恒力石化大连有限公司 辽宁省大连市 116318
摘要：悬浮床加氢技术是在催化剂和氢气存在下的高温高压的加氢裂化技术。反应主要是热裂化，目的是将渣油转化成高附加值的轻馏分油。催化剂的存在抑制生焦反应，得到更稳定的产品。该技术在处理含大量金属、碳残留和沥青质的渣油有优势，且操作灵活。
关键词：渣油；重油；悬浮床；加氢裂化
随着原油劣质化、重质化和产品清洁化趋势加剧，渣油加氢技术的重要性日益提高，其中悬浮床加氢裂化技术因具有原料适应性强、工艺简单、转化率高和轻油收率高等特点而引起了普遍关注，近年来研究开发日趋活跃。
一、重油悬浮床加氢技术对中国石油的意义
我国每年生产2-3千万吨高金属、高残炭、高硫的稠油，随着石油的开采，劣质稠油的产量逐年增加。然而，由于稠油质量太差，目前我国现有重油加工工艺（重油催化裂化、重油固定床加氢裂化等）很难加工这种劣质稠油，人们常将它称为“愁油”，因而迫切需要开发一种新工艺解决劣质稠油的加工问题。目前我国自主开发的炼油加工工艺比较少。而重油悬浮床加氢工艺是我国炼油工业自建国以来依靠自己力量，独立开发并拥有全套工艺自主知识产权的重大炼油技术创新项目之一。中油集团公司将本项目定为公司核心技术项目，科技部列入“当前优先发展的高新技术产业化重点领域指南”，本工艺流程中的重要单元设备是目前世界上同类工艺未曾采用的，整套工艺已获得中国发明专利，并在美国申请了发明专利。它为我国大量劣质稠油加工开辟一条新的技术路线，对我国能源安全战略具有重要意义。
二、主要渣油悬浮床加氢裂化技术进展
1.意大利埃尼公司的EST技术，埃尼公司从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，开发了渣油几乎完全转化并改质的悬浮床加氢裂化工艺———EST技术，可将非常规原油（如加拿大油砂等）转化成馏分油，或改质为比重低的合成原油，该过程不产生残渣副产品（如石油焦或重燃料油）。EST技术被视为渣油转化和非常规原油改质的一项重大技术创新。
2.UOP公司的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（称CANMET技术）的基础上进行改进后推出的。NRCan于20世纪70年代即开始了悬浮床技术研究，1985—2000年在加拿大Montreal炼油厂250 kt/a（5 000桶/日）工业示范装置进行了试验。由于当时市场上容易购得低硫轻质原油，因此对渣油悬浮床加氢裂化技术几乎没有需求，所以未进一步开展该技术的研发工作。UniflexSHC技术的主要特点：原料油与循环氢经过不同的加热炉加热，一小部分循环氢与所用的催化剂都送进原料加热炉加热，然后进入反应器底部；反应流出物在反应器出口通过骤冷终止反应，气体经热高压和冷高压分离器分离后循环回反应器，液体进入分馏塔回收馏分油和未转化尾油，未转化尾油可作为延迟焦化的原料，也可用作锅炉和水泥厂的燃料；部分重减压瓦斯油循环回反应器进一步转化。
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3.美国Chevron公司的VRSH技术，VRSH技术是Chevron公司在其渣油固定床加氢处理和沸腾床加氢裂化成套技术的基础上于2003年开始研发的减压渣油悬浮床加氢裂化技术。Chevron公司目前开发成功的沸腾床加氢裂化技术转化率只能达到80%，在美国应用较多的渣油延迟焦化技术产生20%以上的低价值焦炭，而VRSH技术的生产成本与LC-Fining沸腾床加氢裂化差不多，但转化率高很多，可以达到100%，经济优势明显，能更好地用于加工重油，满足市场对清洁燃料日益增长的需求。VRSH技术采用一种立式悬浮床反应器，减压渣油、氢气和催化剂在上行的过程中进行转化。
4.中国石油的重油悬浮床加氢裂化技术，中国石油从1989年起就开始组织中国石油大学（华东）等单位开展了重油悬浮床加氢裂化技术的研究，先后针对辽河稠油的常压渣油、新疆克拉玛依稠油的常压渣油、中东地区含硫原油的常压渣油进行了小、中型试验，完成了催化剂、工艺流程及环流反应器等关键技术的开发。其主要技术特点是采用新型的环流反应器，反应器床层处于全混流状态，反应温度均一，不需要注入冷氢。2001年4月在美国HTI中试装置上以新疆克拉玛依常压渣油和中东含硫常压渣油为原料进行了试验。2004年8月在中国石油抚顺石化分公司建成50 kt/a重油悬浮床加氢裂化工业试验装置，先后进行了3次工业试验。工艺条件为：反应温度430-470℃、空速0.5-1.0 h-1、压力9-13MPa，催化剂为铁、钼、镍多金属水溶性催化剂。经过前两次试验，解决了反应器氢气-原料油分布器、液面指示控制及排料方式、高压进料泵长周期运转等重大关键问题，为更长周期的工业化试验积累了经验。第三次工业试验以克拉玛依常压渣油为原料，进一步考察该技术的原料适应性和关键设备的运行效果，并进行技术经济分析，为工业化生产装置提供设计基础数据。工业试验结果表明，轻质油收率51.7%，转化率可达80%~96%。
三、几种渣油悬浮床加氢裂化工艺的分析对比
1.技术方案和转化率，而所有工艺的共同点是都采用未转化尾油或减压瓦斯油循环操作的方案，以提高重油转化率和石脑油、中馏分油收率，改善油品质量。采用重油循环操作的有EST、HDHPlus/SHP和VRSH工艺，其中HDHPlus/SHP和VRSH工艺还将直馏减压瓦斯油进行循环反应，HDHPlus/SHP工艺是将直馏减压瓦斯油循环至SHP部分进行加氢反应，而VRSH工艺是在第二个反应器中引入直馏减压瓦斯油。需要注意的是，VRSH工艺尚未进行工业示范试验，尽管中试转化率可以达到100%，但工业示范数据还很难说，需持续跟踪该工艺的进展情况。BP VCC工艺和UniflexSHC集成工艺采用重油一次通过方案，而是将减压瓦斯油进行循环操作。BP VCC工艺是将直馏减压瓦斯油送至加氢处理部分，而UniflexSHC集成工艺是将减压重瓦斯油循环至反应器进一步参与反应。这两种工艺均要排出一些尾油，所以不可能达到100%的转化。中国石油的重油悬浮床加氢裂化技术将减压重瓦斯油循环至反应器进一步反应，而携带催化剂的未转化尾油可直接排出，也可循环至反应器继续参与反应，但尾油不是完全循环利用。因此该技术的重油不能全部转化，但转化率依旧可以达到90%以上。渣油悬浮床加氢裂化技术成熟的首要标志就是转化率高、排出的尾油量少。相比于其他重油加工技术，悬浮床加氢技术的转化率普遍可达到90%以上，体现出明显的优势。
2.催化剂，HDHPlus/SHP工艺和BP VCC工艺所采用的催化剂均是粉末型固体催化剂，而UniflexSHC采用的是纳米级铁基固体催化剂。固体催化剂成本低廉，在生产过程中允许生焦，但由于分散度不是很高，用量大（一般为渣油进料量的2%-5%，质量分数），产生的大量废渣难以处理。UniflexSHC工艺和BP VCC工艺的废催化剂与尾油一起排出，而HDHPlus/SHP工艺则在催化剂脱金属后实现了循环利用。其余工艺采用的是均相催化剂，具有良好的分散性能和反应效果，其中EST工艺采用油溶性钼基催化剂，VRSH工艺和中国石油的重油悬浮床加氢裂化技术则是水溶性催化剂。EST工艺排出的少量尾油进行金属回收，而绝大部分催化剂和尾油一起循环继续参与反应。中国石油的重油悬浮床加氢裂化工艺采用的水溶性催化剂与未转化尾油一起排出，而VRSH工艺则实现了水溶性钼基催化剂的循环利用。尽管EST工艺和VRSH工艺使用的催化剂中金属活性组分钼的价格较高，但其加入量通常减少，且实现了催化剂的循环利用，并不会增加生产成本。
3.工业应用前景分析，目前，各项悬浮床加氢裂化技术都在加快工业化进程，其中EST技术、HDHPlus/SHP技术距离实现工业化最近，UniflexSHC技术开发方也声称具备了工业化应用的基础。BP VCC技术虽然已宣布可在全球进行技术转让与服务，但并没有用户选用的消息，短期内工业化应用的可能性较小。VRSH技术的工业示范装置正在筹建，其工业化应用还有较长的路要走。中国石油的重油悬浮床加氢裂化技术已开展了多次工业试验，取得了一定的研究成果。为加快工业化进程，建议尽快对此技术进行评估，总结经验，发现问题，适时扩大试验规模，延长运行时间，以获取充分的工业试验数据，为下一步的工业放大奠定基础。
参考文献：
[1]向明阳.国内外渣油加氢处理技术发展现状与趋势.2015.
论文作者:刘亮,师东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/23
标签：渣油论文; 技术论文; 重油论文; 催化剂论文; 工艺论文; 反应器论文; 瓦斯论文; 《基层建设》2018年第4期论文;