重油高壓加氫裂化技術(shù)的發(fā)展趨勢

張 光

神華鄂爾多斯煤制油分公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017209

隨著石油資源往重質(zhì)化和劣質(zhì)化方向發(fā)展，以及石油燃料的清潔標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，人們對于石油煉制和加工技術(shù)提出了更高的要求。加氫裂化技術(shù)將油品輕質(zhì)化和清潔化加氫過程有機(jī)的結(jié)合起來，在操作上具有高效靈活的特點，受到煉油及石化行業(yè)的廣泛關(guān)注[1]。目前，隨著不斷增加的柴油需求量，加氫裂化技術(shù)已成為未來煉油企業(yè)的重要發(fā)展趨勢。重油加氫裂化技術(shù)在氫氣、催化劑和高溫、高壓的條件下，使重油裂化轉(zhuǎn)變成柴油、汽油、煤油等。常壓渣油、減壓渣油、減壓餾分油、脫瀝青油等重質(zhì)油都可以作為加氫裂化的原料[2]。本文結(jié)合實際，談?wù)勚赜透邏杭託淞鸦夹g(shù)的發(fā)展趨勢。

1 固定床加氫裂化

通常所說的固定床加氫裂化法是將催化劑固定在反應(yīng)器的內(nèi)部，在反應(yīng)器的上部加料，原料在反應(yīng)器內(nèi)部經(jīng)過反應(yīng)后從下部流出，這樣使反應(yīng)料從反應(yīng)床上端自上而下到達(dá)底端。固定床加氫裂化技術(shù)現(xiàn)今比較成熟，目前使用較多的UFO公司、雪弗隆公司和聯(lián)合油品公司的技術(shù)。

最先采用異構(gòu)裂解的方式進(jìn)行加氫裂化的雪弗隆公司，早在1959年建成第一套工業(yè)化生產(chǎn)裝置。異構(gòu)裂解過程具有發(fā)展較快，操作靈活性大，催化劑品種多、使用性能好，加工原料的使用范圍廣、適用性強等特點。該生產(chǎn)裝置異構(gòu)裂解過程含有兩個基本流程分別進(jìn)行精制和加氫裂化。后來研發(fā)的串聯(lián)流程采用填裝不同的催化劑的兩個反應(yīng)器。為提高裝置的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)首先進(jìn)行全面的分析和比較然后對工藝過程進(jìn)行選擇。

聯(lián)合油品公司于1964年建成第一套加氫裂化的工業(yè)生產(chǎn)裝置，該工藝裝置使用分子篩催化劑硫化氫和可抗氨的加氫裂化技術(shù)，進(jìn)行精致的串聯(lián)操作進(jìn)行加氫裂化，在使用過程中，可根據(jù)不同的產(chǎn)品和原料油，選擇一段、二段或者串聯(lián)流程。該裝置的工藝進(jìn)行了特殊的反應(yīng)器設(shè)計，使用時能夠有效地避免溝油，有較好的油氣分布，溫度地控制較為容易，能夠更加地發(fā)揮催化劑的作用。

UFO公司的加氫裂化技術(shù)類似于聯(lián)合油品公司的主要特點和工藝流程，UFO公司將其命名為HCunibon過程。該公司于1961年開發(fā)出第一套加氫裂化裝置，這套裝置所采用的技術(shù)主要使用了兩種催化劑，一種是主要用于一段流程的載體為無定形的DHC型催化劑，能夠最大量的生產(chǎn)中間餾分油；還有一種是用于二段流程和串聯(lián)流程的載體為分子篩的HC型催化劑。

海灣公司聯(lián)合其它公司開發(fā)的H-G加氫裂化過程適用于直流油的深加工和餾分油的再加工；巴斯夫公司和法國石油研究院聯(lián)合開發(fā)了可加工從石腦油到減壓渣油所有原料的加氫裂化過程；阿爾科公司開發(fā)了適宜加工減壓脫瀝青油的H-H加氫裂化過程；日本千代田化工公司開發(fā)了適宜加工重質(zhì)油的ABC加氫裂化過程；英國石油公司開發(fā)了可加工含蠟餾分油的加氫裂化過程。

2 沸騰床加氫裂化

沸騰床加氫裂化是將重油從反應(yīng)器的下部送入反應(yīng)器中，使其自下而上流動，催化劑和重油在反應(yīng)器中構(gòu)成流體流動的特征，催化劑被流體帶動起來，與流體充分的結(jié)合，在外觀上形似液體的沸騰過程[4]。此技術(shù)方案有兩個過程，其一為利用LC-Fining法進(jìn)行加氫氣催化，另一為氫一油法催化工程。

在1984年，美國的德克薩斯城煉油廠建成了首個具有3Mt/a的加工能力的LC-Fining法石油加氫氣裂化過程，它能加工許多種原油煉制所產(chǎn)生的渣油，轉(zhuǎn)化率高達(dá)60%，同時具有很高的脫殘?zhí)悸?，脫金屬率以及脫硫率。該工藝的特點是采用的催化劑由美國氰胺公司生產(chǎn)的CoMo/Al2O3，新制出來的催化劑有相當(dāng)大的金屬容量。但是同時它也需要較高的壓力和溫度。

氫一油法（H-Oil）加氫裂化過程由美國城市服務(wù)公司和烴研究公司共同開發(fā)，于1963年建成處理能力為300kt/a的第一套工業(yè)裝置。改工藝過程與餾分油加氫裂化、催化裂化、部分氧化制氫過程、溶劑脫瀝青、焦化等組合，形成聯(lián)合工藝 ，具有較強的靈活性。目前，研究的主要方向是催化劑的回收利用和降低氫分壓，以達(dá)到節(jié)省投資的目地。同時對新型的高效環(huán)保的催化劑進(jìn)行研究和實驗。

我國的沸騰床氫裂化技術(shù)開發(fā)于由撫順石油化工研究院于1964年開始，對國內(nèi)幾種減壓渣進(jìn)行研究，取得了較好的效果。最近改院取得了突破性的研究進(jìn)展，采用微球催化劑、沸騰床自循環(huán)等方法，對于催化劑在沸騰床運轉(zhuǎn)中的損失難題進(jìn)行了解決。

3 懸浮床加氫裂化法

懸浮床加氫裂化法主要是將催化劑處理為粉末狀加入到反應(yīng)器的渣油中，在特定的高溫高壓條件在高空速下完成重油的處理[5]。目前比較重要的的懸浮床加氫技術(shù)有Microcat、VCC、HDH、Canmet、SOC、MRH及Aumbon等

VCC過程主要由液相加氫和氣相加氫構(gòu)成，是德國的巴（Veba）石油公司以多年的油加氫技術(shù)和煤液化經(jīng)驗成功開發(fā)出來的，并建成了首個中試平臺，整個裝置的處理能力達(dá)到1t/h，隨后又將煤液化裝置升級改造成VCC工業(yè)裝置。該過程能處理各種油渣，轉(zhuǎn)化率高達(dá)95%，工藝過程中加入少量粉末狀添加物，反應(yīng)能夠更加平穩(wěn)的進(jìn)行，且具有較好的產(chǎn)品質(zhì)量。

委內(nèi)瑞拉印特維普公司開發(fā)了一種新的加氫裂化技術(shù)——HDH加氫裂化，這種技術(shù)主要是沒有轉(zhuǎn)化的渣油進(jìn)行循環(huán)操作、對催化劑的分離進(jìn)行驗證、對煉油廠渣油進(jìn)行深度地轉(zhuǎn)化研究，開發(fā)研究了這套技術(shù)，并于1995年在馬拉文公司卡頓煉油廠建成投產(chǎn)中試裝置。這個工藝過程能夠處理的原料范圍較廣、具有很高的轉(zhuǎn)化率和較好的產(chǎn)品質(zhì)量，催化劑價格便宜、工藝的靈活性大，缺點是加工過程中有較大的固體排放量。Aumbon加氫裂化過程由UOP公司開發(fā)研制，1984年建成以一套工業(yè)試驗裝置，處理能力為125kt/a，主要處理高瀝青、高金屬質(zhì)含量的原料油，具有較廣的原料油適用范圍，產(chǎn)品的質(zhì)量較好。

SOC加氫裂化過程由日本開發(fā)研制，于1987年建成處理能力為175kt/a的工業(yè)示范裝置，具有原料使用范圍廣，催化劑量少、活性高，使用管式反應(yīng)器，重油轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)時間短、溫度高等特點。

?？松径嗄暄芯康腗icrocat加氫裂化技術(shù)能在高溫條件下將重油的轉(zhuǎn)化率提高至95%。壓力是浮床加氫壓裂技術(shù)的瓶頸，開發(fā)和研究低壓力下懸浮床加氫壓裂技術(shù)是未來發(fā)展的趨勢。

4 移動床加氫裂化

移動床加氫裂化是在反應(yīng)器的上部連續(xù)向反應(yīng)器中加入催化劑，并自上而下移動反應(yīng)器，使催化物與反應(yīng)物逆流流動[6]。這種技術(shù)主要是殼牌公司的Hycon工藝，1989年進(jìn)程第一套處理能力為1.25Mt/a的工業(yè)裝置。該工藝過程是一種加氫脫硫和加氫脫金屬的多功能加氫裂化技術(shù)，以減壓渣油為主要原料，轉(zhuǎn)化率達(dá)60%以上。相比較沸騰床加氫技術(shù)而言，移動床加氫技術(shù)的工藝過程具有更多的優(yōu)點。該工藝過程產(chǎn)品的質(zhì)量好、收油率高、催化劑的活性利用率較高。

5 結(jié)論

隨著石油資源的重質(zhì)化和劣質(zhì)化發(fā)展，以及柴油需求量的不斷增加、石油燃料的清潔標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，人們對于石油煉制和加工技術(shù)提出了更高的要求。重油高壓加氫裂化技術(shù)是煉油過程中的核心技術(shù)，它所使用的催化劑有加氫和裂化兩種作用，在氫氣、催化劑和高溫、高壓的條件下，使重油裂化轉(zhuǎn)變成柴油、汽油、煤油等。操作的靈活性大、原料具有較強的適應(yīng)性、重油的轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)品質(zhì)量好，這些技術(shù)在工業(yè)中的運用不僅提高了輕油的收率同時保證了輕質(zhì)油的質(zhì)量。加氫裂化技術(shù)高效率和高質(zhì)量使其成為煉油企業(yè)的重要發(fā)展趨勢，在煉油廠中利用這一技術(shù)，將提高原油的利用率和煉油廠的煉油水平及競爭能力。

[1]師瀟雅.中壓加氫裂化挑戰(zhàn)未來煉油化工技術(shù)[J].中國科技獎勵，2006(9)：24-29.

[2]馬強，負(fù)世海，李鳳嶺.加氫技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].內(nèi)江科技，2007，28(3)：103-108.

[3]宋若霞.中壓和高壓加氫裂化工藝技術(shù)的選用[J].當(dāng)代化工，2008，37(1)：11-14.

[4]董元成，段永生，王文波.FCC汽油加氫技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].廣州化工，2010，38(4)：21-51.

[5]丁宏霞.FCC加氫技術(shù)及其主要設(shè)備研究應(yīng)用進(jìn)展[J].廣州化工，2011，39(4)：49-50.

[6]林榮興，劉英.加氫裂化尾油作潤滑油加氫原料的工業(yè)應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2012，43(3)：6-10.