渣油加氢催化剂研发及应用综述 吴新辉 中石化催化剂有限公司长岭分公司，414000 摘要：介绍了近年来国内外渣油加氢催化剂的研究进展，根据反应床类型不同分别阐述了固定床、浆态床和沸腾床所使用催化剂的研究现状和工业应用并作出结论，最后展望不同反应床层催化剂的发展前景和所面临的技术难题。 关键词：渣油；加氢；催化剂；浆态床；固定床 近年来，世界成品油的需求持续走高，原油重质化现象逐渐凸显，在未来的炼油生产过程中重质原油的加工比例将越来越大。与此同时全球油品需求结构也在发生变化，锅炉及船用重燃料油的消费量在逐年减少，而化工用轻质油及优质车用燃料油的需求在逐年增加，因此将更多的重质渣油加工成优质轻质油品已成为世界炼油 技术发展的主要方向[ 1 ] 。 固定床渣油加氢催化剂 采用固定床工艺进行渣油加氢很难指通过一种或一类催化剂完成整个过程，应包括由保护剂、脱金属剂、脱硫剂和脱氮剂组成的催化剂体系。国外固定床渣油加

氢催化剂供应商主要有美国 ART 公司的 ICR 系列催化剂、美国 Albemarle 公司的 KG/KFR 系列催化剂、美国 Criterion 公司的 RM / RN 系列催化剂、丹麦 Topsøe 公司 的 TK 系列催化剂、法国 IFP 公司的 HMC / HT / HF 系列催化剂等。国内主要是中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院的 FZC 系列催化剂和石油化工科学院的RHT 系列催化剂。本文主要介绍国内固定床渣油加氢催化剂。

1. 2. 新一代 FZC 渣油加氢催化剂

抚顺石油化工研究院 1986 年起开始渣油加氢技术的研发，1999 年 S-RHT 渣油加氢成套技术首次国产化。经过 30 年技术的不断积累和进步，开发出 FZC 系列催化剂及其配套的工艺技术，并在国内外 10 余套渣油加氢处理装置成功应用 40 多个周期。

中国石油化工股份有限公司茂名分公司( 茂名石化) 2.0 Mt·a^-1 渣油加氢装置采用 S-RHT 渣油加氢成套技术设计建造，反应部分采用双系列同开同停设置，每系列包括 5 台反应器。第 10 周期工业运转Ⅱ系列采用新一代FZC 系列渣油加氢催化剂，Ⅰ系列装填国外某催化剂。第 10 周期工业运转于 2015 年 1 月 16 日，进料量和渣油比基本达到设计要求，2016 年 3 月 17 日停工，运行时间 427 天。

装置运行前 300 天，Ⅱ系列平均反应温度较Ⅰ系列低( 4～6) ℃，装置运行 300 天后，Ⅰ系列第一反应器出现热点后无法继续提升温度，导致平均反应温度低于Ⅱ 系列。运行初期和中期进料量两者保持一致，300 天后Ⅰ系列进料量较Ⅱ系列低( 5～ 10) t·h^-1。在进料性质相同条件下，Ⅱ系列加氢产品平均硫质量分数 0.42%，Ⅰ系列 0.48%;;Ⅱ系列加氢产品平均残炭质量分数 5.60%，Ⅰ系列 5.87%;Ⅱ系列和Ⅰ系列加氢产品金属(Ni+V)含量约 15.0μg·g^-1。Ⅱ系列在较低反应温度下加氢产品性质更优，加氢脱硫和残炭加氢转化能力明显优于Ⅰ系列，表明新一代FZC

系列渣油加氢处理催化剂具有较高的加氢活性和稳定性。

中国石化扬子石油化工有限公司(扬子石化)2.0Mt·a^-1 渣油加氢装置采用单系列四台反应器 设置方案，第 1 周期成功运行 450 天，装置第 2 周期设计值为 550 天。

截至 2017 年 3 月 17 日装置稳定运行 480 天，第一反应器入口压力 16.9MPa，总空速 0.20 h^-1，平均反应温度 387 ℃，四台反应器压降趋势平稳。原料平均硫质量分数 3.20%，加氢常渣平均硫质量分数 0.42%(设计值 0.45%) 。原料平均残炭质量分数 11.97%，加氢常渣平均残炭质量分数 5.32% (设计值 5.7%)。原料平均金属(Ni+V) 含量 78.96μg·g^-1 ，加氢常渣平均金属(Ni+V)含量 14.45μg·g^-1(设计值 15.00 μg·g^-1) 。

由此可以看出新一代 FZC 系列渣油加氢催化剂表现出良好的加氢活性和稳定性， 加氢常渣是优质的催化裂化进料，实现了重油的清洁高效转化。其具有高的容金属 能力和抗结焦能力，能够有效保证装置长周期稳定运行。

1. 3. 第三代 RHT 系列催化剂

中国石化石油化工科学研究院开发的第三代RHT 系列渣油加氢催化剂在中国石化长岭分公司 1.7Mt/a 渣油加氢装置上于 2012 年 11 月开工，运行至 2014 年 3 月停工，累计运行 471 天，共加工原料 2.458Mt，其中加工减压渣油（大于 520 ℃馏分） 1.555Mt，掺渣量占原料总量的 63.3％。针对加工的渣油属于典型的高氮低硫和高铁钙含量类型，加氢反应难度大，床层压降高，较第二代催化剂有明显优势。在使用渣油性质更差的情况下，第三代催化剂运行周期、加工量、掺渣量等主要经济技术指标都优于第二代，说明第三代 RHT 系列催化剂对加工高氮低硫和高铁钙含量的渣油具有良好的适应性。

3. 浆态床加氢催化剂

浆态床渣油加氢工艺采用的催化剂主要有 3 类：固体粉末催化剂、油溶性催化剂和水溶性催化剂。固体粉末催化剂分散在原料油中与氢气同时进入反应器直接参与反应；而油溶性催化 剂和水溶性催化剂是作为催化剂的前驱体加入在原料油中， 在反应过程中经过原位硫化形成活性物种金属硫化物，然后参与加氢裂化反应。固体粉末催化剂属于非分散型催化剂，而油溶性催化剂和水溶性催化剂属于分散型催化剂。

1. 2. 固体粉末催化剂

固体粉末催化剂主要是廉价的天然矿物或工业废渣，如煤粉、褐煤、赤泥及具有加氢活性的矿石。典型的代表工艺有 BP 公司的 VCC 工艺、加拿大矿产和能源技术中心的 CANMET 工艺、 委内瑞拉石油公司的 HDHPLUS 工艺和 SOC 工艺等。其中 VCC 工艺采用的催化剂是一种含镍和铁的炼铝工业的废料或褐煤半焦粉末： CANMET 工艺所用的催化剂是硫酸亚铁和煤粉或石油焦 的混合物；HDHPLUS 工艺所用的催化剂是一种质量分数为 4%～5%的钒和 1％的镍的天然矿物；SOC 工艺采用的是粒径为 1～200 nm 的钼化合物和炭黑复合物颗粒。

4. 结语与展望

原油劣质化、重质化的趋势逐渐加剧，重质渣油的加工技术被推上了炼化行业的浪尖，目前，渣油加氢是解决劣质重油深加工最合理有效的办法，渣油加氢催化剂和渣油加氢工艺之间是相辅相成，加大对各种加氢裂化工艺中所采用的加氢催化剂的研发也是形势所趋。

2. 固定床催化剂：由于技术成熟、结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大型化和连续化生产等优点，固定床工艺仍是未来渣油加氢技术的主流。只针对催化剂而言，固定床传热性能差导致催化剂的寿命低以及催化剂再生和更换均不方便， 应降低生产成本、改善催化剂的性能、优化催化剂级配技术，并配合反应器结构和操作方面做出改进。

3. 浆态床催化剂：沸腾床相比固定床其反应器结构简单、内部热量分布均匀、成本低并易大型化。但对于所适用催化剂来说，固体粉末催化剂具有成本低、工艺操作简单、裂化率高，还具有一定载焦性能等优点。但能耗高、用量大，且尾油中含有大量固体颗粒(催化剂和焦炭)，处理困难易造成污染。此外，整个工艺体系中存在大量的固体颗粒，不仅容易磨损设备， 还会对体系的稳定操作带来不利影响；水溶性催化剂具有成本较低和催化活性高的优点，但也存在催化剂的分散工艺复杂、 能耗高的问题；油溶性催化剂首先解决了固体颗粒和难以分散的困难，其次更易硫化、有更高的加氢抑焦活性且用量小，

但仍面临着成本问题，不妨碍其将是分散型催化剂的发展方向。

（3）沸腾床催化剂：由于沸腾床的特性，催化剂在生产过程中处于沸腾状态， 易于加入和取出，因此沸腾床加氢工艺适应原料广泛，但随之所需催化剂种类更多， 所以开发更多种类催化剂可以快速促进技术发展，此外为保证催化剂沸腾，既要粒径小于 1mm 又要粒型为球形的制备难度较大且成本高一定程度上阻碍了催化剂的研发与制备。

参考文献

[1] 方向晨.国内外渣油加氢处理技术发展现状及分析[J].化工进展,2011,30(01):95-104. [2] 廖有贵,薛金召,肖雪洋,肖宜春,谢清峰,王喜卫.固定床渣油加氢处理技术应用现状及

进展[J].石油化工,2018,47(09):1020-1030.