中國煉油加氫催化過程強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)展

彭沖，黃新露，牛世坤，方向晨，汪華林

（1 華東理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，上海200237；2 中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院，遼寧大連116045）

煉油工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱，在創(chuàng)造大量財(cái)富的同時(shí)，往往存在高物耗、高能耗和高污染的問題，是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)的瓶頸之一。加氫技術(shù)是重要清潔煉油技術(shù)，在油品質(zhì)量升級(jí)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、原油資源高效利用、生產(chǎn)過程清潔化進(jìn)程中發(fā)揮了重要的作用?；み^程強(qiáng)化技術(shù)[1]是對(duì)化工生產(chǎn)中涉及的化學(xué)反應(yīng)過程和物理加工過程而言的，強(qiáng)調(diào)以化工原理和反應(yīng)工程以及相關(guān)平衡特性為基礎(chǔ)，采用新設(shè)備和新工藝，顯著提升傳遞過程速率或反應(yīng)過程速率，達(dá)到“在生產(chǎn)能力不變的情況下，減小設(shè)備體積，使工廠布局更緊湊，提升能量效率，減少廢物排放”的目標(biāo)[2-4]。近些年，為了順應(yīng)石化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，伴隨著化工過程強(qiáng)化技術(shù)的蓬勃發(fā)展，我國加氫技術(shù)在低投資、低能耗方面也獲得了長足的進(jìn)步，先后開發(fā)了強(qiáng)化催化反應(yīng)過程的加氫裂化催化劑級(jí)配技術(shù)[5-8]，強(qiáng)化反應(yīng)條件的催化柴油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)[9-14]，強(qiáng)化傳熱過程的低能耗、低 投 資SHEER （SINOPEC hydroprocessing energy expenditure reduction）技術(shù)[15-17]以及強(qiáng)化傳質(zhì)過程的液相循環(huán)加氫技術(shù)[18]。

1 加氫裂化催化劑級(jí)配技術(shù)

芳烴和乙烯是最主要的基礎(chǔ)化學(xué)品，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。生產(chǎn)芳烴的原料是石腦油，生產(chǎn)乙烯的原料主要是石腦油和乙烷、液化氣等輕烴。歐美國家加工的原油餾分輕、石腦油和輕烴資源豐富，芳烴和乙烯生產(chǎn)原料充足。我國是芳烴和乙烯生產(chǎn)大國，用于生產(chǎn)芳烴和乙烯的原料嚴(yán)重不足，導(dǎo)致芳烴與乙烯的生產(chǎn)裝置搶原料、爭資源，嚴(yán)重制約芳烴和乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。加氫裂化過程可將重油原料同時(shí)轉(zhuǎn)化為以單環(huán)環(huán)狀烴為主的石腦油（芳烴生產(chǎn)原料）和以鏈烷烴為主的加氫尾油（乙烯生產(chǎn)原料），在我國獲得廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)技術(shù)在追求石腦油和加氫尾油產(chǎn)率時(shí)，必然造成石腦油芳烴潛含量降低，加氫尾油BMCI值升高。

為兼顧石腦油和加氫尾油產(chǎn)率和質(zhì)量，并降低生產(chǎn)能耗，中國石油化工股份有限公司（簡稱中國石化）大連石油化工研究院深入研究了烴類組成與結(jié)構(gòu)隨反應(yīng)進(jìn)程動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律，發(fā)明了分區(qū)強(qiáng)化分子選擇性反應(yīng)調(diào)控理念（圖1），創(chuàng)制了與之匹配的催化材料、催化劑體系及工藝調(diào)控方法，即在加氫裂化反應(yīng)器上部采用高裂化、低加氫活性催化劑，可以多產(chǎn)石腦油；在反應(yīng)器中下部，采用中、低裂化和中、高加氫活性催化劑，可以保留更多鏈烷烴，尾油質(zhì)量提高。發(fā)明了延展反應(yīng)溫度區(qū)間、提高反應(yīng)熱利用效率、降低操作能耗的加氫裂化技術(shù)。加氫裂化屬強(qiáng)放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)程，反應(yīng)溫度逐漸升高。傳統(tǒng)技術(shù)采用單一裂化催化劑，受催化劑性能發(fā)揮條件選擇的限制，反應(yīng)器通常設(shè)計(jì)多個(gè)催化劑床層，床層間通過大量打入冷氫的方式，使各催化劑床層按等入口溫度和等床層溫升的模式操作。反應(yīng)器內(nèi)存在反復(fù)升溫、降溫過程，大量使用冷氫、增加循環(huán)氫壓縮機(jī)負(fù)荷，從而增加動(dòng)力消耗，降低了反應(yīng)熱利用效率。在反應(yīng)器不同溫度區(qū)域耦合使用上述分區(qū)的不同功能催化劑，各類催化劑的最佳使用溫度與床層溫升規(guī)律相適配。因此，裝置不需要大量打入冷氫，進(jìn)而使反應(yīng)器流出物料溫位提高20℃以上，為提高反應(yīng)熱回收效率提供高品位熱源，降低加熱爐負(fù)荷，從而降低裝置操作能耗，具體溫度調(diào)控示意如圖2。成套技術(shù)在某煉化分公司150 萬噸/年加氫裂化裝置兩個(gè)周期應(yīng)用結(jié)果表明：尾油BMCI 值降低3～5 個(gè)單位，能耗降低1.43kgEo/t以上，噴氣燃料煙點(diǎn)提高1個(gè)單位。

圖1 分區(qū)強(qiáng)化分子選擇性反應(yīng)調(diào)控方法示意圖

圖2 延展反應(yīng)溫度區(qū)間方法示意圖

中國石化石油化工科學(xué)研究院也開發(fā)了加氫裂化催化劑級(jí)配技術(shù)，并相繼應(yīng)用在蠟油加氫裂化、中壓加氫裂化等裝置上，都取得了很好的應(yīng)用效果[19-20]，通過催化劑活性級(jí)配和加氫選擇性級(jí)配，某蠟油加氫裂化裝置實(shí)現(xiàn)了多環(huán)芳烴的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，最大程度保留鏈烷烴在尾油組分中，與第一周期相比，噴氣燃料煙點(diǎn)提高3.0mm，尾油芳烴指數(shù)降低6.5個(gè)單位；催化劑級(jí)配技術(shù)在某中壓加氫裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，采用該技術(shù)加工高硫減壓蠟油，在入口氫分壓約10MPa 的條件下，可生產(chǎn)出收率20%以上的合格噴氣燃料，并可兼顧生產(chǎn)出BMCI 值約為10 的優(yōu)質(zhì)蒸汽裂解制乙烯原料。

2 催化柴油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)

早期為了解決資源短缺和汽、柴油需求迅猛增長之間的矛盾，我國煉廠大量建設(shè)和使用催化裂化裝置，“像粉碎機(jī)一樣”將劣質(zhì)重渣油轉(zhuǎn)化為催化汽、柴油餾分，形成了具有“中國特色”柴油生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。中國柴油質(zhì)量升級(jí)過程中的關(guān)鍵問題是劣質(zhì)催化柴油占比過大（圖3），芳烴含量過高，柴油池十六烷值低、密度大，質(zhì)量升級(jí)的整體難度大于國外。企業(yè)迫切需要將劣質(zhì)催化柴油經(jīng)濟(jì)高效地轉(zhuǎn)化為高辛烷值汽油技術(shù)，但是如何實(shí)現(xiàn)是困擾煉油企業(yè)的世界性難題。

圖3 中國典型柴油池構(gòu)成［10］

基于催化柴油富含二環(huán)及三環(huán)芳烴（40%～70%）是導(dǎo)致其密度大、十六烷值低（燃燒性能差）的根本原因，而帶短側(cè)鏈小分子單環(huán)芳烴則是高辛烷值汽油理想組分，中國石化大連石油化工研究院開發(fā)了劣質(zhì)催化柴油部分提質(zhì)、部分（約50%）選擇性轉(zhuǎn)化為高辛烷值清潔汽油的加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)，有效將二環(huán)及三環(huán)芳烴定向轉(zhuǎn)化為高辛烷值的單環(huán)芳烴，而不是進(jìn)一步加氫飽和為低辛烷值的環(huán)烷烴，實(shí)現(xiàn)了減少低十六烷值催化柴油總量，生產(chǎn)高附加值汽油組分、支撐煉廠柴油質(zhì)量升級(jí)以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的多重目的。

遵循芳烴不能在催化劑的酸性中心上直接發(fā)生裂化反應(yīng)的客觀規(guī)律，該技術(shù)采用兩段反應(yīng)流程（圖4）。富含多環(huán)芳烴的原料首先經(jīng)加氫處理段，飽和為單/雙環(huán)環(huán)烷基芳烴，其后進(jìn)入加氫轉(zhuǎn)化段，使環(huán)烷基斷裂為帶短側(cè)鏈的小分子單環(huán)芳烴?；趯?duì)多環(huán)芳烴加氫轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行準(zhǔn)確模擬的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了反應(yīng)溫度、壓力與烴類結(jié)構(gòu)組成的影響規(guī)律，掌握了操作條件與加氫轉(zhuǎn)化后汽油餾分辛烷值及提質(zhì)柴油餾分十六烷值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定了適宜將多環(huán)芳烴飽和為單/雙環(huán)環(huán)烷基芳烴的壓力等級(jí)（8～12MPa)和更高的加氫轉(zhuǎn)化操作溫度（＞390℃），該溫度避開了利于單環(huán)芳烴加氫飽和的區(qū)域，盡量減少加氫轉(zhuǎn)化生成的高辛烷值單環(huán)芳烴被進(jìn)一步飽和為低辛烷值單環(huán)環(huán)烷烴。但因采用相對(duì)低壓和高溫操作條件，將導(dǎo)致催化劑積炭失活傾向增大，活性下降，為此發(fā)明了變壓、變溫等多維操作方法，在裝置運(yùn)行期間，適時(shí)提高操作壓力和溫度，對(duì)催化劑積炭失活予以有效補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。該技術(shù)在某煉廠100 萬噸/年加氫裂化裝置上改造實(shí)施實(shí)現(xiàn)首次工業(yè)應(yīng)用，可以生產(chǎn)收率50% 以上、硫含量小于10μg/g、辛烷值（RON）為90～97的優(yōu)質(zhì)清潔汽油理想組分，同時(shí)改質(zhì)后柴油餾分硫含量小于10μg/g、十六烷值較原料提高10～15 個(gè)單位。該技術(shù)減少了劣質(zhì)柴油數(shù)量，在實(shí)現(xiàn)柴油質(zhì)量升級(jí)的同時(shí)增產(chǎn)了高附加值產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖4 催化柴油選擇性轉(zhuǎn)化為高辛烷值清潔汽油的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程示意圖

為將催化柴油中大分子芳烴高效轉(zhuǎn)化為小分子芳烴以期實(shí)現(xiàn)增值利用，中國石化石油化工科學(xué)研究院開發(fā)了兩個(gè)強(qiáng)化技術(shù)[21-24]，分別是LTAG（LCO to aromatics and gasoline）催化柴油加氫處理-催化裂化組合技術(shù)和RLG催化柴油加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)。LTAG 技術(shù)利用加氫單元和催化單元組合，在加氫處理單元通過對(duì)催化柴油中的芳烴進(jìn)行定向加氫飽和，將催化柴油中雙環(huán)以上芳烴高選擇性地加氫飽和為單環(huán)芳烴，其加氫產(chǎn)物在催化裂化單元通過工藝參數(shù)等的優(yōu)化來控制氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)的比例，高選擇性開環(huán)裂化，最終實(shí)現(xiàn)催化柴油轉(zhuǎn)化為富含芳烴的高辛烷值汽油，LTAG 技術(shù)中催化柴油轉(zhuǎn)化率可達(dá)70%以上，汽油選擇性可達(dá)80%左右且氫耗相對(duì)較低（2.0%～2.5%），LTAG技術(shù)具有易實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，已在中國石化多家企業(yè)的二十余套工業(yè)裝置成功實(shí)施，效益顯著。其中加氫單元可以是柴油加氫精制裝置、蠟油加氫處理裝置、渣油加氫處理裝置或柴油加氫改質(zhì)裝置。RLG技術(shù)通過控制加氫精制段芳烴飽和程度在加氫精制反應(yīng)區(qū)盡可能保留烷基苯、四氫萘等單環(huán)芳烴的同時(shí)降低氮含量至適宜的水平，為加氫裂化段提供原料；通過控制加氫裂化段四氫萘等單環(huán)芳烴的異構(gòu)、開環(huán)以及烷基苯等單環(huán)芳烴的烷基側(cè)鏈斷裂，有效將柴油餾分中的烷基苯等單環(huán)芳烴轉(zhuǎn)化為汽油餾分中的苯、甲苯、二甲苯等高辛烷值組分，從而達(dá)到生產(chǎn)高辛烷值汽油或BTX原料的目的，RLG技術(shù)產(chǎn)品汽油收率靈活可調(diào)（30%～70%），產(chǎn)品汽油餾分辛烷值可達(dá)93～97，柴油餾分十六烷值提高幅度可達(dá)10～17個(gè)單位且氣體產(chǎn)率和氫耗相對(duì)較低（C1～C4收率4%～9%，汽油收率50%以下對(duì)應(yīng)化學(xué)氫耗3%左右）。

3 低能耗、低投資SHEER技術(shù)

加氫裂化技術(shù)是清潔高效加工重、劣質(zhì)原料，生產(chǎn)清潔汽柴油及優(yōu)質(zhì)化工原料的最主要手段，加氫裂化裝置已成為現(xiàn)代煉化企業(yè)必備的核心裝置。經(jīng)過多年發(fā)展，盡管加氫裂化技術(shù)在研發(fā)和應(yīng)用方面都獲得了長足的進(jìn)步，但在原油加工的總流程中，加氫裂化裝置的一次投資費(fèi)用以及操作費(fèi)用所占比例仍偏高，裝置開工周期較長。如何實(shí)現(xiàn)加氫裂化（改質(zhì)）裝置的節(jié)能降耗、挖潛增效是亟待解決的行業(yè)難題。分析加氫裂化工藝過程，其節(jié)能降耗關(guān)鍵在于：開發(fā)高效的催化劑活化技術(shù)，縮短裝置開工時(shí)間；降低開工過程熱量需求，減小反應(yīng)加熱爐設(shè)計(jì)負(fù)荷，降低裝置建設(shè)投資；開發(fā)反應(yīng)熱利用技術(shù)，降低裝置運(yùn)行能耗。

加氫裂化催化劑（包括預(yù)加氫處理催化劑）的活性金屬組分一般是以氧化物的形式存在，要想使加氫催化劑活性提高，必須對(duì)催化劑進(jìn)行預(yù)硫化處理，將其氧化物形式轉(zhuǎn)化成硫化態(tài)。國內(nèi)外使用較高分子篩含量的加氫裂化催化劑的加氫裂化裝置都采用干法硫化方法進(jìn)行催化劑硫化，其存在硫化時(shí)間長（開工時(shí)間也就長）；干法高壓注硫時(shí)常會(huì)遇到泵故障，影響硫化進(jìn)度；硫化后還需要降溫鈍化，再次升溫；不能滿足含絡(luò)合物的特殊催化劑開工要求等不足。中國石化大連石油化工研究院深入研究催化劑硫化條件、催化劑物理化學(xué)性質(zhì)、開工油中烴類分子變化之間的規(guī)律，開發(fā)了分子篩型加氫裂化催化劑系列濕法硫化方法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)干法硫化方法的不足，大幅度縮短開工時(shí)間，為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)操作成本，如圖5。在較高活性的分子篩型加氫裂化催化劑硫化過程中，首次提出以硫化油為載熱介質(zhì)，提高了催化劑活化階段的升溫速率，從現(xiàn)有技術(shù)的3～10℃/h提高至20℃/h；簡化了硫化過程，硫化劑可直接注入原料油泵入口，減少高壓注硫泵故障對(duì)硫化進(jìn)度的影響。首創(chuàng)230℃（催化劑床層溫度）之后邊硫化邊鈍化的分子篩型加氫裂化催化劑濕法硫化、鈍化方法，進(jìn)一步開發(fā)了器外預(yù)硫化型加氫裂化催化劑的開工方法，制定了詳細(xì)的加氫裂化裝置濕法硫化事故處理預(yù)案，全方位確保技術(shù)的安全性。濕法硫化還滿足了負(fù)載絡(luò)合物催化劑對(duì)開工方法的特殊要求。與傳統(tǒng)干法硫化方法相比，該技術(shù)縮短硫化、鈍化時(shí)間63%。2010 年某公司150 萬噸/年加氫裂化裝置首次采用濕法硫化技術(shù)開工，過程平穩(wěn)可靠，較常規(guī)干法硫化開工方案時(shí)間縮短3天，催化劑硫化效果更好，該技術(shù)成功解決了含分子篩類加氫裂化催化劑干法開工過程的瓶頸問題。

圖5 催化劑傳統(tǒng)干法活化與濕法活化過程比較

加氫裂化（改質(zhì)）反應(yīng)屬強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱量總體過剩。傳統(tǒng)加氫裂化（改質(zhì)）裝置均設(shè)有反應(yīng)加熱爐，在裝置開工和正常運(yùn)行時(shí)需要依靠其供熱，反應(yīng)加熱爐設(shè)計(jì)負(fù)荷的大小取決于開工時(shí)催化劑硫化過程的供熱需求，因而反應(yīng)加熱爐的設(shè)計(jì)負(fù)荷較大，為了提高熱效率，反應(yīng)加熱爐都設(shè)有輻射段和對(duì)流段，占地多、投資大。為了盡量減少反應(yīng)加熱爐的設(shè)計(jì)負(fù)荷，結(jié)合對(duì)不飽和烴在較低溫度下即發(fā)生加氫飽和反應(yīng)并大量放熱的認(rèn)識(shí)，在濕法硫化方法的基礎(chǔ)上，發(fā)明加氫裝置新型開工方法，裝置開工升溫期間，開工爐供熱至反應(yīng)器入口溫度約190℃時(shí)，在開工活化油中引入約10%富含烯烴的小分子烴類，利用其釋放的反應(yīng)熱，輔助提升反應(yīng)器溫度，大幅度降低了反應(yīng)加熱爐的供熱負(fù)荷；采用器外載入硫化物的催化劑，利用其活化終點(diǎn)溫度低的特點(diǎn)（開工活化終點(diǎn)溫度從370℃降低至290℃），進(jìn)一步降低反應(yīng)加熱爐設(shè)計(jì)負(fù)荷，催化劑活化過程所需時(shí)間較常規(guī)方法節(jié)省76%。加氫裝置新型開工方法在某煉廠200 萬噸/年加氫改質(zhì)裝置應(yīng)用，如圖6 所示，在230℃恒溫階段，反應(yīng)器出口溫度比入口溫度提高約10℃，證明技術(shù)實(shí)現(xiàn)了開工過程部分“自供熱”。

圖6 裝置開工升溫活化期間反應(yīng)器出入口溫度變化曲線［15］

由于開工過程不再需要更多的熱量，因此提高運(yùn)行期間反應(yīng)熱的利用效率成為加氫裂化裝置節(jié)能降耗的不二選擇。中國石化開發(fā)了低投資、低能耗的加氫裂化（改質(zhì)）成套技術(shù)，如圖7，率先在煉油裝置集成使用高溫高壓逆流傳熱技術(shù)、微旋流脫烴、脫胺技術(shù)等，首創(chuàng)了取消反應(yīng)加熱爐，只設(shè)小型簡易開工爐的“自供熱”加氫工藝技術(shù)，進(jìn)入正常生產(chǎn)即關(guān)閉開工爐。制定了沒有反應(yīng)加熱爐條件下，發(fā)生緊急事故的“安全、快速降溫”處理及裝置停工后“快速恢復(fù)生產(chǎn)”系統(tǒng)方案。建成世界首套超低能耗加氫改質(zhì)裝置，燃料消耗降低44.85%，運(yùn)行能耗只有5～7kg標(biāo)油/t原料。與同期采用國外技術(shù)建設(shè)的同規(guī)模柴油改質(zhì)裝置相比，能耗降低67%，反應(yīng)加熱爐熱負(fù)荷降低52.2%，投資降低1.75億元。

圖7 低投資、低能耗的加氫裂化（改質(zhì)）SHEER成套技術(shù)流程

4 液相循環(huán)加氫技術(shù)

加氫技術(shù)是生產(chǎn)清潔油品、提高產(chǎn)品品質(zhì)所不可或缺的主要手段。常規(guī)加氫工藝過程采用滴流床反應(yīng)器，由于滴流床通常采用較大的氫、油體積比，大量過剩氫氣通常經(jīng)循環(huán)氫壓縮機(jī)增壓后反復(fù)通過反應(yīng)器。該工藝循環(huán)氫壓縮機(jī)和高壓設(shè)備的投資占整個(gè)加氫裝置建設(shè)投資的比例高，氫氣循環(huán)系統(tǒng)物流升壓、升溫和降溫過程能量消耗大，同時(shí)，由于氫氣作為連續(xù)相，催化劑表面難以被油相完全浸潤，傳質(zhì)過程復(fù)雜，催化效率低。與滴流床技術(shù)不同，液相加氫技術(shù)反應(yīng)過程所需要的氫，來自原料預(yù)先飽和溶氫實(shí)現(xiàn)液相進(jìn)料，而某些氫需求量過大的反應(yīng)過程，可以通過部分產(chǎn)物溶氫后循環(huán)至反應(yīng)器提供補(bǔ)充氫源，在液/固兩相反應(yīng)體系中，催化劑完全浸潤在油相中，傳質(zhì)過程得到極大強(qiáng)化。

液相循環(huán)加氫技術(shù)反應(yīng)過程依靠進(jìn)料和部分循環(huán)的液相產(chǎn)物溶解的氫來滿足加氫反應(yīng)所需要的氫氣，與傳統(tǒng)滴流床加氫技術(shù)相比，用液體溶氫循環(huán)取代了龐大的氫氣循環(huán)系統(tǒng)（圖8中簡單的藍(lán)色高壓系統(tǒng)代替了復(fù)雜的紅色高壓系統(tǒng)），具有投資更小、能耗更低（氫氣循環(huán)系統(tǒng)能耗占裝置總能耗約30%）、氫資源利用率更高的優(yōu)勢(shì)。柴油液相加氫最早見諸美國專利，但其技術(shù)方案無法克服反應(yīng)體系中生成物硫化氫的累積對(duì)加氫深度的影響，產(chǎn)品硫含量只能達(dá)到≥350mg/L，無法直接用于生產(chǎn)國Ⅴ/國Ⅵ低硫柴油，因而，基本不具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。液相加氫工藝雖然具有低投資、低能耗的本質(zhì)優(yōu)勢(shì)，但如何克服硫化氫制約效應(yīng)，大幅度強(qiáng)化加氫脫硫深度是面臨的重大難題。中國石化大連石油化工研究院研究發(fā)現(xiàn)，液相循環(huán)加氫由于不具有大量過剩氫氣對(duì)反應(yīng)生成的硫化氫進(jìn)行汽提，導(dǎo)致液相中硫化氫濃度明顯高于傳統(tǒng)滴流床加氫過程，而高濃度硫化氫是加氫脫硫反應(yīng)的主要抑制因素，尤其在超深度脫硫條件下，其對(duì)加氫反應(yīng)深度的影響更為凸顯。降低硫化氫濃度或提高氫濃度是有效克服硫化氫對(duì)反應(yīng)強(qiáng)抑制的關(guān)鍵，進(jìn)而開發(fā)了適于生產(chǎn)國Ⅴ/國Ⅵ低硫柴油的液相加氫技術(shù)（SRH），系統(tǒng)掌握了反應(yīng)物系各組分與反應(yīng)條件的交互影響關(guān)系和各反應(yīng)區(qū)域氫消耗量的計(jì)算方法，科學(xué)設(shè)定了氫補(bǔ)加的方式、位置和量，使中國石化成為世界上第二個(gè)掌握該技術(shù)的公司。

圖8 液相循環(huán)加氫技術(shù)與傳統(tǒng)滴流床加氫技術(shù)相比

新技術(shù)有效解決了國外技術(shù)反應(yīng)體系中氫濃度低、反應(yīng)深度不足的缺陷。形成了可摻煉部分劣質(zhì)催化柴油生產(chǎn)國Ⅴ/國Ⅵ柴油的液相循環(huán)加氫工藝技術(shù)，率先建成在較高空速條件下生產(chǎn)國Ⅴ/國Ⅵ柴油的工業(yè)裝置，并實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。與同規(guī)模傳統(tǒng)柴油加氫精制裝置相比，總投資降低20%，能耗降低54%。SRH技術(shù)與國外技術(shù)在同一煉廠加工同樣原料，國外技術(shù)只能生產(chǎn)國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)柴油，而SRH技術(shù)可以生產(chǎn)國Ⅴ/國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)柴油。

中國石化石油化工科學(xué)研究院也開發(fā)了SLHT液相循環(huán)加氫技術(shù)[25-26]，其最大特點(diǎn)是采用了上流式反應(yīng)器，反應(yīng)物流的氣液兩相自下而上流過催化劑床層，介質(zhì)流動(dòng)方向與氣體擴(kuò)散方向一致，最大程度地減小了氣體在反應(yīng)器內(nèi)局部累積的可能性，有利于將少量的H2分布均勻。上流式反應(yīng)器還具有較高的催化劑裝填率，需要的內(nèi)構(gòu)件少，內(nèi)構(gòu)件占用空間小，檢修及安裝工作量小，同時(shí)反應(yīng)器壓降小，節(jié)約能耗。

液相加氫技術(shù)基于氫氣溶解在油相之中形成溶液狀態(tài)，氫分子能夠?qū)崿F(xiàn)自由擴(kuò)散遷移，保證了沿反應(yīng)器徑向氫濃度基本均一，極大地強(qiáng)化傳質(zhì)擴(kuò)散過程；而每個(gè)催化劑顆粒都完全浸潤在油相之中，反應(yīng)物能夠與催化劑表面進(jìn)行全方位的傳質(zhì)擴(kuò)散，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了高效反應(yīng)轉(zhuǎn)化。同時(shí)，連續(xù)的液相體系具有更大的熱容和更高的熱導(dǎo)率，能夠保證高度均一的溫度場(chǎng)，為加氫過程提供了更加穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境，基本消除了局部熱點(diǎn)的產(chǎn)生。基于液相循環(huán)加氫技術(shù)，充分考慮了原料屬性、產(chǎn)品性質(zhì)要求、反應(yīng)過程強(qiáng)度、氫需求量等綜合因素，中國石化又開發(fā)了系列液相加氫技術(shù)，滿足了不同生產(chǎn)需要，例如，針對(duì)重整生成油加氫脫烯烴擬定了物料單次溶氫一次通過的超簡潔技術(shù)方案；針對(duì)航煤加氫擬定了單次溶氫一次通過、精準(zhǔn)用氫技術(shù)方案。

5 結(jié)語

我國石化工業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)。近年來，國內(nèi)煉油工業(yè)快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)性過剩問題凸顯，產(chǎn)能出現(xiàn)明顯過剩，加工負(fù)荷不足70%，顯著低于世界83%的平均水平。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及市場(chǎng)化改革已經(jīng)成為推動(dòng)煉油行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要?jiǎng)恿?。?dāng)前燃料型煉廠向化工型煉廠轉(zhuǎn)型已獲得共識(shí)，保證基礎(chǔ)化學(xué)品供應(yīng)的同時(shí)，石化企業(yè)應(yīng)側(cè)重于自主研發(fā)及生產(chǎn)高端石化產(chǎn)品，以滿足國內(nèi)市場(chǎng)需求，降低對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴性，順應(yīng)我國由工業(yè)大國向工業(yè)強(qiáng)國發(fā)展的總體趨勢(shì)。加氫技術(shù)作為煉化一體化的樞紐，將扮演越來越重要的角色，其強(qiáng)化傳遞過程和反應(yīng)過程的效率，縮減設(shè)備尺寸，提高產(chǎn)能，降低能耗與廢物排放，實(shí)現(xiàn)大幅度提高生產(chǎn)過程中原子經(jīng)濟(jì)性的要求將越來越迫切。

過程強(qiáng)化技術(shù)是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基石，未來十年以超重力技術(shù)、微通道技術(shù)等為代表的在宏觀至微米級(jí)尺度下的過程強(qiáng)化技術(shù)將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，一些涉及分子尺度的過程強(qiáng)化技術(shù)將進(jìn)入技術(shù)成熟階段，加氫技術(shù)通過耦合完善的過程強(qiáng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同螺旋式升級(jí)，將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)分子間作用效率的最大化、分子歷程的一致化、過程驅(qū)動(dòng)力作用方式的最優(yōu)化、協(xié)同效應(yīng)布局的合理化。升級(jí)后的加氫技術(shù)削弱了反應(yīng)分離等化工單元操作中的傳遞過程阻力，使得復(fù)雜體系的反應(yīng)行為接近本征反應(yīng)狀態(tài)，加氫煉油過程將實(shí)現(xiàn)高度的原子經(jīng)濟(jì)性，加氫工藝過程將變得更高效、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保、更節(jié)能、更安全，更符合未來人類社會(huì)綠色發(fā)展的需求。