锦西石化加氢裂化装置培训教材
根据原料和目的产品不同，所采用的催化剂也不同。一般情况下，贵金属催化剂主要目的为生产石脑油或者航煤，并且在贵金属裂化催化剂前必须有预精制催化剂脱除原料中的硫、氮等杂质。分子筛催化剂的主要目的产品是生产石脑油和石脑油与中间馏分的组合产品。随着分子筛系列的不断发展，分子筛型催化剂也能生产高产率的中间馏分油，特别是航煤产品。无定型催化剂和分子筛型催化剂相比，最大优点是能生产最高收率的中间馏分油，特别是柴油产品。无定型催化剂和分子筛都可以最大量生产中间馏分，但无定型催化剂选择性更好，分子筛的活性更好，灵活性也更好。
根据催化剂的不同选择，所采用的工艺流程也不同。对贵金属催化剂一般选用两段法工艺流程。对分子筛型非贵金属催化剂一般选择两段法或单段双剂串联工艺流程，对于无定型非贵金属催化剂一般选择单段单剂工艺流程或单段双剂串联工艺流程。对于加氢尾油循环操作方式可以采用尾油部分循环和全部循环两种方式进行操作。因此归纳起来加氢裂化的主要工艺流程有单段串联一次通过、单段串联全（或部分）循环、两段全（或部分）循环等加氢裂化流程。正确选择工艺流程对经济效益的影响很大，需要根据原料油性质，产品分布和氢耗、催化剂的类型和性能等综合考虑确定所选择的流程。
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UOP和CHEVRON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。UOP公司1995年收购UNOCAL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UOP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。
CHEVRON公司1986年收购海湾(GULF)全部加氢技术，对外销售加氢裂化技术称之为ISOCRACING技术，并吸取海湾公司在相应部分的技术特点。
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
3
锦西石化加氢裂化装置培训教材
段串联全（或部分）循环流程等。
现代加氢裂化技术经过40年来的发展，在工艺、催化剂和设备等主要方面都有了长足的进步。加氢裂化技术具有产品灵活的特点，采用不同催化剂和操作方案，用不同原料可以有选择地生产液化石油气、石脑油、喷气燃料、轻柴油以及润滑油料等多种优质石油产品，其尾油还可作为生产乙烯用的裂解原料。此外，加氢裂化的原料范围宽、操作方案多，炼厂可以应用加氢裂化组合出不同的加工流程，提高全厂的产品质量，改变产品结构，从而提高全厂的经济效益。同时，随着石油产品消费结构的变化和原油重质化的趋势日益明显，以及环境保护对石油产品质量提出的苛刻要求，各国对加氢裂化也日趋重视，特别是为了生产中馏分油产品，相继建设了许多新的加氢裂化装置。近20年来，加氢裂化的增长率明显有加快的趋势。加氢裂化装置的增长速度已超过催化裂化、催化重整和热加工等二次加工装置的增长率。至2009年底全球加氢裂化能力已达2.51亿吨/年，其中中国大陆加氢裂化能力为3336万吨/年。
2.加氢裂化技术的优势及发展前景
加氢裂化技术是重油深度加工的主要工艺之一。在当今炼油业含硫和高硫重质原油供应量增加、中间馏分油在石油产品需求中的比例上升和产品质量要求日趋严格的形势下，加氢裂化技术因其加工的原料范围广，生产的产品质量好、品种多，液体产品产率高，生产灵活性大等特点，使它成为炼油工业中生产优质轻质油品，特别是生产环境友好清洁中间馏份油的重要技术。
2.1原油品质不断下降，炼油加工技术的需要
世界原油质量将继续趋于劣质化、重质化。目前全球剩余可采石油资源中70%以上为重质资源，低硫和轻质原油产量将不断减少。世界原油平均API度将由2009年的33.3下降到2030年的32.9。平均硫含量将由2009年的1.11%提高到2030年的1.22%。轻质原油成为越来越稀缺和昂贵的资源。许多业内权威机构认为，易开采常规石油的时代即将结束。加拿大、美国等国纷纷投入超重油、油砂的开采，甚至如沙特、科威特等产油大国也加入了重质原油开发的大潮。我国石油资源大多是低硫石油，但资源短缺，而进口的大多是高硫、含硫、重质原油。未来20年至25年，我国平均每年可新增原油可采储量1.8亿至2亿吨，但品质下降，低渗、超稠油比例加大。
随着原油重质化、劣质化的趋势越来越明显，尤其是委内瑞拉超重油、加拿大油砂沥青等重油资源的可采储量和产量逐步上升，炼油加工难度增大，加之各国对石油产品制定的标准越来越严格。因此就必须找到解决原油趋向重质化、劣质化与生产清洁石油产品之间的矛
4
锦西石化加氢裂化装置培训教材
盾。
在诸多炼油加工工艺中，加氢裂化技术是应用最为广泛和最为有效的方法之一，并且能够满足正在实施或即将实施的更为严格的燃料油标准。 2.2生产过程要求低碳节能，产品更加清洁环保的需要
在可持续发展、环保、低碳的经济大环境下，为了应对全球气候的变暖，世界各国对生产过程中低碳节能和石油产品（主要指汽柴油）的清洁环保的要求也越来越苛刻。在欧美，美国政府要求用新的且更为有效和持续催化与加工研究方法来生产超清洁的（超低硫，低芳烃的）运输燃料和非公路用燃料来满足新颁布的燃料油中的硫含量法规。美国目前在执行中的清洁汽油的标准是硫含量小于30μg/g，柴油硫含量小于15μg/g的目标。而欧盟已于2009年1月1日实施比美国还要严格的车用燃料油标准，其要求硫含量低于10μg/g（欧Ⅴ汽车排放标准）。在亚洲，新加坡国家环境局要求其国内的炼油商为汽车和工业提供的柴油硫含量到2013年7月为止，必须低于10μg/g；到2013年10月，汽油硫含量必须低于50μg/g。
我国汽、柴油中的硫含量指标虽然比过去有较大幅度的降低，但是和发达国家相比仍有较大差距。目前，我国正在执行的国Ⅲ汽柴油标准的硫含量分别小于150μg/g和300μg/g，北京、上海、广州等少数大城市已经率先实施车用汽柴油地方标准，其中北京市在2012年6月开始执行国Ⅴ（相当于欧Ⅴ排放标准）车用汽柴油标准，硫含量为10μg/g以下。预计到2014年，国内的车用汽柴油要全部升级到国Ⅳ标准（相当于欧Ⅳ标准），部分城市还将达到国Ⅴ标准。因此，生产超低硫燃料油是柴油发展的必然趋势。
各类加氢技术均可直接加工含硫或高硫原油的馏分油或渣油，而且产品质量可以完全满足环保要求。其中加氢裂化技术是唯一能在轻质化的同时直接制取低硫、低芳烃清洁燃料的技术，对二次加工油品，如催化裂化柴油、焦化柴油可通过芳烃开环及深度脱硫脱芳烃生产清洁柴油产品。 2.3提高产品质量的需要
消费者对燃料油的使用要求及生产者生产燃料油为满足使用要求而控制的质量指标可归纳为以下五个方面:
①良好的供油性能。供油性能是指燃料油从油箱到燃烧室供油过程中不要发生中断，对于由于油品本身原因造成供油中断原因有两点，一是蒸汽压高容易汽化，在输送管线形成气阻，尤其是汽油和航煤；二是结晶点和凝固点高容易凝固堵塞过滤器和管道，特别是柴油和航煤。重油通过加氢裂化可生产结晶点及凝固点低的航煤和柴油；对于柴油和航煤结晶点及凝固点高问题可通过加氢降凝处理进行解决。
5
锦西石化加氢裂化装置培训教材
②良好的燃烧性能。燃烧性能主要是指燃料油热值要高，在燃烧环境和条件下燃烧速度适中、燃烧完全度高， 燃烧产物积碳及酸性物质对发动机危害性小。通过加氢可提高燃料氢/ 碳比而提高热值；降低芳烃、烯烃及O、N、S 杂质而提高燃烧完全度，降低积碳能力及酸性物质对发动机危害性。
③良好的储存及使用安定性能。影响燃料油储存及使用安定性能主要是油品中烯烃及杂质元素，通过加氢降低烯烃及杂质元素含量而提高油品储存及使用安定性能。
④良好的环境友好性能。燃料油对环境危害主要是燃料油本身及燃烧后排放产物对环境的影响。通过加氢降低芳烃及杂质元素含量，提高燃烧完全度，降低燃料及燃烧产物对环境的危害。
⑤对使用设备的友好性能。燃料油对使用设备的危害主要包括燃料油及燃烧后排放产物对系统设备的腐蚀。通过加氢降低燃料油中杂质元素含量，提高燃烧完全度，降低燃料及燃烧产物中酸性及碱性物含量。
对燃料油的质量要求是综合性的，加氢裂化技术能够综合性的解决大部分主要问题。即改变油品烃类组成和结构，除去杂质，从根本上生产和改善产品质量。 2.4油品结构需求变化的要求
世界经济的发展促使石油产品的需求结构逐步向轻质油品转变。1970年至2000年世界油品市场需求结构的变化表明，重燃料油的需求大幅度下降，从1970年的30％下降到2000年的13％；轻质油品的需求持续增长，特别是中间馏分油( 喷气燃料和柴油) 的需求增长较多，从1970年的27％增加到2000年的35％。未来几十年内，石油和天然气仍将是世界经济发展不可替代的重要战略能源，石油产品的需求将继续向着重燃料油需求减少、中间馏分油需求增加的方向发展。预计到 2020 年前，世界各类油品需求变化趋势为:汽油和柴油的年平均增长率分别为1.2%和2. 8%；重质燃料油平均增长率则为-0.5%。
由于我国经济和社会的快速发展，预计未来10年，我国各类石油产品消费呈现3%-5%年增长的趋势。尤其是市场消费要求柴汽比高，由于受我国二次加工主要手段是催化裂化制约，生产柴汽比不能满足市场消费需求，必须调整炼油装置结构，提高催化加氢处理能力。石油加工过程实际上就是碳和氢的重新分配及除去杂质元素的过程，提高轻质油收率方法，一是通过脱碳过程提高产品氢含量，如催化裂化、焦化过程；二是通过加氢提高产品氢含量，即提高轻质油收率。理论上加氢裂化技术是最有效的提高轻质油收率方法。 2.5改善原料来源结构和性能的需要
石油除了生产大量的燃料油之外，还是生产化工、润滑油等产品的基本原料。随着原油
6
锦西石化加氢裂化装置培训教材
重质化及劣质化趋势、清洁生产过程要求及产品品质不断提高，传统的原油深加工技术方法在原料的来源及对原料品质要求上面临巨大的挑战。现实的解决之道是通过加氢技术，既能改善深加工原料来源结构布局，又能改善原料的品质。
同时，汽车工业的发展对清洁汽油中烯烃、硫杂质的限制及对高辛烷值追求，石油化工行业发展对芳烃及低分子烯烃（尤其是乙烯）需求量的提高，加速催化重整和乙烯工业的快速发展。出现了以石脑油为原料的催化重整和乙烯装置争夺石脑油资源的局面。加氢裂化采取全循环操作，可最大量生产富含芳潜的重石脑油作为催化重整的进料，生产高辛烷值汽油组分或提供BTX 芳烃作化工原料；加氢裂化采取一次通过操作可最大量生产低BM C尾油，是蒸汽裂解制乙烯的优质原料。
对于只有用石蜡基原油才能生产HVI Ⅰ类润滑油基础油，不能满足Ⅱ类、Ⅲ类高级润滑油基础油30%～50%增长需求。通过加氢裂化可以生产符合Ⅱ类、Ⅲ类润滑油基础油。 另外，对催化重整、催化裂化等二次加工原料经过加氢处理能大幅度的改变其原料的品质，提高其生产性能。 2.6经济发展的需要
据美国《油气杂志》统计，截至2011年底，全球炼油总能力达到4402Mt/a，较上年减少8.75Mt/a，降幅0.2%，为近10年来首次下降。炼油能力下降主要是由于欧美地区受经济衰退影响导致石油需求下降。北美地区炼油能力下降了2.75Mt/a，西欧地区因炼厂关闭导致炼油能力减少11.25Mt/a。相反，亚洲地区的炼油能力增长了2.20Mt/a，达到1250Mt/a，约占全球总能力的28.1%，高于北美，稳居世界第一。中东地区炼油能力增加了1.60Mt/a。
未来几年，世界新建炼油项目仍将主要集中在亚洲，欧美地区的炼油业务调整和重组还将继续，这促使世界石油石化工业的发展重心加速向具有市场潜在优势的亚洲转移。据IEA(国家能源机构)预计，2010年-2016年期间，全球炼油能力将增加480Mt/a，其中95%的增长在非经合组织国家，只有5%的新增能力发生在经合组织国家。
随着国民经济的快速发展，我国炼油工业也取得了巨大的进步。2006年至2011年，我国炼油能力从369Mt/a提高到540Mt/a，年均增长10.2%，仅次于美国，位居世界第二，占世界炼油总能力的比例从8.3%上升到11.8%。―十二五‖期间，我国经济将继续保持平稳较快增长。未来五年将是我国石化工业结构调整升级的重要时期，也是实现转变发展方式取得实质性进展的关键时期。根据工业和信息化部发布的《石化和化学工业―十二五‖发展规划》，石化行业将继续保持稳步增长，总产值年均增长速度保持在10%以上。争取到2015年实现
7