渣油加氢生产技术进展

冉硕

摘要：面对石油资源短缺、原油性质趋于劣质化、燃油质量标准不断升级以及环保要求日益严格，炼油厂的技术加工路线要根据原油性质和产品要求，综合考虑投资、效益、环保等因素进行优化选择，其中重油加工路线成为全厂加工技术路线的核心，而渣油加氢技术的选择十分关键。

关键词：渣油；加氢路线；生产技术

引言

重质化和劣质化（高硫、高酸等）是世界原油质量变化的主要趋势。重质、劣质原油总量巨大，劣质重油的高效加工利用已成为当今炼油工业面临的重大挑战和机遇。随着市场需求的变化和环保要求的日益提高，重油高效加工技术的研发和应用除了要消除原油质量重劣质化等带来的不利影响，还要积极应对油品需求结构变化、环保及节能要求逐步提高等挑战。重油尤其是渣油的高效加工和充分利用成为世界炼油工业关注的焦点。为此，在接下来的文章中，将围绕渣油加氢生产技术进展进行详细的分析。

1.加氢路线与脱碳路线

目前比较成熟的技术分为两大类，一是加氢路线，二是脱碳路线。前者主要是各种加氢处理技术，包括固定床、移动床、沸腾床、悬浮床等技术；后者主要包括重油催化裂化、延迟焦化、溶剂脱沥青等技术。在重质原油加工利用上，加氢路线较脱碳路线的重油转化深度高、轻油收率高、资源利用率高，但由于反应条件苛刻，流程复杂，能耗也比脱碳路线高。从当前多种重油加工组合工艺的投资及效益情况，可以看出，渣油加氢组合工艺无论投资与效益都要好于其他组合工艺。为了满足日益严格的环保要求，提高资源利用率，提高企业经济效益，渣油加工选择加氢路线会越来越多。我国规划建设的大型炼油厂除特殊情况外，渣油加工基本都选择渣油加氢工艺。

2.渣油加氢技术

2.1固定床加氢处理技术

固定床加氢工艺是通过不同床层的不同类型催化剂，对重油中的金属杂原子和硫、氮元素进行脱除以及对重组分进行改质。以孤岛原油减压渣油为例，脱金属率为70%～75%、脱硫率为85%～90%、脱氮率为65%～70%、脱残炭率为55%～60%，胶质的转化率可以达到60%～65%，密度、黏度都有一定程度的降低，因此该工艺的未转化油（加氢尾油）性质较为优良，是较好的催化裂化掺和料。由于固定床加氢反应器的第一个床层容易堵塞，产生压力降，影响装置操作周期，所以要求原料中的总金属含量小于150μg/g，沥青质含量也不宜超过5%。固定床加氢工艺的单程转化率较低，需要有较大规模的重油催化裂化装置、柴油加氢精制装置配套，产品中柴、汽油收率较低。固定床渣油加氢技术国际先进水平的代表是CLG公司、UOP公司和Axens公司。CLG公司是由Chevron与ABBLummusGolabl共同组建的一家技术公司，采用CLG专利技术的渣油加氢能力占全球的50%以上，我国第一套齐鲁石化VRDS渣油加氢装置便是采用Chevron的专利技术，后齐鲁石化又采用CLG的UFR上流式反应器技术对装置进行了扩能改造。大连石化300×104t/a渣油加氢装置同样采用CLG公司技术，2008年开车成功。UOP公司是世界上最早拥有渣油加氢技术的专利技术公司，其渣油加氢工艺占全球渣油加氢市场30%以上的份额，具有很成熟的技术和经验，我国大连西太平洋公司采用UNOCAL（UOP）公司的ARDS（常压渣油加氢脱硫）专利技术，已成功运转多年。Axens为法国IFP公司下属的技术公司，其渣油加氢工艺在国外有多家用户，近年来市场份额明显提高。Axens的可在线切换反应器（PRS）专利技术能够降低反应压降、延长运行周期、减少催化剂装填量。韩国双龙炼油厂的渣油加氢装置是最早、也是最具代表性的采用PRS技术的渣油加氢装置，该技术可加工100%减压渣油，装置已成功运行10余年，并且进行过超过10次的催化剂切换工况。

2.2沸腾床加氢技术

沸腾床加氢裂化是指反应器中催化剂与重油构成流体流动的特征，重油从反应器下部送入，自下向上流动，催化剂处于运动状态，好像沸腾液体。其原料油适应性广，反应器內温度均匀，催化剂可在线加入和排除，运行周期长，传质传热好，渣油转化率高，装置操作灵活。目前，沸腾床加氢裂化技术主要有氢-油法（H-Oil）加氢裂化过程和LC-Fining法加氢裂化过程。沸腾床加氢裂化约占重油高压加氢裂化技术15%的份额。H-Oil加氢裂化过程是由IFP北美分公司研究开发的，1963年在美国查理斯湖炼油厂建成第一套工业化装置，处理能力30×104t/a。H-Oil过程可与催化裂化、溶剂脱沥青、焦化、馏分油加氢裂化、部分氧化制氢过程组成联合工艺，提高了产品的灵活性。H-Oil沸腾床加氢技术在处理和裂化较重的原料（如减压渣油）方面很有效果[1]。该技术通过反应器出口有足够的氢分压来获得较高的操作压力，进而实现装置的稳定运行。LC-Fining法加氢裂化过程由CLG公司拥有，于1984年在美国得克萨斯城炼油厂建成投产，加工能力300×104t/a。该装置采用美国氰胺公司生产的挤条型CoMo/AlaO催化剂，新鲜催化剂的金属容量为60%。该过程需要较高的反应温度和操作压力，可以加工多种原油的减压渣油，渣油转化率为60%，脱硫率为80%，脱金属率为88%，脱残炭率为62%。LC-Fining法加氢裂化过程已成功开发出高转化率工艺，转化率可由原来的60%～80%提高到95%。LC-Fining加工油砂沥青技术优势较强，且有成功操作经验，有3套加工油砂沥青的装置已运转多年。LC-Fining反应器与H-Oil反应器最主要的区别是H-Oil反应器使用外循环泵，而LC-Fining反应器使用的是内循环泵。

2.3悬浮床加氢技术

提高石油资源利用率的关键是要把减压渣油最大限度地转化为运输燃料，特别是柴油，现有的几种渣油加工技术都存在一些局限性。为此，一些大石油公司推出了渣油悬浮床加氢裂化技术，具有代表性的工艺有EST、VRSH和Uniflex。埃尼公司的悬浮床加氢裂化技术EST可将非常规原油（如加拿大油砂沥青）转化成馏分油而不产生燃料油[2]，已在意大利南部埃尼公司的Taranto炼厂成功通过试验，脱金属率99%、脱残炭率98%、脱硫率82%，蜡油、柴油、石脑油产率达85%以上，第一套100×104t/a装置将于2012年在SanNazzaro炼厂投产。UOP公司的悬浮床加氢裂化技术Uniflex于2007年推出，适用于对加拿大、委内瑞拉、美国以及南美和中东地区发现的重质原油和油砂沥青进行改质，生产轻馏分，与其他工艺组合后可生产清洁汽油和超低硫柴油。CLG公司的悬浮床加氢裂化技术VRSH具有大幅提高由重质原油和超重原油生产汽油、柴油、喷气燃料收率的潜力，该工艺已在加利福尼亚州Richmond的Chevron研究中心的多套中试装置上成功通过各种原料的初步试验。Chevron在其Pascagoula炼厂建设了一套半工业化装置（20×104t/a），对最差的进料也能达到接近100%的转化率，可以显著提高轻油收率，基本不生产低价值产品。目前渣油悬浮床加氢裂化在建装置不多，且各项技术均未给出运转周期数据，然而悬浮床加氢裂化的渣油原料转化率和轻油（特别是柴油）收率都比延迟焦化和沸腾床加氢裂化高得多，产品质量也好得多，工业应用前景乐观。

结论：

文章主要针对渣油加氢生产技术进展进行了分析，希望能够给相关人士提供参考价值[3]。

参考文献

[1]黄新露，曾榕辉.加氢裂化工艺技术新进展[J].当代石油石化，2015，13（12）：38-41.

[2]李雪静，黎德晟，李家民.渣油加氢技术的发展现状[J].石化技术，2016，9（3）：172-177.

[3]方磊，郭金涛，吴显军.渣油悬浮床加氢研究现状及发展趋势[J].化工中间体，2018（9）：4-8.

（作者单位：中国石油集团东北炼化工程有限公司沈阳分公司）