渣油加氢技术应用现状及发展前景

储宇

【摘  要】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。

【关键词】渣油;加氢技术;固定床;沸腾床;悬浮床

引言：石油是宝贵的战略性资源，不可再生，资源量有限，然而石油消费量呈增长之势，为此需要努力提高石油利用率，其关键在于渣油的深度转化。随着环保法规日趋严格，汽柴油质量不断升级，世界各国对清洁油品的需求将越来越大，而石油重劣质化的趋势增大了炼厂的加工难度。此外，非常规石油资源（超重油和沥青）储量巨大，今后将是常规石油最重要的接替资源，但其质量更加重劣质化，目前资源利用量有限。从资源、环境和可持续发展的角度来说，提高石油资源利用率、应对原油重劣质化发展趋势并生产清洁油品以及扩大非常规石油资源的加工利用是当今炼油工业所面临的严峻挑战，渣油加氢技术是唯一能够应对上述挑战的技术手段，是实现炼油工业绿色可持续发展的必然选择。

1.固定床加氢

相比于其它渣油加氢技术，固定床加氢处理技术的投资和操作费用低，运行安全简单，是迄今为止工业应用最多和技术最成熟的渣油加氢技术。渣油固定床加氢处理技术主要有Chevron公司的RDS/VRDS工艺、UOP公司的RCDUnionfining工艺、ExxonMobil公司的Residfining工艺、Shell公司的HDS工艺、Axens公司的Hyval技术、中国石化集团公司的S-RHT技术等。目前，Chevron公司的RDS/VRDS工艺和UOP公司的RCDUnionfining工艺是工业应用最多的专利技术。近年来，渣油固定床加氢处理技术围绕新型催化剂开发、催化剂级配等开展了系列研究。NipponKetjen公司推出两种新催化剂KFR15和KFR93，对渣油加氢处理具有更好的性能。KFR15催化剂用于脱除金属杂质，KFR93催化剂用于脱除渣油中的硫，并大大提高了渣油加氢处理反应器的效率。抚顺石油化工研究院采用SHIFT-G反向催化剂级配技术对渣油固定床加氢催化剂级配进行了优化，优化装填后的催化剂级配体系消除了影响装置操作周期的不利因素，合理地分配了反应负荷，有效地改善了加氢产品性质，延长了工业装置运转周期，提高了经济效益。先进炼油技术公司（ART）研究了在固定床加氢处理催化剂体系中加入缓和加氢裂化（MHC）催化剂以增产柴油的可行性方案，结果表明，不同MHC催化剂加入量对转化率、柴油产率以及柴油相关性质产生的影响不同，存在最优的催化剂组合能够实现加氢脱硫、加氢脱氮和裂化活性的最佳匹配。随着轻质原油产量减少，炼厂渣油加工量不断增加。渣油固定床加氢处理-催化裂化组合应用技术逐渐成为炼厂实现渣油轻质化生产清洁油品的重要手段。渣油经固定床加氢处理后用作催化裂化原料不仅降低了催化裂化原料的硫含量，而且有助于降低催化裂化產品的硫含量。而渣油固定床加氢处理催化裂化-汽油选择性加氢技术相结合的方案，对于大多数炼厂通常提供了灵活性和经济效益的最佳组合。

2.悬浮床加氢

渣油悬浮床加氢裂化技术是仍在开发中的尚未成功工业应用的一种渣油加氢技术，可加工劣质含硫原油的渣油，也可加工劣质稠油，又可加工油砂沥青等劣质原料。该技术可生产质量良好的石脑油和柴油;同时转化率和轻油收率高，尤其是柴油馏分收率高。渣油悬浮床加氢裂化技术加工处理的是极为劣质的原料，装置容易结焦，难以实现长周期运转。因此，该技术成功的关键是实现高转化率、低尾油甚至是零尾油排放以及长周期运转。随着原油价格不断上涨，渣油悬浮床加氢裂化技术体现出很好的经济性。BP公司对延迟焦化、沸腾床和悬浮床加氢裂化技术进行了经济性评价，随原油价格升高，3种渣油加工手段收益均增大。当原油价格超过50美元/桶时，悬浮床加氢裂化比延迟焦化和沸腾床加氢裂化更具经济性，而沸腾床加氢裂化需要在原油价格达到90～100美元/桶时相较延迟焦化才具有经济优势。近年来，许多大型石油公司都在加强渣油悬浮床加氢裂化技术的研究和工业化应用。目前，已有部分技术完成了工业实验，正在向大规模工业化应用转变。近期有望工业化的代表性技术主要有：意大利埃尼（ENI）公司的EST技术、委内瑞拉石油公司的HDHPlus/SHP技术、UOP公司的UniflexSHC技术和BP公司的BPVCC技术。经过实际发现，各种技术进展如下，第一，EST技术。ENI公司从20世纪90年代开始，在实验室和中型装置上进行了大量研发工作[1]，开发了渣油几乎完全转化并改质的悬浮床加氢裂化新工艺——EST技术。EST技术操作条件较为缓和，反应温度400～425℃，反应压力10～20MPa。催化剂采用油溶性的微晶辉钼矿细粉，在反应器中在线分解成纳米级无载体的MoS2。2005年以来，分别在意大利Taranto炼油厂6万吨/年工业示范装置上进行了俄罗斯乌拉尔减压渣油、加拿大油砂沥青减压渣油和伊拉克巴士拉减压渣油的工业试验。基于3年的工业示范装置的良好运转记录，埃尼公司决定进行工业放大，建设两套工业化装置。其中，第一套建在意大利Sannazzaro炼厂，加工能力115万吨/年，预计2013年投产，是目前渣油悬浮床加氢裂化技术距离实现工业化最近的一套装置。第二套建在意大利Taranto炼厂，加工能力70万吨/年，投产时间未定。第二，UniflexSHC技术。UOP公司的UniflexSHC渣油悬浮床加氢裂化技术是在加拿大自然资源局（NRCan）开发的悬浮床加氢裂化技术（CANMET）的基础上进行改进后推出的。该工艺的操作温度为435～470℃，压力为14MPa，催化剂采用廉价的铁基纳米级固体催化剂（硫酸铁-水化合物在反应器中转化为硫化铁）。巴基斯坦国家炼油有限公司选用了UniflexSHC技术，计划2016年开工运行，届时将生产200万吨/年柴油、22.5万吨/年润滑油。

结论

简而言之，渣油加氢技术是渣油实现清洁高效转化的关键技术，正逐渐成为炼厂最主要的渣油加工技术手段。渣油固定床加氢处理与催化裂化组合技术将是中长期内发展的重点技术，是炼厂实现超低硫汽油质量升级的关键，但需要突破加工劣质渣油和实现长周期运转的瓶颈。沸腾床加氢裂化技术作为目前实现渣油最高效利用的技术，在加拿大油砂沥青改质生产合成原油方面将发挥愈加重要的作用，需要解决装置投资大、操作复杂等问题。悬浮床加氢裂化技术是当今炼油工业世界级的难题和前沿技术，具有较好的推广应用前景，如果工业应用成功将引发劣质重油加工工艺的深刻变革[2]。

参考文献：

[1]李雪静，任文坡，朱庆云，等.中国炼油工业面临的挑战与发展对策[J].石化技术与应用，2017，29（4）：372-375.

[2]姚国欣.委内瑞拉超重原油和加拿大油砂沥青加工现状及发展前景[J].中外能源，2018，17（1）：3-21.

（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）