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準不斷提升，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，談談重油高壓加氫裂化技術(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器的內(nèi)部，在反應器的上部加料，原料在反應器內(nèi)部經(jīng)過反應后從下部流出，這樣使反應料從反應床上端自上而下到達底端。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器。為提高裝置的經(jīng)濟性，應首先進行全面的分析和比較然后對工藝過程進行選擇。

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)，進行精致的串聯(lián)操作進行加氫裂化，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。該裝置的工藝進行了特殊的反應器設(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器的下部送入反應器中，使其自下而上流動，催化劑和重油在反應器中構(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60%，同時具有很高的脫殘?zhí)悸剩摻饘俾室约懊摿蚵省Ｔ摴に嚨奶攸c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95%，工藝過程中加入少量粉末狀添加物，反應能夠更加平穩(wěn)的進行，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)化的渣油進行循環(huán)操作、對催化劑的分離進行驗證、對煉油廠渣油進行深度地轉(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，使用管式反應器，重油轉(zhuǎn)化率高，反應時間短、溫度高等特點。

埃克森公司多年研究的Microcat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器的上部連續(xù)向反應器中加入催化劑，并自上而下移動反應器，使催化物與反應物逆流流動[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、石油燃料的清潔標準不斷提升，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，負世海，李鳳嶺.加氫技術(shù)應用研究進展[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)備研究應用進展[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)應用[J].石油煉制與化工，2012，43(3)：6-10.