廖有貴，薛金召，肖雪洋，肖宜春，謝清峰，王喜衛(wèi)

（1.湖南石油化工職業(yè)技術學院，湖南 岳陽 414012；2.中國石化 長嶺分公司，湖南 岳陽 414012；3.中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北 武漢 430082）

我國原油大部分較重，350 ℃以下的餾分占20%～30%（w），大于500 ℃的減壓渣油占40%（w）以上，進口原油中的減壓渣油約占30%（w）［1-2］。2017年，我國原油加工量達到567.7 Mt。其中，進口原油419.2 Mt，渣油產量巨大。原油供應趨于重質化、劣質化，但石油產品的需求趨于輕質化、清潔化。同時渣油與輕油的差價較大，特別在高油價時代，更加突出。對渣油進行高效轉化是煉油企業(yè)提升競爭力的關鍵［3］，經濟環(huán)保的渣油加氫技術是渣油加工的最有效途徑。

渣油加氫主要有固定床、沸騰床、移動床和懸浮床4種工藝［4-5］。移動床工藝工業(yè)化應用不多，主要用作固定床工藝的預處理系統(tǒng)；懸浮床工藝是以臨氫熱裂化反應為主的過程，目前尚處于工業(yè)示范階段；沸騰床工藝可用來加工高殘?zhí)?、高金屬含量的劣質渣油，轉化率和精制深度高，近年來發(fā)展較為迅速；固定床工藝投資和操作費用低，運行安全，是目前工業(yè)應用最多和技術最成熟的渣油加氫技術。

本文綜述了國內外固定床渣油加氫技術的現(xiàn)狀及最新進展。從研制高性能催化劑、優(yōu)化催化劑級配技術、改進工藝技術和縮短開停工換劑占用時間等方面討論了延長裝置長周期運行的技術措施。

1 固定床渣油加氫技術發(fā)展狀況

國外固定床渣油加氫技術主要有美國CLG公司的RDS/VRDS技術、美國UOP公司的RCD Union技術，以及法國IFP公司的Hyval技術等。國內則以中國石化撫順石油化工研究院（FRIPP）的SRHT技術及石油科學研究院（RIPP）的RHT技術為主。最近，中國石油也開發(fā)了具有自主知識產權的成套技術，均具有自主設計及建設大型固定床渣油加氫裝置的能力與業(yè)績。幾種固定床渣油加氫技術的工藝流程、技術特點、關鍵參數(shù)、經濟技術指標基本相同，它們的工藝技術情況見表1。

表1 典型固定床渣油加氫技術的操作條件及結果比較Table 1 Comparison of operating conditions and results for typical fixed bed residue hydrotreating processes

我國在固定床渣油加氫技術研究和技術工程化應用方面起步較晚，但發(fā)展較快。1992年，中國石化齊魯分公司引進CLG公司的RDS/VRDS技術建成投產了我國第一套渣油加氫裝置，改擴建過程中又引進上流 式反應器（UFR）專 利技術，建成了世界首套采用UFR-VRDS聯(lián)合技術的渣油加氫裝置。1999年，我國自主開發(fā)、自主設計的首套國產SRHT裝置在中國石化茂名分公司投運，2006年，首套國產RHT裝置在中國石化海南煉化投入商業(yè)運行。截至2017年12月底，國內（除中國臺灣地區(qū)）在產的渣油加氫裝置共22套，加工規(guī)模為52.8 Mt/a，占同年我國原油加工總能力的9.3%，尤其是“十二五”以來，我國新投產的渣油加氫裝置年處理能力就高達41.2 Mt，占國內渣油加氫裝置總產能的78%。其中，中國石化利用自有技術的優(yōu)勢，投產了9套裝置合計產能約18.5 Mt/a。裝置產能及技術來源見表2。2020年前，中國石油遼陽石化、中國石化鎮(zhèn)海煉化、恒力石化（大連）、浙江石化（一期）、中科煉化等企業(yè)還有渣油加氫裝置投產，屆時我國渣油加氫生產能力將達到80 Mt/a。

從投產的裝置分布及采用的技術來看，呈現(xiàn)出的特點為：1）國產化技術和國外技術并行發(fā)展。在產渣油加氫裝置均采用固定床技術，其中，利用國產化技術的裝置有12套，產能占比為46.4%。2）投資主體較為集中，但多元化趨勢明顯：中國石化、中國石油兩家企業(yè)的渣油加氫裝置產能為40.5 Mt/a，占全國總產能的76.7%。但近年來中海油、中化及獨立煉廠也投產了多套裝置，尤其是恒力石化、盛虹石化、浙江石化等大型民企的加入，多元化趨勢加劇。3）單系列裝置加工能力和核心設備大型化。4）操作模式靈活化。固定床渣油加氫技術均可實現(xiàn)單開單停、保護反應器可切除操作。

表2 2017年國內渣油加氫裝置產能及技術來源Table 2 Production capacities and technology sources for Chinese residue hydrotreating plants in 2017

2 裝置長周期運行措施

固定床工藝技術成熟，產品收率高、質量好，脫硫率可達90%（w）以上，可以加工大多數(shù)含硫原油和高硫原油的渣油，但對殘?zhí)亢徒饘俸坑袊栏竦囊?。一般轉化率為15%～20%，主要為下游裝置提供優(yōu)質原料。

由于渣油較臟，顆粒物、雜質含量高且種類多，在加氫過程中，顆粒物、金屬雜質（如鐵與鈣、鎳與釩）、膠質和瀝青質等很容易沉積在催化劑的顆粒之間或催化劑的外表面，一方面使反應器床層壓降快速上升，另一方面堵塞催化劑的孔口，造成催化劑快速失活。這兩方面都會導致工業(yè)裝置頻繁停工和更換催化劑，縮短裝置運行周期，降低裝置的經濟效益，而且會增加催化劑的卸載難度，并帶來安全隱患。為保證裝置的運行周期，通常需要控制原料油的總金屬含量小于200 μg/g，殘?zhí)亢康陀?5%（w），瀝青質含量低于 5%（w）［6］。

固定床工藝在相當長的一個時期內仍將是煉廠渣油加氫技術的首選。國內外技術改進始終以如何延長裝置運行周期和加工更加劣質的原料為研發(fā)重點。

2.1 開發(fā)高活性催化劑

渣油加氫催化劑是渣油輕質化技術的關鍵。渣油加氫過程中存在多種類型的反應，采用固定床工藝，很難通過一種或一類催化劑來完成整個催化過程。渣油加氫技術的催化劑體系主要包括：保護劑、脫金屬劑、脫硫劑和脫氮劑。國外為固定床渣油加氫技術提供催化劑的專利商主要有美國ART公司的ICR系列催化劑、丹麥Tops?e公司的TK系列催化劑、法國IFP公司的HMC/HT/HF系列催化劑、美國Albemarle公司的KG/KFR系列催化劑、美國Criterion公司的RM/RN系列催化劑等。國內則以FRIPP的FZC系列催化劑及RIPP的RHT系列催化劑為主。

FRIPP于1986年開始渣油加氫技術的開發(fā)，1999年，SRHT渣油加氫催化劑及成套技術首次國產化。2014年，F(xiàn)RIPP又成功開發(fā)出了S-Fitrap催化劑體系，該技術形成毫米級-微米級-幾百納米級-幾十納米級孔道結構組合的高效保護劑和脫金屬劑體系，并取得了較好的工業(yè)應用效果［7］。其中，泡沫陶瓷材料保護劑具有毫米級的內部孔道和85%（φ）以上的內部孔隙率，特殊的內孔結構產生的盤旋路徑，強化了它脫除FeS及攔截捕集碳粒和機械雜質等垢物的能力，提高了反應器的利用率，并可有效抑制床層壓降上升。微米級尺度孔道結構的保護劑以脫除適量瀝青質、金屬和鐵等功能為主。雙峰孔保護劑形成擴散通道和反應通道，進一步脫除瀝青質和金屬，該保護劑具有較大的孔體積、孔徑，比表面積適宜，活性過渡合理。還開發(fā)了高性能的脫硫和脫殘?zhí)看呋瘎瑢崿F(xiàn)了催化劑容金屬量和脫殘?zhí)啃阅艿钠胶?，有效延長的渣油加氫處理裝置的運轉周期。目前，F(xiàn)ZC系列催化劑已在國內外10余套渣油加氫裝置成功應用40多個周期。RIPP分別于2001，2007，2011年成功開發(fā)了第Ⅰ代、第Ⅱ代和第Ⅲ代RHT渣油加氫系列催化劑，已先后在包括臺灣中油公司在內的12套工業(yè)裝置上成功應用30余次，顯示出優(yōu)良的雜質脫除能力以及運轉穩(wěn)定性［8-9］。近日，RIPP從新型原材料研制、獨特載體成型工藝開發(fā)及催化劑制備優(yōu)化等方面入手，研制出新一代渣油加氫用RHT-200系列高性價比催化劑，于2017年3月在中國石化海南煉化渣油加氫裝置A列反應器首次工業(yè)應用，累計運轉235天，工業(yè)運行結果表明，RHT-200系列催化在堆比顯著降低的前提下，活性及穩(wěn)定性均有較大幅度提升，顯示出良好的原料油適應性。2015年，中國石油利用載體無酸成型、“化學-物理”復合擴孔、活性金屬非均勻負載技術制備了具有梯度、雙峰、通暢、集中孔道集成特色的4大類12個牌號的固定床渣油加氫用PHR系列催化劑［10-11］，在大連西太平洋有限公司2.0 Mt/a渣油加氫裝置Ⅰ系列首次進行工業(yè)試驗，長周期運行結果表明，PHR系列催化劑性能與進口RM/RN催化劑相當。國內外渣油加氫催化劑種類及牌號見表3。

表3 渣油加氫催化劑種類及牌號Table 3 Types and brands of residue hydrotreating catalysts

針對上流式渣油加氫工藝的特點，RIPP和FRIPP還分別開發(fā)了適用于UFR的專用催化劑，上流式渣油加氫催化劑種類及牌號見表4。

2.2 優(yōu)化催化劑級配技術

催化劑級配裝填是指不同功能催化劑的聯(lián)合使用。沿著反應物流動的方向，催化劑的顆粒粒徑、孔徑、孔隙率逐漸遞減，活性由弱到強。各種催化劑的裝填比例根據(jù)原料性質、操作條件和產品質量要求而定。當原料中大顆粒雜質較多時，應增加大粒徑保護劑的裝填比例，而當原料中小顆粒雜質較多時，應增加小粒徑保護劑的裝填比例。另外，渣油加氫裝置反應器投資較大，為充分利用反應器空間，可以考慮采用具有一定加氫活性和孔隙率較高的活性支撐劑（如RIPP開發(fā)的RDM-32-3b和RDM-32-5b）代替反應器底部的φ3～4 mm的瓷球。催化劑級配裝填可有效改善物流分布，有利于顆粒物的均勻沉積，提高容垢能力，是緩解床層壓降快速升高、提高催化劑利用率的有效途徑之一。在渣油加氫反應器中，催化劑的級配裝填的順序由上向下為保護劑、脫金屬劑、脫硫劑、脫氮劑。催化劑的級配原則示意圖見圖1。

表4 上流式渣油加氫催化劑種類及牌號Table 4 Types and brands of upper flow residue hydrotreating catalysts

圖1 催化劑的級配原則示意圖Fig.1 Sketch of the principle of catalyst gradation.

針對UFR反應器中催化劑活性沿反應物流動方向逐漸升高，而氫純度逐漸降低，易導致渣油縮合生焦、產生床層熱點而影響運行周期的問題，F(xiàn)RIPP開發(fā)了反向催化劑級配SHIFT-G技術。將UFR反應器上部床層的原高活性催化劑適當替換成活性（主要是脫硫活性）稍低的催化劑，在這種情況下，既不損失催化劑的脫金屬活性，又能有效防止床層溫升過高，從而降低床層產生熱點的風險。通過級配調整，實現(xiàn)了UFR和固定床整體運轉1.5 a同步換劑的目標。

2.3 工藝技術改進

為了降低進料中的金屬含量，防止催化劑過早失活，工藝上除了在原料油緩沖罐設置氮封、進料管線上設置自動反沖洗過濾器、高鐵鈣含量的原料油增設脫鈣劑加注設施外，通常還會在主反應器前加設UFR反應器、移動床反應器及沸騰床反應器或可切除/互換式保護反應器。

2.3.1 設置UFR反應器

CLG公司VRDS技術前置的UFR反應器主要特征為：UFR反應器設置3個床層，床層間用急冷油代替冷氫，從而可更有效地控制床層溫升；使用催化劑多層級配技術裝填兩種上流式專用脫金屬劑和保護劑，以有效降低金屬結垢堵塞催化劑床層的可能性，第一床層催化劑活性較低，第二、第三床層催化劑活性較好；渣油和氫氣自下而上低速通過UFR反應器，使催化劑床層輕微膨脹，金屬和焦炭等沉積物可以均勻地沉積在整個催化劑床層。運行結果表明，增加UFR反應器，反應系統(tǒng)初始壓降減小且上升速率緩慢，平均脫硫、脫金屬和脫殘?zhí)悸剩╳）分別達到49%，31%，26%，投資是OCR工藝的50%，而且容易操作和控制。

2.3.2 設置保護反應器

UOP公司RCD Unibon技術設置的可在線切除保護反應器，預期壽命為50%的操作周期，第一主反應器上部與保護反應器裝填的催化劑品種、數(shù)量相同，因而切除保護反應器后，仍可起到保護性的作用。每臺反應器均采用單一床層，在反應器之間的連接管線上設有控制溫升的冷氫點。IFP公司的Hyval-F技術［12］前置兩臺可互換式保護反應器，通過特殊的高壓切換閥，可以變換其操作方式，如單獨、串聯(lián)（并聯(lián)）。當一臺保護反應器內的催化劑失活后，可在運轉中切換至另一臺保護反應器，而裝置無需停工。保護反應器和主反應器均采用單一床層，分別裝填脫金屬劑、過渡催化劑（脫硫劑/脫金屬劑）和精制劑（脫硫劑）。保護反應器與主反應器裝填脫金屬劑，保護反應器的脫金屬率可達50%（w），并可使瀝青質分解，適用于加工金屬含量不高于350 μg/g的渣油，運行負荷在92%以上。設置互換式保護反應器的Hyval-F工藝流程見圖2。目前，有10套采用Hyvahl-F技術的工業(yè)裝置在運轉。

圖2 設置互換式保護反應器的Hyval-F工藝流程Fig.2 Sketch of the Hyval-F process flow.

中國石化渣油加氫保護反應器可切除工藝已經實現(xiàn)工業(yè)化，保護反應器可互換工藝已在中試裝置進行了10 000 h以上穩(wěn)定性運轉試驗。

2.3.3 設置移動床反應器

固定床渣油加氫技術前置移動床反應器的目的主要是脫除渣油中的大部分金屬。移動床技術所用的脫金屬劑可以進行連續(xù)/間歇置換，因而可以彌補固定床工藝不能加工劣質原料的不足，解決了反應器經常堵塞問題，減輕了后續(xù)固定床反應系統(tǒng)的負荷，實現(xiàn)了裝置的長周期連續(xù)運行。雖然移動床工藝投資費用較固定床高，但總的經濟效益有所提高。

移動床代表工藝有CLG公司的OCR工藝、荷蘭Shell公司的Hycon工藝和IFP公司的Hyvahl-M工藝。移動床工藝按照催化劑與原料流向異同可分為逆流式和并流式。OCR工藝和Hyvahl-M工藝屬于逆流式操作。新鮮催化劑從反應器頂部加入，向下流動，新鮮渣油從反應器底部進入，首先與活性最低的催化劑接觸。由于原料上行流速較慢，這種移動床實際上是按固定床模式操作的，只有在裝卸催化劑時才發(fā)生移動，對催化劑磨損可降至最小。催化劑提升介質用油漿或瓦斯油，裝卸催化劑的操作是由帶程序控制系統(tǒng)操縱。OCR反應器的脫金屬率和脫硫率（w）分別在65%和55%以上。從經濟角度考慮，當金屬含量大于200 μg/g時，可采用OCR方案代替UFR反應器；當金屬含量大于400 μg/g時，使用Hyvahl-M方案代替互換式保護反應器。Hycon技術采用的是并流式操作，設置一個或數(shù)個料倉式移動床反應器，內部裝填脫金屬劑，反應器頂部和底部分別設有閘門系統(tǒng)，每天催化劑的置換量為反應器總裝填量的0.5%～2.0%，可加工金屬含量大于300 μg/g的劣質渣油。有待解決的問題是提高催化劑的機械強度，以防催化劑粉末被帶到下游固定床主反應器中。

目前，OCR工藝和Hycon工藝均有工業(yè)化裝置在運行，Hyvahl-M工藝尚未實現(xiàn)工業(yè)化。

2.3.4 設置沸騰床反應器

沸騰床反應器具有物料返混劇烈、溫度分布均勻無熱點、壓降低且穩(wěn)定、催化劑利用率高及瀝青質轉化能力強等優(yōu)點，特別適宜處理劣質渣油。為發(fā)揮兩種渣油加氫技術的優(yōu)勢，F(xiàn)RIPP開發(fā)了前置STRONG沸騰床為保護反應器的渣油加氫工藝（STRONG沸騰床-SRHT組合工藝）［13］，長周期中試試驗結果表明，加工金屬鎳與釩含量為118～233 μg/g、殘?zhí)亢?5.7%～21.1%（w）的劣質渣油，所得加氫渣油金屬、殘?zhí)己糠謩e下降至7.8～10.6 μg/g，5.2%～5.6%（w），可以直接作為流化床催化裂化裝置（FCC）原料，且運行周期能夠達到3 a，與下游裝置運行周期相匹配，實現(xiàn)同步開停工。與單純的SRHT技術相比，投資回報指標更佳。

2.4 縮短開停工換劑占用時間

為提高渣油加氫裝置的運行時間，提高企業(yè)經濟效益，F(xiàn)RIPP開發(fā)了渣油加氫裝置快速開停工技術方案。在開工階段，通過選定主要壓力等級引入氫氣直接進行氫氣氣密、取消催化劑干燥、320℃蠟油恒溫硫化、提高硫化升溫速率、簡化原料油切換等步驟；在停工階段，采用了添加成膜劑、取消熱氫氣提、反應器降溫不降量等措施；在卸劑/裝劑階段，強化人員配置，加強過程管理，做好方案優(yōu)化和中間銜接。通過一系列技術創(chuàng)新和優(yōu)化，最終將渣油加氫裝置停工、換劑和開工的時間由原來的 31～33 d 縮減為 18～20 d［14］。

3 固定床渣油加氫組合新技術開發(fā)

3.1 固定床渣油加氫-渣油催化裂化

圖3 RICP組合工藝流程Fig.3 Flow diagram of the residue hydrotreating integrated with the catalytic cracking process.

渣油加氫-渣油催化裂化（RFCC）組合工藝具有輕油收率高、生產過程清潔的優(yōu)勢［15］，已在國內新建或改擴建煉油項目中廣泛應用。常規(guī)的渣油加氫-RFCC組合工藝是渣油原料先在固定床加氫裝置上進行加氫處理，加氫生成油通過產品分餾系統(tǒng)分離出液化石油氣（LPG）、石腦油和柴油餾分，加氫尾油送出裝置作為下游RFCC進料，RFCC產生的重循環(huán)油（HCO）直接進行自身回煉。由于HCO富含多環(huán)芳烴，在RFCC回煉時生成了大量的焦炭和氣體，輕油收率及品質均有下降，增加了再生器負荷；渣油原料又富含瀝青質、膠質，固定床加氫裝置與RFCC運行周期匹配性較差。

3.1.1 RHT-RFCC雙向組合技術

RIPP在深入研究的基礎上，創(chuàng)新性地提出高效RHT-RFCC雙向組合新技術（RICP），即將RFCC原來自身回煉的HCO外循環(huán)到渣油加氫，與減壓渣油和減壓凝析油一起加氫后再返回RFCC進行轉化，使HCO在渣油加氫和RFCC兩套裝置間循環(huán)。RICP組合工藝流程示意見圖3。

2006年5月，RICP技術在中國石化齊魯分公司工業(yè)應用，并在中國石化安慶分公司、九江分公司、海南煉化，中國石油四川石化分公司逐步推廣和應用。與常規(guī)的RHT-RFCC組合工藝相比，在HCO僅占渣油加氫裝置進料量6%的條件下，RICP技術可使RFCC的處理量提高3.84%，汽油和柴油收率提高1.9%（w），低價值產物（油漿和焦炭）收率降低1.66%（w），渣油加氫裝置運行周期延長20%～40%，為渣油的高效轉化提供了有力的技術支撐［16-17］。

3.1.2 多產輕質油的催化裂化餾分油加氫處理與選擇性催化裂化集成技術

常規(guī)的RFCC主要追求重油的單程轉化率。大量研究結果表明，重質原料油在RFCC轉化過程中所生成的干氣和焦炭隨轉化率增加而緩慢增加，當轉化率達到一定值后，干氣和焦炭產率隨轉化率增加而急劇增加。為實現(xiàn)轉化率與選擇性的最優(yōu)化，RIPP提出了多產輕質油的催化裂化餾分油加氫處理與選擇性催化裂化集成技術工藝（IHCC）［18］，即加氫渣油原料油在選擇性催化裂化裝置（HSCC）上進行反應，反應后的物料經分離分出催化裂化蠟油（FGO），F(xiàn)GO經選擇性催化裂化蠟油加氫處理裝置（HAR）選擇性加氫處理，處理后的FGO再返回到HSCC裝置。IHCC組合工藝流程示意見圖4。

圖4 IHCC組合工藝流程示意Fig.4 Sketch of the ntegration of FCC gas oil hydrotreating and highly selective catalytic cracking for maximizing liquid yield process flow diagram.

工業(yè)試驗結果表明，相對于常規(guī)FCC，采用IHCC技術不產生油漿，加工石蠟基常壓渣油時，液化氣、汽油、柴油等3種高附加值產品的收率提高6%；加工渣油加氫裝置的加氫重油時，液化氣、汽油、柴油等3種高附加值產品收率提高10%，焦炭和干氣產率分別降低20%和40%。在多產汽油的方案中，汽油產率超過50%。IHCC工藝的成功開發(fā)標志著煉油技術從追求高轉化率向追求高選擇性轉變，同時還部分解決了能效倍增與二氧化碳排放問題。

3.1.3 SRHT技術與RFCC深度組合技術

FRIPP開發(fā)出SRHT技術與RFCC深度組合的新工藝（SFI）［19］。工藝原則流程見圖5。

圖5 SFI組合工藝流程Fig.5 Schematic flow diagram of residue hydrotreating-fluidized bed residue catalytic cracking integrated process.

該工藝特征之一是渣油加氫不設產品分餾系統(tǒng)，全餾分加氫生成油直接熱供料進入RFCC裝置加工，無需設進料泵，同時減少了大量換熱設備；特征之二是RFCC裝置取消HCO和油漿在裝置內直接回煉操作，重柴油、HCO和油漿等富含芳烴重餾分外循環(huán)到渣油加氫裝置原料罐，與新鮮渣油一起進行加氫處理與RFCC處理。SFI工藝流程簡單，裝置建設投資和操作費用較低，加氫生成油性質較好，增加了輕質油收率，可根據(jù)市場需要靈活調節(jié)柴汽比，焦炭的收率有所降低。SFI工藝已在中國石化金陵分公司、揚子分公司、齊魯分公司、茂名分公司及石家莊煉化等企業(yè)進行工業(yè)應用。

3.2 溶劑脫瀝青-脫油瀝青氣化-脫瀝青油加氫-FCC/加氫裂化組合技術

RIPP開發(fā)的溶劑脫瀝青-脫油瀝青氣化-脫瀝青油加氫-FCC/加氫裂化組合技術（SHF）是加工高硫、高金屬含量劣質渣油的有效途徑［20］，工藝流程示意見圖6。SHF技術利用重溶劑（正丁烷和正戊烷）脫除渣油中幾乎全部的瀝青質和70%（w）以上的金屬，得到的脫瀝青油收率為80%～90%（w），加氫后的脫瀝青油是優(yōu)質的FCC原料。除了做FCC原料，大于350℃的脫瀝青油加氫后還可以做加氫裂化原料，所得中間餾分油質量好，噴氣燃料的煙點和柴油的十六烷值都較好，是超低硫清潔燃料。脫油瀝青氣化后可提供合成氣作為制氫原料，并副產蒸汽、電和合成氣等，制氫成本僅高于煤制氫，加熱爐的煙氣也不需要脫硫處理。

SHF技術的關鍵在于解決了脫油瀝青的出路問題，因此特別適用于以天然氣為燃料、采用煤制氫受限制，且建有循環(huán)流化床鍋爐、汽電一體化、化肥廠、燃料發(fā)電廠等可處理硬瀝青的煉油廠。中國石化鎮(zhèn)海煉化、福建聯(lián)合、九江分公司重油加工采用SHF技術。波蘭Grupa Lotos公司利用該技術直接生產噴氣燃料Je-1和歐Ⅴ標準的柴油，循環(huán)模式下加氫裂化轉化率達80%。

圖6 SHF組合工藝流程Fig.6 Schematic flow diagram of solvent deasphalting-deoiling asphalt gasification-deasphalted oil hydrotreating-FCC/hydrocracking combination process.

3.3 固定床渣油加氫-延遲焦化組合工藝

該組合工藝充分考慮了低油價現(xiàn)狀，使劣質渣油經過淺度加氫降低硫含量，然后進行減壓蒸餾得到減壓蠟油和尾油，減壓尾油與催化油漿作為延遲焦化的原料，尾油和焦化裝置得到的焦化蠟油作為FCC或加氫裂化的優(yōu)質原料。

與固定床渣油加氫-RFCC工藝相比，該工藝的一次性投資相對較高，液體產率較少，但渣油加氫進料空速可提高40%，催化劑用量和氫耗（w）分別可減少30%和25%，一般以含硫、低硫劣質渣油為主，不產生低價值的燃料級焦炭，還可解決催化油漿的出路問題。此外，在渣油加氫裝置定期換劑過程中，不需更換原油，全廠各工藝裝置可以維持在合理負荷下運行，實現(xiàn)重油加工靈活性和清潔化生產［21］。中化泉州、浙江石化均采用渣油加氫-延遲焦化組合工藝。

4 工程技術狀況

提升單系列加工能力可以降低項目投資，但單系列最大處理能力受工藝流程設置、重大動靜設備制造水平和裝置能耗指標的限制。

4.1 重大石化裝備進展

4.1.1 超大直徑、超大壁厚加氫反應器

雙超（超大直徑、超大壁厚）加氫反應器的成功研制為渣油加氫裝置大型化提供了保障。中國一重集團有限公司研制的千噸級雙超加氫反應器有80多臺，其中，質量最大的反應器達2 224 t，最大直徑達9 000 mm，最大壁厚達358 mm。中國第二重型機械集團公司成功研制出內徑5 400 mm、壁厚400～600 mm的雙超加氫反應器，說明我國掌握了極限制造的核心技術［22］。該成果已成功應用于中國石化揚子分公司、金陵分公司，中海油惠州煉化等渣油加氫裝置。另外，為保證穩(wěn)定的操作周期，中國石化工程建設公司（SEI公司）還成功開發(fā)出UFR反應器技術，目前已應用在連續(xù)液相柴油加氫精制的工程實踐中。

大厚度Cr-Mo抗氫鋼工業(yè)應用成功。河北鋼鐵集團舞鋼公司先后開發(fā)出137 mm厚臨氫12Cr2Mo1R（H）、150 mm厚臨氫12Cr2Mo1R（H）鋼板。2009年，采用先進的電渣重溶技術生產出單重37 t，198 mm厚臨氫12Cr2Mo1R鋼板，并應用于中國石化長嶺分公司渣油加氫熱高壓分離器項目。

重型壓力容器輕量化設計制造關鍵技術獲得突破。2010年，合肥通用機械研究院研制出國產首臺輕量化大型加釩鋼制加氫反應器，應用于中國石油廣西石化400 t/a的RDS裝置，產品的節(jié)材效果（最大直徑5 100 mm，厚度減薄近20 mm，節(jié)材5%～10%）與安全性能均達到國際先進水平［23］。

4.1.2 氫氣壓縮機

大型往復氫氣壓縮機國產化水平連獲突破。沈陽鼓風機集團股份有限公司（簡稱沈鼓集團）先后開發(fā)出國內首臺4M80，4M125大型往復式壓縮機，分別在中國石化茂名分公司4.0 Mt/a和長嶺分公司1.7 Mt/a的渣油加氫裝置實現(xiàn)工業(yè)應用。2014年又研發(fā)了國內首臺4M150型新氫壓縮機，在中化泉州4.0 Mt/a渣油加氫裝置實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行。2016年，針對鎮(zhèn)海煉化2.6 Mt/a沸騰床渣油加氫工藝特點，沈鼓集團通過技術攻關，突破了往復式壓縮機應用于循環(huán)氫工藝的關鍵技術難題，實現(xiàn)了世界最大噸位系列的新氫壓縮機組和循環(huán)氫壓縮機組的全部國產化制造。

循環(huán)氫壓縮機超高壓干氣密封技術實現(xiàn)了國產化［24］。2013年，四川日機密封件股份有限公司開發(fā)出11 MPa高壓干氣密封。2014年，國內首套超高壓干氣密封完成20 MPa的試驗和驗證，于2016年在中國石化上海石化渣油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機上首次工業(yè)應用，之后在中國石化長嶺分公司、揚子石化分公司得到推廣。中國石化利用部分行程頂開進氣閥技術研制的大型往復式壓縮機流量無級調節(jié)系統(tǒng)也于2013年后在多套裝置成功應用。

另外，渣油自動反沖洗過濾器、2 500磅級CF8CDN400大口徑高壓臨氫閥門及原料油泵液力透平技術在渣油加氫裝置也成功實現(xiàn)了工業(yè)化應用。

4.2 工程設計方面

CLG公司采用爐前混氫、兩相流換熱流程，反應加熱爐采用兩路對稱自然分配方案。由于加熱爐爐管壓降較大，單系列最大加工能力為2.4～2.5 Mt/a；在處理量較大的裝置中，UOP公司通過增加高壓換熱器，實現(xiàn)了單相換熱、爐后混氫，反應加熱爐管采用四路可調方案，克服了爐管壓降過高的問題，將單系列加工能力提高到了2.8～3.0 Mt/a。SEI公司研發(fā)了一系列渣油加氫單系列處理量最大化的技術，開發(fā)了高壓換熱器并聯(lián)設置方案，氫氣及原料經調節(jié)閥分別分成兩路進料，兩路進料再靠對稱分配進入四路爐管，反應產物對稱分配成兩路去換熱器，避免了加熱爐四路靠完全對稱分配的風險，與UOP公司相比，該方案節(jié)省換熱面積約30%［25］。開發(fā)了兩組空冷器串聯(lián)布置再分離方案、兩組空冷器之間分離方案以及上述兩種方案的組合方案，減少高壓空冷器4～6片，減少了INCOLOY825型抗氫鋼的用量。重大石化裝備和工程設計的國產化，為渣油加氫技術大型化奠定了堅實的基礎。

5 結語

煉廠走重質化、劣質化的原油加工路線勢在必行。固定床工藝仍是未來渣油加氫技術的主流。固定床工藝今后的研究重點為：提高單系列加工能力，減少項目建設投資；通過改善催化劑的性能、優(yōu)化催化劑級配技術、開發(fā)可互換式保護反應器或UFR反應器、選擇固定床渣油加氫組合技術等措施，以進一步提高對劣質原料的適應性及裝置運行時間，最大限度地提升經濟效益。

現(xiàn)階段，根據(jù)原料性質及煉廠類型，固定床渣油加氫技術可選擇如下加工方案：1）當渣油中金屬含量不大于200 μg/g時，可采用設置有可切除保護反應器或UFR反應器的固定床工藝，或選擇固定床-RFCC雙向組合工藝；2）當渣油中金屬含量大于等于200 μg/g時，可采用設置有可互換式保護反應器或移動床反應器的固定床工藝；在使用天然氣作燃料并采用煤制氫受限制的煉廠，高硫劣質渣油可以采用SHF組合工藝；為實現(xiàn)靈活性和清潔化生產，低硫劣質渣油也可以考慮采用固定床渣油加氫-延遲焦化組合工藝。