化工研究院采用SHIFT-G反向催化劑級配技術(shù)對渣油固定床加氫催化劑級配進行了優(yōu)化，優(yōu)化裝填后的催化劑級配體系消除了影響裝置操作周期的不利因素，合理地分配了反應(yīng)負荷，有效地改善了加氫產(chǎn)品性質(zhì)，延長了工業(yè)裝置運轉(zhuǎn)周期，提高了經(jīng)濟效益。先進煉油技術(shù)公司（ART）研究了在固定床加氫處理催化劑體系中加入緩和加氫裂化（MHC）催化劑以增產(chǎn)柴油的可行性方案，結(jié)果表明，不同MHC催化劑加入量對轉(zhuǎn)化率、柴油產(chǎn)率以及柴油相關(guān)性質(zhì)產(chǎn)生的影響不同，存在最優(yōu)的催化劑組合能夠?qū)崿F(xiàn)加氫脫硫、加氫脫氮和裂化活性的最佳匹配。隨著輕質(zhì)原油產(chǎn)量減少，煉廠渣油加工量不斷增加。渣油固定床加氫處理-催化裂化組合應(yīng)用技術(shù)逐漸成為煉廠實現(xiàn)渣油輕質(zhì)化生產(chǎn)清潔油品的重要手段。渣油經(jīng)固定床加氫處理后用作催化裂化原料不僅降低了催化裂化原料的硫含量，而且有助于降低催化裂化產(chǎn)品的硫含量。而渣油固定床加氫處理催化裂化-汽油選擇性加氫技術(shù)相結(jié)合的方案，對于大多數(shù)煉廠通常提供了靈活性和經(jīng)濟效益的最佳組合。

2.懸浮床加氫

渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)是仍在開發(fā)中的尚未成功工業(yè)應(yīng)用的一種渣油加氫技術(shù)，可加工劣質(zhì)含硫原油的渣油，也可加工劣質(zhì)稠油，又可加工油砂瀝青等劣質(zhì)原料。該技術(shù)可生產(chǎn)質(zhì)量良好的石腦油和柴油;同時轉(zhuǎn)化率和輕油收率高，尤其是柴油餾分收率高。渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)加工處理的是極為劣質(zhì)的原料，裝置容易結(jié)焦，難以實現(xiàn)長周期運轉(zhuǎn)。因此，該技術(shù)成功的關(guān)鍵是實現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率、低尾油甚至是零尾油排放以及長周期運轉(zhuǎn)。隨著原油價格不斷上漲，渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)體現(xiàn)出很好的經(jīng)濟性。BP公司對延遲焦化、沸騰床和懸浮床加氫裂化技術(shù)進行了經(jīng)濟性評價，隨原油價格升高，3種渣油加工手段收益均增大。當(dāng)原油價格超過50美元/桶時，懸浮床加氫裂化比延遲焦化和沸騰床加氫裂化更具經(jīng)濟性，而沸騰床加氫裂化需要在原油價格達到90～100美元/桶時相較延遲焦化才具有經(jīng)濟優(yōu)勢。近年來，許多大型石油公司都在加強渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)的研究和工業(yè)化應(yīng)用。目前，已有部分技術(shù)完成了工業(yè)實驗，正在向大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用轉(zhuǎn)變。近期有望工業(yè)化的代表性技術(shù)主要有：意大利埃尼（ENI）公司的EST技術(shù)、委內(nèi)瑞拉石油公司的HDHPlus/SHP技術(shù)、UOP公司的UniflexSHC技術(shù)和BP公司的BPVCC技術(shù)。經(jīng)過實際發(fā)現(xiàn)，各種技術(shù)進展如下，第一，EST技術(shù)。ENI公司從20世紀(jì)90年代開始，在實驗室和中型裝置上進行了大量研發(fā)工作[1]，開發(fā)了渣油幾乎完全轉(zhuǎn)化并改質(zhì)的懸浮床加氫裂化新工藝——EST技術(shù)。EST技術(shù)操作條件較為緩和，反應(yīng)溫度400～425℃，反應(yīng)壓力10～20MPa。催化劑采用油溶性的微晶輝鉬礦細粉，在反應(yīng)器中在線分解成納米級無載體的MoS2。2005年以來，分別在意大利Taranto煉油廠6萬噸/年工業(yè)示范裝置上進行了俄羅斯烏拉爾減壓渣油、加拿大油砂瀝青減壓渣油和伊拉克巴士拉減壓渣油的工業(yè)試驗?；?年的工業(yè)示范裝置的良好運轉(zhuǎn)記錄，埃尼公司決定進行工業(yè)放大，建設(shè)兩套工業(yè)化裝置。其中，第一套建在意大利Sannazzaro煉廠，加工能力115萬噸/年，預(yù)計2013年投產(chǎn)，是目前渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)距離實現(xiàn)工業(yè)化最近的一套裝置。第二套建在意大利Taranto煉廠，加工能力70萬噸/年，投產(chǎn)時間未定。第二，UniflexSHC技術(shù)。UOP公司的UniflexSHC渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)是在加拿大自然資源局（NRCan）開發(fā)的懸浮床加氫裂化技術(shù)（CANMET）的基礎(chǔ)上進行改進后推出的。該工藝的操作溫度為435～470℃，壓力為14MPa，催化劑采用廉價的鐵基納米級固體催化劑（硫酸鐵-水化合物在反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為硫化鐵）。巴基斯坦國家煉油有限公司選用了UniflexSHC技術(shù)，計劃2016年開工運行，屆時將生產(chǎn)200萬噸/年柴油、22.5萬噸/年潤滑油。

結(jié)論

簡而言之，渣油加氫技術(shù)是渣油實現(xiàn)清潔高效轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)，正逐漸成為煉廠最主要的渣油加工技術(shù)手段。渣油固定床加氫處理與催化裂化組合技術(shù)將是中長期內(nèi)發(fā)展的重點技術(shù)，是煉廠實現(xiàn)超低硫汽油質(zhì)量升級的關(guān)鍵，但需要突破加工劣質(zhì)渣油和實現(xiàn)長周期運轉(zhuǎn)的瓶頸。沸騰床加氫裂化技術(shù)作為目前實現(xiàn)渣油最高效利用的技術(shù)，在加拿大油砂瀝青改質(zhì)生產(chǎn)合成原油方面將發(fā)揮愈加重要的作用，需要解決裝置投資大、操作復(fù)雜等問題。懸浮床加氫裂化技術(shù)是當(dāng)今煉油工業(yè)世界級的難題和前沿技術(shù)，具有較好的推廣應(yīng)用前景，如果工業(yè)應(yīng)用成功將引發(fā)劣質(zhì)重油加工工藝的深刻變革[2]。

參考文獻：

[1]李雪靜，任文坡，朱慶云，等.中國煉油工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展對策[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2017，29（4）：372-375.

[2]姚國欣.委內(nèi)瑞拉超重原油和加拿大油砂瀝青加工現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].中外能源，2018，17（1）：3-21.

（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）