渣油加氫技術(shù)進(jìn)展

摘 要：近些年來(lái)，原油需求不斷攀升。而渣油在原油中所占比重高，因此要選擇合適的加工路線實(shí)現(xiàn)渣油的輕質(zhì)化，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還可以達(dá)到環(huán)保要求及提升社會(huì)效益。重渣油加工過(guò)程主要有加氫和脫碳兩種工藝，本文主要分析的是渣油加氫技術(shù)。

關(guān)鍵詞：渣油加氫技術(shù);技術(shù)進(jìn)展;渣油

1 渣油加氫技術(shù)進(jìn)展

1.1 固定床渣油加氫技術(shù)進(jìn)展

世界上第一套固定床渣油加氫脫硫裝置由UOP公司設(shè)計(jì)，并于1967年10月在日本出光興產(chǎn)公司千葉煉油廠建成投產(chǎn)。80年代以前的渣油固定床加氫處理裝置，主要以生產(chǎn)低硫燃料油為目的，渣油加氫轉(zhuǎn)化率低，殘?zhí)亢徒饘俚入s質(zhì)脫除率相對(duì)較低。進(jìn)入80年代后，由于催化劑等技術(shù)水平的提高，使得渣油加氫轉(zhuǎn)化率高，并且硫、氮、殘?zhí)亢徒饘俚入s質(zhì)脫除率較高，不僅能為下游的催化裂化裝置提供高質(zhì)量的原料油，以改善催化裂化裝置的產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，渣油加氫過(guò)程還能生產(chǎn)部分高質(zhì)量柴油餾分和石腦油餾分。固定床加氫工藝又分常壓渣油加氫處理工藝和減壓渣油加氫處理工藝。典型的固定床加氫工藝主要有Chevron公司的RDS和VRDS工藝，UOP公司的RCD工藝，Exxon公司的Residfining工藝，Shell公司的HDS工藝，以及IFP公司的HYVAHL-F。國(guó)內(nèi)固定床渣油加氫處理技術(shù)主要有中石化撫順石油化工研究院（FRIPP）開(kāi)發(fā)的S-RHT技術(shù)以及中石化石油科學(xué)研究院（RIPP）開(kāi)發(fā)的RHT技術(shù)。

固定床渣油加氫工藝對(duì)原料有嚴(yán)格的限制，其原料的金屬含量一般不超過(guò)120?g/g，為了延長(zhǎng)運(yùn)行周期，部分企業(yè)將原料金屬含量甚至控制在60μg/g以下，因而嚴(yán)重制約了固定床渣油加氫技術(shù)的原料適應(yīng)性。

1.2 移動(dòng)床渣油加氫技術(shù)進(jìn)展

移動(dòng)床加氫工藝過(guò)程，反應(yīng)器中的舊催化劑可連續(xù)或間歇排出，新鮮催化劑可連續(xù)或間歇加入，使反應(yīng)器中催化劑始終保持較高的脫金屬活性，可大大延長(zhǎng)固定床渣油加氫裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。同時(shí)也可加工更加劣質(zhì)的渣油原料。目前，渣油移動(dòng)床加氫工藝主要有Chevron公司的OCR工藝，Shell公司的Hycon工藝和IFP公司的HYVAHL-M技術(shù)。在OCR反應(yīng)器中，催化劑與反應(yīng)物流逆向接觸，反應(yīng)器內(nèi)液相連續(xù)，氣相鼓泡式通過(guò)催化劑床層，避免催化劑的結(jié)焦堵塞和結(jié)塊現(xiàn)象，從而減緩催化劑床層壓降的快速增長(zhǎng)，延長(zhǎng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。此外，由于新鮮原料油首先與使用過(guò)的活性已最低的催化劑接觸，隨反應(yīng)物流的進(jìn)一步向上流動(dòng)，所接觸的催化劑的剩余活性越來(lái)越高，有利于雜質(zhì)的均勻脫出，催化劑的利用率也最高。經(jīng)過(guò)OCR反應(yīng)后的原料送入固定床反應(yīng)器系統(tǒng)，可取得比單獨(dú)使用固定床加氫過(guò)程更好的加氫效果，在達(dá)到相同的脫硫率時(shí)，催化劑的總消耗量減少，原料油重金屬含量越高，OCR+RDS的效果越明顯。另外，增加OCR后，由于固定床反應(yīng)器催化劑的金屬沉積量相對(duì)減少，催化劑的失活速率降低，平均反應(yīng)溫度也降低。

Hycon工藝是Shell公司開(kāi)發(fā)的移動(dòng)床加氫工藝技術(shù)，該工藝技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)催化劑的在線加入和排出，與Chevron公司的OCR工藝不同的是原料油和氫氣自反應(yīng)器頂部進(jìn)入，向下流過(guò)催化劑床層，反應(yīng)物流的流動(dòng)方向與催化劑的流動(dòng)方向相同。HYVAHL-M技術(shù)是ASVAHL公司開(kāi)發(fā)的能夠在線置換催化劑的移動(dòng)床技術(shù)，該技術(shù)的催化劑與反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)呈逆向流動(dòng)，催化劑的利用率較高，可加工金屬含量大于400?g/g的減壓渣油原料。

1.3 沸騰床渣油加氫技術(shù)進(jìn)展

沸騰床加氫工藝最早由美國(guó)烴研究公司（HRI）和城市服務(wù)公司共同開(kāi)發(fā)，該工藝名稱為氫--油法（H-Oil）加氫技術(shù)。第一套H-Oil加氫裂化裝置于1963年在美國(guó)的查理湖煉油廠建成。1975年城市服務(wù)公司與Lummus公司合作，并將這一沸騰床加氫技術(shù)更名為L(zhǎng)C-Fining技術(shù)。1994年IFP收購(gòu)HRI的資產(chǎn)，2001年7月重組成立Axens公司，成為H-Oil和T-Star技術(shù)許可的發(fā)放人。而LC-Fining技術(shù)目前由Chevron公司發(fā)放專利許可證。

沸騰床渣油加氫技術(shù)由于催化劑在反應(yīng)器內(nèi)處于全返混狀態(tài)以及能夠在線置換催化劑，使得沸騰床渣油加氫技術(shù)具有無(wú)床層壓降、溫度分布均勻、傳質(zhì)和傳熱快、催化劑利用率高、運(yùn)行周期長(zhǎng)以及裝置操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，克服了固定床渣油加氫催化劑失活快、易結(jié)焦、床層壓力降增長(zhǎng)快、裝置運(yùn)行周期短、原料適應(yīng)范圍窄等缺點(diǎn)。沸騰床反應(yīng)器可以頻繁更換催化劑，因此可以加工（Ni+V）高達(dá)700?g/g，康氏殘?zhí)靠蛇_(dá)20%～25%的原料（固定床渣油加氫只能加工（Ni+V）小于200?g/g，殘?zhí)吭?0%以下的原料）。由于對(duì)原料極強(qiáng)的適應(yīng)性，沸騰床加氫技術(shù)能夠加工各類重質(zhì)原油、渣油、煤焦油、頁(yè)巖油甚至油砂瀝青，且渣油轉(zhuǎn)化率高、輕油收率高、運(yùn)行周期長(zhǎng)，被認(rèn)為是一種高效的劣質(zhì)重油加工技術(shù)。自2000年以來(lái)，國(guó)外新建的沸騰床渣油加氫裂化裝置多于渣油固定床加氫裝置，以滿足劣質(zhì)重質(zhì)原油深度加工的需要，未來(lái)幾年內(nèi)，全球渣油加氫市場(chǎng)中沸騰床工藝的處理能力將達(dá)到8500萬(wàn)t/a。主要為的LC-Fining工業(yè)裝置共14套，H-Oil工業(yè)裝置共19套。

LC-Fining技術(shù)和H-Oil技術(shù)本是同源，大同小異，沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。技術(shù)最大的區(qū)別在于循環(huán)油泵設(shè)置的方案，LC-Fining采用內(nèi)置;而H-Oil采用外置的方案。為實(shí)現(xiàn)沸騰床渣油加氫技術(shù)的自主研發(fā)，打破國(guó)外企業(yè)的技術(shù)壁壘、提高我國(guó)煉油企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，2010年以來(lái)，中國(guó)石化研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了“桶底油”的高效利用。STRONG技術(shù)中反應(yīng)器采用獨(dú)特的氣--液--固三相分離器，與國(guó)外沸騰床渣油加氫技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)：

①取消了高溫和高壓熱油循環(huán)泵等動(dòng)設(shè)備，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;

②使用微球催化劑，不但提高了催化劑利用率，且方便了催化劑的加排;

③催化劑不需要控制料面，不但省去了復(fù)雜的高溫、高壓固體料面控制系統(tǒng)，而且提高了反應(yīng)器的流體通量適應(yīng)能力，提高了反應(yīng)空速、降低了反應(yīng)器體積。

STRONG技術(shù)目前已在中石化金陵分公司的5萬(wàn)t/a沸騰床渣油加氫工業(yè)示范裝置上成功運(yùn)行累計(jì)超過(guò)8000h。

1.4 漿態(tài)床渣油加氫技術(shù)的發(fā)展

漿態(tài)床渣油加氫深度轉(zhuǎn)化技術(shù)是很早以前由Friedrich Bergius發(fā)明的，漿態(tài)床渣油加氫裂化技術(shù)是基于減壓渣油餾分與充分分散的催化劑/添加劑粉末在高溫、高壓下進(jìn)行反應(yīng)。催化劑/添加劑可以采用活性較高但價(jià)格昂貴的Mo、Ni基，以降低使用濃度（幾百ppm）并可循環(huán)使用，也可以采用活性低但價(jià)格低廉的天然鐵基物，例如褐煤、粘土，但需要的濃度高（百分之幾）且不能循環(huán)使用。一定濃度的充分分散的催化劑/添加劑粉末與原料油協(xié)同作用使反應(yīng)生成物性質(zhì)穩(wěn)定，并抑制焦炭的生成。當(dāng)加工非常重質(zhì)的原料時(shí)，轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到90%以上。漿態(tài)床渣油加氫工藝主要有VCC、Canmet、MRH、HDH、HFC、Aurabon、SOC、Micro-cat、（HC）3和TERVAHL C等10種

類型，但基本原理大同小異，都是細(xì)粉狀或油溶性或水溶性的添加物或/和催化劑與所加工的原料渣油預(yù)先混合，在空筒反應(yīng)器中于高溫、高壓或中壓下進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)。漿態(tài)床技術(shù)目前只是處在工業(yè)示范階段，國(guó)內(nèi)引進(jìn)的漿太床渣油加氫裝置尚在建設(shè)中，目前世界上還未有真正投入商業(yè)運(yùn)行的大規(guī)模工業(yè)裝置。

2 展望

當(dāng)前，工藝和催化劑的進(jìn)步帶動(dòng)了渣油加氫工藝的迅速發(fā)展，從早期的固定床渣油加氫到移動(dòng)床結(jié)合固定床，再到目前沸騰床占主導(dǎo)地位，漿態(tài)床的進(jìn)一步探索，技術(shù)發(fā)展日新月異。由于渣油加氫技術(shù)對(duì)原料的適應(yīng)性越來(lái)越強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率和高附產(chǎn)品收率越來(lái)越高，從而提升了煉油廠的整體經(jīng)濟(jì)性，因而渣油加氫工藝在工廠總流程中的地位必然越來(lái)越重要，同時(shí)隨著國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)的攻關(guān)，國(guó)產(chǎn)沸騰床技術(shù)將更快的走上前臺(tái)，推動(dòng)中國(guó)煉油技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)一步提升。

作者簡(jiǎn)介：

劉愛(ài)松（1977- ），男，漢族，江蘇姜堰人，研究生，工程師，揚(yáng)子石化煉油廠，研究方向：煉油工藝管理。