加氢裂化技术最早开发于20世纪50年代,至今已有60多年的发展历史。总体来看,其发展过程主要分为3个阶段:50年代末一60年代末;60年代末一90年代;90年代末至今。不同发展时期加氢裂化体现出不同的技术特点,这主要取决于当时的技术发展水平,整个石油工业发展状况(尤其是催化裂化技术)及油品的历史需求。
1 国外的加氢裂化发展过程
20世纪初,德国人利用加氢裂化技术将煤转化成液体燃料,主要为了满足紧缺的燃油供应。1925年首次建成以褐煤焦油为原料加工生产燃料油的加氢裂化装置。1944年后,德国国内的94%航空煤油和46%的石油产品都是依靠加氢裂化工艺生产的。当时世界卜的先进国家英、法、日都试图研发与煤制油相关的工艺和技术,美国则以石油工业为基础,发展石油馏分的加氢裂化技术。一般情况下,由煤制燃料油的加工难度较大,温度高达380550℃,压力高达2070 MPa。显然工艺条件苛刻,技术复杂、设备投资大、运行成本高、装置的安全维护难度大,因此限制了煤制燃料油技术的发展。煤通过加氢技术制取液体燃料的成功使炼油工业的大国意识到,低氢碳比的固体烃类在高压高温临氢的条件下,转化为高氢碳比的液体燃料是燃油来源的有效途径。
20世纪40年代,催化裂化技术问世并较快发展起来,各国开始使用重质油催化裂化生产汽油。虽然所得汽油品质不高,但反应条件缓和,投资少,利润高,使加氢裂化技术一度受到冷落!3' c 40年代末50年代初,火车发动机基本卜转换成了柴油机车,不再使用蒸汽为动力,大量开采的天然气使重质油用量减少,催化裂化装置的过度发展导致难转化循环油过剩,汽车发动机的更新换代和燃油高标准的实施等,都迫切需要一种新的技术将难转化的原料油加工成优质的汽、煤、柴,这使得加氢裂化技术迎来了新的发展机遇。1959年Chevron公司研发出加氢异构裂化工艺技术,以石油重馏分为原料在里奇蒙炼厂实现工业生产,其开发的催化剂要求反应条件为温度200400℃,压力3.514 MPa。大大降低了生产难度和设备投资。1960年“Lomax"加氢裂化工艺问世,开发者是UOP公司,随后Unionoil公司也推出了自创的工艺技术“Unicacking"工艺。
20世纪60年代末,加氢裂化以发展成较成熟的炼油技术,广泛应用于炼油工业。世界先进的炼油公司相继开发出7种加氢裂化技术和9种不同的生产工艺;其催化剂的性能明显优于早期催化剂,活性、稳定性都得到了明显的提高,生产成本大大降低,运行平稳率增加,装置也更安全。加氢裂化装置生产的石脑油辛烷值较高,经过简单的调和即可满足当时的标准,生产的航空煤油和低凝柴油都表现出较高的燃烧性能和稳定性,尾油也作为润滑油基础油被使用,实现较高的经济价值。1967年至1972年,加氢裂化装置数量在美国得到迅速增长伙70年代中期,催化裂化技术得到推广,由于其使用分子筛催化剂,对重质油适应性更好,反应过程不需要氢气,不需要高压,成本较低,抑制了加氢裂化的发展。70年代加氢裂化已成为炼油工业中不可或缺的工艺技术,随着更高效催化剂的研发,更重质原料的加工转化成为可能,其液相收率相比其它二次加工过程较高,体积分数可达95%}97%。加氢裂化是增产石脑油、喷气燃料、清洁燃料最重要的途径之一。
2 我国的加氢裂化发展过程
20世纪50年代,我国重建页岩粗柴油高压加氢技术,随后发展使用固定床加氢转化页岩油技术,同时研究低温干馏煤焦油加氢裂化技术以满足我国的工业发展要求。60年代中期,我国炼油工业开始发展,自主研制出107 , 219无定型加氢裂化催化剂和H-06沸石催化剂。1966年首次在大庆炼厂建成了加氢裂化装置,装置生产能力40万t/a,以大庆原油的常三线/减一线馏分油为原料油加工生产喷气燃料和一50#Q氏凝柴油,成为我国炼油技术发展的标志性事件,是我国现代加氢裂化技术起步的里程碑。1972年一1976年,我国相继引进2套加氢裂化工艺,并于80年代末分别应用于4套加氢裂化装置。
80年代中期,齐鲁石化公司引进140万t/a重油加氢联合装置,并于1992年开车成功,投产运行。80年代末,抚顺石化研究院开发了中压加氢裂化技术与缓和加氢裂化技术,荆门和齐鲁胜利炼油厂分别采用以卜技术实现了工业生产。90年代初,我国首次自行设计一套单段串联全循环加氢工艺,并在镇海炼化公司建设运行。国产化加氢技术逐渐推广,相继在抚顺、镇海、辽阳、吉林、天津和山东等地独认建设多套国产加氢裂化装置。截至2010年,我国在役加氢裂化装置35套,加工原料油年产量达到4 900万。
3 结束语
纵观炼油工业发展历史,加氢裂化技术基本卜以满足不同时期不同的油品需求为推动力,以不断研究加氢裂化反应机理为主要途径,以日新月异的催化剂合成技术为主要基础,以先进的工艺技术为开发目标,得以产生并快速发展。