催化加氢技术及发展前景

摘 要：本文介绍石油馏分加氢技术，回顾加氢技术的发展历史及贡献，阐述在目前的能源状况下加氢技术的发展空间及前景。

关键词：催化加氢;催化加氢裂化;发展前景

催化加氢技术根据原料的不同可分为石油馏分的催化加氢、煤焦油加氢、粗苯加氢及其他化合物的加氢技术。本文重点介绍石油馏分的催化加氢技术及发展。目前炼厂采用的加氢过程，按生产目的分有：加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、润滑油加氢等。

加氢精制是指在加氢反应过程中，只有≤10%的原料油分子变小的加氢技术，包括对原料处理和产品精制，如催化重整、催化裂化、渣油加氢等原料的加氢处理;石脑油、汽油、喷气燃料、柴油、润滑油、石蜡和凡士林加氢精制等。

加氢精制的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧及金属等杂质，同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择加氢饱和，从而改善原料的品质和产品的使用性能。加氢处理具有原料油的范围宽，产品灵活性大，液体产品收率高，产品质量高，对环境友好，劳动强度小等优点，因此广泛用于原料预处理和产品精制。

加氢裂化是在较高的压力和温度下（10-15MPa，400℃左右），氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、裂化和异构化反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烃的原料）的加工过程。包括高压加氢裂化和中压加氢裂化技术。依照其所加工的原料油不同，可分为馏分油加氢裂化、渣油加氢裂化。

加氢裂化的目的在于将大分子裂化为小分子以提高轻质油收率，同时还除去一些杂质。其特点是轻质油收率高，产品饱和度高，杂质含量少。

加氢裂化原料通常为原油蒸馏所得到的重质馏分油，也可为渣油（包括减压渣油经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油）。其主要特点是生产灵活性大，产品产率可以用不同操作条件控制，或以生产汽油为主，或以生产低冰点喷气燃料、低凝点柴油为主，或用于生产润滑油。产品质量稳定性好（含硫、氧、氮等杂质少）。

加氢裂化是一个复杂的化学反应过程，包括有加氢、裂化、异构化和氢解等。烃类的加氢裂化是按碳正离子机理进行的。由于各烃类的断环、脱烷基和加氢饱和等反应的结果，重质烃转化为轻质烃，与此同时，含硫、氧、氮的烃类衍生物也经过裂化和加氢反应生成硫化氢、水、氨而除去。它与催化裂化不同的是在进行催化裂化反应时，同时伴随有烃类加氢反应。加氢裂化的液体产品收率达98%以上，其质量也远较催化裂化高。虽然加氢裂化有许多优点，但由于它是在高压下操作，条件较苛刻，需较多的合金钢材，耗氢较多，投资较高，故没有像催化裂化那样普遍应用。

1 国外加氢裂化技术发展概况

世界上第一套加氢裂化装置1959年在美国雪佛龙公司加州里奇蒙炼厂建成投产。不久，环球油品公司宣布开发了LOMAX加氢裂化过程，加州联合油品公司宣布开发成功了UNICRACKING加氢裂化过程;海湾研究开发公司宣布开发了H-G加氢裂化过程;壳牌国际石油集团宣布开发了SHELL加氢裂化过程;法国石油研究院开发了AXENX加氢裂化过程;德国巴斯夫公司宣布开发了DHC加氢裂化过程;英国石油公司宣布开发了BP加氢裂化过程。

馏分油固定床加氢裂化工艺类型和专利公司虽比较多，归纳起来环球油品公司和雪佛龙公司专利和催化剂代表了当今世界加氢裂化技术的状况和水平。环球油品公司1995年收购加州联合油品公司全部加氢技术，对外销售的加氢裂化技术称之为UNICRACKING技术，但催化剂保留了原环球油品公司一些很有特点的催化剂，并在工艺流程和工程技术对原联合油的相应部分做了较大改变和改进。

雪佛龙公司1986年收购海湾全部加氢技术，对外销售加氢裂化技术称之为ISOCRACKING技术，并吸取海湾公司在相应部分的技术特点。

2 国内加氢裂化技术发展概况

我国是在世界上最早掌握加氢裂化技术的少数几个国家之一。自上世纪五十年代起就致力于加氢裂化工艺及催化剂的研究开发工作，当时主要是针对页岩轻柴油和烟煤焦油，并开发了相应的催化剂。随着我国石油工业和炼油技术的发展，六十年代开始进行馏分油加氢裂化的研究工作，自行开发研制的无定型加氢裂化催化剂于1966年首次工业应用，积累了一定的经验。1965年开始研究活性更高的分子筛加氢裂化催化剂，并在九十年代实现工业应用。

自八十年代以来，在原有技术的基础上成套引进国外技术、工程设计和设备，相继建设了四套高压加氢裂化装置。而后又自行设计、建设了多套高压加氢裂化装置。在消化吸收引进技术的基础上，利用国内技术和催化剂，近年又相继自行设计建成投产了多套高压加氢裂化装置。这些装置的工艺流程种类较多，比较齐全，其中主要有一段串联一次通过流程，一段串联全（或部分）循环流程等。

国内加氢裂化的工艺类型虽然比较多，但总的看来，除从国外引进的加氢裂化装置外，我国自行设计的加氢裂化和加氢改质装置，都是采用抚顺石油化工研究院（FRIPP）和石油化工科学研究院（RIPP）的催化剂。目前国内催化剂已达到或接近国外先进水平。

3 加氢技术的重要意义发展的趋势

在现代炼油工业中，催化加氢技术的工业应用较晚，但其工业应用的速度和规模都很快超过热加工、催化裂化、铂重整等炼油工艺，无论从时间上，还是空间上催化加氢工艺已经成为炼油工业重要组成部分。

随着世界范围内原油变重、品质变差，原油中硫、氮、氧、钒、镍、铁等杂质含量呈上升趋势，炼厂加工含硫原油和重质原油的比例逐年增大，从目前及发展来看，采用加氢技术是改善原料性质、提高产品品质，实现这类原油加工最有效的方法之一。

世界经济的快速发展，对轻质油品的需求持续增长，特别是中间馏分油如喷气燃料和柴油，因此需对原油进行深度加工，加氢技术是炼油厂深度加工的有效手段。

另外，环境保护的要求的提高。对生產者要求在生产过程中要尽量做到物质资源的回收利用，减少排放，并对其产品在使用过程中能对环境造成危害的物质含量严格限制。目前催化加氢是能够做到这两点的石油炼制工艺过程之一，如生产各种清洁燃料，高品质润滑油都离不开催化加氢。近几年我国催化加氢技术在技术开发与推广使用上都有了重大脱破，催化加氢技术已不仅仅在石油化工、石油炼制上得到广泛的应用，在精细化工上也得到了不断开发和应用。

4 未来加氢技术发展方向

4.1 加氢处理技术

开发直馏馏分油和重原料油深度加氢处理催化剂的新金属组分配方，量身定制催化剂载体;重原料油加氢脱金属催化剂;废催化剂金属回收技术;多床层加氢反应器，以提高加氢脱硫、脱氮、脱金属等不同需求活性和选择性，使催化剂的表面积和孔分布更好地适应不同原料油的需要，延长催化剂的运转周期和使用寿命，降低生产催化剂所用金属组分的成本，优化工艺进程。

4.2 芳烃深度加氢技术

开发新金属组分配方特别是非贵金属、新催化剂载体和新工艺，目的是提高较低操作压力下芳烃的饱和活性，降低催化剂成本，提高柴油的收率和十六烷值，控制好反应动力学和热力学。

4.3 加氢裂化技术

开发新的配方催化剂，以提高中馏分油的收率、提高柴油的十六烷值、提高抗结焦失活的能力、降低操作压力和氢气消耗。

4.4 加氢催化剂技术

开发新型加氢催化剂和加氢工艺，用化学反应工程的理论来指导和加速加氢催化剂及加氢工艺过程的开发进程，实现加氢工业装置设计的最优化，并改进与强化现有装置，挖掘潜力、降低消耗、提高效能、实现生产操作最优化等方面，还有许多问题有待进一步探索和研究。

作者简介：

董志心（1973- ），女，汉族，山东青岛人，本科学历，毕业于中国石油大学（华东），从事化工职业教育及学生管理工作。