1、 综 述 石油规划设计 2004 年 11 月 5 * 李 超，男， 1965 年生，高级工程师。 1987 年毕业于黑龙江大学化学 系，一直从事石油化工情报调研工作，发表论文 7 篇。通信地址：大庆市卧里屯大庆石化公司研究院， 163714 李 超 * 张志华 胡 胜 赵庆龙 大庆石化公司研究院 李 超 等 . 国内外加氢技术特点及发展趋势 . 石油规划设计， 2004 ， 15 （ 6 ）： 5 8 摘 要 国内外加氢裂化工艺技术各具特色。对国内外的汽油、柴油、润滑油基础油的加氢处理工艺及在工艺中采用的催化剂性能进行了论述和分析。针对国内在加氢工艺和催化剂研发及应用方面与国外存在的差距，提
2、出了我国在加氢处理工艺方面的发展方向。我国应对装置能力、加氢裂化、汽油加氢、柴油加氢、润滑油加氢等工艺进行重点研究。 关键词 世界 中国 原油 汽油 柴油 润滑油 加氢 工艺技术 催化剂 分析 研究 加氢是炼油化工中最重要的技术之一，它已广泛地用于加工气态烃到渣油的各种石油馏份。随着原油的重质化、劣质化和炼油产品质量、环保要求的日益提高，迫使加氢技术向更高的水平发展。 加氢技术分析 目前，全世界加氢装置的能力已达到 237 965万 t/ a ，占原油蒸馏总能力的 54% 。自 20 世纪 90 年代，世界主要炼油大国催化加氢工艺发展迅速，其增长率远高于催化裂化、热加工和催化重整等二次加工能力
3、的增长率。 2003 年世界主要国家原油加工能力及加氢能力见表 1 。 发达国家的加氢装置能力占原油蒸馏能力的比例均在 42% 以上，美国高达 80 ，日本高达 97% 。相比之下，我国加氢能力占原油蒸馏能力的比例仅为 11.17% 。尽管近年来我国一再扩展加氢能力，但由于加氢技术在整个炼油能力中的应用不足，导致油品质量差，产品结构不合理，制约了炼油工业的整体发展。 在装置规模方面，国外先进水平的馏份油加氢处理量最大可达到 500 万 t/ a ，国内最大为 220 万 t / a ；在装置能耗方面，国外一般均约在 2 000 MJ/t ，国内大约在 3 000 MJ/t ，最高的达 4 45
4、8 MJ/t ；在先进控制方 面，国外优于国内。 加氢工艺及催化剂 1 国内外加氢裂化工艺及催化剂对比分析 加氢裂化是调整油品结构的重要手段之一。国内外的加氢裂化技术已基本成熟，但随着催化剂及工艺的水平不断提高，也逐渐形成了各自的特点。表 1 2003 年世界主要国家原油加工能力及加氢能力 加工能力（万 t/a） 国家或 地区 炼油厂 （个） 原油 减压蒸馏 焦化 热加工 催化裂化 催化重整 催化加氢 美 国 132 83491 39420 12560 164 29316 15071 71865 俄罗斯 42 27177 10201 468 1989 1720 3333 11888 中 国 9
5、5 22641 212 16 83 0 4638 675 2530 日 本 33 23514 8813 514 0 4556 3141 23899 韩 国 6 12720 1669 105 0 929 982 5946 德 国 16 11447 4371 438 1068 1786 1705 12339 意大利 17 11567 4298 248 2265 1602 1214 7779 世界总计 717 410278 142346 23135 19623 74509 48513 237965 国内外 加氢 技术 特点及 发 展趋势 6 石油规划设计 第 1 5 卷第 6 期 综 述 其技术水平
6、的差别，主要表现在： 进料来源方面，国外要比国内的更为广泛； 工艺灵活性方面，国内与国外工艺各具优点。 国外，如： Mobil 、 Akzo Nobel/Nippon Keljen 、MW.Kellog 和 Fin e Resea r ch 4 家公司联合推出的MAKFining 中压加氢裂化技术。该工艺有较大的灵活性 ，可以最大限度提高中间馏分油（航空燃料、柴油）的收率，生产满足环保要求的清洁柴油。其原料方案灵活多样，可以将脱沥青油（ DAO ）和焦化蜡油（ CGO ）直接作为进料，并可采取组合工艺，设计生产最需要的产品等。 国内，中国石化开发的一段串联、两段和单段单剂等工艺，具有灵活性大、
7、适应性强等特点。如：采用加氢精制 加氢裂化一段串连的中压加氢改质技术（ MHUG ），可根据不同用户对产品要求的不同，选择不同类型的催化剂和工艺条件，控制不同的单程转化率；并可按一次通过、中间馏分或尾油部分或全部循环方式运行，循环切割点也可以根据 需要灵活设定。 目前，国外高压加氢裂化技术已经成熟，国内中压加氢技术已经处于世界领先水平。国内在原料处理能力方面与国外有较大差距，即使是高压加氢裂化，进料也只能是直馏 VGO 。 DAO 和 CGO 的成本远远低于 VGO ，通过加氢裂化后得到的产品质量基本相同，经济效益相差悬殊。 2 国内外汽油加氢处理工艺及催化剂对比分析 为适应燃油新标准，发达国
8、家近年仍以选择性加氢脱硫为主，成熟的技术有 I FP 公司的 P ri m G及改进后的 P ri m G + 、 Exxon Mobil 公司的 Scnf 1 ning等。近年来国外对脱硫、降烯烃及保持辛 烷值等为目的的新工艺及催化剂开发上进展较快，技术灵活多样，工艺条件温和，原料范围广，新型催化剂种类繁多，产品质量高；一般脱硫率 95% ，辛烷值 损失 1.5 ，产品烯烃含量一般低于 35% ，氢耗低。如：Exxon Mobil 公司与 AKZO 公司共同开发了主要采用RT - 225 催化剂的 SCANfining 工艺；其特点是把全馏分催化汽油分为 3 个组分，采用即用脱硫醇、选择性加
9、氢脱硫（或非选择性加氢脱硫）的方法，得到低硫高烯烃含量的催化轻汽油、硫和烯烃含量中等的催化中汽油和高硫低烯烃含量的催化重汽油。Mobil 公司开发的 OC TGAIN 技术，采用 OCT - 125催化剂，具有烯烃饱和活性低、烷烃异构化活性高等特点，可进行全馏分汽油加氢脱硫，硫含量可降至 100 m g/L ，甚至更低，辛烷值损失也很少。 国内 RIPP 、 FRIPP 两个研究院在借鉴上述国外先进技术基础上，先后开发了 RSDS 及 0CT - M 等技术。其特点是可根据不同产品质量要求，在馏程上做进一步优化，以使效益达到最佳。在催化裂化汽油选择性加氢脱硫、催化汽油加氢异构降烯烃、催化裂化原
10、料加氢预处理等工艺技术和新型、高效催化剂开发方面国内进展比较缓慢。 3 国内外柴油加氢处理工艺及催化 剂对 比分析 国外，近年在生产高十六烷值、低密度柴油两段加氢技术方面有较大的突破。比较有代表性的有：IFP 公司推出第一段加氢处理以 Ni - Mo 催化剂为主，第二段采用高活性贵金属催化剂（ LD - 402 ）的工艺，可得到硫 50 m g/L 、芳烃 10% 、十六烷指数 57 的优质柴油。丹麦托普索公司开发了两段加氢工艺，用 TK - 907 和 TK - 908 芳烃饱和催化剂，芳烃含量可降低 10% ，十六烷值约提高 2 个单位。 AKZO 公司用非贵金属体系催化剂，在氢分压 10
11、 MPa 的条件下，加氢后所得产品芳烃 10% ，十六烷指数增加15 个单位。美 国 UOP 公司开发的 Unif 加氢处理工艺，第一段为加氢脱硫（ HDS ）、加氢脱氮（ HDN ），一段流出物经汽提除去 H 2 S 、 NH 3 后，进入第二段加氢脱芳烃（ HAD ）；第二段用贵金属 AS - 250 催化剂，使生成油的十六烷值较高。 国内，先后开发了中低压、一段加氢工艺，但主要以开发性能优良的催化剂为主。石油化工科学研究院开发的 DDA 技术，采用两段加氢工艺，生产低硫、低芳柴油（硫 30 m g/L ，芳烃 10% ，多环芳烃 1.0 % ）。抚顺石油化工研究院开发的两段加氢处理劣质催
12、化裂化柴油的技术（ MCI ），一段采用FH - 5 催化剂 ，二段采用具有开环功能的 3963 催化剂，在整个加氢过程中很少发生裂解反应。因此，MCI 工艺的液体收率高，气体及石脑油收率低，在提高柴油十六烷值 10 15 的情况下，保持 98% 的高收率。国内仍然存在硫含量普遍偏高（ 500 m g/L ）、十六烷值低（ 40 50 ）、氧化安定性差等问题。 另外，国外在开展催化剂中含有分子筛的柴油加氢使用技术研究方面也已趋于成熟，而国内在此方面的研究还未见报导。 4 国内外润滑油基础油加氢工艺及催化剂对比分析 由于受到润滑油基础油原料来源和产品质量提高的影响，发达国家的润滑油基础油生 产已
13、经由传综 述 石油规划设计 2004 年 11 月 7 统的溶剂法向加氢法发展，近 80 的基础油是加氢法生产的。主要有 Chevron 公司和 Exxon Mobil 公司的加氢异构处理生产 API 类、 API 类润滑油基础油（以下简称 类油、 类油）技术。 而国内在加氢法生产润滑油基础油技术方面明显落后于国外，大部分仍采用传统的溶剂精制工艺来生产润滑油类基础油，只有中国石油拥有 3 套润滑油加氢和异构脱蜡装置来生产、类润滑油基础油。其自主研究的加氢异构脱蜡催化剂水平接近于 Chevron 公司的 ICR - 408 。 （ 1 ） Chevron 公司的异构脱蜡（ IDW ）工 艺 Ch
14、evron 公司于 20 世纪 90 年代初推出异构脱蜡（ IDW ）工艺，提高了基础油收率，改善了基础油的低温性能，产品达到 API 类油或 API 类油标准。工艺过程主要包括反应部分和产品分馏两大部分。反应部分：原料油 加氢预处理（ HDT ） 异构脱蜡（ IDW ） 加氢后精制（ HDF ）；产品分馏：常压分馏 减压蒸馏。其催化剂功能主要包括酸性功能和加氢 脱氢功能，酸性载体（ SAPO - 11 和ZSM - 5 组成的分子筛）提供异构化 裂化的酸性位，金属位（贵金属）提供加氢 脱氢功能。其主要特点是原料适用范围广（如蜡膏都可以生 产高黏度指数的润滑油基础油）；目的产品的收率和黏度指数
15、高；润滑油基础油产品收率高，可达到 VGO 原料的 50 以上。 Chevron 公司的异构脱蜡技术先后在 Richmond炼油厂、 Petro Canada 、 Excel 、 SK Corporation 、 Neste 、Glimar 和大庆炼化等公司工业应用，其中 4 家可生产 API 类基础油。 第一代催化剂（ ICR - 404 ）用于 C hevron 公司的炼油厂。第二代催化剂（ ICR - 408 ）主要提高了催化剂的耐硫、氮能力，产品收率有所提高，但 V.I.略有降低（ 1 2 ）； ICR - 4 08 在 SK 公司使用 6 年，卸下后依然完好。第三代催化剂（ ICR
16、- 418 ）是于2003 年推出并应用于 SK 公司，于 2004 年应用于波兰的 Glimar 公司。该催化剂与 ICR - 408 比较，性能有了较大的改进，主要表现在：以 100N 为原料生产类油，收率提高 1% 3 ， V.I. 增加几个单位；以 100N 为原料生产类油，收率提高 1% 3 ；以 500N 重质原料，生产类油或类油，收率提高 4 以上， V.I. 增加 2 个单位以上。第四代催化剂（ ICR - 422 ）于 2004 年推出并应用于 SK 公司，并将在上海高桥和大庆炼化公司应用。该 剂最大的特点是不需要钝化，与 ICR - 418 相比，活性明显提高，能保证基础油
17、收率，提高了适应能力，如大空速等，但不能长期使用；活性高出 10 15 ，但仍不能加 工150BS 。加工 650SN 原料时，反应温度低 10 15 ，润滑油收率 83 。重质基础油收率 69 。 （ 2 ） Exxon Mobil 公司的 脱蜡 （ MLDW MSDW ）工艺 Exxon Mobil 催化脱蜡（ MLDW ）工艺是世界上首先被采用的加氢脱蜡（取代溶剂脱蜡）生产润滑油的工艺技术， 1981 年首套工业装置投产。针对Chevron 推出的 IDW 工艺， Exxon Mobil 公司研制出其选择性脱蜡（ MSDW ）工艺。该工艺过程可使蜡分子异构化和有选择地加氢裂化，并于 19
18、97 年在新加坡 Jurong 润滑油厂应用。所用原料是加氢处理过的溶剂精制油、润滑油型加氢裂化油和燃料型加氢裂化油。 MSDW 工艺使用 2 种催化剂，即 MSDW - l和 MSDW - 2 。 MSDW - 2 是 Exxon Mobil 公司为 MSDW 工艺开发的第二代催化剂，其目标是进一步提高目的产品的收率和黏度指数。该催化剂 1999 年用于新加坡Jurong 润滑油厂，过程使用的原料为加氢裂化油。 5 催化剂管理技术对比分析 国内，在 加氢催化剂管理技术方面与发达国家还有一定的差距。如：国外自 80 年代初开始在催化剂装卸速率低、器外预硫化及再生技术等方面向控制与管理要效益。经
19、过多年研究，现已达到很高水平，特别是在催化剂器外预硫化方面水平更高。国内由于种种原因，一直未能普遍采用。国外的加氢裂化过程中的多环芳烃的控制和管理技术已基本成熟，而国内基本还没有掌握。国外在改善催化剂性能方面还有其他新的动向，如配套部件采用超临界相加氢技术、超重力分离等，其与催化剂组合使用，产生的效果更为理想，并已在大豆油加氢、脂肪醇加氢等方面成功应用。国内未见报导。 建 议 从上述对比分析看出，国内加氢技术与国外先进水平相比并不占优势，在某些新技术开发方面还相对滞后。因此，国内的加氢技术研究应加大研发力度。 1 在装置能力方面 主要提高单套装置加氢处理量，降低能耗，开发先进的控制技术及优化方
20、案。 8 石油规划设计 第 1 5 卷第 6 期 综 述 2 在加氢裂化方面 主要开发以生产最大量中间馏分油和提高劣质柴油十六烷值为目的的加氢裂化改质技术和加氢精制 - 裂化 - 异构化组合技术。 3 在汽油加氢方面 以脱硫和降低烯烃为主，发展催化裂化汽油选择性加氢脱硫、催化汽油加氢异构降烯烃、催化裂化原料加氢预处理等工艺技术。加快研 发新型、高效催化剂，不断提高催化剂的活性、选择性和稳定性。采用多种手段相结合，生产低烯烃、低硫、高辛烷值清洁汽油。 4 在柴油加氢方面 以劣质柴油全部经加氢精制或改质为主，开发加氢新工艺及催化剂，以达到深度脱硫、脱芳烃，提高十六烷值。如：两段加氢深度脱硫脱芳工艺
21、、临氢异构降凝催化剂、超低硫、脱芳、脱氮三效催化剂等。同时，开展催化剂中含有分子筛的柴油加氢使用技术的研究。 5 在润滑油加氢方面 以开发生产黏度指数很高、超高的 、类润滑油基础油 加氢工艺及催化剂为主，重点开发新催化材料，合成新型分子筛。 参 考 文 献 1 2003 年世界主要国家原油加工能力统计 . 国际石油经济 . 2004 ， 05 ， 62 63 2 D. M. Altrichter . Shell Chemical Company LP . New Catalyst Technologies for Increased Hydrocracker Profitability and
22、 Product Quality . N PRA Annual Meeting . March 21 23 ， 2004 .3 22 3 Visnja A. Gembicki Marketing Manager UOP LLC . The Role of Hydrogen in Clean Fuels Strategy . N PRA Annual Meeting . March 21 23 ， 2004 .3 28 4 Survey of Petroleum Refining Technology for High - quality （ Ultra - low Sulfur Content
23、 ） Diesel Fuel . Yutaka Mukai ，Toshiaki Hisamit su ， Technology Department ， Petroleum Energy Center （ PEC ） . July 1 1 1 3 ， 2003. 3 14 5 J. Ross Bruno Domergue ， Laurent Watripont Scott Graeme Akzo Nobel Catalysts ， LLC . A dvanced solute ions for paraffin isomerization. N PRA Annual Meeting . Mar
24、ch 21 23 ， 2004 .3 27 6 Jerry Mayer Isocracking Technology Manager ChevronTexaco Richmond . THE ALL - HYDROPROCESSING ROUTE GROUP II AND GROUP III BASE OILS ： ONE COMPANY S EXPERIENCE . N PRA Annual Meeting . March 21 23 ，2004 .3 9 7 2001 Question and Answer Session on Refining & Petr ochemical Tech
25、nology Answer book. October 10 - 12 ，2001 Hilton Hotel & Towers Chicago ， IL ， Question 7 10 ，8 14 8 T. Reid, K. Kunz, S. Mayo Akzo Nobel Catalysts LLC ，Houston ， Texas . OFF - SETTING THE COST OF ULTRA LOW SULFUR DIESEL . N PRA Annual Meeting . March 21 23 ， 2004 .3 16 9 Magnus Hrrd. Hydrogenation
26、of oleo chemicals at supercritical single - phase conditions ： influence of hydrogen and substrate concentrations on the process ， Applied Catalysis A ： General 210 （ 2001 ） 207 215 10 DRAFT final report technology roa dmap catalysis June 2001. Ir. F.A. Roerdink holder （ project leader ）， 22 27 收稿日期
27、： 2004 - 02 - 24 编辑 ： 马三佳全国勘察设计注册工程师石油天然气专业管理委员会网站现已开通，网址： http:/，欢迎阅览。 全国 勘 察 设计注册 工程师 石油天然 气 专业 管理 委员会 网 址 Petroleum Planning & Engineering Vol.15 No.6 Nov. 2004 49 Sustainable Development Routes for Chinas Petroleum and Petrochemical Industries Qian Bozhang The Chinese petroleum and petrochemical
28、 industries may continue the development in following fields. The domestic oil and gas outputs have to increase continuously. Sino-foreign cooperation can speed up the development of domestic oil and gas fields. Oil and gas import irrigation ditch should be expanded overseas. The petrochemical indus
29、try should accelerate its efforts for development of scale management of refinery and petrochemical plant. The oil strategic reserve system should be established as quickly as possible. Chinas petroleum and petrochemical industries should further explore the contestable position in the worldwide pet
30、roleum industry. Developing Prospect of Hydrogenation Technologies at Home and Abroad Li Chao， et al. The hydroprocessing technologies and the properties of catalysts for gasoline， diesel， lube oil and base oil at home and abroad are reviewed. There are some differences in hydroprocessing technology
31、 and catalysts between China and foreign countries. Some suggestions for developing hydroprocessing technology in China are presented. It is important to accelerate the research on the capacity of devices，hydrocracking process and hydroprocessing technologies for gasoline，diesel and lube oil in Chin
32、a. Styrene Market Analysis and Development of Styrene Technology Chen Guohui The worldwide styrene capacity has superabounded as a whole. However， styrene consumption in Asia， especially in China， keeps increasing in recent years. China will consume about 4.2 million tons of styrene in 2005， while t
33、he corresponding styrene productivity of China will be only 2.9 million tons per year. So， a large amount of styrene has to be imported. China should closely follow the development of worldwide styrene technology， such as CDTECH technique，“ Smart” technique and distillation technique of pyrolysis ga
34、soline. Moreover，China should quicken the research of own styrene technology， increase styrene capacity by building new settings or expanding existing devices and fully utilize dry gas produced from refinery and the styrene resource in pyrolysis gasoline to satisfy domestic market demand. An Effecti
35、ve Way for Enhancing Economic Benefit of Oil Field Development Zhao Zhongliang Daqing oil field development is gradually turning to the periphery area with low reserves and difficult exploitation at present. Fore more years， the ground construction of oil field is slower than the underground develop
36、ment. The poor condition of surface leads to increase in the investment of ground construction. Some examples show that integrated construction of ground with underground can decline the cost of ground construction and enhance the economic benefit of oil field development. Optimum Selection of Pipel
37、ine Route by Means of Decision Support System Hu Yan， et al. The optimum selection of pipeline route is related to multi-factor decision. At present， a sort of multi-factor decision technology， namely analytic hierarchy process， has been developed and used for pipeline decision support system. The a
38、pplication of RS and GIS to comprehensive evaluation of pipeline route selection between Jingbian and Zhengzhou section in the West-to-East Gas Transmission Project in China was introduced. Considering the characteristics of this area, taking RS as the basic information source and GIS as technologic
39、al support， a comprehensive evaluation system for the pipeline route is established. The system includes twelve data layers such as length of pipeline， traffic conditions， crossed barrier and terrain. The spatial analyses and statistic of each topic were carried out. By means of Analytic Hierarchy P
40、rocess（ AHP） and experts knowledge， the administrative level analyses are used for weight defining and sequence arrangement of all elements. All stand-by routes are objectively evaluated with this system. The best route is determined. Optimization of Gathering Pipeline Network in Gas Field Xu Guodon
41、g， et al. Some defects existed in the application of the current multilevel optimization methods for optimizing gathering pipe network. A new concept of “flow length” is introduced， in consideration of the arrangement optimization of pipeline network as a whole. In this way，the optimum design is mor
42、e reasonable and close to the practice of production. The elevation difference is considered in the calculation of distance between gas wells and gathering station. The applied example proves that the optimization project is right， and algorithms for the arrangement optimization is feasible. Control
43、 of Budget Estimation Quality and Development of Network in the Engineering Design Fu Zhiling， et al. A project cost database system for oil fields is established to improve the quality of the budget estimate-making. The computer network is used to realize the direct generation of the budget estimat
44、ion from the listed amount of project design. A discriminating system for budget estimatio n quality of engineering design is developed. The collection and arrangement methods for the basic cost information of project design are described. The establishment of database， the network construction as w
45、ell as development and application of computer software are discussed. Development Trend Of Oilfield Automation Technology Zhang Jianhua， et al. The development in computer technology, information technology and internet technology provides new opportunities for oilfield automation. New automation s
46、ystems using JAVA and WEB software become the principle control methods for establishing the main information platform. At the basic level， the PLC is replaced by a PC， which becomes the major factor for reducing control system costs. The computerized alternatives will replace the conventional contr
47、ol panels. Local data bus technology changed the DCS control system. At the network level, the unified management and operation control system can make data flow of management and operation achieve a seamless connection and will be applied to both hard-wired and wireless systems. Additionally， the c
48、ontrol networks can make use of high-speed Ethernet technology. At the practical level， the use of real time data is widespread throughout the network. Originally， these data were only used in a monitoring function but now they are used in conjunction with ERP and GIS ， which becomes the essential characteristic of the automation for the control system. Information Management System Applied to Zhongxian-Wuhan Gas Pipeline Transmission Project Zhang Xinjia， et al. Zhongxian-to-Wuhan gas pipeline transmissio n project has some problems such as high cost， long construction period
