重質(zhì)油懸浮床加氫技術(shù)和相關(guān)催化劑的研究進展

吳孟德，李廣慈，李明時，李學(xué)兵，莊慶發(fā)，陳 松

(1.常州大學(xué)石油化工學(xué)院，江蘇 常州 213164；2.中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所，山東 青島 266101)

重質(zhì)油、超稠油(API值<10.0)是一種分子量高、碳氫比高、硫含量高、黏度大的深黑色稠狀液體，不易揮發(fā)，是原油在提取過汽油和柴油之后的殘余物，開發(fā)利用困難，其成分主要是碳氫化合物[1-3]。隨著交通運輸業(yè)的飛速發(fā)展，石油作為三大主要能源之一，經(jīng)開采、提純以及精煉過程中會產(chǎn)生大量的重質(zhì)油，其中包含的重金屬、硫、氮、鉛、磷含量嚴(yán)重超標(biāo)，為清潔高效利用這一寶貴資源，需要開發(fā)切實可行的重質(zhì)油輕質(zhì)處理技術(shù)[4-5]。

懸浮床加氫技術(shù)是目前常用的重質(zhì)油處理技術(shù)之一，具有原料適應(yīng)能力強、催化劑用量少、輕質(zhì)油品質(zhì)好等特點[6]。懸浮床加氫反應(yīng)，為了抑制反應(yīng)過程中結(jié)焦造成的產(chǎn)品損失和設(shè)備的損壞，反應(yīng)過程中必須保證有足夠的氫氣。催化工藝比較簡單，多數(shù)使用空桶式反應(yīng)器，將細小的催化劑和添加劑同原料油以及氫氣一起投入反應(yīng)器進行反應(yīng)，反應(yīng)溫度(420～460) ℃，反應(yīng)壓力(15～25) MPa[7-8]。反應(yīng)過程以熱反應(yīng)為主，催化劑和氫氣主要作用是抑制大分子化合物的縮合、結(jié)焦，并促進原料油雜原子的脫除[9]。相關(guān)的催化劑主要包括固體顆粒催化劑、水溶性催化劑、油溶性催化劑和通過引入雙親性配體的雙親性催化劑等。

懸浮床加氫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為比較成熟的加氫技術(shù)，因其在重質(zhì)油輕質(zhì)化處理方面的獨特優(yōu)勢，受到越來越多的關(guān)注。本文就當(dāng)前國內(nèi)外的懸浮床加氫技術(shù)與催化劑進行詳細的總結(jié)與概括。

1 懸浮床加氫技術(shù)

德國的VEBA公司，早在20世紀(jì)50年代就已率先從事懸浮床加氫技術(shù)研究，中國石油大學(xué)也曾在中國石油撫順石化三廠建設(shè)完成了中國第一套50 kt·a-1的渣油懸浮床加氫工業(yè)示范裝置。此反應(yīng)單程的餾分油收率可達到60%～80%，且結(jié)焦量較少[10-11]。懸浮床加氫主要通過熱裂解反應(yīng)將大分子化合物分解為小分子化合物，原料油在加氫催化劑的催化作用下發(fā)生加氫反應(yīng)，通過對懸浮床加氫反應(yīng)的時間、溫度、氫壓、原料與催化劑的配比等進行優(yōu)化[12]，實現(xiàn)原料的最高轉(zhuǎn)化和積炭脫除。

1.1 國外典型懸浮床加氫技術(shù)

典型的國外懸浮床加氫技術(shù)包括VCC(VebaCombi Cracker)技術(shù)、EST(Eni Slurry Technology)技術(shù)、UniflexSHC技術(shù)、HDH-PLUS技術(shù)等，4種懸浮床加氫技術(shù)均成功的實現(xiàn)劣質(zhì)油品的輕質(zhì)化處理，技術(shù)對比如表1所示。

表1 國外典型懸浮床加氫技術(shù)對比Table 1 Comparison of typical floating bed hydrogenation technologies abroad

VCC技術(shù)源于20世紀(jì)初德國研發(fā)的懸浮床煤液化加氫技術(shù)，原料涵蓋渣油、重質(zhì)油、煤、煤-油混合物等[13]，特別是懸浮床加氫與固定床加氫聯(lián)合技術(shù)使原料轉(zhuǎn)化率大于95%[14]。將未轉(zhuǎn)化的油進行造粒成型作為鍋爐、汽化裝置的燃料，實現(xiàn)資源的充分利用和設(shè)備維護成本的最小化[15]。

相比于VCC加氫技術(shù)，EST技術(shù)(圖1)采用一種有機鉬的催化劑前驅(qū)體進行加氫反應(yīng)，在漿態(tài)床反應(yīng)器中經(jīng)過加氫的產(chǎn)品油通過管路輸送到精餾塔，經(jīng)過分離系統(tǒng)處理得到產(chǎn)品油，主要包括石腦油、中間餾分油和催化原料油[16]。氣體產(chǎn)物在精餾塔頂部回流、冷凝得到輕組分產(chǎn)品，未轉(zhuǎn)化的原料油與分散的催化劑通過管路循環(huán)至反應(yīng)器內(nèi)再次進行加氫反應(yīng)。使用后的催化劑與重組分在精餾塔底部得到回收，經(jīng)過處理的催化劑繼續(xù)用于反應(yīng)，經(jīng)濟性更高[17]。

圖1 EST技術(shù)流程[17]Figure 1 EST technical process[17]

UOP公司開發(fā)的UniflexSHC技術(shù)，采用的鐵基納米級固體催化劑較之EST技術(shù)中的有機鉬基前驅(qū)體在催化劑成本上降低了很多，且該催化劑具有穩(wěn)定裂解產(chǎn)物、降低反應(yīng)條件和飽和芳香環(huán)化合物的作用，使得加氫反應(yīng)在較為溫和的條件下進行，實現(xiàn)了重組分的高效轉(zhuǎn)化和抑制結(jié)焦[18]。同時，此技術(shù)實現(xiàn)了反應(yīng)體系中多余氫氣的循環(huán)利用，多級蒸餾裝置連續(xù)化運行，使得原料油轉(zhuǎn)化率大于90%，具有成本低、回收率高的優(yōu)點[19-20]。

委內(nèi)瑞拉INTEVEP公司開發(fā)的HDH-PLUS技術(shù)[21-22]，采用一種鉬或鐵的水溶性催化劑，通過乳化后實現(xiàn)在原料油中的高度分散，并根據(jù)流體力學(xué)原理，將減壓渣油與焦炭混合后輸入漿態(tài)床反應(yīng)器，再從其上部加入催化劑并注入氫氣。反應(yīng)器底部未轉(zhuǎn)化的重組分和從閃蒸塔底部出來的殘渣經(jīng)過燒結(jié)和壓片后，進行計量回收。

1.2 國內(nèi)懸浮床加氫技術(shù)

1.2.1 UPC重質(zhì)油懸浮床加氫技術(shù)

UPC重質(zhì)油懸浮床加氫技術(shù)由中國石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油加氫課題組與中國石油共同開發(fā)，目前已在中海油(青島)重質(zhì)油加工工程技術(shù)研究中心測試，最高操作壓力20 MPa、最高溫度450 ℃[22]。該技術(shù)(圖2)主要包括：原料儲存器、供氫及循環(huán)氣體裝置、進料器、反應(yīng)器、分離器及分餾器。成功實現(xiàn)了常壓渣油、減壓渣油、煤焦油全餾分及煤-油混合物的輕質(zhì)化處理，產(chǎn)品主要包括石腦油、柴油、輕蠟油等，具有原料適應(yīng)性強、產(chǎn)品種類多等優(yōu)點[23]。UPC懸浮床加氫技術(shù)完成了懸浮床加氫小型試驗，促進了國內(nèi)重質(zhì)油加氫技術(shù)的發(fā)展，并推動國內(nèi)懸浮床加氫技術(shù)逐漸走向成熟。

圖2 UPC渣油懸浮床加氫技術(shù)流程[23]Figure 2 UPC residue slurry bed hydrogenation technology process[23]

1.2.2 懸浮床加氫尾油循環(huán)技術(shù)

懸浮床加氫尾油循環(huán)技術(shù)來源于20世紀(jì)30年代的煤液化技術(shù)。中國石油大學(xué)李傳等[24]設(shè)計開發(fā)的懸浮床尾油加氫循環(huán)技術(shù)(圖3)選擇在較溫和的條件下[14 MPa、(420～450) ℃]，采用高分散的雙金屬催化劑進行循環(huán)反應(yīng)，實現(xiàn)尾油的深度加氫轉(zhuǎn)化。加氫尾油是懸浮床加氫過程中轉(zhuǎn)化后的重組分油(即加氫過程中餾分最重的組分)，其中部分尾油經(jīng)過循環(huán)再次進入反應(yīng)器進行反應(yīng)，進一步轉(zhuǎn)化為輕組分油，用作反應(yīng)原料；另一部分則是通過蒸餾、旋液分離和萃取過程分離出其中的潤滑油組分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)[25]。瀝青質(zhì)包含了循環(huán)尾油中幾乎所有的重金屬、反應(yīng)后未脫除的催化劑以及反應(yīng)過程中縮合形成的焦炭，其金屬含量(以金屬化合物形式存在)和殘?zhí)恐颠h高于重質(zhì)油原料[26]。作為重質(zhì)油加氫反應(yīng)的濃縮廢品油，加氫尾油的加工改質(zhì)仍然困難重重。目前，此技術(shù)處于實驗階段。

圖3 懸浮床尾油循環(huán)技術(shù)流程[24]Figure 3 Slurry bed tail oil circulation technical process[24]

1.2.3 懸浮床煤油共煉加氫技術(shù)

懸浮床煤油共煉工業(yè)化技術(shù)(Y-CCO)由陜西延長石油集團自主研發(fā)，通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的技術(shù)鑒定[27]。懸浮床煤油共煉技術(shù)作為20世紀(jì)40年代煤液化技術(shù)的延伸，利用煤直接或間接液化的技術(shù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的液體燃料，緩解石油危機[28]。煤油共煉加氫技術(shù)(圖4)，可以同時實現(xiàn)煤的液化和重質(zhì)油的加氫改質(zhì)。

圖4 煤油共煉加氫技術(shù)流程[30]Figure 4 Technology of coal-oil co-processing hydrogenation[30]

煤油共煉所采用的催化劑多為Fe2O3、FeS2、Fe2S3等鐵基催化劑前驅(qū)體，催化劑成本較低，可有效促進氫分子分解為活性氫原子[29]。煤與重質(zhì)油存在協(xié)同作用，煤油共煉原料轉(zhuǎn)化率超過90%，高于煤液化和重質(zhì)油加氫的原料轉(zhuǎn)化率。加氫后的重質(zhì)油充當(dāng)了反應(yīng)過程中的供氫溶劑，有效抑制了反應(yīng)過程中的結(jié)焦，節(jié)省了供氫溶劑的使用成本。同時，大孔徑的煤粉不僅能吸附重質(zhì)油中導(dǎo)致催化劑失活的重金屬和S、N等雜原子，還可以作為生焦載體吸附反應(yīng)過程中的焦粒，從而延長催化劑的使用壽命并降低其使用成本[30-31]。煤油共煉的殘渣具有優(yōu)良的造氣性能，即熱值高、碳氫含量豐富，且其重金屬含量符合國家污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，可作為多元料漿氣化技術(shù)的原料，實現(xiàn)能源的充分利用和污染物的降解[32-33]。懸浮床煤油共煉加氫技術(shù)對于緩解石油資源短缺、重質(zhì)油輕質(zhì)化處理意義重大，在不遠的將來會有更廣泛的應(yīng)用。

1.2.4 超級懸浮床MCT技術(shù)

超級懸浮床MCT(Mixed Cracking Treatment)技術(shù)是由三聚環(huán)保新材料股份有限公司和北京華石聯(lián)合能源科技發(fā)展有限公司歷時5年自主研發(fā)[34]。在高溫、高壓條件下，構(gòu)建三相均質(zhì)微反應(yīng)體系[35]，極好地發(fā)揮了催化劑的催化活性，突破傳統(tǒng)重質(zhì)油懸浮床加氫技術(shù)的局限，實現(xiàn)對劣質(zhì)油品的全餾分轉(zhuǎn)化，所得產(chǎn)品油品質(zhì)好且轉(zhuǎn)化率超過96%。該技術(shù)有利于環(huán)保的工藝流程設(shè)計，對產(chǎn)生的工業(yè)廢水按照預(yù)處理、生化處理和深度處理的流程，達到國家統(tǒng)一排放標(biāo)準(zhǔn)后排放，符合環(huán)保要求[36]。經(jīng)過多年試驗與研究，成功得到不同原料(重質(zhì)煤焦油、減壓渣油)在不同反應(yīng)條件下高壓臨氫催化裂解和高壓加氫裂化實驗數(shù)據(jù)，為今后國內(nèi)大規(guī)模懸浮床加氫裝置的設(shè)計、建設(shè)與投產(chǎn)提供了有力的支持。

2 懸浮床加氫催化劑

2.1 固體顆粒催化劑

早期固體顆粒催化劑在懸浮床加氫催化反應(yīng)中的使用較為普遍，其中最為典型的催化劑是委內(nèi)瑞拉HDHPLUS(天然礦石粉)、美國Uniflex(硫酸鐵固體水合物)、德國的VCC(煤粉或工藝廢料)等。但使用該類催化劑所產(chǎn)生的尾油含有大量難以回收和處理的固體顆粒，對環(huán)境危害較大[37-38]。隨著催化劑制備技術(shù)的進步，固體懸浮床加氫催化劑的預(yù)硫化處理可以保證催化性能，常見的硫化劑有硫化氫、二硫化碳、二甲基二硫醚等[39]。通過對催化劑預(yù)硫化，將催化劑上的金屬氧化物轉(zhuǎn)化為金屬硫化物，能有效抑制催化劑自燃以及包括二氧化硫在內(nèi)的有毒氣體產(chǎn)生[40]。過渡金屬作為催化劑的活性組分通常為氧化態(tài)，預(yù)硫化過程中存在硫化和加氫還原兩個競爭反應(yīng)，以鉬的氧化物(MoO3)為例，在361 ℃、氫氣作用下[41]，鉬的高價氧化物被還原為低價氧化物，從而降低活性組分的硫化反應(yīng)速率，MoO3還原后還可能導(dǎo)致鉬的燒結(jié)，降低催化劑的催化活性。

2.2 均相催化劑

均相催化劑即催化劑與反應(yīng)物同處于一個相，一般以分子或離子形態(tài)存在，具有活性中心均一、活性和選擇性高的特點，主要分為水溶性和油溶性兩大類。在渣油懸浮床加氫反應(yīng)過程中，均相催化劑首先在氫氣充足的環(huán)境中，充分吸附活化氫生成氫自由基，具有還原焦炭前驅(qū)體的作用，從而極好地抑制大分子自由基縮合生成焦炭，提高反應(yīng)的催化效率[42]。隨著反應(yīng)的不斷進行，大分子自由基大量吸附在催化劑表面，成為焦炭沉積的載體，從而抑制反應(yīng)過程中的生焦現(xiàn)象，降低反應(yīng)器內(nèi)壁結(jié)焦，節(jié)省設(shè)備維護費用[43]。20世紀(jì)90年代初，中國石化撫順石油化工研究院開始研發(fā)渣油懸浮床加氫催化劑，在均相催化劑制備與篩選等方面做了大量研究工作，開發(fā)的水溶性催化劑在劣質(zhì)渣油加氫上的催化效果顯著，研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的懸浮床加氫催化劑。20世紀(jì)90年代末，中國石油大學(xué)也對該類催化劑做了許多研究工作。

2.2.1 水溶性催化劑

水溶性催化劑如表2所示。

表2 水溶性催化劑Table 2 Water-soluble catalyst

水溶性催化劑具有催化活性高、易于制備、價格低廉、使用壽命長、催化劑用量少等優(yōu)點[44]。此類催化劑通過乳化剪切的方式均勻地分散在原油之中(圖5)，是一類具有催化作用的液體催化劑[45]。在反應(yīng)原料中催化劑的分散狀態(tài)直接關(guān)系到催化活性的高低。對于懸浮床加氫催化劑而言，在反應(yīng)體系中催化劑的分散度越高、硫化程度越完全，催化活性就越高[46]。在渣油中水溶性催化劑的分散方式有物理分散和化學(xué)分散兩種。在實際生產(chǎn)中，較多地使用機械乳化法來制備顆粒細小的乳液，同時加入一些水溶性高分子，如聚乙烯醇、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮等，來保護釕、銠、鈀、鉑、鉬、鎳等金屬類(多為過渡類金屬)活性組分，這樣既能表現(xiàn)出原來的催化效果，同時也可延長催化劑的使用壽命。20世紀(jì)90年代，中國石油與中國石油大學(xué)(華東)合作開發(fā)出多種水溶性催化劑。

圖5 顯微鏡下水溶性鉬在原料油中的分布[46]Figure 5 Distribution of water-soluble molybdenum in raw oil under microscope[46]

2.2.2 油溶性催化劑

常見雙金屬油溶性催化劑如表3所示。

表3 常見雙金屬油溶性催化劑Table 3 Common bimetallic oil-soluble catalysts

與水溶性催化劑相對的是能夠分散在原料中的油溶性催化劑，此類催化劑多數(shù)是有機酸鹽(如環(huán)烷酸鹽、烷基取代的磷酸鹽、芳香酸鹽、脂肪酸鹽等)、有機金屬化合物或配合物(如乙酰丙酮化合物、EDTA絡(luò)合物、羰基化合物等)以及有機胺的金屬鹽[47-48]。為了制備分散性良好的油溶性催化劑，通常把金屬引入油溶性前驅(qū)體中制備成有機金屬化合物。美國Exxon公司曾提出將環(huán)烷酸鉬、乙酰丙酮鉬作為催化劑用于重質(zhì)油催化劑加氫工藝；加拿大Alberta Research Co.采用油溶性羰基化合物，其特性是可以與瀝青結(jié)合，從而促進瀝青加氫催化和抑制縮合生焦[49]。目前國內(nèi)多采用二烷基二硫代氨基甲酸鉬、環(huán)烷酸鎳、環(huán)烷酸鈷、環(huán)烷酸鐵等對渣油進行加氫催化。在過渡金屬中，鉬比鎳、鈷、釩、鐵等的加氫活性高，鉬、鎳的雙金屬催化體系具有一定的協(xié)同效應(yīng)。油溶性催化劑具有催化活性高、分散性較好、不易結(jié)焦等特點，近些年，相繼研制出催化性能優(yōu)異的多種雙金屬催化劑。

2.3 兩親性微乳型催化劑

微乳型催化劑是多組分體系，包括油、水、表面活性劑、助表面活性劑等。通過將水溶性催化劑在表面活性劑的作用下與特定的油相融合，按照特定比例，乳化配置成特定的油包水型催化劑。根據(jù)水與油比例的不同分為正相微乳型(O/W)、中間態(tài)微乳型和反相微乳型(W/O)[50]。所形成的乳狀催化劑兼有水溶性催化劑和油溶性催化劑的特性，催化劑在原料油中的分散性顯著提高，可以更好地降低稠油的黏度，提高重質(zhì)油的輕質(zhì)油收率[51-52]。當(dāng)前，采用反向乳化法制備納米級金屬復(fù)合催化劑，可制備出粒徑小、分散度好的微乳型催化劑。中國石油大學(xué)通過微乳法合成的超細硫化態(tài)鎳催化劑(圖6)，十分均勻的分散，形成均相體系，可以與渣油相互混合形成均相分散體系。所形成的體系比之前原催化劑的分散還要均勻，這在很大程度上解決了催化劑在懸浮床渣油加氫技術(shù)中的分散問題。由此可見，微乳型催化劑在針對粘性較高原料油方面的分散效果明顯優(yōu)于水溶性催化劑。相比于負載型催化劑，微乳型催化劑更好地實現(xiàn)了在渣油中的均勻分散，但反應(yīng)后的催化劑不易回收，而負載型催化劑可以多次回收使用，極大降低了催化劑的使用成本。

圖6 微乳型復(fù)合催化劑與渣油混合前后對比圖Figure 6 Comparison chart of microemulsion composite catalyst before and after mixing with residue(a).微乳型復(fù)合催化劑電子顯微照片；(b).微乳型催化劑在渣油中的電子顯微照片[50]

3 懸浮床加氫反應(yīng)過程

3.1 懸浮床加氫反應(yīng)本質(zhì)

懸浮床加氫反應(yīng)的本質(zhì)是臨氫條件下的高溫?zé)崃呀夥磻?yīng)[53]。在反應(yīng)初始階段，氫氣在加氫催化劑的催化作用下轉(zhuǎn)化成大量的活化氫，活化氫阻隔游離的自由基，阻止了大分子自由基的進一步縮聚，從而抑制焦炭前驅(qū)體的生成[54-55]；大分子稠環(huán)的芳基自由基整體形成一個大型的共軛結(jié)構(gòu)，所以主要發(fā)生側(cè)鏈的脫烷基反應(yīng)，最終生成低碳的烷烴和芳香烴[56]。隨著反應(yīng)的不斷進行，消耗大量的活化氫，膠質(zhì)和芳香分的供氫能力顯著降低，瀝青質(zhì)分子內(nèi)部發(fā)生氫轉(zhuǎn)移[57-58]，最后大分子自由基發(fā)生縮合反應(yīng)生成聚合物[59]。該過程的催化反應(yīng)以四氫化萘為例(圖7)，主要發(fā)生脫氫反應(yīng)和開環(huán)裂化反應(yīng)[60-61]。前者是與烯烴或碳正離子發(fā)生氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成雙環(huán)芳烴，后者則生成單環(huán)芳烴和低分子的烷烴或烯烴[62-63]。

圖7 四氫化萘催化裂化產(chǎn)物分布[63]Figure 7 Tetrahydronaphthalene catalytic cracking product distribution[63]

大環(huán)芳烴分子在催化劑的作用下，選擇性地進行加氫開環(huán)，在此過程中產(chǎn)生許多碳正離子，這些碳正離子會攻擊其他化合物生成更多的復(fù)雜化合物，進而在催化劑表面的B酸位上發(fā)生脫氫，再經(jīng)過碳正離子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不斷環(huán)化、聚合，最終形成積炭[64]。稠環(huán)和芳烴大分子通過開環(huán)生成小分子的碳氫化合物，其中伴隨著烷烴氣體的產(chǎn)生，最終實現(xiàn)重質(zhì)油的輕質(zhì)化。

3.2 催化活性物種的形成

重質(zhì)油懸浮床加氫催化劑的活性組分是金屬硫化物，其活性組分的組成結(jié)構(gòu)決定單組分油溶性催化劑和雙組分油溶性催化劑的催化效果[65]。對納米級高分散性催化劑而言，粒徑越小，比表面積越大，活性位點越多，對應(yīng)的油溶性催化劑催化活性就越高[66]。以納米級MoS2在油溶性催化劑中形成MoS2-EM為例(圖8)，催化劑的整體利用在很大程度上取決于分散的MoS2粒度[67]，分散的MoS2催化劑形成六邊形的單分子層結(jié)構(gòu)，具有豐富邊緣位點的MoS2對促進加氫反應(yīng)起重要作用，并且在重質(zhì)油中保持高分散性，雖然分散的MoS2催化劑的內(nèi)在活性有所不同，但均表現(xiàn)出相似的性能。

圖8 MoS2-EM透射電子顯微照片和MoS2曲面特征圖[65]Figure 8 MoS2-EM transmission electron image and MoS2 surface feature map[65]

4 懸浮床加氫技術(shù)的發(fā)展趨勢

懸浮床加氫技術(shù)及高效催化體系的研究能解決我國未來面臨的油品重質(zhì)化、劣質(zhì)油品深度加工困難等一系列問題，實現(xiàn)劣質(zhì)資源充分且潔凈化使用。在現(xiàn)階段，懸浮床加氫技術(shù)還需要進一步發(fā)展和完善。

4.1 瀝青質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化

瀝青質(zhì)作為重質(zhì)油四組分中最重的組分，且在重質(zhì)油中含量較多，因此探索瀝青質(zhì)的加氫催化改質(zhì)對于懸浮床重質(zhì)油加氫技術(shù)的延伸十分關(guān)鍵，可以實現(xiàn)資源的進一步開發(fā)利用。原料瀝青質(zhì)屬于固體，不同于以往的懸浮床重質(zhì)油加氫技術(shù)，需要供氫溶劑的引入，抑制自由基聚合反應(yīng)的發(fā)生，促進瀝青質(zhì)的液化轉(zhuǎn)化。需要通過實驗和分析儀器探索懸浮床瀝青質(zhì)加氫反應(yīng)的內(nèi)在機理，選取最優(yōu)的供氫溶劑，篩選出最佳的加氫催化劑，確定反應(yīng)的最優(yōu)條件，進而對該技術(shù)進行優(yōu)化和完善。

4.2 高效分散性催化劑的經(jīng)濟性使用

當(dāng)前較為高效的懸浮床加氫催化劑如油溶性催化劑，仍然是一次性使用，極大地增加了催化劑的使用成本，在很大程度上制約了懸浮床加氫技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣。在開發(fā)高效催化劑的同時，應(yīng)該注意降低催化劑的使用成本，不只是從減少催化劑的用量著手，還要研究催化劑的回收再利用，確定切實可行的催化劑再生工藝，降低催化劑使用成本，推動懸浮床加氫技術(shù)向經(jīng)濟、可實施方向發(fā)展。

4.3 生產(chǎn)廢料回收與綠色處理

懸浮床重質(zhì)油加氫技術(shù)所產(chǎn)生的固體廢渣，造成比較嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。早期的懸浮床加氫技術(shù)也考慮過此類問題，通過對此類固體廢物進行造?；厥?，再用作燃料供能，這類方式并沒有根本的解決污染問題，燃燒排放的廢氣間接污染了空氣，造成更大范圍的污染。懸浮床加氫技術(shù)的后處理流程仍待于改良，研發(fā)一個較為合理的污染物處理方案，將是懸浮床加氫技術(shù)未來的一個重要走向。

4.4 懸浮床三傳一反機制研究

針對懸浮床固、液、氣三相的動量傳遞、質(zhì)量傳遞和熱量傳遞的機制進行研究，對懸浮床反應(yīng)器進一步優(yōu)化設(shè)計，強化三相之間的傳質(zhì)、傳熱，為日后懸浮床加氫技術(shù)的推廣提供理論支持。

5 結(jié) 語

隨著原油資源的重質(zhì)化和原油需求的不斷增加，當(dāng)下我國乃至全世界都面臨著巨大的能源危機。與有限的輕質(zhì)石油資源不同，重質(zhì)油資源儲量相對豐富，但目前開采的大部分重質(zhì)油并沒有得到充分利用。在不久的將來，重質(zhì)油將會作為常規(guī)石油的主要替代資源，提高對于重質(zhì)油的開發(fā)與利用，是當(dāng)今煉油工業(yè)面臨的一個嚴(yán)峻問題。懸浮床加氫技術(shù)作為當(dāng)今重質(zhì)油輕質(zhì)化處理的前沿技術(shù)，在處理重質(zhì)油等待開發(fā)原油資源方面潛力巨大，具有較好的應(yīng)用推廣前景，可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化燃料油，擴大非常規(guī)油品的開發(fā)利用，緩解國際石油危機，實現(xiàn)石油資源的有效、合理化應(yīng)用。