沸腾床渣油加氢技术开发详解
STRONG沸腾床渣油加氢催化剂研究及工业放大
在运转 中， 催化剂床层一直处于沸腾状态 ， 使 催化剂颗粒间具有充足的自由空间， 床层压力降
收稿 日期 ：０ １— ３—１ 。 ２１ ０ ５
沸 腾床渣 油加 氢工艺 的关 键在 于沸腾 床反应
作者简介 ： 孙素华 ， 授级 高级工 程师 ，９ ６年毕业 于抚顺 教 １８ 石油学 院（ 现辽宁石油 化工大 学 ） 石油 加工专 业 ， 直从事 一
公司（Ｐ Ｃ 合作攻关 ， ＬＥ ） 开发了具有完全独立 自主 知识产权的沸腾床渣油加氢技术——ｓ Ｒ Ｎ Ｔ Ｏ Ｇ技 术 。在 ４ Ｌ沸腾 床加氢 中试 装置 上 ， 采用 各种 典型
渣 油原料 ， 进行 了多次 长周 期试 验 。 在催 化剂 研 究 方 面 ，ＲＰ Ｆ ＩＰ结 合 Ｓ Ｒ Ｎ Ｔ Ｏ Ｇ沸 腾 床 渣 油 加 氢 工 艺 和 加 工 原 料 的 特 点 ， 行 了 进
原
催化 剂卸 出
ＳＲ Ｎ Ｔ Ｏ Ｇ沸腾床渣油加氢催化剂开发及其制备工
艺技 术研 究 。 １ ＳＲ Ｎ Ｔ Ｏ Ｇ沸腾床 渣油 加氢催 化剂 的设计
１ １ 沸腾床 反应器 特点 ．
图 １ 沸腾 床 反 应 器
Ｆ ｇ １ Ｅｂ ｌ ｔｄ ｂ ｄ ｒ ａ ｔｒ ｉ． ｕ ｌ ｅ — ｅ ｅ ｃｏ ａ
（ 中国石油化工股份有 限公 司抚顺石 油化工研究 院 ， 辽宁省抚顺 市 １３０ ） ０ １ １
摘要 ： 随着我国进 口原油数量不断增加 ， 部分劣质减压渣油很难采用固定床加氢技术加工 ， 一 而沸腾床加氢技 术能达到较高 的杂质脱除率和渣油转化率 ， 工业装置可 以长 周期稳定运 转。为了提高 重质原料油加 工水平 ， 中国 石油化工股份有限公司组织抚顺石油化工研究院和洛阳石油化工工程公司合作攻关 ， 开发 了 Ｓ Ｒ Ｎ Ｔ Ｏ Ｇ沸腾床 渣油 加氢技术 。结合 Ｓ Ｒ Ｎ Ｔ Ｏ Ｇ工艺特点 ， 抚顺石油化工研究 院进行 了催化剂设计开发及其制 备工艺技术研究 。实验室 定型的催化剂在连续搅拌釜式反应器（ Ｓ Ｒ 上评价结果表 明 ， ＣＴ ） 其反应性 能与 国外 同类技术领 先水平相 当。工业
渣油加氢技术
渣油加氢技术
渣油加氢技术
渣油加氢可以处理不易轻质化并难于加工的高含硫含氮以及胶质、沥青质含量高、粘度大、残炭高、重金属含量高的劣质渣油原料；
如果采用一般的延迟焦化或重油催化裂化等重油加工工艺，不但产品液收低，而且质量差，加工难度大；
不仅提高了轻油收率，改善产品质量，而且减轻了环境污染.
渣油加氢的原料(常渣或减渣)依次经过脱金属、脱硫和脱氢以及裂解三段串联加氢处理过程。
经过加氢处理后，未转化渣油中的重金属和残炭含量明显降低，且粘度大大下降，有利于下游装置的进一步加工;
渣油加氢脱硫率一般可达90%以上，脱氮率达70%左右，镍和钒的脱除率达85%左右，残炭脱除率达60%以上.
产品质量好。
低凝柴油产品的十六烷值可达50,安定性好；VGO 的氮含量和金属含量较低，有助于提高催化裂化的转化率.
灵活性大。
生产轻质油品，VGO做催化裂化料，未转化渣油是低硫燃料油或掺渣催化裂化料；
固定床加氢过程是应用最多，技术最成熟的工艺，原料适用范围为金属含量<200PPm,残碳<20%，转化率<50%
( 3号白矿油、3号白油、2731油墨溶剂油、150号溶剂油、6号抽提溶剂油）。
渣油加氢工艺的研究与应用
渣油加氢工艺的研究与应用摘要：最近几年来，伴随着国民经济的快速递增，大众物质生活能力得到了全面的提升，工业化进程持续加快，国内油品交易市场针对石化产品与车用燃油的所需展现出史无前例的热情，然而，国内原油供给匮乏，为了保证工业生产和人们生活的正常所需，中国的原油大量进口，渣油加氢技术的运用成为了业界重视问题，从组分构成我们能够看出：进口油中含有大量的硫、氮、重金属等有害杂质，国内应用炼油技术能力，使渣油达到催化裂化等二次加工工艺条件，并且符合国家有关环保要求，处理渣油为有效的工艺措施，其能够完全的去除渣油当中的硫、氮、重金属等有害杂质。
文章从对渣油加氢工艺反应原理和影响原因剖析出发，讲述了现阶段几种常见的加氢工艺步骤，并且对渣油加氢工艺的使用情况展开了简单的讲述。
关键词：渣油加氢；研究应用前言：石油是不可再生资源，从已开采资源来看，石油资源逐渐变得更加严峻，普通的加工措施已经无法适应这类的调整，然而，经济的发展对轻质油的需求呈现历年递增的情况，环保法对产品质量的要求也逐渐的严苛，进一步推动了重、渣油轻质化技术的发展。
渣油加氢在处理低质量原料油当中显示了独特的优点，从20世纪90年代开始，国内外渣油加氢工艺发展快速，获得了较为理想的效果。
渣油是原油通过蒸馏工艺加工后剩余的油非理想组分或杂质构成的石油残渣。
因为其第二次加工困难度有所递增，一般状况下，会被炼油厂当做锅炉燃料而燃烧掉。
由于残余的渣油比含量较高，展开燃烧处理，不单单导致有限资源的消耗，并且也导致周边的环境受到了一定的威胁与污染，使用加氢工艺展开渣油的处理，这类工艺方案不单单能够使公司的经济收入有所递增，将环境污染下降到最低，更为关键的是，可以使资源的运用率得到提升，真正的做到了对有限资源的完全消耗，是现阶段国内各大炼厂普遍运用以及实施的渣油处理工艺。
一、渣油加氢工艺反应原理和影响原因在渣油加氢的过程当中，时常会同时出现精制和裂化两种反应，其主要的反应方式有以下几个方面：1.脱硫反应渣油加氢处理工艺当中最为关键的化学反应则是脱硫反应，因为渣油硫化物的类别以及结构繁琐多样，因此，在实际的反应过程当中，所囊括的脱硫反应也较为繁琐。
膜分离在沸腾床渣油加氢的应用
膜分离在沸腾床渣油加氢的应用膜分离技术是在分子水平上，以选择性半渗透膜为分离介质，混合物借助某种能量差为推动力（如：压力差、浓度差、电位差等）通过膜，低分子物质透过膜，大分子物质被截留，以此来分离混合物中不同分子量的物质，从而达到分离、浓缩、纯化的目的。
渣油加氢膜分离系统的主要作用是回收冷高分气中的氢气，提高循环氢纯度。
气体膜分离过程就是在压力差的驱动下，把要分离的气体通过膜分离的选择渗透作用，使混合气体分离的过程，即渗透速率的不同来实现分离的技术。
对不同结构的膜，气体通过膜的传递方式不同，因而分离机理也各异。
常见的气体通过膜的分离机理有两种：一种是气体通过多孔膜的微孔扩散机理；另一种是气体通过非多孔膜的溶解—扩散机理。
本装置采用大连欧科膜技术工程有限公司提供的中空纤维膜分离技术产品，进行氢气提纯，以维持整个系统的氢气纯度以及氢分压。
采用膜分离技术回收氢气具有技术先进、工艺流程简单、占地少、开动灵活、膜寿命长、维护及运行费用低等优点，并且投资少、投资回收期短，经济效益极为显著。
本装置可分为预处理和膜分离两部分。
预处理部分包括原料气的冷却器、气液分离器、聚结过滤器、加热器组成。
膜分离部分是本装置的主体，膜分离器是主体中的核心设备。
膜分离器的芯部是由数以万计的中空纤维丝组成，任何草率不负责任的操作都会给膜分离器带来无法挽救的损失。
因此，要求操作者不仅要有较高的技术素质，而且，应有严肃认真的工作态度。
严格遵守操作规程要求，熟练掌握本装置的工艺过程及特点，是保证膜分离装置正常运转的必要前提。
（一）工艺流程来自高压脱硫塔的循环氢（组分：H2、C1、C2、C3、NH3、H2S、C4、C6+、CO、CO2、H2O；正常压力16.88 MPa(g)；正常温度56℃；原料气正常量145847Nm3/h，通过膜分离设施将其中的氢气提浓,，膜分离的渗透气和尾气分别送往下游工艺单元。
膜分离设施的单元工艺流程可以分为两个基本过程，原料气预处理过程和膜分离对氢气的提纯过程。
加氢工艺技术的现状及展望 渣油加氢技术交流-201000729
渣油加氢四种工艺类型主要特点
工艺类型
固定床
膨胀床
浆液床
移动床
产品质量
较好，可最为 轻 油 可 作 为 成 产品含硫高， 与固定床相 低硫燃料油和 品，重油还需加 需进一步加氢 近 二次加工原料 工或作燃料油 脱硫
装置运转周期 6～24 个月
连续运转
连续运转 连续运转
技术难易程度 设备简单，易 操作
渣油原料金属Ni+V 117.5 μg/g
沥青质，4.61%
Ni+V 930 μg/g 占渣油，36.5%
胶质，10.03%
Ni+V 42.2 μg/g 占加氢AR，42.8%
加氢渣油金属Ni+V 9.89 μg/g
沥青质，1.23%
Ni+V 401 μg/g 占加氢AR，49.9%
胶质和沥青质
形成焦炭
0.35 脱硫率/%
渣油转化率对干 泥生成的影响
干泥(Dry Sludge) 或沉渣(Sediment)
渣油加氢工艺-按催化剂在反应器中状
态
固定床 (滴流)
渣油+H2
移动床 (逆流)
移动床 (顺流)
沸腾床 (流化态)
浆液反应器
生成油+H2
渣油+H2
生成油+H2
生成油+H2+催化剂
催化剂
催化剂
催化剂
53.1
日本加氢能力比例
原油 加工 总量
其他 加氢
渣油 蜡油 加氢 加氢
煤柴 汽油 合计
油加 加氢 氢
比例 100 %
5.3 11.3 17.2
40.6 24.1 98.5
渣油加氢处理-催化裂化双向组合(RICP)技术
渣油加氢处理-催化裂化双向组合（RICP）技术中国石化石油化工科学硏究院开发的渣油加氢-催化裂化双向组合（RICP）技术是将催化裂化装置中回炼的重循环油（HCO）掺入渣油加氢原料中，作为渣油加氢原料的稀释油，和渣油一起加氢后作为催化裂化原料。
RICP技术对渣油加氢和催化裂化两套装置均有改善效果：对渣油加氢装置，高芳香性的HCO促进了渣油加氢反应；对催化裂化装置，因HCO加氢后再作为催化裂化原料，轻油收率可提高1~3百分点，焦炭收率下降。
本技术已获授权专利13件。
♦RICP技术将传统工艺中RFCC装置原本自身回炼的HCO改为输送到渣油加氢装置,和渣油一起加氢后再作为RFCC原料。
高芳香性的HCO掺入到渣油加氢原料中，促进了渣油加氢反应并抑制了渣油加氢催化剂结焦；加氢后的HCO再回催化裂化装置作为原料，提高了催化裂化处理量和轻油收率。
♦通过改变HCO抽出位置并增设精密过滤器除去HCO中催化剂颗粒，避免了HCO中催化剂颗粒对渣油加氢装置的影响。
♦装置改造费用低，工业上易实施。
氢气减压渣油固定床渣油加氢>350°C加氢渣油渣油催化裂化―干气―液化气―汽油―柴油HCO▲RICP技术工艺流程示意4气体»石脑油»柴油4油浆主要技术指标：♦渣油加氢装置进料中可掺入5%〜30%的HCO作为稀释油，相应可顶替同样比例的直馏蜡油。
♦RICP技术与常规渣油加氢-重油催化裂化组合工艺相比，催化裂化装置处理能力可提高4%〜5%,轻质油收率增加1〜3百分点，油浆产率下降1〜3百分点，焦炭产率降低0.1〜0.5百分点。
▲中国石化齐鲁分公司1.5Mt/a年渣油加氢和0.8Mt/a催化裂化装置与传统的渣油加氢-催化裂化单向组合技术（现有技术）相比,RICP技术的轻油收率高1〜3百分点，催化裂化处理量和掺渣量也有所提高，因此具有更高的经济和社会效益。
RICP技术于2006年5月在中国石化齐鲁分公司1.5Mt/a渣油加氢装置和0.8Mt/a催化裂化装置进行了工业应用试验。
渣油加氢技术对比
渣油加氢技术对比文摘自亚洲石化科技大会发言报告，转载请注明来源。
前言在全社会对可持续发展和绿色环保的呼声日趋强烈的今天，炼油企业面临原油价格持续上涨、原油性质变重变差、轻质油品需求量上升和燃油及环保标准更加严格的竞争压力也越来越大。
原油深度加工和清洁燃料生产技术将进一步得到快速发展，并仍将是世界炼油技术发展的主要方向。
在原油深度加工方面，最大限度地把重油转化为轻质油和化工原料，是炼油企业最主要的目的。
渣油深加工的重要手段是大力发展加氢型装置，增加轻质油收率，提高原油利用率，降低SOX和碳的排放，这是我国炼油企业向资源节约型、环境友好型的新型企业发展需求，因此经济环保的渣油加氢技术受到企业的广泛关注。
分四大类，即固定床、沸腾床、移动床和浆态床渣油加氢，已工业化的有固定床、沸腾床和移动床三种。
其中，固定床加氢工艺技术最成熟，发展最快，装置最多，加工能力约占85.5%；沸腾床加氢技术和移动床技术日益成熟，不断得到推广应用；浆态床加氢技术取得突破性进展，处于工业示范阶段。
在重油渣油加氢技术中，固定床工艺无疑是最成熟、可靠和应用最广泛的工艺，在未来10～20年仍将是渣油加氢的主流工艺技术。
固定床渣油加氢技术发展趋势：一是开发更高性能的催化剂、优化的加工工艺以及低成本的催化剂制备技术，适应原料油的重质化和劣质化，为催化裂化装置提供更优质的原料并进一步延长装置运转周期；二是开发装置单系列大型化工程技术，降低能耗和投资；三是开发渣油加氢和催化裂化等组合技术，提高轻质油收率，使经济效益最大化。
渣油固定床加氢技术。
固定床渣油加氢装置单系列大型化无疑会带来节省能耗和降低投资的好处，以在建的某厂2000 kt/a 渣油加氢装置为例，采用单系列比采用两系列节省投资至少1.5亿元。
固定床渣油加氢单系列最大处理量取决于反应器筒径的制造能力，根据国内机械加工水平，中国石化致力于进行渣油加氢单系列处理量最大化的技术开发，在优化投资与能耗的前提下，目前的技术储备可实现单系列3000 kt/a 处理量的工程实践。
渣油加氢技术进展
渣油加氢技术进展作者：刘爱松来源：《中国化工贸易·下旬刊》2020年第05期摘要：近些年来，原油需求不断攀升。
而渣油在原油中所占比重高，因此要选择合适的加工路线实现渣油的轻质化，提升企业的经济效益，还可以达到环保要求及提升社会效益。
重渣油加工过程主要有加氢和脱碳两种工艺，本文主要分析的是渣油加氢技术。
关键词：渣油加氢技术;技术进展;渣油1 渣油加氢技术进展1.1 固定床渣油加氢技术进展世界上第一套固定床渣油加氢脱硫装置由UOP公司设计，并于1967年10月在日本出光兴产公司千叶炼油厂建成投产。
80年代以前的渣油固定床加氢处理装置，主要以生产低硫燃料油为目的，渣油加氢转化率低，残炭和金属等杂质脱除率相对较低。
进入80年代后，由于催化剂等技术水平的提高，使得渣油加氢转化率高，并且硫、氮、残炭和金属等杂质脱除率较高，不仅能为下游的催化裂化装置提供高质量的原料油，以改善催化裂化装置的产品分布和产品质量。
同时，渣油加氢过程还能生产部分高质量柴油馏分和石脑油馏分。
固定床加氢工艺又分常压渣油加氢处理工艺和减压渣油加氢处理工艺。
典型的固定床加氢工艺主要有Chevron公司的RDS和VRDS工艺，UOP公司的RCD工艺，Exxon公司的Residfining工艺，Shell公司的HDS工艺，以及IFP公司的HYVAHL-F。
国内固定床渣油加氢处理技术主要有中石化抚顺石油化工研究院（FRIPP）开发的S-RHT技术以及中石化石油科学研究院（RIPP）开发的RHT技术。
固定床渣油加氢工艺对原料有严格的限制，其原料的金属含量一般不超过120µg/g，为了延长运行周期，部分企业将原料金属含量甚至控制在60μg/g以下，因而严重制约了固定床渣油加氢技术的原料适应性。
1.2 移动床渣油加氢技术进展移动床加氢工艺过程，反应器中的旧催化剂可连续或间歇排出，新鲜催化剂可连续或间歇加入，使反应器中催化剂始终保持较高的脱金属活性，可大大延长固定床渣油加氢装置的运转周期。
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❖ 1994 年 IFP 收 购 HRI 的 资 产 ， 2001 年 7 月 重 组 成 立 AXENS公司，成为H-Oil和T-Star技术许可的发放人。而 LC-Fining工艺目前由Chevron公司发放专利许可证。
❖ H-Oil和LC-Fining工艺的区别在于H-Oil过程采用外循环， 而LC-Fining过程采用内循环。
H-Oil工业装置
抚顺石油化工研究院 FRIPP
Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
主要操作条件和工艺性能
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➢ 沸腾床渣油加氢处理过程，可以加工固定床加氢处理过程所不能 加工的原料，如墨西哥玛雅原油减压渣油，加拿大阿萨波斯坎沥 青，冷湖沥青等。
❖ 反应器内温度均匀
➢ 沸腾床反应器内由于催化剂、原料油和氢气的剧烈搅拌作用和返 混现象，使反应器内部上下温度基本一致，防止局部过热，可取 消冷氢介质调温措施。
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➢ 普通沸腾床加氢过程转化率为60－80％，高转化率沸 腾床加氢过程转化率可达到97％
❖ 装置操作灵活
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沸腾床渣油加氢技术国外概况
❖ 沸腾床加氢工艺最早是由美国烃研究公司(HRI)和城市服 务公司共同开发的，该工艺名称为氢-油法(H-Oil)加氢裂 化过程。首套H-Oil装置于1963年在美国查理湖炼厂建成 投产。
❖ 1975年城市服务公司改与Lummus公司合作，并将这一 沸腾床加氢过程更名为LC-Fining过程。而烃研究公司 （HRI）和德士古(Texaco)合作，仍然将这一沸腾床加氢 过程称为H-Oil过程。
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LC-FINING 工业装置
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H-Oil反应器示意图
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固定床 (滴流)
渣油+H2
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渣油加氢工艺类型
移动床 (逆流)
移动床 (顺流)
沸腾床 (流化态)
பைடு நூலகம்
悬浮床 (流化态)
生成油
渣油+H2
生成油
生成油+H2+催化剂
+H2 催化剂
❖ 已建和在建H-Oil工业装置12套， LC-Fining工业装置10 套。
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LC-FINING 反应器示意图
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国内发展概况
❖ 抚顺 石 化 研究 院 在 上世 纪 60 年 代 -70 年 代 ， 就 从 事渣油沸腾床加氢工艺技术和催化剂的研开工作， 并取得了相当令人满意的结果。
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沸腾床技术特点
❖ 实现催化剂在线置换
➢ 沸腾床反应器可随时加入新鲜催化剂和排出废催化剂， 有利于维持较高的催化剂活性。
❖ 催化剂利用率高
➢ 沸腾床加氢过程，由于催化剂与原料油和氢气的充分 接触，床层上下的催化剂活性基本均匀一致，失活速 率也基本一致，催化剂的利用率较高。
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沸腾床技术特点
❖ 运转周期长
➢ 沸腾床反应器中，由于催化剂的沸腾状态，克服了固 定床反应器因积碳或金属沉积造成的压差而影响装长 期运转的不足。
❖ 渣油转化率高
催化剂 +H2 催化剂
生成油 +H2
渣油 催化 +H2 剂
生成油 催化 +H2 剂
渣油+H2 催化 剂
渣油+H2+催化剂
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沸腾床技术特点
❖ 对原料油的适应性广
沸腾床加氢技术(FRET)开发
❖沸腾床渣油加氢技术概况
❖FRET研发情况进展
❖FRET应用展望
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沸腾床渣油加氢技术概况
❖沸腾床渣油加氢技术开发意义 ❖沸腾床渣油加氢技术特点 ❖国外相关技术概况 ❖国内研发概况
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沸腾床渣油加氢技术开发意义
❖为高硫、高金属和高残炭的劣质原油深度 加工提供技术支撑；
❖开发能够实现长周期运行、具有自主知识 产权的渣油加氢技术；
❖开发劣质原油深度转化技术，提高原油利 用率，为保障国家能源安全提供技术保证。
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5万吨/年沸腾床渣油加氢技术(FRET)
抚顺石油化工研究院
二OO九年七月
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