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加氢裂化技术发展现状及展望马世剑

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：马世剑张鑫

[导读] 摘要：加氢裂化是近年来重质原料油加工领域发展最快的技术，在催化剂、工艺以及设备等方面都有较大进步，其中以渣油固定床加氢裂化应用最为广泛。

        陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司陕西榆林 719319
        摘要：加氢裂化是近年来重质原料油加工领域发展最快的技术，在催化剂、工艺以及设备等方面都有较大进步，其中以渣油固定床加氢裂化应用最为广泛。沸腾床加氢裂化技术较为成熟，反应条件苛刻，投资较高，但由于加氢深度不够，产品只能作为下游装置的原料。悬浮床加氢裂化可处理高硫、高残炭、高金属含量等难加工原料，具有广阔的应用前景，但投资较高，百万吨级以上的大规模的工业化应用还有待突破。
        关键词：重油加工；蜡油；渣油；固定床加氢裂化
        引言
        加氢技术通过化学反应，将氢原子引入渣油的组分中，从而达到改善、改变重油性质，生产轻质油品的目的。渣油加氢裂化是在加热、高氢压和催化剂存在的条件下，使重油发生裂化反应，转化为气体、汽油、喷气燃料、柴油等的过程。作为宝贵的战略性资源，石油不可再生，而且资源量十分有限，但是随着社会经济的发展，石油的需求量逐年增加，因此需要不断提高石油资源的转化率，因此渣油的深度转化就是关键措施。渣油加氢技术能够实现渣油的清洁高效转化，正逐渐成为渣油加工的主要手段，具有良好的发展前景，值得推广应用。
        一、固定床加氢技术的发展现状及展望
        在三种渣油加氢技术中，固定床加氢技术应用范围最为广泛，同时已经形成了一套完善的发展体系，是发展最为成熟的加氢技术。这项技术的优势在于资金消耗少，无论是技术投资还是操作费用，这项技术的消耗都是很小的，同时，固定床加氢技术的运行安全简便，这是当前渣油加工行业应用最为广泛地技术之一。当前世界的石油行业当中，各大石油公司都研发了自主的渣油固定床加氢技术，其中应用最广泛的专利技术为Chevron公司的RDS/VRDS工艺和UOP公司的RCDUnionfining工艺。
        近年来，随着社会经济的不断发展，渣油的固定床加氢技术的研究也都开始围绕着新型催化剂、催化剂级配等方面展开。在对催化剂的研究过程中，NipponKetjen公司的两种新催化剂在当前的渣油加氢技术中应用比较广泛，这两种催化剂主要用于去除原油中的金属杂质和脱除渣油中存在的硫，同时提高加氢处理器的反应效率。就我国目前的固定床渣油加氢技术来看，抚顺石化研究院研制的反向催化剂级配技术对渣油的固定床加氢技术的催化剂级配进行了优化，优化后的催化剂级配体系改善了装置操作的环境，去除了对装置运行不利的因素，同时对反应负荷进行了更加科学合理的分配，极大提高了加氢产品的性质，提高了石化企业对于经济利益的获取。
        随着石油的不断开采，轻质原油的开采量正在逐年减少，这就给炼化厂带来了大量的工作负担。在当前我国的石油化工行业当中，渣油固定床加氢技术和催化裂化技术的组合应用已经成为了渣油轻质化以及清洁油品生产的重要手段。通过固定床加氢技术，催化裂化原料中的硫含量得到了有效降低，同时也能够降低生产出的产品中的硫含量。在当前的渣油加工技术当中，大多数的炼油厂都会选择渣油固定床加氢处理-催化裂化-汽油选择性加氢技术组合方案，这个方案是渣油加氢技术生产中最为经济性和灵活性的组合。
        总体来说，在未来的渣油加氢处理技术当中，固定床加氢技术还是未来很长一段时间之内的主要技术，其未来的发展中，延长装置的运行周期和劣质原料的加工处理是研发的主要突破点。

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        二、沸腾床加氢技术的发展现状及展望
        通常来说，固定床加氢技术在生产周期方面并不持久，一般来说每隔1~2a就需要停工一次，用于更换催化剂，这是由于固定床加氢催化剂会出现金属富集以及催化剂孔道积碳阻碍反应的情况。但是沸腾床加氢技术则避免了这个问题，这项技术可以通过采用催化剂在线加排的方式来维持催化剂的活性，因此这种技术也能够维持比固定床加氢技术更加长久的工作周期。沸腾床加氢技术能够在高残碳、高金属含量的劣质渣油加工方面发挥重要的作用，同时这项技术还具有裂化和精制的双重功能，因此在转化率和精制深度方面效果要更加良好。但是这项技术的操作压力较高，需要操作压力在15MPa以上，同时还需要配合特殊的催化剂，因此需要投入大量的资金，这就导致这项技术在工业应用方面不如固定床的加工模式广泛。
        三、悬浮床加氢技术的发展现状及展望
        相比于前两种已经开发出来的较为成熟的渣油加氢技术，悬浮床加氢技术还处于研制阶段，尚未开发成功，这项技术可对劣质含硫原油的渣油进行加工，同时还可以实现劣质稠油的加工，还可以用于吸纳腐油砂、沥青等劣质原料的加工。这项技术如果研发成功，可以实现质量良好的石油和柴油的生产加工，而且这项技术的转化率和轻油的收率会比较高。但是通过悬浮床加氢技术处理的渣油质量都相对较低，因此很容易导致装置结焦，难以长期运转，这也是当前在悬浮床渣油加氢技术研究中需要思考的问题。
        四、结束语
        （1）渣油加氢裂化技术将氢原子引入重质馏分油的组分中，从而达到改善、改变重油性质，生产轻质油品的目的。近年来，加氢裂化的增长率有明显加快的趋势，加氢裂化装置的增长速度己超过催化裂化、催化重整和热加工等二次加工装置的增长率。
        （2）固定床加氢裂化应用最为广泛，关键技术的成功开发使固定床渣油加氢技术取得了显著进步，催化剂杂质脱除率和容金属能力明显提升，采用催化剂分级装填技术使装置实现长周期运转，高性能反应器内构件的应用显著改善了物料分布。
        （3）与固定床加氢裂化的正碳离子反应机理不同，沸腾床加氢裂化和悬浮床加氢裂化主要是通过高温，使重油发生裂解反应，通过自由基机理使大分子裂解成很小分子量的分子或几个自由基结合形成的其他分子，其催化剂的作用是在转化的过程中抑制焦炭的生成，使装置能够连续的长周期运行。
        （4）悬浮床加氢裂化可处理高硫、高残炭、高金属含量等难加工原料，且转化率较高，具有广阔的应用前景。近年来，小规模的悬浮床加氢裂化工业应用逐渐增多，但百万吨级以上且能够长周期稳定运行大规模工业化装置还有待突破。
        参考文献：
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        [3]李立权.渣油加氢技术的工程化发展方向[J].炼油技术与工程，2014，（12）：1-7.
        [4]渣油深度加氢裂化技术应用现状及新进展[J].任文坡，李振宇，李雪静，金羽豪.化工进展.2016（08）
        [5]我国工业烟气SCR/SNCR脱硝技术与还原剂用量平衡[J].王凡，田刚，王红梅，朱金伟，王相凤，张凡，路光杰，杨建辉，桑健，石应杰.环境工程技术学报.2015（03）
        [6]沸腾床加氢FFT-1B催化剂的首次国产化工业应用及性能评价[J].韩来喜，王云.石油炼制与化工.2013（11）