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上期文章重點分析和探討了世界煉油市場趨勢、及懸浮床加氫裂化技術的渣油全餾分。接下來，本文將根據 VCC 技術的歷史和經驗，來闡述化學工藝、工業(yè)經驗、裝置可靠性和該技術當今的適用性。

VCC 懸浮床加氫

裂化技術的歷史

懸浮床加氫裂化和VCC技術的起源可以追溯到1913年，當時Freidrich Berguis取得了第一項煤液化工藝的專利。1931年Nobel Laureate證明在氫氣條件下，如果溫度和壓力足夠高，煤可以轉化為液態(tài)。

1927年～1944年，12套工業(yè)裝置在德國建成并投入運行，把煤、煤焦油和煤焦油瀝青等原料轉化成100,000 桶/天的運輸燃料，滿足了當時的需求。數據記錄顯示，這些裝置的產量始終保持在設計產能以上，并且能夠在極困難的條件下達到90%以上的在線率。當了解懸浮床加氫裂化的基礎化學和操作特點后，就可以理解為什么該技術具有如此顯著的高可靠性。

1945年，部分上述裝置在拆卸后運送到東歐國家，包括蓋爾森基興6套生產線在內的剩余裝置改建為煉廠減壓渣油處理設備，處理能力10,000桶/天。上世紀50年代中期，意識到對懸浮床加氫技術產品進行溫和的加氫精制能生產較高品質的餾分產品，該工藝加入了整合的第二段固定床反應器。本質上說，懸浮床加氫裂化和固定床加氫精制的整合是現今所熟知的VCC工藝的起源。

以整合模式運行的渣油處理裝置一直運行到1967年，因原油價格走低（2美元/桶）和政府補貼終止而被迫停車并于隨后拆卸。過低的原油價格、渣油可以作為燃料油銷售、高氫含量餾分油的較低質量要求導致VCC技術的經濟性下降，淡出了煉廠選擇渣油加工技術的視野。

由于原油價格在20世紀70年代的原油禁運之后上漲，VCC工藝再度受到重視。在博特羅普新建了一個處理能力3,500桶/天的工廠，該工廠于1981年開車。此外，兩個小試裝置和一個中試裝置（200桶/天）也相繼建立并投入運行，以測試多種原料，包括渣油、瀝青和煤。原油禁運結束后，全球原油價格大幅下滑。

這些裝置運行至2001年。因原油價格持續(xù)走低（<10美元/桶）和天然氣價格大幅增長，位于博特羅普的裝置停車關閉。加氫技術的經濟性再次消失。

近年來，由于人口大國——中國和印度經濟大幅增長8%，改變了市場的供需狀況，原油價格再度快速上漲。不同于以往因人為原因（例如戰(zhàn)爭或者禁運）導致的上漲，此次價格上漲態(tài)勢可能會長期持續(xù)下去。

在BP收購Veba公司后，VCC技術已成為BP先進煉油項目的必要組成部分。2008年BP設計、建造并試車的一套全新VCC中試裝置目前已經就緒，該裝置位于美國內珀維爾的BP研究基地。

懸浮床加氫裂化

技術的化學工藝

懸浮床加氫裂化技術已經過數十年的可靠實踐，但歷史上從未作為渣油升級改質技術得到廣泛采納。該技術的優(yōu)勢在于接近100%的渣油轉化率（>95 wt%）、高瀝青質轉化率（>90 wt%）和高質量餾分產品，但耗氫量大。

任何技術選擇都必須適應當時的市場條件，其關聯(lián)性深深植根于分子管理原則。該方法的核心內容是在原油加工的每個階段選擇適合的技術，以最大化每個原油分子的價值，實現最大化的煉油利潤。

簡單地說，減壓渣油包括飽和分、芳香分、膠脂和瀝青質（SARA四組分分析）。渣油加工的困難程度、操作苛刻性（壓力和溫度）、耗氫量和需要的資本投資會隨碳數的增多而提高。從分子水平仔細觀查渣油可以發(fā)現，瀝青質是渣油中最重的組分，是構成渣油貧氫組分的最主要物質，包含所有的雜質。在做出大規(guī)模投資決定前必須考慮以下問題：轉化最重的分子是否值得？對最重的分子進行加氫是否具有經濟性？是否生產石油焦或燃料油等其他產品？是否需要生產精品、超低硫餾分產品？

不改質、部分改質或者全部改質這些分子的經濟性由原油價格、天然氣價格和資本投資等基本因素決定。歷史上曾出現了原油價格低迷、天然氣價格堅挺、燃料油市場需求持續(xù)旺盛和精細產品質量遭低估的局面，這抑制了改質最難處理的煉廠渣油瀝青質分子的價值。過去，渣油可以作為焦炭或未轉化的渣油燃料油（沸騰床加氫應用中）處理，這樣既經濟又方便。盡管懸浮床加氫裂化技術的主要方面已經成熟，但由于市場和管理條件無法體現其價值，該技術沒有得到廣泛認可并不奇怪。

面對同樣的問題，現在的答案是肯定的。原油和天然氣價格結構的調整、新的法規(guī)調控環(huán)境、燃料油和石油焦市場萎縮、餾分油需求量增加，加上運輸燃料質量要求的提高，升級改質瀝青質分子的價值逐步體現，市場需要高轉化率、高耗氫量和出產成品餾分產品的技術?？偠灾壳暗氖袌龊驼{控局面十分適合懸浮床加氫裂化工藝的應用。尤其是經過幾十年的創(chuàng)新發(fā)展，VCC技術對當今市場具有更大的現實意義。

以原油價格為基準，對比煉廠渣油改質的三條技術路線的凈現值（NPV），可以看出，目前形勢明顯適合于懸浮床加氫裂化技術。經濟和調控發(fā)展趨勢都支持VCC的推廣，當前和未來的市場條件也利于該技術優(yōu)勢的發(fā)揮。

對北美一家煉廠減壓渣油改質的經濟性評估說明：當基準原油價格為85美元/桶時，沸騰床工藝的凈現值僅略高于延遲焦化工藝，主要原因在于轉化率較低、產生大量低價值的未轉化渣油以及生產的芳烴餾分產品需要二次加工；而當基準原油價格為50美元/桶時，VCC的凈現值已經高于延遲焦化，說明該技術具有很好的前景。

懸浮床加氫裂化

技術可靠性高

通常，懸浮床加氫裂化技術的價值，尤其是VCC技術的價值只有在長期持續(xù)運行情況下才能體現。只有實現高瀝青質轉化率且裝置不發(fā)生結垢時才能達到可靠性。渣油的分子評估可以看出瀝青質在飽和餾分和芳烴混合物溶劑中。

懸浮床加氫裂化的初步轉化本質上屬于熱裂化，部分程度上與其他脫碳工藝類似，高氫分壓阻止可能伴隨裂解分子發(fā)生的縮合反應（脫碳工藝中會出現此類反應，并生成較重的渣油分子，最終生成焦炭）。因此，與其他熱化學過程不同，該反應系統(tǒng)可生成比進料輕的產品，不發(fā)生縮合反應或生成焦炭類型產品。

溶解瀝青質的飽和餾分很容易裂解，隨著轉化反應的進行，渣油失去其溶解能力，瀝青質沉淀下來。為了幫助理解，可以對比溶劑脫瀝青工藝。溶劑脫瀝青工藝中，當飽和餾分溶解在輕質直鏈烷烴溶劑中時，會發(fā)生分相，瀝青質則沉淀為瀝青。

沉淀下來的含有重金屬的未轉化瀝青質，會粘附到設備（例如：反應器內壁、管路管壁和換熱器內壁）上，導致嚴重的結垢。為避免結垢，沸騰床和渣油加氫裂化技術不得不降低單程轉化率，或借助循環(huán)和/或添加大量外來的芳烴溶劑，以便溶解未轉化的瀝青質分子。

VCC技術操作穩(wěn)定，高轉化率下也不產生結垢。從VCC技術伊始到現在，經過數十年的研究，迄今已取得了1000多項專利，并發(fā)表了2000多篇文獻，涉及催化劑和添加劑所有可能的情況。根據這些研究，我們發(fā)現并使用低成本添加劑，以實現高轉化率和無結垢。

高氫分壓和添加劑系統(tǒng)組合是VCC技術獨有的特點，也是數十年來在高一次通過轉化率（>95%）下無結垢可靠運行的主要原因。通過調節(jié)固定床加氫精制反應器條件，控制加氫量以滿足最終產品質量要求。渣油餾分不進入固定床裝置。該工藝的可靠性已經過驗證，在數十年運行期間，裝置在線率一直保持在90%以上。

作者認為，現今市場條件和調控發(fā)展趨勢將會為加氫技術投資計劃以及懸浮床加氫裂化技術的推廣創(chuàng)造有利環(huán)境，尤其有利于發(fā)揮VCC技術的優(yōu)勢。高在線率下，VCC工藝可以可靠地實現接近完全的轉化、一次通過、餾分選擇性轉化為高品質最終產品【完】。