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ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ　ＡＮＤＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ　２０１２年１月　
第４３卷第１期
重油高效转化关键技术的开发及应用
聂　红，杨清河，戴立顺，李大东
（）中国石化石油化工科学研究院，北京１０００８３
摘　要：为了提高石油资源的利用率，促进重油高效转化以获取更多汽油和柴油等轻质油品，中国石化石油化工科学研究院（石科院）研究开发了重（渣）油加氢处理（技术及其与催化裂化（双向组合新工艺ＲＨＴ）ＦＣＣ）（等关键技术，显著提高了轻质油品收率。在ＲＨＴ技术环节，石科院在保持原有重油加氢技术特点的基ＲＩＣＰ）础上，开发了新一代高效ＲＨＴ系列催化剂和技术，其核心是大分子（沥青质、胶质等）加氢转化能力增强、小分、子（多环芳烃）的进一步加氢饱和程度提升，增加了加氢后重油的氢含量，提高了金属杂质ＮｉＶ及Ｓ、Ｎ的脱除率。工业应用结果表明，新一代ＲＨＴ技术对于提高杂质脱除率和延长装置运转周期，实现反应器和催化剂的为催化裂化装置提供优质稳定的进料，生产更多、更优质的轻质产品发挥了重要作用。高效利用，
关键词：重油　加氢处理　轻质油　催化裂化　沥青质　残炭
国内对汽油、柴油等　　随着国民经济高速发展，
轻质油品的需求不断增加，２０１０年原油净进口量
，对外依存度超过５首次突破２００Ｍｔ５％１。石油
工艺仍有三大技术难题亟待解决：一是催化裂化，产生５％～２由于它富含０％未转化重油（ＨＣＯ）
多环芳烃，因此在返回催化裂化反应器进行再裂只得到少量化时生成很多低价值的干气和焦炭，
的轻质产品，而这一难题仅靠催化裂化技术自身是无法解决的；二是石油中的沥青质（富含稠环在重油加氢过程中转化率低，不但影响催芳烃）
化裂化轻质油收率，而且易造成重油加氢催化剂三是重油加氢装置运转周表面积炭而活性降低；
，期短（通常仅１与催化裂化装置运１个月左右）转周期匹配差，对炼油厂整体运转和经济效益影响较大。
为高效利用石油资源，针对上述技术难题，中以下简称石科院）开国石化石油化工科学研究院（
发了高效的重油加氢处理技术（及其与催化ＲＨＴ），裂化双向组合新技术（并在中国石化齐鲁ＲＩＣＰ）分公司等炼油企业成功应用，经济效益显著，为石油资源高效利用提供了有力技术支撑。
的不可再生性决定了其资源将日益减少，如何高对保障油品供应、减少原油进口效利用石油资源，
从而支持国民经济持续发展和保障国家能源安全具有重大意义。
目前国内对石油资源的利用率相对偏低，汽柴油等轻质油收率与国外先进水平相比仍有油、
一定差距。提高炼油轻质油收率的关键在于通过技术创新与进步，将占原油４常０％～６０％的重油（更多地转化为轻质油品，这既压渣油或减压渣油）
是世界炼油业关注的焦点和世界性技术难题，也是国内炼油工业急需解决的一个重大问题。按如果从２０１０年全年原油表观消费量４５５Ｍｔ计算，
重油中获得的轻质油品收率提高１百分点，将可增节产１．８～２．７Ｍｔａ汽油和柴油等轻质石油产品，?。省原油２．４～３．６Ｍｔａ?
催化裂化是将重油转化为汽油、柴油和液化但随着原油气等高价值产品最有效的技术之一，
重质化和劣质化，催化裂化存在轻质油收率低、焦炭产率高等问题。而将重油先经过固定床加氢处）理（以下简称“重油加氢”改善质量后再供给催化裂化装置进行转化，可得到更多的轻质油品，并具
，有产品质量好、环境友好等优势［因此这种重
１　提高轻质油收率的ＲＩＣＰ技术
［６９］－
重油加氢－催化裂化（组合技术ＲＨＴ－ＲＦＣＣ）是最有效的重油转化技术之一。它可将重油（渣
。０１１１０１３　　收稿日期：２－－
教授级高级工程师，从事加氢技术的研究开　　作者简介：聂红，
发和科研管理工作。
：Ｅａｉｌｎｉｅｈｏｎ．ｒｉｓｉｎｏｅｃ．ｃｏｍ。　　通讯联系人：聂红，－ｍ＠ｇｐｐｐ
油加氢与催化裂化组合工艺在石油炼制工业得到了较广泛应用。但发展到今天这种常规组合
２石　油　炼　制　与　化　工　　　　　　　　　　　　　２０１２年第４３卷
油）最大限度轻质化，生产出硫、氮含量很低的轻质油品。在通常的ＲＨＴ－Ｒ重油经ＦＣＣ技术中，而ＲＲＨＴ装置处理后作为ＲＦＣＣ原料，ＦＣＣ的重循环油直接返回到ＲＦＣＣ装置中加工。由于回炼油含大量多环芳烃，因而轻质油收率低，生焦量大，增加了再生器负荷，降低了ＲＦＣＣ装置的处理约比加量及经济效益。另外回炼油硫含量也高，氢尾油高２倍，回炼油循环加工也使得ＲＦＣＣ产由于沥青质在品硫含量上升。在重油加氢单元，
加氢反应过程中易析出积炭引起催化剂失活较快。为克服上述缺点，石科院提出一个新的重油——Ｒ双向组合加工技术—ＩＣＰ。
ＲＩＣＰ技术利用常规重油加氢与催化裂化组
合工艺的便利条件，通过改变ＨＣＯ的循环方式，如图１所示，将催化裂化原来自身回炼的ＨＣＯ改为循环到重油加氢装置，与重油原料一起加氢后使ＨＣ再返回催化裂化装置进行转化，Ｏ在重油加氢和催化裂化两套装置间循环。该技术方案以最简捷方式，巧妙、有效并且低成本地解决了传统重油加氢与催化裂化组合工艺存在的技术难题。中试结果表明，采用Ｒ在重油加氢原料中ＩＣＰ技术，加入２可降低加氢催化剂上积炭量，提０％ＨＣＯ，
有效促进重油加氢脱杂高加氢催化剂整体性能，
质反应，为下游催化裂化提供更优质进料，从而使汽油＋柴油＋液化气）收率催化裂化总液体产品（提高３百分点
ＨＣＯ中的催化剂粉末新技术以及对重油加氢反应器前部所用的保护剂和加氢脱金属催化剂进行特殊形状设计，克服了催化剂粉末和少量烯烃可能造成的不利影响，使ＲＩＣＰ技术工业应用成
２００６年５月，ＲＩＣＰ技术开始在中国石化齐鲁
同年９月的标定结果（见表１）表分公司工业应用，
明，与常规重油加氢与催化裂化组合工艺相比，在ＨＣＯ仅占重油加氢装置进料量６％条件下，ＲＩＣＰ
技术促进了重油加氢装置杂质脱除率，使催化裂同化装置加工加氢重油的比例提高３．８４百分点，时产品分布明显改善，汽油和柴油总收率提高低价值产物（油浆和焦炭）收率降低１．９０百分点，１．６６百分点。ＲＩＣＰ技术工业长周期运转结果也表明其增加轻质油产率和降低油浆产率的效果非常显著，为石油资源高效利用提供了有力技术支撑。
表１　ＲＩＣＰ技术与常规组合工艺比较
加氢重油加工比例，％，产品分布（ｗ）％　干气　液化气　汽油　柴油　油浆　焦炭
２．１４　１３．５３　３９．１３　３２．９７　３．５４　８．６６　
２．０２１３．４０４０．７２３３．２８２．４５８．０９
－０．１２－０．１３＋１．５９＋０．３１－１．０９－０．５７
常规组合工艺
７２．６０　
ＲＩＣＰ技术７６．４４
差值＋３．８４
２　沥青质高效转化和运转周期更长更高效
［０１１］－
的重油加氢技术１
沸腾床（又称　　重油加氢技术主要有固定床、
、膨胀床）悬浮床（又称浆态床）和移动床等４种工艺过程。其中，固定床加氢工艺因其反应器结投资费用少、操作稳定、产品质量好等优构简单、
）图１ＲＩＣＰ　加氢处理与催化裂化双向组合技术（
工艺流程示意
发展最快，技术最成熟，应用范围也最广。中点，
国大部分重（渣）油包括进口中东原油的渣油性质，基本都在固定床工艺允许的范围内，因此未来相当长的一段时间内，固定床重油加氢技术将是我国渣油加氢的主要手段。我国目前的重油加氢工艺除了中国石化齐鲁分公司采用的是（上流式反应器＋固定床）的模式外，其余采用的都是固定床模式。固定床重油加氢主要是为ＦＣＣ装置提供进料，以生产更多的高价值汽油、柴油
由于ＨＣＯ中携带催化裂化催化剂粉末和少
量烯烃，易导致重油加氢装置催化剂床层上部催床层压降上升等严重问题，因此化剂表面积炭、
就必须去除ＨＣＲＩＣＰ技术要实现工业应用，Ｏ携
将残余的催化剂粉末带的催化裂化催化剂粉末，
以及ＨＣＯ中含有的少量烯烃对重油加氢装置的
影响减到最小。为此开发了两步法精密脱除
第１期聂　红，等．重油高效转化关键技术的开发及应用３
等液体产品。为达到这个目的，就要提高加氢后渣油氢含量，增加饱和烃含量，尽可能降低残炭。由于重油中的残炭主要来源于沥青质、胶质和多环芳烃。降低残炭就是要加氢饱和这三类化合物，从反应本质上看，降低残炭的加氢反应主要有：沥青质、胶质等）加氢转化变成小①大分子（；多环芳烃）多环芳烃）加氢饱分子（②小分子（、和。两个过程都伴随有杂质如金属（镍、钒）硫为了给Ｆ和氮等的脱除。因此，ＣＣ装置提供更加优质的进料，就要强化这两个反应过程，使加氢后重油氢含量高，杂质含量更低，同时保持重油加氢装置有更长的运转周期，增强过程的经济石科院在保持原有重油加氢性。根据所述需求，
技术特点的基础上，开发了高效的新一代ＲＨＴ系列催化剂和技术。
新一代ＲＨＴ系列催化剂和技术的主要开发理念和创新如下。
２．１　沥青质大分子的加氢转化能力强
重油中的沥青质、胶质和多环芳烃是结焦前由于其结构复杂、分子大、极性强，并含有高躯体，
度缩合的芳香核结构以及富集金属（镍、钒）和硫、氮等杂原子，因此扩散阻力大，加氢反应性能差，容易在催化剂表面强吸附，发生缩合反应引起催化剂表面积炭和孔道堵塞，从而加剧加氢催化剂同时沥青质在催化裂化单元几乎全部形的失活，
成焦炭，影响轻质油收率。因此要通过加氢尽可以提高重油加工的经济能将沥青质和胶质转化，
性。沥青质是由一个较大的稠环芳环结构作为核
心结构，核心结构周围连接几个相对较小的多环芳烃，根据对典型沥青质结构的分析表征和计算机分子模拟，获得了沥青质结构模型和关键结构的键能数据，如图２所示。认识到重油加氢反应过程中沥青质的稠环芳环结构单元间通过Ｓ—Ｓ键、Ｃ—Ｓ键等化学键键能相对较低，
这就为设计催化剂加氢可以断裂变成小分子，
使沥青质等大分子在重油加氢反应初期首先变伴随着金属和单元结构间成相对较小的分子（
硫的脱除）提供了依据，为下游加氢功能更强的催化剂进一步完成小分子的加氢脱硫、脱氮和残炭转化，实现重油的高效利用提供保证。由其加氢转化反应受扩散控制，于沥青质分子大，
因此沥青质能否转化关键在于催化剂的孔结构设计。为了使沥青质能扩散到催化剂内表面的活性中心，必须增大催化剂反应通道尺寸。石科院通过在催化剂所用载体前躯体拟薄水铝石调变粒子的生制备阶段加入少量表面活性剂，
长机理、聚集状态和聚集强度，实现了在同一催化剂上构建适宜沥青质扩散的通道和反应通道的构想，这两种通道互通并相互交织，使大分子的沥青质能够进入到催化剂内部进行反应（如，从而提高沥青质的加氢转化率。单图３所示）
剂评价数据表明，所开发的沥青质加氢转化和对沥青质的转化率达脱金属催化剂ＲＤＭＡ－１，
到９比石科院开发的第一代脱金属催化２．６％，同时脱金属活性提剂ＲＤＭ－２高出１４．６百分点，高了６．９百分点
）图２　沥青质分子结构示意及其相应化学键的键能（ｋＪｍｏｌ?
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