1-FRIPP-全球炼油加氢技术市场现状及发展趋势（马艳秋）1-13

全球炼油加氢技术市场现状及发展趋势 9

动力之一。

渣油加氢处理技术是另一关注的研发领域。渣油加氢处理技术的新发展集中在催化剂和反应器设计上。渣油加氢反应器方面，已实现工业化的渣油加氢处理过程可从下面四种类型反应器中进行选择：沸腾床、固定床、移动床或悬浮床。反应器的选择根据所加工原料类型和所需产品情况进行确定。表9总结了四种反应器的操作条件。

表9 四种渣油加氢处理反应器的对比

沸腾床 固定床

-1

原料油中(Ni+V)最高含量/?g.g 100～600 50～250 耐杂质水平 中等 低 550℃时的最大转化率，% 80 50 装置可操作性 难 良好

移动床

50～400 低 50 难

悬浮床 >300 高 95 难

近期研发的新工艺技术包括：采用轻质烃类稀释剂帮助防止催化剂失活、渣油加氢处理与催化裂化组合以生产更多汽油和柴油，以及两个渣油加氢处理反应器与两个馏分油沸腾床加氢裂化/加氢处理反应段组合以实现高的渣油原料转化率的渣油加氢处理工艺。

另外，先进工艺控制体系（APC）因具有显而易见的好处而有机会进行更广泛的应用。APC供应商正对采用该体系带来的经济效益进行量化，主要从产品质量优化和最小化公用工程消耗角度考虑。Aspen公司声称APC用于汽油脱硫时每桶可节省5～10美分，用于生产ULSD时每桶可节省10～30美分。Axens公司声称将APC用于其Prime-G+和Prime-D工艺每年将为用户带来0.5～2MM欧元的收益。随着更多实例研究的完成，炼厂商将对这些体系在各种不同环境中的应用价值有更清醒的认识。

4.3 加氢裂化催化剂

当今的加氢裂化催化剂行业极具竞争性和复杂性，因为它不再满足于简单地设计一种能够提高收率的催化剂。炼厂商希望的是更高的收率、更长的催化剂寿命和更低的氢耗能够同时实现。据CLG公司报导，目前正通过考察催化剂组成、孔径及结构对催化性能的影响来研究如何提高其HDS活性、减少催化剂失活以及延长运转周期。另外，提高活性金属与载体间相互作用可获得更高的HDN活性。节省氢耗可明显减少能源消耗，而氢耗和能耗的降低还可减少CO2排放，这对于全球正在开始强制实行减少CO2排放的法规来说具有重要意义。目前正在工业应用的加氢裂化催化剂牌号及生产商名称见表10。

表10 工业化加氢裂化催化剂

传统加氢裂化

公司

HDS/HDN

渣油

最大化石、最大化柴

脑油、喷、油、喷气燃 HDS/HDN 气燃料 料、润滑油

缓和加氢裂化 渣油

最大化石 最大化柴

脑油、喷 油、喷气燃 气燃料 料、润滑油 KC-2601

KC-2301 KC-2601 KC-2602 KF 1014, KF 1015, KF 1022, KF 1023

Advanced Refining Technologies Albemarle Catalysts

KC 2301, KC 2601, KC 2610, KC 2710, KC 2715

KC 3210, KC 3211, KC 2301, KC 2601 KF 1014, KF 1015, KF 1022, KF 1023

10 2011年全国炼油加氢技术年会论文集 续表10

传统加氢裂化

公司

HDS/HDN HRK 558 HDK 776 ICR 134 ICR 154 ICR 174 ICR 175

渣油

最大化石 脑油、喷 气燃料

最大化柴

油、喷气燃HDS/HDN 料、润滑油

缓和加氢裂化 渣油

最大化石 最大化柴脑油、喷 油、喷气燃气燃料 料、润滑油

HTH 548

Axens

Chevron Lummus GLobal

LC- FINING

Criterion Catalysts & Technologies ExxonMobil Research & Engineering Haldor Tops?e

HYC 642

HYC 652 HYK 742

ICR 136 ICR 106 ICR 139 ICR 120 CR 141 ICR 126 ICR 147 ICR 142 ICR 160 ICR 150 ICR 209 ICR 155 CR 210 ICR 162 ICR 211 ICR 177 ICR 230 ICR 180 ICR 160 ICR 220 ICR 183 ICR 240

ICR 245

见Zeolyst 见Zeolyst

ICR 134 ICR 154 ICR 174

ICR 141 ICR 147 ICR 160

ICR 106 ICR 126 ICR 142 ICR 150 ICR 162

见Zeolyst 见Zeolyst

RT-228 RT-621

RT-3 TN-8

TK-565

JGC Catalysts & Chemicals Ltd.

Kataleuna Gmbh Catalysts Sinopec

(FRIPP, RIPP)

TK-925 TK-926 TK-931 TK-941 TK-943 TK-951 TK-961

R-HYC V-HYC V-HYC

NHC-97-13 NHC-97-13

KL-8380 KL-9514 FC-12 FC-14 FC-16 FC-20 FC-26 FC-32 FC-50 RIC-1 RT-1 RT-5

TK-965

TK-961 TK-962 TK-965

NHCO3-35

FC-12 FC-24

全球炼油加氢技术市场现状及发展趋势 11 续表10

传统加氢裂化

公司

HDS/HDN HC K HC T

渣油

最大化石 脑油、喷 气燃料 DHC 41 HC 24 HC 26 HC 28 HC 34 HC 35 HC 38 HC 43 HC 80 HC 29 HC 53 HC 150 HC 175 HC 185 HC 190 Z-723 Z-733 Z-743 Z-753 Z-773 Z-803 Z-853 Z-863 Z-3723 Z-3733

最大化柴

油、喷气燃HDS/HDN 料、润滑油 DHC 2 DHC 8 DCH 32 DHC 39 DHC 41 HC 35 HC 43 HC 53 HC 115 HC 120 HC 140 HC 150 HC 190 HC 205 HC 215

缓和加氢裂化 渣油

最大化石 最大化柴脑油、喷 油、喷气燃气燃料 料、润滑油

DHC 2

UOP

Zeolyst

International (由Criterion负责销售)

Z-723

MHC-210 Z-503 Z-513 Z-603 Z-623 Z-673 Z-723

4.4 加氢裂化工艺

按照加氢裂化装置具体的配置分类（缓和加氢裂化、单段、单段循环、两段和两段循环）对目前在用的主要加氢裂化工艺技术进行了汇总，见表11。

表11 主要的工业化加氢裂化技术供应商提供的工艺配置

许可商 Axens

Chevron Lummus Global ExxonMobil

缓和加氢裂化 HyC-10/HyC-10+, H-OilDC, HyTail 缓和ISOCRACKING

单段 HyK-HC

单段循环 HyK-HC

两段 HyK-HC -

两段循环

- ISOCRACKING, 优化部分转化, Selective Staging

-

ISO- ISO- CRACKING CRACKING 单段MPHC, MPHC-PTU, MPHC-LCO

-

Unicracking, 部分转化 Unicracking

-

-

两段MPHC

Haldor Tops?e UOP

缓和加氢裂化 缓和Unicracking, Dieselmax, HyCycle Unicracking,改进的部 分转化Unicracking

- - -

Unicracking Unicracking,Unicracking,改进的

部分转化 两段Unicracking Unicracking

12 2011年全国炼油加氢技术年会论文集

加氢裂化工艺技术的研发工作近年也有许多新进展。例如，Chevron公司提供的高转化率ISOFLEX方案：原料油首先在第一段加氢裂化反应器中进行深度HDN；之后在热氢气提反应器中进行加氢处理和芳烃饱和；最后在第二段反应器中进一步加氢裂化。与传统的单段循环加氢裂化工艺相比，该方案可在较低的压力、催化剂温度和氢耗下提供相同甚至更高的的馏分油收率。UOP公司提供的LCO Unicracking工艺采用的是高压单段一次通过配置。中间馏分油产品可作为ULSD调和组分，石脑油产品可作为超低硫汽油（ULSG）调和组分。CLG公司最近推出了选择分段（Selective Staging）和选择分段/反序分段（Selective Staging/Reverse Staging）工艺技术。这两种都是该公司优化部分转化工艺的改进方案，用于加工沸点极高的HVGO以及其它难加工的原料油（如HCGO），生产高质量的喷气燃料和柴油产品。

最近许多公司已转向采用两段循环（TSR）加氢裂化配置。这种配置与传统的单段循环配置相比显示出好几种优势。TSR配置的选择性和反应性均高于传统配置。而TSR反应器与另一个较小的反应器串联还可带来其他的好处，如提高可靠性和原料灵活性。另外，高的单床层反应器以及并联的双反应器也在某些方面优于传统的加氢裂化反应器，缺点是氢气需求量增加。

另外，近些年来在开发新型内构件以提高工艺效率方面也有许多成效。反应器内构件的性能对于实现燃料的超低硫水平十分关键，如果内构件不能保证流经反应器的原料均匀通过，则会导致产品不能满足清洁燃料标准、氢耗增加以及抹杀使用高级催化剂的优势。大多数内构件的改进是以实现原料油均匀分布为目的，因为原料油在加氢裂化催化剂床层上均匀分布可提高转化率和降低氢耗，而在急冷区分布的改进将有助于限制氢耗和提高能效。工艺设计者、催化剂及第三方供应商通过提供分配盘、急冷系统、先进控制系统以及其它专利内构件产品来共同解决上述问题。此外，Criterion公司开发的Cat-Check技术可用在客户的加氢装置中对催化剂的性能进行监测并指出改进方向。对目前工业上使用的反应器内构件按具体功能（分配器、急冷箱、塔盘和混合器）进行了分类汇总，见表12。

表12 工业上使用的反应器内构件

许可商

Chevron Lummus Global

ExxonMobil Haldor Tops?e Shell Global Solutions UOP

分配器 Nautilus内构件, ISOMIX内构件 十字型-涡流内构件

-

-

Unicracking反应器内构件, UltraMix内构件

急冷箱 -

十字型-涡流内构件

-

-

Unicracking反应器内构件, UltraMix内构件

塔盘 -

-

密集型塔盘,灵活型分配盘,蒸汽分配盘

高分散性塔盘,超平急冷塔盘

粗液体分配盘,

D-PlexTM气/液分配盘

混合器 -

-

涡流混合器

- -

另外，直接以动/植物脂肪和油作为加氢裂化原料生产高质量馏分油也是一个研发内容。目前，UOP正在研究通过热解木质素的加氢裂化生产大量汽油以及一小部分轻馏分油和柴油。Nippon Oil的一个共处理方案也即将实现工业化，即20%棕榈油与VGO混合，并在氢气存在下于10MPa和390～410℃条件下进行加氢裂化生产柴油。也有一些相关可再生原料加氢方面的其它专利报导。

全球炼油加氢技术市场现状及发展趋势 13

5 总 结

随着柴油需求持续增长以及环境法规变得更加严格，炼厂将开始更加依赖加氢装置来生产高质量、高价值产品。无论是新建装置还是改造旧装置都需为提高中间馏分油收率和满足增加的柴油需求而进行投资。在加氢处理技术应用与开发方面，技术开发重点仍是如何提高加氢处理催化剂活性以及降低能源和氢气用量。渣油和可再生原料的加氢处理成为新的主要研究领域。渣油原料的价格低于轻质低硫原油，有助于满足全球日益增长的能源需求，但是渣油加氢处理将提高炼厂的投资成本和操作费用，以及增加GHG排放。全球许多国家已立法强制使用可再生原料生产运输燃料以达到减少GHG排放以及提高能源安全的目的。现在工业上已有关于可再生原料和传统烃原料共同加氢处理的工艺配置，也有100%转化可再生原料的加氢处理装置，但大规模的应用还受到限制。使用可再生原料时，必须考虑与现有发动机技术以及供应的基础设施相容性问题，也必须考虑可再生原料的来源问题，因为“食物对燃料”的争论仍在全球范围进行。总之，对于未来加氢处理技术的发展，开发出能够提高传统和生物基运输燃料的质量和供应安全的途径，同时消除能耗增长和环境排放的影响将极为重要。

加氢裂化技术的应用将不断增多并更加灵活。高压加氢裂化技术仍为新建装置的首选；缓和/中压加氢裂化技术则更多地用于现有装置的改造项目中，如生产ULSD或用于FCC原料的加氢预处理等。

与美国和欧洲国家相比，亚太地区包括中国在内的国家加氢装置生产能力占原油总加工能力的比例仍然严重偏低。根据统计数据计算得知，2008年中国石化加氢处理和加氢裂化占原油总加工能力分别为39.17%和10.55%；中国石油的这一对应数据分别为20.14和7.71%；2009年中国石化加氢处理能力所占比例升至40.73%，加氢裂化能力所占比例略升至10.61%。而文中前面已提及，美国同一时期的这一比例分别为78.41%和9.46%。可见国内加氢生产能力还有很大的不足空间，还需要国内加氢生产、科研及先进工程设备提供部门继续共同努力。