渣油加氢技术应用现状与发展

渣油加氢技术应用现状与发展摘要：综述了国内外首套不同类型渣油加氢技术的特点及应用现状，介绍了待工程化的渣油加氢技术研发现状及工业示范试验进展。指出我国渣油加氢技术开发要从反应器类型、大型化、一体化组合技术研究方向发展。关键词：渣油加氢转化率现状分析1前言渣油加氢技术包含固定床渣油加氢处理、切换床（活动床）渣油加氢处理、移动床渣油加氢处理、沸腾床渣油加氢处理、沸腾床渣油加氢裂化、悬浮床渣油加氢裂化、渣油加氢一体化技术及相应的组合工艺技术。随着原油的重质化及劣质化、分子炼油技术的发展、环境保护要求的日益严格、市场对轻质油品需求、石油产品清洁化和石化企业面临的激烈竞争，各种渣油加氢技术将快速发展。2国内外已工程化渣油加氢技术应用现状我国渣油加氢工程化技术起步较晚。1999年12月我国开发的首套2.0Mt/a固定床渣油加氢技术实现工程化；2000年1月世界首套上流式渣油加氢反应器在我国某企业1.5Mt/a渣油加氢装置改造中实现工程化；2004年8月我国开发的50kt/a悬浮床渣油加氢技术进行了工业示范；2014年2月我国开发的50kt/a沸腾床渣油加氢工业示范装置建成中交；2014年45kt/a油煤共炼的重油加氢装置建成；目前引进的一套2.5Mt/a沸腾床渣油加氢装置正在建设中。2012~2014年10月投产的渣油加氢装置处理能力达到19.3Mt/a，正在规划、设计和建设的渣油加氢处理能力超过30Mt/a。RIPP开发的固定床渣油加氢处理-重油催化裂化双向组合RICP技术于2006年工程化应用，将RFCC装置自身回炼的重循环油（HCO）改为输送到渣油加氢装置作为渣油加氢进料稀释油，和渣油一起加氢处理后再一同回到RFCC装置进行转化，同时有利于渣油加氢和催化裂化装置。国外渣油加氢工程化技术起步较早。1963年首套沸腾床渣油加氢技术实现工程化；1967年着套固定床渣油加氢技术实现工程化；1977年首套可自动切换积垢催化剂床层的固定床渣油加氢技术实现工程化；1989年可更换催化剂的料斗式移动床+固定床渣油加氢技术实现工程化；1992年催化剂在线加入和排出的移动床+固定床渣油加氢技术实现工程化；1993年切换反应器的移动床+固定床渣油加氢技术实现工程化；2000年上流式反应器+固定床渣油加氢技术实现工程化。各种技术工业应用后都经过了不断的技术改进及完善，见下表1。表1首套渣油加氢技术应用特点及改进应用时间技术名称原料技术特点及后续改进1963H-Oil减压渣油1963年，采用沸腾床反应器，催化剂在线高压加入和排出，反应器外置循环泵，渣油转化率65%。1992年，H-Oil与延迟焦化集成技术在加拿大Husky石油公司应用。1997年，二段排放催化剂再生后作为一段催化剂使用，占一段催化剂需求量的40%，最多达45%。2004年，集成减压蜡油加氢裂化技术（HyK），生产欧Ⅴ标准柴油。2008年，集成柴油加氢精制技术（Prime-D），生产欧Ⅴ标准柴油。2012年，集成反应器间分离系统、减压蜡油加氢裂化技术和二段排放催化剂再生后作为一段催化剂使用技术。2013年，H-Oil与HTI技术集成1967BCDUnibon常压渣油1967年，采用多个固定床反应器，以常压渣油为原料。1972年，采用多个固定床反应器的RDS技术实现工业化。1976年，采用多个固定床反应器的Unionfining技术及HDS技术实现工程化。积垢脱金属反应器可切除。1999年，采用多个固定床反应器的S-RHT技术工程化，高压循环氢提纯技术得到应用。1977VRDS减压渣油1977年，采用多个固定床反应器以减压渣油为原料。1983年，第一次短期加工100%沙特重质减压渣油。1986年，第一套设计100%加工减压渣油得到工业应用。1993年，掺炼70%~100%减压渣油的装置运行达1年。1977Residfining减压渣油1977年，采用多个固定床反应器，前端反应器可自动切换积垢催化剂床层的控制系统及反应器内构件，实现最小系统压力降下的深度脱硫。1984LC-Fing减压渣油1984年，采用沸腾床反应器，催化剂在线高压加入和排出，反应器内置循环泵，渣油转化率70%~80%，未转化油作焦化原料。与延迟焦化集成技术在美国BP公司德克萨斯城炼油厂应用。1987年，沸腾床反应器采用第二代循环杯，降低气含率20%。1988年，高压街环氢提纯技术工程化，提纯氢纯度达96%。与流化焦化集成技术在加拿大合成油公司应用。1997年，沸腾床反应器采用第三代循环杯，反应器内气体表观气速可增加到5.5cm/s。采用集成馏分油加氢处理技术，柴油硫含量小于100μg/g。2002年，采用集成馏分油缓和加氢裂化技术，渣油转化率76%，柴油硫含量小于5μg/g，未转化油为低硫燃料油。2010年，适宜的高芳烃油作为反应稀释油，优化了反应器间的冷却和蒸馏系统，并在韩国GSCaltex公司丽水炼油厂应用。2011年，与溶剂脱沥青集成技术在Shell加拿大公司应用。1989Hycon减压渣油前端脱金属反应器采用可更换催化剂的料斗式移动床反应器，催化剂可在线加入和排出，原料油和氢气自反应器顶部进入，反应物流与催化剂的流动方向相同，后段脱硫、转化反应器采用固定床反应器，扁平化反应器内构件，全自动催化剂处理系统，渣油转化率可达70%。1992OCR/RDS减压渣油前端脱金属反应器采用移动床，催化剂在线加入和排出，原料油和氢气自反应器底部进入，反应物流与催化剂的流动方向相反，后段脱硫、转化反应器采用固定床。1993Hyvahl常压/减压渣油前端脱金属反应器采用切换反应器（PRS），切换出的反应器可通过低压加氢系统处理，后段脱硫、转化反应器采用固定床，再生后的反应器可切换并入运行系统，＞565℃馏分转化率25%~55%，＞370℃馏分作催化原料。2000UFR/VRDS减压渣油2000年，前端脱金属反应器采用上流式反应器，催化剂床层处于微膨胀阶段，后段脱硫、转化反应器采用下流式固定床反应器，产品为硫含量0.4%~0.7%的催化原料。2002年，采用RHT技术。2005年，两系列中的一个系列采用SHIFT-G技术。3待工业应用的渣油加氢技术现状各国研究单位从围绕提高渣油转化率、延长装置运转周期和提高经济效益等目标开展了大量探索性研究和工业示范试验。3.1Eni公司的渣油加氢裂化技术（EST技术）2000~2003年，Eni公司进行了渣油加氢裂化技术EST47.7L/d的中试工艺试验，2005年实现其60kt/a规模工业示范装置的运转，最长运行周期为6个月，2007年，基本完成了工业示范装置试验数据的收集工作。在意大利SannazzarodeBurgondi炼油厂建设的加工能力为1.15Mt/a的EST工业装置已经投产；第二代EST技术正在开发中。3.2UOP公司的渣油加氢裂化技术（Uniflex）UOP公司2007年获得Canmet技术，并将Canmet工艺与UOP的Unionfining和Unicarcking工艺整合形成了UOP的Uniflex技术，在加拿大Montreal炼油厂开展了25kt/a工业示范装置运行，并进行了超过1000h的试验。集成加氢处理的Uniflex可生产超低硫柴油，也可生产船用燃料油。巴基斯坦卡拉奇炼油厂加工减压渣油的Uniflex装置正在建设中。3.3SINOPEC渣油加氢裂化技术（STRONG）[1]20世纪60年代中国石化开展了STRONG的相关研发工作，50kt/a的工业示范装置已于2014年开发，开发了STRONG技术工艺流程、带三相分离器的全返混沸腾床加氢反应器、气力输送与气力+液力混相输送催化剂在线加入技术、高温高压催化剂在线排出技术、外排催化剂的处理方法及催化剂加排专用控制系统等。3.4Intevep公司的HDH和集成技术HDHPLUS委内瑞拉Intevep公司与Veba合作开发了渣油加氢裂化技术HDH，1984年进行了23.85m3/d规模的中试工艺试验，1986年在1t/h试验装置上进行HDH工艺开发工作：转化部分与催化剂分离部分联用，以验证催化剂分离技术（CSS）和未转化渣油循环操作。1998~2003进行了1.59m3/d规模的工艺试验，开发了渣油加氢裂化集成技术HDHPLUS，将渣油加氢裂化与裂解的减压馏分油用加氢处理/加氢裂化集成工艺处理，生产优质中馏分油。2006年与AXENS公司合作，推广该技术。委内瑞拉PuertoLaCruz炼油厂的HDHPLUS装置计划于2016年工业化。3.5BP和KBR公司的BPVCC技术1983年Veba与Lugri合作开展了1t/h规模的渣油加氢裂化技术工艺试验，1988年在德国Bottrop炼油厂进行了175~200kt/a规模的工业试验，形成了VCC技术。2002年BP收购Veba，进行了19种减压渣油试验，将VCC与加氢处理技术集成形成BPVCC技术，可生产清洁燃料。采用该技术的陕西延长石油集团500kt/a煤焦油加氢、450kt/a煤油共炼装置即将进行工业验证。3.6CLG公司VRSH渣油加氢裂化技术[2]该技术于2003年开始小型试验和中型试验，2010年在密西西比州Pascagoula运行了175kt/a规模的工业示范装置，生产汽油、煤油和柴油产品，验证了工艺技术和经济可行性，为大型工业生产装置提供设计数据和解决工程放大问题。该技术采用3台反应器，每台反应器出口设分离器，热高分油可循环回第一反应器。3.7EMRE公司的MicrocatRC渣油加氢裂化技术该技术通过了1550d的中型试验，结果表明，使用微型催化剂，设置催化剂加入系统，在440℃~465℃操作温度下，加工524℃以上馏分冷湖减压渣油，565℃以上原料的转化率为95%。3.8日本出光兴产和美国凯洛格的MRH渣油缓和加氢裂化1980年日本出光兴产公司在千叶炼油厂进行了MRH小型试验，美国凯洛格公司根据小型试验结果设计的1.59m3/d规模的中型试验装置于1985年运转，该技术主要用于重质原油和油砂沥青改质。3.9中国石油的渣油加氢裂化技术[3]2001年，中国石油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加氢裂化中试实验，2004年，50kt/a规模的悬浮床加氢裂化工业示范装置运行，进行了3次工业试验，开发了工艺流程及环流反应器等。4渣油加氢技术工程化发展方向4.1活动床渣油加氢技术活动床渣油加氢可转化60%~95%的渣油，液体产品体积收率可提高6~8个百分点，当转化率为70%时，63%的生焦前驱物在加氢裂化过程中被转化，从而降低了石油焦的产量，提高了资源利用率。活动床渣油加氢技术开发包括以下方面：工艺流程（包括短循环、长循环技术）、专用活动床反应器及配套设备、专用催化剂处理技术、专用催化剂加入技术、专用催化剂排出技术、设备内构件、防结焦技术（包括助剂、设备、流程）、防堵塞技术（包括稀释剂、分布器、过滤器、流程）、防磨损技术（包括催化剂、操作条件、管件、阀门、流程）及事故处理技术（包括泄压、催化剂排放）。4.2大型化渣油加氢工程技术在设备制造能力范围内，渣油加氢装置建设投资与加工规模指数成正比，可比条件下，渣油加氢装置加工规模越大，能耗越低，对单系列渣油加氢装置，装置规模越大投资利用率越高，对双系列或多系列渣油加氢装置，集成度越高，装置规模越大，投资利用率越高。大型化渣油加氢工程技术开发方向包括：直径不小于5.6m的加氢反应器及内构件；直径不小于2m的螺纹锁紧环高压换热器、多股流缠绕管换热器、螺旋板换热器；分离分馏一体化设备；大通量大压力降循环氢压缩机；高效能量回收设备；复合式空气冷却设备等。4.3渣油加氢裂化与减压馏分油加氢裂化一体化技术渣油加氢裂化装置可产生25%~45%的减压馏分油，通过渣油加氢与减压馏分油加氢裂化可全部转化为轻质燃料油品，大大提高渣油转化率。一体化工程技术开发方向包括：活动床渣油加氢与固定床减压馏分油加氢裂化一体化流程；减压馏分油净化技术（包括过滤、分馏、洗涤）；两段压力平衡技术（控制、调节技术）；氢气技术（分配、压力控制等