全球煉油加氫技術(shù)進(jìn)展

煉油技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力源于新建企業(yè)的需求和現(xiàn)有企業(yè)在用技術(shù)的更新?lián)Q代。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)完成的“全球煉廠建設(shè)展望”（ＷＲＣＯ）報(bào)告統(tǒng)計(jì)分析，全球已公布的新建煉廠和煉廠擴(kuò)能項(xiàng)目共計(jì)２２３個(gè)，預(yù)計(jì)到２０２１年將有１０６個(gè)項(xiàng)目。其中，僅有１９個(gè)是新建煉廠，其余為現(xiàn)有煉廠的擴(kuò)能或改造項(xiàng)目，即對(duì)當(dāng)今煉油業(yè)來說，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的更新?lián)Q代更為迫切。

近年來煉油技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)依然集中在以下５個(gè)方面：一是汽柴油質(zhì)量升級(jí)；二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整；三是煉油化工一體化；四是清潔生產(chǎn)技術(shù)；五是資源最大化利用技術(shù)。在煉油技術(shù)已經(jīng)非常成熟的今天，技術(shù)發(fā)展最突出的表現(xiàn)就是煉油催化劑的更新?lián)Q代。據(jù)美國(guó)催化劑集團(tuán)（ＴＣＧ）公司／美國(guó)催化劑集團(tuán)資源（ＴＣＧＲ）公司報(bào)道，２０１５年全球煉油催化劑的消耗價(jià)值６９億美元，最主要的催化劑品種是加氫處理和催化裂化催化劑，按市場(chǎng)價(jià)值計(jì)各占４０％，預(yù)計(jì)２０２１年煉油催化劑市值達(dá)到８４億美元。在過去２０年間，由于油品質(zhì)量升級(jí)的關(guān)系，在所有煉油催化劑中加氫處理催化劑技術(shù)的發(fā)展最為顯著，主要原因有以下３點(diǎn)：一是西歐、北美等先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家煉廠開始轉(zhuǎn)向生產(chǎn)超低硫燃料；二是催化原料油加氫預(yù)處理需求增加；三是加氫裂化預(yù)處理提高中餾分油收率的需求增加。由于環(huán)保法規(guī)對(duì)交通運(yùn)輸燃料中硫含量的要求不斷趨嚴(yán)，全球脫硫能力出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，這種趨勢(shì)將延續(xù)至２０４０年。據(jù)歐佩克２０１６年世界石油展望報(bào)告預(yù)計(jì)，２０１６年新增脫硫能力的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)為：餾分油脫硫能力１６５０萬桶／ｄ，約占新增脫硫能力的７１％；汽油脫硫能力４２０萬桶／ｄ，約占新增脫硫能力的１８％；減壓瓦斯油／殘?jiān)吞幚砟芰Γ玻担叭f桶／ｄ，約占新增脫硫產(chǎn)能的１１％。到２０２１年新增脫硫能力約２億ｔ，２０３０年新增６.８５億ｔ，２０３０—２０４０年新增２.８億ｔ，２０４０年新增１１.５億ｔ，這些新增能力大部分來自亞太和中東地區(qū)，主要是滿足歐Ⅳ和歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的燃料。

１、汽柴油加氫技術(shù)

全球清潔燃料技術(shù)開發(fā)較多，一直在推陳出新，應(yīng)用較為廣泛，具體情況如表１所列。

1.１ 汽油加氫技術(shù)

Ａｘｅｎｓ公司Ｐｒｉｍｅ-Ｇ＋技術(shù)已廣泛應(yīng)用于全球，截止２０１６年２月，全球２５０套以上裝置已獲許可，其中１２５套裝置用于生產(chǎn)超低硫汽油。該工藝應(yīng)用范圍廣，不僅可以處理催化汽油，還可處理焦化汽油或其他含硫餾分。該技術(shù)靈活性大，可以根據(jù)脫硫要求提供多種不同的方案，靈活性地滿足其他更加嚴(yán)格的汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。為滿足美國(guó)Ｔｉｅｒ３汽油標(biāo)準(zhǔn)要求，該公司開發(fā)并工業(yè)化應(yīng)用催化汽油脫硫催化劑ＨＲ８５６，在指定脫硫深度下烯烴飽和程度降低３５％，與其已工業(yè)化催化劑ＨＲ８０６相比，辛烷值損失降低０.５～１.０個(gè)單位，活性提高１２.２２℃，延長(zhǎng)了裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期，這對(duì)無需改造后處理裝置就可滿足Ｔｉｅｒ３汽油標(biāo)準(zhǔn)的煉廠非常關(guān)鍵。

由雅保公司和Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ聯(lián)合開發(fā)的ＲＴ２３５催化劑，采用最優(yōu)化的載體，金屬分散性能好；是一種高活性、高選擇性、具有可靠應(yīng)用業(yè)績(jī)的催化劑（已在２０多套工業(yè)裝置中應(yīng)用，盈利能力強(qiáng)），可以最小的投資滿足標(biāo)準(zhǔn)變化的要求。中型裝置的試驗(yàn)結(jié)果表明，在脫硫率為９０％～９５％時(shí)，ＲＴ２３５催化劑的烯烴飽和程度大約比ＲＴ２２５低５％。工業(yè)裝置的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況表明，ＲＴ２３５催化劑的壽命約在５ａ以上。催化劑使用的靈活性可為煉廠提高更劣質(zhì)原料的處理能力和研究法辛烷值提高１個(gè)單位以上的益處。

Ｈａｌｄｏｒ Ｔｏｐｓｏｅ催化劑公司催化汽油選擇性加氫處理用的ＨｙＯｃｔａｎｅ新系列３種催化劑，是為了滿足美國(guó)環(huán)保局Ⅲ級(jí)汽油標(biāo)準(zhǔn)的要求而開發(fā)。其中，ＴＫ-７０３ ＨｙＯｃｔａｎｅ是鎳鉬型０.２５ｃｍ四葉形催化劑，ＴＫ-７１０為鈷鉬型０.２５ｃｍ四葉形催化劑，ＴＫ-７４７ ＨｙＯｃｔａｎｅ是鎳型０.１７ｃｍ四葉形催化劑。ＨｙＯｃｔａｎｅ催化劑可達(dá)到超低脫硫水平，辛烷值損失很少，長(zhǎng)周期運(yùn)行，產(chǎn)品收率９９.９％以上，經(jīng)濟(jì)效益好。該系列催化劑具有很高的加氫脫硫活性，可使任何催化汽油后處理裝置都得到更好收益。

ＵＯＰ公司作為煉油技術(shù)開發(fā)的主要供應(yīng)商，加大了汽油加氫催化劑的開發(fā)力度，主要有ＨＹＴ２０１８，ＨＹＴ２１１７，ＨＹＴ２１１８，ＨＹＴ２１１９催化劑。其中，ＨＹＴ２０１８適于處理高硫催化裂化汽油，在最小化烯烴飽和情況下可以降低辛烷值損失，據(jù)稱該劑的運(yùn)行周期可達(dá)１０ａ。ＨＹＴ２１１７可將硫化物和硫醇一類的低硫化合物轉(zhuǎn)化成具有較重沸點(diǎn)的硫化合物，通過雙鍵異構(gòu)化提高汽油的辛烷值，并可使裝置初始運(yùn)行壓降損失最低。ＨＹＴ２１１８是ＨＹＴ２０１８的升級(jí)產(chǎn)品，與ＨＹＴ２０１８相比產(chǎn)品辛烷值提高０.９個(gè)單位。ＨＹＴ２１１９可進(jìn)一步減少裝置初始運(yùn)行期間的壓降。

1.２ 柴油加氫處理催化劑

Ｈａｌｄｏｒ Ｔｏｐｓｏｅ公司的第２代ＨｙＢＲＩＭ催化劑ＴＫ-６１１，可以提高煉油廠柴油加氫處理和加氫裂化裝置的經(jīng)濟(jì)效益。ＴＫ-６１１催化劑脫氮和脫硫活性比上一代ＴＫ-６０９提高２５％，可以低質(zhì)量原料實(shí)現(xiàn)裝置更長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品并提高體積收率。ＴＫ-６１１能提高用重原料油高壓加氫處理生產(chǎn)超低硫柴油的經(jīng)濟(jì)效益，也能用于加氫裂化裝置的原料油加氫預(yù)處理。煉廠可以加工很難處理的原料，延長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期幾個(gè)月，提高體積收率或使裝置加工量實(shí)現(xiàn)最大化。由于能提高最終產(chǎn)品的十六烷值，該催化劑還能提高經(jīng)濟(jì)效益。脫氮活性提高，可減少?gòu)念A(yù)處理反應(yīng)器進(jìn)入加氫裂化反應(yīng)器的原料油含氮量，因而使整個(gè)加氫裂化裝置的性能得到改善，使加氫裂化催化劑受到的抑制作用減少，從而使轉(zhuǎn)化率和選擇性得到提高。

雅保公司是柴油加氫處理催化劑的主要供應(yīng)商之一，其最新開發(fā)的ＳＴＡＲＳ系列生產(chǎn)超低硫柴油催化劑ＫＦ８８０，適于氫氣供應(yīng)足的中高壓加氫處理裝置。該催化劑是雅保公司所有鎳鉬催化劑中加氫脫硫、加氫脫氮以及加氫脫芳最強(qiáng)的催化劑，因加氫脫芳性能的改善，該催化劑的應(yīng)用不僅提高了產(chǎn)物十六烷值，而且提高了產(chǎn)物液體收率。ＫＦ８８０在加工難以處理的原料并生產(chǎn)滿足超低硫柴油（ＵＬＳＤ）的情況下，裝置處理量可提高２５％，運(yùn)行周期延長(zhǎng)２５％，液體體積收率增加０.７％以上。

Ａｘｅｎｓ公司最新開發(fā)出用于超低硫柴油生產(chǎn)的Ｉｍｐｕｌｓｅ系列ＨＲ１２１８和ＨＲ１２４８鎳鉬催化劑，這２種催化劑的加氫脫硫活性比該公司現(xiàn)有的催化劑高１０℃，加氫脫芳的性能也優(yōu)于其他同類催化劑，在滿足提高柴油十六烷值和最大化體積收率增加的情況下具有穩(wěn)定性好、失活速率低的特點(diǎn)。這些優(yōu)勢(shì)得益于催化劑載體的優(yōu)化改進(jìn)，ＨＲ１２１８具有很高的加氫脫氮、脫芳及超強(qiáng)的脫硫活性，特別適于處理來自熱裂化和催化轉(zhuǎn)化工藝的原料及其混合原料，不必?fù)綗捴别s柴油。

ＵＯＰ公司最新開發(fā)的柴油加氫處理催化劑ＨＹＴ６２１９，可以加工難以處理的原料，如裂化原料、脫瀝青油（ＤＡＯ）、重焦化瓦斯油（ＨＣＧＯ）、減壓重瓦斯油（ＨＶＧＯ）。與上一代ＨＹＴ６１１９相比，加氫脫氮、加氫脫硫的活性都有所提高。一家處理裂化原料和焦化原料的煉廠采用ＨＹＴ６２１９生產(chǎn)ＵＬＳＤ，產(chǎn)物硫含量明顯降低、十六烷值提高２個(gè)單位。

２、渣油加氫

長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，原油重劣質(zhì)化的發(fā)展趨勢(shì)不可避免，能夠?qū)崿F(xiàn)清潔高效轉(zhuǎn)化的渣油加氫裂化技術(shù)是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。沸騰床加氫裂化技術(shù)已經(jīng)非常成熟，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模應(yīng)用，我國(guó)鎮(zhèn)海煉化、恒力石化、盛虹石化、山東神馳石化等企業(yè)均計(jì)劃建設(shè)沸騰床加氫裂化裝置。渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)具有更高的原料適應(yīng)性和轉(zhuǎn)化率，且實(shí)現(xiàn)了首套裝置的工業(yè)應(yīng)用，推廣應(yīng)用前景良好。

2.１ 沸騰床加氫裂化

溶劑脫瀝青（ＳＤＡ）是渣油加工路線中投資回報(bào)率最高的一種技術(shù)。目前，煉廠通常采用催化原料加氫預(yù)處理（ＣＦＨＴ）裝置或加氫裂化裝置摻煉源自ＳＤＡ裝置的ＤＡＯ。但由于ＤＡＯ中金屬和殘?zhí)亢扛?，不利于催化劑的活性和穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響下游裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。

Ａｘｅｎｓ公司提出了ＰＲＳ［可切換式反應(yīng)系統(tǒng)，由多個(gè)固定床加氫處理反應(yīng)器組成，在無需停工的前提下可任意切換，適用于流化催化裂化（ＦＣＣ）或重油流化催化裂化（ＲＦＣＣ）生產(chǎn)汽油］和Ｈ-ＯｉｌＤＣ（技術(shù)投資較高，產(chǎn)品方案靈活，可以提高柴油產(chǎn)量和液體收率）２種工業(yè)應(yīng)用成熟的解決方案，并進(jìn)行了對(duì)比分析，見表２。研究結(jié)果表明，ＰＲＳ和Ｈ-ＯｉｌＤＣ２種加工方案均能夠有效解決目前ＤＡＯ加工所存在的難題。其中，ＰＲＳ技術(shù)改造投資成本低、回報(bào)速率高，且對(duì)裝置操作運(yùn)行影響小，適用于需要利用ＦＣＣ多產(chǎn)汽油的企業(yè)；Ｈ-ＯｉｌＤＣ技術(shù)改造成本高，適用于對(duì)中間餾分油需求高的企業(yè)，可實(shí)現(xiàn)ＤＡＯ１００％轉(zhuǎn)化。ＰＲＳ和Ｈ-ＯｉｌＤＣ技術(shù)為煉廠加工金屬和殘?zhí)亢扛叩臏p壓渣油提供了技術(shù)解決方案。

2.2 懸浮床加氫裂化

固定床、沸騰床等常規(guī)渣油加氫裂化技術(shù)受到原料質(zhì)量限制，難以實(shí)現(xiàn)高的轉(zhuǎn)化率。為實(shí)現(xiàn)渣油深度轉(zhuǎn)化和提高餾分油收率，ＥＮＩ公司、ＵＯＰ公司、ＢＰ公司、Ｃｈｅｖｒｏｎ公司及中國(guó)石油等都在進(jìn)行渣油懸浮床加氫裂化技術(shù)的開發(fā)。其中，ＥＮＩ公司的ＥＳＴ技術(shù)于２０１３年１０月在全球率先建成了世界第１套工業(yè)化裝置，加工能力為１３５萬ｔ／ａ，是目前為止惟一１套以渣油為原料的懸浮床加氫裂化裝置。

ＥＳＴ技術(shù)工業(yè)裝置前３ａ運(yùn)行結(jié)果表明，該裝置達(dá)到１００％的設(shè)計(jì)能力，如裝置加工量、渣油轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品收率和性質(zhì)、氫耗／催化劑添加量等，在某些方面甚至超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。其中，渣油轉(zhuǎn)化率不低于９５％，通過與ＨａｌｄｏｒＴｏｐｓｏｅ改質(zhì)技術(shù)的優(yōu)化整合生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，其主要性質(zhì)見表３。

３、我國(guó)煉油加氫技術(shù)發(fā)展方向建議

3.１ 加大低成本汽柴油加氫新技術(shù)研發(fā)，降低油品質(zhì)量升級(jí)成本

脫硫仍然是油品質(zhì)量升級(jí)的關(guān)鍵，未來國(guó)內(nèi)外脫硫能力的不斷增加，必然會(huì)使加氫脫硫技術(shù)的應(yīng)用走上一個(gè)新臺(tái)階。因此，成本更低、適應(yīng)性更強(qiáng)、運(yùn)行周期更長(zhǎng)的汽柴油加氫等新技術(shù)的開發(fā)必將引領(lǐng)加氫技術(shù)的發(fā)展方向。

3.２ 加強(qiáng)渣油加氫裂化技術(shù)創(chuàng)新，向工業(yè)化進(jìn)程邁進(jìn)

作為目前渣油最高效加工利用的成熟技術(shù)，沸騰床加氫裂化技術(shù)雖已大規(guī)模應(yīng)用，但仍存在改進(jìn)空間。沸騰床加氫裂化技術(shù)應(yīng)在進(jìn)一步提高原料適應(yīng)性、轉(zhuǎn)化深度和催化劑壽命，以及降低催化劑消耗等方面加大研發(fā)力度。同時(shí)需進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用沸騰床和其他技術(shù)的集成工藝以及未轉(zhuǎn)化尾油的處理工藝。

懸浮床加氫裂化技術(shù)是當(dāng)今煉油工業(yè)世界級(jí)的難題和前沿技術(shù)，具有較好的推廣應(yīng)用前景，但需開發(fā)高活性、高分散的催化劑以及著重解決裝置結(jié)焦問題。懸浮床技術(shù)加工的原料更加劣質(zhì)，原料中的絕大部分金屬、反應(yīng)過程中的縮合產(chǎn)物，以及幾乎所有催化劑通常都集中在未轉(zhuǎn)化塔底油中，致使未轉(zhuǎn)化塔底油二次加工性能很差，難以加工利用，如何妥善處理和利用未轉(zhuǎn)化塔底油是一個(gè)研究方向。因此，我國(guó)應(yīng)加快懸浮床加氫裂化技術(shù)研發(fā)進(jìn)程，盡早研究出我國(guó)的自主技術(shù)，為不斷加大的進(jìn)口劣質(zhì)原油的處理提供科學(xué)的解決方案。

４、結(jié)束語

加氫技術(shù)已成為生產(chǎn)清潔油品和改善煉廠二次加工裝置原料的關(guān)鍵技術(shù)。盡管歐美等國(guó)汽柴油質(zhì)量已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但針對(duì)汽油加氫、柴油加氫技術(shù)的創(chuàng)新尤其汽柴油加氫催化劑的更新?lián)Q代未曾停止。渣油加氫作為改善后續(xù)裝置原料質(zhì)量的主要途徑，沸騰床加氫成熟技術(shù)的應(yīng)用范圍在不斷拓展，而隨著首套懸浮床加氫技術(shù)工業(yè)化裝置的應(yīng)用和技術(shù)的不斷改進(jìn)，未來技術(shù)的應(yīng)用范圍會(huì)進(jìn)一步拓寬。