浆态床重油改质技术新进展_刘元东.pdf

2010 年第 29 卷第 9 期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 1589化 工 进 展 浆态床重油改质技术新进展 刘元东，郜 亮，温朗友，宗保宁（中国石化石油化工科学研究院，北京 100083）摘 要：浆态床加氢工艺是一种重要的劣质重油/渣油轻质化技术，随着原油的劣质化和产品的清洁化，其重要性凸显，各大石油公司均大力研究和开发。本文重点介绍了典型浆态床加氢工艺（包括 Eni 公司的 EST、Chevron公司的 VRSH、UOP 公司的 Uniflex等）的技术特征和进展情况。在详细分析浆态床加氢反应机理的基础上，指出了其未来的研究方向：研究重油反应过程的胶体稳定性以控制生焦；开发新型高效催化剂以降低成本；研究浆态床反应器流体力学和传质特性以指导工程放大。关键词：重油转化；浆态床；技术进展 中图分类号：TE 626.25 文献标志码：A 文章编号：10006613（2010）09158908 Development of slurry bed technologies for upgrading heavy oils LIU Yuandong，GAO Liang，WEN Langyou，ZONG Baoning（Research Institute of Petroleum Processing，SINOPEC，Beijing 100083，China）Abstract：Crude oils available to refineries are becoming increasingly heavier.Meanwhile，environmental regulations on product quality are more and more stringent.Therefore，slurry bed hydrocracking technologies have attracted much attention for their special superiority in treating very poor quality crude oil feedstocks.This paper describes the latest progress of some typical slurry bed hydrocracking technologies，such as EST，VRSH and Uniflex，with emphasis on their technical characteristics.The orientation for future research and development in slurry bed hydrocracking technologies are also discussed，such as colloid stability control，development of novel hydroprocessing catalysts，and hydrodynamic and mass transfer characteristics of slurry bed reactor.Key words：upgrading heavy oil；slurry bed；technology development 近年来，随着原油重质化、劣质化趋势的加剧，市场对轻质油品需求的不断增加以及环保要求的日益严格，重油/渣油轻质化技术越来越受到重视。在劣质重油/渣油轻质化工艺中，浆态床加氢技术具有原料适应性强、工艺简单、操作灵活、转化率高等特点而成为研究的重要方向。浆态床加氢工艺是劣质重油/渣油在氢气、催化剂存在的条件下进行的以加氢裂化反应为主的过程。最初的浆态床工艺是德国在 20 世纪二三十年代开发的，用于煤液化生产低质馏分油，后因压力和操作成本太高而停止开发。后来，浆态床加氢技术被用于减压渣油生产运输燃料油，但是延迟焦化和固定床加氢技术的广泛应用限制了其进一步发展，1964 年，世界原油价格下跌，浆态床加氢技术的研究一度停止。20 世纪 70 年代末 80 年代初，重油的大规模开发使得浆态床加氢技术再度得到发展。进入 80 年代末，国际上轻质原油和重油价格差异的缩小，再次阻碍了浆态床加氢技术的发展。21 世纪以后，重油产量的增加和原油劣质化趋势的加剧以及加工重油利润上升的推动，使得浆态床加氢技术又进入了一个崭新的发展阶段。特约评述 收稿日期：2010-04-28；修改稿日期：2010-05-28。基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目（2006CB202500）。第一作者简介：刘元东（1984），男，博士。联系人：宗保宁，教授 级 高 级 工 程 师，研 究 方 向 为 催 化 材 料 和 反 应 工 程。电 话010-82368011；E-mail zongbnripp-。化 工 进 展 2010 年第 29 卷 1590 表 1 典型的浆态床加氢工艺1 工艺名称 专利商 催化剂 反应温度/反应压力/MPa VCC Veba Oel 赤泥、褐煤 440485 1530 MRH M W Kellogg Co.Ni、Co、Mo/Al2O3 420 7 M-Coke Exxon 环烷酸钼 440 17 CANMET Energy Research Laboratories 硫酸铁、煤粉 420480 1017 HDH/HDHPLUS Intevep 镍、钒天然矿物 420480 714 SOC Asahi Chemical Industries 钼化合物、炭黑 475480 2022 EST Eni Technologies 微晶辉钼矿 400425 16 VRSH Chevron 钼酸铵 413454 1421 Uniflex UOP 铁基纳米催化剂 435470 14（HCAT/HC）3 Alberta 多羰基铁、钼 400450 1415 目前，世界上具有代表性的浆态床加氢工艺很多，具体见表 1。这些典型工艺中，早期的有德国的VCC、加拿大的 CANMET、日本的 SOC、美国和日本共同开发的 MRH、委内瑞拉的 HDH 技术等。较新的浆态床加氢技术则以意大利 Eni 公司的 EST、Chevron 公司的 VRSH、UOP 公司的 Uniflex等工艺为代表，这些新型工艺取得了很大的进展，有望为实现浆态床技术的工业化提供很好的借鉴。1 浆态床加氢技术典型工艺 1.1 Eni 公司的 EST 技术25 EST 工艺是意大利 Eni 公司开发的用于处理高金属、高残炭值的重/渣油及油砂沥青的浆态床加氢技术。2003 年 Eni 公司在 Taranto 炼厂建立了处理量为 160 吨/天的工业示范装置，2005 年装置运转成功，EST 工艺的改质性能得到证实。近期，Eni公司已经决定在 Sannazzaro 炼厂开建日处理量为2800 吨的工业级运行装置，计划在 2012 年第二季度投产。EST 工艺的主要特点之一是原料适应性广。表2 列出了几种不同性质的原料油，包括常规原油的渣油、超重原油和沥青等在 EST 中型试验装置上的改质效果。从表 2 可以看出，各项工艺指标均达到了很高的水平：原料转化率99%，HDS82%，HDM99%，HDCCR95%，HDN41%。EST 工艺另一个特点是生产的灵活性，该工艺能够生产低硫和低芳烃含量的高质量减压瓦斯油，这种减压瓦斯油在市场需要时可以通过加氢裂化或催化裂化进一步转化为柴油或汽油，确保产品的灵活性。图 1 是 EST 工艺的流程示意图，从图 1 中可以看出，整个工艺过程分为加氢处理、产品分离和溶剂脱沥青 3 个单元。重质原料油、催化剂和氢气进入浆态床反应器底部，在反应器中，微晶辉钼矿在线分解成纳米级的 MoS2进行加氢转化，反应产物进入分离系统，回收气体、石脑油、中间馏分油和减压瓦斯油，未转化的塔底油进入溶剂脱沥青装置，萃取未改质的脱沥青油，未转化的沥青质和部分催化剂返回到反应系统进一步转化。EST 工艺的反应温度为 400425、反应过程氢分压为 16 MPa，操作条件比较缓和，但是重油/渣油改质效果却非常好，这一结果与其采用的抑制结焦技术和高效的催化剂密切相关。表 2 不同原料油 EST 工艺改质效果对比 原料性质 乌拉尔油 阿拉伯 重油 祖亚塔油 玛雅重油 阿萨巴萨卡油 密度/gcm3 1.0043 1.0312 1.0559 1.0643 1.0147 S 含量/%2.60 5.28 4.24 5.24 4.58 N 含量/%0.69 0.45 0.97 0.81 0.48 Ni+V/gg1 74/242 52/170 154/697 132/866 70/186 残炭/%18.9 22.9 22.1 29.3 13.6 改质效果 脱硫率/%86 82 82 84 83 脱金属率/%99 99 99 99 99 脱氮率/%54 41 51 52 47 脱残炭率/%97 97 98 96 95 转化率/%99 99 99 99 99 第 9 期 刘元东等：浆态床重油改质技术新进展 1591 图 1 EST 工艺流程示意图 1.1.1 EST 的抑制结焦技术 在重油转化过程中，随着反应的进行，原料油各组分的分布、组成和结构均发生了变化，作为分散相主体的沥青质变得更容易聚沉；同时，分散介质的分散能力则逐渐降低，与分散相之间在组成和结构上的差距扩大；作为介于两者之间能起胶溶作用的胶质，不仅数量减少，而且胶溶能力下降，不足以胶溶原料中的沥青质。由于上述三方面变化的综合影响，重油在转化到一定深度后，体系中沥青质的含量超过了能稳定地保持其胶体分散状态的限度，即图 2 中所示的稳定和转化极限点，胶体分散状态开始被破坏，部分沥青质聚沉而发生相分离，出现所谓的“第二液相”，“第二液相”进一步断侧链、脱氢、聚并后会结焦。EST 工艺在反应过程中，采用先进的控制系统，在反应物到达转化极限点之前停止反应，有效地抑制了反应器中结焦的生成，确保了装置的长周期运转。这一功能的实现，同样也有赖于 EST 工艺中浆态床反应器的温度监视和控制系统，该系统一共包含 71 个热电偶，其中 18 个位于反应器内部，53 个在反应器外部，控制反应器在反应过程中温度分布均一，防止局部温度过高导致结焦，影响装置正常运转。图 2 渣油加氢反应过程示意图 此外，EST 工艺采用了未转化油循环的操作方案，从脱沥青装置流出的未转化的渣油与芳香性较高的新鲜原料油混合，可以使循环油恢复胶体稳定性，经多次循环后系统达到稳定状态，从而实现了沥青质的再转化，避免了反应过程中的结焦。1.1.2 高效的催化剂 EST 工艺采用油溶性钼化合物微晶辉钼矿作为催化剂，反应过程中，钼基催化剂原位分解生成纳米级的催化剂颗粒，均匀地分散在原料油中，与氢气接触发生反应。原料油在反应温度下发生碳-碳键的断裂产生自由基，浓度高达几千 g/g 的催化剂可以有效防止自由基再结合进一步生成焦炭，因而大大地提高了加氢反应活性，抑制了反应生焦。图 3 是工业示范装置运行时取出的 MoS2催化剂的HRTEM 图。从图 2 中可以看出，大部分 MoS2呈现高度分散的单分子层结构，23 层堆垛结构仅占很少一部分，这种单分子层分散结构在整个反应过程中得以保持，为催化反应提供了极高的加氢活性，有效地促进了重/渣油的转化。1.2 Chevron 公司的 VRSH 工艺68 减压渣油浆态床加氢裂化（VRSH）技术是Chevron 公司开发的一种重油改质新工艺。该工艺可以将重油和超重原油转化为主要由汽油、喷气燃 图 3 EST 工艺中催化剂 MoS2的 HRTEM 图 化 工 进 展 2010 年第 29 卷 1592 料和柴油组成的混合油，转化率接近 100%。自 2003年以来，Chevron 公司一直在开发 VRSH 技术，目前已在加利福尼亚州 Richmend 研究中心的多套中试装置上采用宽范围的原料成功地进行了试验。2008 年，Chevron 公司在 Pascagoula 炼油厂建设加工能力为 18 万吨/年的预商业化装置，以试验重质油改质工艺的技术和经济可行性。1.2.1 多级串联反应器 图 4 是 VRSH 工艺的流程示意图。采用该工艺，重油或减压渣油与专用的催化剂制成淤浆，与氢气混合后在 410450 和 1421 MPa 条件下通过 3台反应器进行循环转化。少量的催化剂通过侧线连续分离、再活化后返回使用。VRSH 工艺的特点在于其多反应器的串联转化方式，这种运行方案基于原料油的完全转化，依靠多步反应/分离步骤的结合，使原料油中不同的轻重组分实现了分步转化，减轻了反应的苛刻度，在控制生焦的情况下实现了渣油加氢处理的连续操作。此外，在反应器 1 中反应完后，进入反应器 2 前，引入部分 VGO，这一做法的目的在于提高反应原料的胶体稳定性，抑制反应物结焦。加氢反应过程中，胶质和较轻组分加氢饱和速度快，而沥青质加氢饱和速度慢，极易断掉侧链余下芳香度极高的芳核，在饱和度越来越高的溶剂环境中溶解度越来越小，很容易发生沉积并进一步结焦。如果加入部分含芳香组分的 VGO，可以提高周围溶剂的芳香性，增加对沥青质的胶溶能力，减少其在反应器中的沉积。另外 VGO 中多环芳烃的部分加氢产物可以充当供氢剂，减少渣油热反应产生的自由基缩合，抑制结焦前体的生成，大大减少催化剂的积炭，降低失活速率，延长操作周期。这一做法与 EST 工艺的理论基础一致，虽然方式不同，但是却达到了相同的效果。1.2.2 催化剂循环利用 图 5 是 VRSH 工艺催化剂循环过程示意图，经低温、中温、高温三步硫化后的催化剂、H2和 H2S的混合气与原料油混合进入浆态床反应器（为简便起见，只画 1 个反应器示意）。加氢转化后，反应产物经分离罐处理，气体组分循环，液体组分进入分馏塔蒸馏分离，蒸馏塔底油一部分返回反应器进一步转化，较重部分则进入溶剂脱沥青装置，经过溶剂脱沥青后，含催化剂和镍钒等金属硫化物的残渣经过部分氧化区处理，金属硫化物转化为氧化物MoO3、NiO、V2O5，再经还原区还原，V2O5转化为 V2O4，然后经氨水溶解，MoO3与氨水反应而溶解，而 NiO、V2O4不溶解，这样就除去了金属镍、钒，最后经加热脱除多余氨气，催化剂钼实现了回收，再经过低温硫化、中温硫化、脱氨处理、高温硫化回到反应的起始状态，从而完成了催化剂的循环利用。图 4 Chevron 的 VRSH 工艺流程示意图 第 9 期 刘元东等：浆态床重油改质技术新进展 1593 图 5 VRSH 工艺催化剂循环过程示意图 1.3 UOP 公司的 UniflexTM工艺910 UniflexTM工艺的前身是20世纪70年代由加拿大矿产和能源技术中心（CANMET）开发的用于油砂沥青改质的 CANMET 工艺。1985 年，在 Montreal炼油厂的 25 万吨/年示范装置上进行了放大试验。实验采用硫酸亚铁和煤粉磨碎后作为添加剂，添加量为 5%（质量分数），以冷湖减压渣油为原料，反应温度 435455，反应压力 14 MPa，转化率可达 90%以上，反应后的残渣用作水泥厂的燃料油。2007 年，UOP 获得了 CANMET 加氢裂化工艺的许可权，研发出了 UniflexTM工艺。图 6 是 UniflexTM工艺的流程示意图。含有催化剂的原料油和循环氢在各自加热炉中分别加热到反 图 6 UniflexTM工艺流程示意图 应温度，然后进入浆态床反应器底部反应，转化完后产物经冷却进入一系列分离器，气体循环返回反应器，液体分馏得到馏分油和未转化的沥青残渣，部分减压重瓦斯油循环返回浆态床反应器进一步转化。UniflexTM工艺的反应温度为 435470，反应压力为 14 MPa。UniflexTM工艺采用铁基纳米分散催化剂，除了具备较好的加氢性能外，这种催化剂还具有巨大的比表面积，可以阻碍生焦前体的聚结，抑制中间相的生成，促进沥青质等大分子转化为小分子，减少生焦量。目前，UOP 公司正在研发第二代催化剂，使用这种催化剂可以比当前催化剂消耗量减少 50%，同时保持更高的催化性能。UniflexTM工艺反应后会产生较多的沥青残渣，约占进料的 10%，通常用作锅炉燃料。1.4 其它浆态床加氢技术 由于重油/渣油性质复杂和工程放大等问题，大多数浆态床加氢工艺处于中型试验或者工业示范阶段，有的甚至已经停止开发。主要原因有以下几个方面：操作压力太高（如 SOC 工艺和 VCC 工艺反应压力高达 2022 MPa）；催化剂为固体粉末，用量太大（3%5%），产生大量难以处理的固体残渣（如 CANMET 工艺和 HDH 工艺）；催化剂成本太高（如 M-Coke 工艺采用较贵的环烷酸钼催化剂）等。尽管如此，了解这些工艺的发展脉络和技术特点，可以为下一步的工作提供有益的借鉴。1.4.1 Veba Oel 公司的 VCC 工艺1112 VCC 工艺是在煤焦油加氢技术基础上开发起来的，所用催化剂为一次性使用的赤泥或褐煤。在化 工 进 展 2010 年第 29 卷 1594 反应过程中，含铁、镍的褐煤和焦炭磨细后形成糊状催化剂，与渣油混合成油浆，上流进入液相反应器，在 440485 和 1530 MPa 下，以一次通过方式转化。反应催化剂加入量在 5%左右，渣油一次性转化率保持在 95%以上。反应产物经分离后，残余大量的含有固体粉末的尾油，无法得到有效的处理。1983 年，Veba 公司在 Bottrop 炼厂建立了工业示范装置，1988 年，20 万吨/年的工业示范装置进行了工业放大试验。1993 年，VCC 工艺曾一度用于处理回收的废旧塑料，2001 年因经济效益低而停止运转。1.4.2 Intevep 公司的 HDH/HDHPLUS 工艺1315 HDH 工艺是委内瑞拉 Intevep 公司开发的用于转化重油/渣油的技术。HDH 过程采用以含 Ni 和 V的天然廉价矿物细粉作催化剂，加入量为 2%5%。操作条件较为缓和，反应温度 420480，反应压力为 714 MPa。不同原料油中型实验结果表明，500 时单程转化率可达 90%。HDH 工艺的反应产物经热分离器分出液体产物，含有用过的催化剂的底部物流进入催化剂分离系统。Intevep 公司声称，99%的固体催化剂可以从未转化的尾油中分离回收。最近，Intevep、IFP 和 Axens 公司联合开发了一种改进型工艺 HDHPLUS，这种新工艺适合处理杂质含量高的劣质重/渣油，可以脱除原料中的全部金属，与改进前工艺相比，新工艺的馏分油产率更高，残渣产生量大幅减少。HDHPLUS 工艺在委内瑞拉的 Puerto La Cruz 项目计划于 2012 年开工。1.4.3 Asahi 公司的 Super Oil Cracking（SOC）工艺1618 SOC 过程是由日本开发的减压渣油加氢裂化过程。SOC 工艺使用胶体分散型催化剂，主要成分为钼化合物、炭黑，金属钼具有较强的加氢作用，炭黑则对抑制结焦有良好效果。催化剂加入量以钼计为 10180 g/g，炭黑为 0.5%1%。反应器类型是管式反应器，体积小，投资少，反应时间短。典型的操作条件为：反应温度 470480，氢分压为 2022 MPa，一次性转化率超过 90%，而结焦率仅有 1%。由于原油价格下降，SOC 工艺一度停止运转，目前，该工艺的工业示范装置已经拆除。1.4.4 Headwater 公司的(HCAT/HC)3工艺1920(HC)3工艺最早是由加拿大 Alberta 公司开发的用于转化当地重油和油砂沥青的技术，目前，这一工艺改名为(HCAT/HC)3，并且由 Headwater 公司持有专利。催化剂主要成分为多羰基铁、钼等有机金属液体，易于溶解在渣油中，有利于大分子沥青质的接触和转化。典型操作条件为反应温度420480，反应氢压 715 MPa，液时空速0.22 h1。该工艺已于 20 世纪 90 年代初在中型连续装置上进行了试验。采用冷湖沥青作为原料，反应转化率为 60%98%。(HCAT/HC)3工艺也可以在低转化率下运行，用于重油的减黏改质，方便黏度较大的重油的管道输送。西北改质公司计划在加拿大 Alberta 省的 Sturgeon 建造一座重油改质装置，其中部分装置设计将采用（HCAT/HC）3技术。Headwater 公司 2005 年初开始承担其重油加氢裂化项目的反应器工程设计。1.4.5 中国石油大学（华东）浆态床加氢技术 1989 年中国石油大学（华东）在中国石油天然气总公司资助下开展浆态床渣油加氢技术的研究，2004 年在抚顺石油三厂建成 5 万吨/年工业试验装置，2007 年完成了克拉玛依常压渣油/蜡油循环方案和辽河渣油/蜡油循环方案工业化试验。该工艺具有投资小、渣油转化率高、轻油收率高和产品质量好等特点。中国石油大学（华东）浆态床加氢工艺采用铁、镍、钼多金属水溶性催化剂，原料油和催化剂混合后，边分散边硫化。采用新型的环流反应器，反应器床层处于全返混状态，反应温度均一，不需要注入冷氢。该工艺的典型反应条件为：反应温度 430470，氢分压 913 MPa，空速 0.51.0 h1。相对于新鲜进料，催化剂加入量为几百个 g/g，循环比视尾油循环或蜡油循环不同情况而定。2 浆态床加氢技术的讨论 从浆态床加氢催化剂的研究历程来看，浆态床加氢工艺可以划分为 3 个阶段。第 1 个阶段，研究者认为浆态床渣油改质过程主要以热裂化为主，催化剂和氢气的作用在于抑制渣油中沥青质和胶质等重组分生焦，同时在一定程度上促进加氢脱硫、脱氮、脱金属。这一时期的浆态床加氢大多采用“弱加氢型”固体粉末型催化剂，主要是廉价的天然矿物和工业废渣（如煤粉、褐焦煤、赤泥、天然矿石等）。这类催化剂的加氢活性很低，为了提高反应活性，催化剂添加量相对较多，一般为 3%5%。早期采用这类催化剂的浆态床加氢技术有 CANMET、VCC、SOC、HDH 等，这些工艺着眼于渣油的高单程转化率，催化剂一次性通过，不用回收，反应后第 9 期 刘元东等：浆态床重油改质技术新进展 1595 固体粉末则留在未转化的残渣中，难以利用和处理，还会造成环境污染。随着环保要求的日益严格和对重油转化认识的不断深化，研究者们意识到，浆态床加氢单纯追求高转化率已不能满足工业要求。从 20 世纪 80 年代开始，浆态床技术研究进入第 2 个阶段。这个阶段对于浆态床加氢反应的认识进一步深化，为了减少反应过程中的生焦，催化剂的加氢活性必须加强，因此，20 世纪 90 年代以来“强加氢型”均相催化剂的研究得到了迅速发展。均相催化剂主要分为两类，一类是油溶性催化剂，主要成分是含钼、镍、钨等具有高加氢活性的有机金属化合物；另外一类是水溶性催化剂，主要成分是钼、钒、钨等的杂多酸或杂多酸盐类化合物。均相催化剂在原料油中分散度高，加氢活性好，加入量少，可以有效地抑制生焦，提高馏分油收率。使用油溶性金属催化剂的代表工艺有(HCAT/HC)3、EST、M-Coke工艺。使用水溶性催化剂的则有Exxon公司用磷钼酸作催化剂的工艺，Chevron 公司的VRSH 工艺。虽然均相催化剂具有良好的反应效果，但是使用的金属活性组分钼、钨等价格较贵，成本太高。21 世纪以来，浆态床重油改质研究进入第 3 个阶段，对于重油加氢有了新的认识。重油是一个复杂的胶体体系，在转化过程中，一定的反应温度条件下，转化率与反应生焦率存在着一定的限度，如果超过这一界限，沥青质和胶质的沉降结焦是无法避免的，只有将反应控制在转化极限点之前，维持整个反应体系的动态平衡才能使重油得到逐级转化。这一阶段强调反应过程中使用高的催化剂加入量，采用未转化油循环，使原料油逐步转化的加工方式。采用这一思路的代表性工艺有 Eni 公司的EST 技术、Chevron 公司的 VRSH 技术和 UOP 公司的 UniflexTM技术。3 种工艺在催化剂形式、工艺流程、催化剂的回收处理等方面有所差异，但是均是在深入认识重油胶体体系稳定性基础上，保持合适的加氢裂化程度，维持整个胶体系统的平衡来实现重油转化的。EST 工艺采用独特的抑制结焦技术和在线分解的高浓度的微晶辉钼矿催化剂来确保反应体系在转化极限前反应，VRSH 工艺则采用多反应器串联，减轻反应苛刻度和中间加入芳香度较高的原料来调和的方式实现重油的逐级转化，其完整的催化剂回收系统提高了反应的连续性。UniflexTM工艺则采用专有的铁基纳米分散型催化剂，抑制重油中间相的聚集和沉降，严格控制临氢转化深度和“第二液相”的稳定性，使得连续操作具有可行性。虽然有部分未转化残渣，但是其利用因地制宜的方式，将残渣用作附近水泥厂的燃料油，同样实现了重油的综合利用。重油加氢改质的核心在于合理地控制转化深度，将沥青质等易于聚沉的大分子在保持整个胶体体系稳定的基础上逐步转化，避免其生成“第二液相”导致生焦。在工业实践上，采用保持一定单程转化率、高催化剂使用量、未转化油循环的处理方式，将催化剂与反应过程、工艺特点有机结合，有可能取得重油加氢改质的突破。前面所述的工艺已经作出了积极有益的工业探索，目前这方面的工作也有一些新的进展。一方面是渣油加氢反应与新反应体系的结合。郜亮等21将超临界水体系引入渣油加氢反应，改善了渣油反应的传质传热环境，终止热反应产生的自由基聚合，有效地溶解了生焦前体，大幅度地减少了反应过程的结焦，提高了渣油加氢反应性能。另外一方面是新型催化剂的研究，如前所述，高催化剂使用量的加工方案使得催化剂的循环利用成为必然，因此，可回收利用催化剂的研究也是一个重要方面。近来的研究表明，活性炭能够选择性吸附沥青质和有效分散生焦前体，终止自由基反应，可用作抑焦剂；同时，作为催化剂载体，其巨大的比表面有利于活性组分的分散和硫化，提高加氢活性和回收活性组分。将活性炭的抑制结焦性能和可以回收活性金属的特点结合起来，用于重油的加氢改质取得了良好的效果2224。3 展 望 虽然重油浆态床加氢技术已经取得了很大的进展，但是由于重油/渣油的复杂性，还有很多问题需要研究。浆态床加氢工艺的工业化，需要把重油的基本化学认识、加氢催化剂的合理设计和工艺过程的科学放大有机结合起来才能实现。结合最新浆态床技术的进展，未来的研究方向和发展趋势大体归纳如下几点。（1）重油胶体体系特性研究。重油是一个复杂的胶体体系，在反应过程中，涉及反应物各组分在数量、性质和组成上的匹配性，氢气在原料油中的溶解性，反应温度、转化极限和催化剂浓度的关联性，认清这些关键问题是有效控制浆态床反应器温度，解决反应生焦问题的基础。（2）浆态床反应器流体力学性质和传质过程的研究。浆态床加氢反应涉及气液固三相，研究浆态化 工 进 展 2010 年第 29 卷 1596 床内反应物料的流动与传质机制，可以为浆态床的设计开发与工业放大提供理论指导。（3）新型催化剂的研究。目前，许多浆态床加氢反应催化剂的活性组分是钼，成本依然很高，这就使得催化剂的回收和循环利用成为必然。开发新型催化剂，提高催化剂对沥青质等重组分的催化加氢效果，简化催化剂回收方式，减少催化剂用量，降低催化剂成本也是浆态床加氢反应的重要研究方向。（4）浆态床加氢反应的残渣利用和环境保护问题。早期的浆态床加氢工艺多数会产生一部分含固体粉末的残渣，较新的浆态床加氢技术虽然侧重于重油的全面转化，但是在实际的工业运转过程中，仍然会外甩部分尾油（一般1%），如何妥善处理和利用这部分残渣和尾油，避免环境污染也是一个重要的研究方向。符 号 说 明 CANMETCanada Centre for Mineral and Energy Technology ESTEni Slurry Technology(HC)3High Conversion HydroCracking Homogenous Catalyst HDHHydrocracking Distillation Hydrotreating MRHMild Residue Hydrocracking SOCSuper Oil Cracking VCCVeba Oels Combi-Cracking VRSHVacuum Residue Slurry Hydrocracking 参 考 文 献 1 梁文杰.重质油化学M.东营：石油大学出版社，2000：319-320.2 Montanari R，Rosi S，Panariti N，Marchionna M，Delbianco A.Convert heaviest crude&bitumen extra-clean fuels via EST-Eni slurry technologyC/NPRA Annual meeting，San Antonio，USA，2003.3 Biasca F E，Dickenson R L，Chang E，Johnson H E，Bailey R T，Simbeck D R.Upgrading heavy crude oils and residues to transportation fuels：technologyR.California，USA，SFA Pacific Inc，2003.4 Marchionna M，Delbianco A，Panariti N，Montanari R，Correra S.Process for the conversion of heavy charges such as heavy crude oils and distillation residues：US，2003/0089636 A1P.2003.5 Montanari R，Marchionna M，Panariti N，Delbianco A，Rosi S.Process for the conversion of heavy feedstocks such as heavy crude oils and distillation residues：US，2006/0175229 A1P.2006.6 Lopez J，Pasek E A.Heavy oil hydroprocessing with group VI metal slurry catalyst：US，4970190P.1990.7 Farshid D，Renolds B.Integrated in-line pretreatment and heavy oil upgrading process：US，2007/0138058 A1P.2007.8 Farshid D，Renolds B.Process for upgrading heavy oil using a highly active slurry 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