加氫裂化最新技術進展以及未來的發展方向和趨勢

鄭祥旭 胡錦

摘 要：加氫裂化經過多年發展，在工藝催化劑及設備技術方面都有長足進步。加氫裂化能夠在石油、煤炭、柴油等生產過程中，提供裂解原料，并且能夠以其靈活的生產流程、高效的裂解方式提升經濟效益。因此，加氫裂化技術在工業中重要性及作用也越來越大。加氫裂化技術隨著不同時期、不同地區、不同領域應用而產生不同變化，本文據此淺談加氫裂化技術在催化劑方面及運行優化方面的技術進展，并探索發展方向和趨勢。

關鍵詞：加氫裂化;新技術

加氫裂化在生產原料方面，范圍較寬，操作方案較多，能夠對聚酯原料、二甲苯重整料、生產乙烯等具體工業生產進行原料的裂解，提升生產靈活性，保障工業生產經濟效益。

1 加氫裂化技術催化劑方面的技術進展

1.1 煉油新一代加氫裂化預處理催化劑

為進一步提升加氫裝置的優化，煉油技術領域研發出新一代加氫裂化預處理催化劑，ICR-513。該催化劑是在原有ICR-157、178、179、511及512研究基礎上，發展出創新研發的高度芳烴飽和、深度脫硫脫氮預處理催化劑。該催化劑能夠提升加氫脫氮的性能，并且強化酚環保和性能，實現活性金屬的利用最大化。在加氫裂化原料油中，通過加氫裂化處理，達到深度加氫脫氮目的。ICR-513催化劑，提高了高水平芳香烴飽和與高水平脫氮脫氧的活性，并且能保證，通過孔結構優化和高加氫脫氮活性催化劑結合，促使煉油過程中更適合加工出高干點的原料油。與其他預處理競爭催化劑相比，同樣是593℃焦化重瓦斯混合油，ICR-513能夠提升加氫脫氮活性比競爭催化劑提高至10℉，其脫氮率高達98.9%，芳香烴轉化率可達77%，均高于競爭催化劑70%比率。通過ICR-513活性催化劑研究，可適應高苛刻加氫裂化裝置煉油生產，對加氫裂化原料油，完成加氫預處理，提供更為優化的催化劑性能。

1.2 高活性、高抗氮加氫裂化催化劑

在傳統催化劑應用方面，為適應高操作的苛刻催化性能要求，HC-14是主要催化劑應用物，其獲得廣泛應用。隨著技術發展，HC-24被開發研制出來。HC-24通過研發改進，其催化效果能夠在HC-14的基礎上，增加表面積15%左右，更進一步提升催化活性。HC-24具有更高活性、更高抗氮性等加氫裂化催化劑性能，延長開工周期，提高加氫裂化處理量，保證對含氮原料的高處理能力。HC-24的活性提升，能夠保證其在石腦油、噴氣燃料、柴油等多模式中，實現加氫裂化的生產性能開發。在處理流化焦化重瓦斯油和催化裂化重循環油混合版料的過程中，其轉化率達到65%，并在HC-14轉化過程之上，降低床層溫度，極大延長開工周期。通過其抗氮能力，提升產品活性，并且不損失成品的選擇性和獨特性，能在預處理反應器有氮穿過時，仍然作為獨立催化劑使用，發揮較優良性能。HC-24是一種鉬鎳分子篩催化劑，其催化劑呈現圓柱形的小條，壓緊堆密度約為0.697，作為HC-14替代品，能夠從活性和抗氮能力方面增加運行效果，提升加工強度和穩定性。

2 加氫裂化技術運行優化方面的技術進展

2.1 中間餾分油技術優化

近年來，中國石油產業對于加氫裂化技術的研究，實現了石油多產中間餾分油技術的生產需求，開發出加氫裂化PHC-03。該技術通過PHC-03催化劑的脫氧脫硫活性，確保最終加氫裂化生成油氮含量小于10ppm，加氫裂化催化劑通過USY與高硅Beta二元分子篩合理復配，實現分子協同催化作用，通過金屬組分高效負載技術，可用于串聯、單段雙系、尾油等部分循環或全循環加氫裂化裝置應用。充分的試用中間餾分油型加氫裂化生產。在原有加氫裂化生產，油液回收率基礎上，提高液體回收率達到98%。并且提升產品質量，保證中石油芳烴潛在含量小于40%，石油零點大于0℃，并且尾油BMCI值在3.0～10.0之間。與以往加氫裂化技術相比，能夠提升轉化率，并提高煤油和柴油的總回收率達3%～4%。同時對于柴油凝點、尾油BMCI值都有性質優化，提供煉油企業最優生產方案。

2.2 加氫裂化裝置長周期運行技術進展

加氫裂化裝置在長周期運行期間，原料性質、氫分壓、循環氫含量、溫度等方面都會影響運行穩定性。通過加氫裂化裝置長周期運行技術進行反應壓力優化、反應溫度優化、優化控制循環氫流率和補充氫能夠提升加氫裂化裝置的長周期運行穩定性。

反應壓力優化，以VGO為原料的加氫裂化制造生產，在整體生產過程中會以高壓控制為主，高壓過程會達到87%以上。這是由于加氫裂化過程中會更傾向于高壓的轉化，而高壓能提升對原料的加工靈活性。針對更重或者雜質含量更高的原料，起到較好的加工質量，進一步提升加氫裂化長周期運行效果，優化生產超低硫、無硫或者低芳烴的清潔燃料，可優化反應裝置壓力在15MPa，提升工藝壓力控制能力，壓力浮動范圍控制在14-16.3MPa。

反應溫度優化。在加氫裂化過程中，精制長周期運行的反應溫度是十分重要的，關系著產品的穩定，影響整個精制階段的反應器脫氮深度，關系著生產主要參數的變量。優化反應溫度能保證催化劑的加氫活性。當催化劑加氫活性降低時，通過要求的加氫脫氮深度控制，提升反應器的入口溫度，即可保證加氫活性回升。如出現精制油氮的含量超過10ppm時，可以通過反應器入口溫度升高1℃到3℃完成含量控制。在裂化長周期運行期間，可以通過固定反應壓力、進料流率、體積空速、氫油體積比等參數，調整控制裂化段反應器的溫度，提升單程的傳化率。控制裂化階段的反應溫度，能夠維持單程轉化率，減少溫度波動引發的緊急放空量。

優化控制循環氫流率和補充氫，促使催化劑獲得保護，有效帶走反應中的熱量，并幫助精制反應器入口實現氫油比的控制。循環氫量以及補充氫量，達到具體設計值有效減少進料，保證長周期運行穩定，并避免氫分壓過低導致的催化劑失活。優化控制循環氫硫率以及補充氫量，都能促使催化劑及加氫裂化運行的運轉周期拉長，提升使用壽命，維持較高的氫油比。優化循環氫，采用純氫，氫氣純度大干99%;循環氫流率控制在95v%左右，引入過程中，引入量的循環氫純度不低于85%;補充氫中CO+CO2含量不超過30ppm。

3 加氫裂化技術未來的發展方向和趨勢

加氫裂化在未來發展方向和趨勢上不局限于催化劑提升，更是結合催化劑的實際研發內容，進一步開發出活性和選擇性的二維關系，使用加氫裝置實現氫氣對石油蒸餾產品控制，避免過度加氫過程，同時注重催化劑的級配使用。另外，在原油生產中，通過加氫裂化裝置的進料優化，能進一步區分原油的重質化和劣質化，實現加氫裝置氫耗的降低，實現裝置成本控制，并提升加氫裂化回收率，促進產品質量提升，延長加氫裂化裝置的運轉周期。就是說加氫裂化未來發展趨勢，除提升原油生產效果外，更要結合環境保護能源消耗問題，在生產范圍內對油品品質、油品能源消耗控制并升級。在不斷提升催化劑活性、選擇性及穩定性，同時降低生產過程中加氫消耗，貼合未來能源型生產結構轉型。

綜上所述，隨著加氫裂化發展，全新催化劑工業應用及加氫裂化裝置的工藝優化，都在不斷完善加氫裂化工藝，提供了高活性、多選擇性及運行穩定性等。加氫裂化生產同時能夠對工藝的長周期運作進行隱患消除，實現操作優化、工藝參數優化，并保障加氫裂化裝置長周期的運行。加氫裂化作為工業生產的核心技術，在未來將發揮更為重要的應用。能夠更進一步提升加工企業投資效益，同時確保加氫裂化產品的分布優化，提升目的產品回收率。

參考文獻：

[1]郝文月，劉昶，曹均豐，杜艷澤，王鳳來，關明華.加氫裂化催化劑研發新進展[J].當代石油石化，2018，26（07）：29-34.

[2]王玲.加氫裂化過程生產優質特種產品技術[J].山東化工，2018，47（13）：111-113.

作者簡介：

鄭祥旭（1991- ），男，漢族，浙江衢州人，本科學歷，助理工程師。研究方向：加氫裂化生產的優化調整。

胡錦（1985- ），男，漢族，浙江寧波人，本科學歷，加氫裂化工藝工程師一職。主管生產、能源管理。