上期文章重点分析和探讨了世界炼油市场趋势、及悬浮床加氢裂化技术的渣油全馏分。接下来，本文将根据 VCC 技术的历史和经验，来阐述化学工艺、工业经验、装置可靠性和该技术当今的适用性。

VCC 悬浮床加氢

裂化技术的历史

悬浮床加氢裂化和VCC技术的起源可以追溯到1913年，当时Freidrich Berguis取得了第一项煤液化工艺的专利。1931年Nobel Laureate证明在氢气条件下，如果温度和压力足够高，煤可以转化为液态。

1927年～1944年，12套工业装置在德国建成并投入运行，把煤、煤焦油和煤焦油沥青等原料转化成100,000 桶/天的运输燃料，满足了当时的需求。数据记录显示，这些装置的产量始终保持在设计产能以上，并且能够在极困难的条件下达到90%以上的在线率。当了解悬浮床加氢裂化的基础化学和操作特点后，就可以理解为什么该技术具有如此显著的高可靠性。

1945年，部分上述装置在拆卸后运送到东欧国家，包括盖尔森基兴6套生产线在内的剩余装置改建为炼厂减压渣油处理设备，处理能力10,000桶/天。上世纪50年代中期，意识到对悬浮床加氢技术产品进行温和的加氢精制能生产较高品质的馏分产品，该工艺加入了整合的第二段固定床反应器。本质上说，悬浮床加氢裂化和固定床加氢精制的整合是现今所熟知的VCC工艺的起源。

以整合模式运行的渣油处理装置一直运行到1967年，因原油价格走低（2美元/桶）和政府补贴终止而被迫停车并于随后拆卸。过低的原油价格、渣油可以作为燃料油销售、高氢含量馏分油的较低质量要求导致VCC技术的经济性下降，淡出了炼厂选择渣油加工技术的视野。

由于原油价格在20世纪70年代的原油禁运之后上涨，VCC工艺再度受到重视。在博特罗普新建了一个处理能力3,500桶/天的工厂，该工厂于1981年开车。此外，两个小试装置和一个中试装置（200桶/天）也相继建立并投入运行，以测试多种原料，包括渣油、沥青和煤。原油禁运结束后，全球原油价格大幅下滑。

这些装置运行至2001年。因原油价格持续走低（<10美元/桶）和天然气价格大幅增长，位于博特罗普的装置停车关闭。加氢技术的经济性再次消失。

近年来，由于人口大国——中国和印度经济大幅增长8%，改变了市场的供需状况，原油价格再度快速上涨。不同于以往因人为原因（例如战争或者禁运）导致的上涨，此次价格上涨态势可能会长期持续下去。

在BP收购Veba公司后，VCC技术已成为BP先进炼油项目的必要组成部分。2008年BP设计、建造并试车的一套全新VCC中试装置目前已经就绪，该装置位于美国内珀维尔的BP研究基地。

悬浮床加氢裂化

技术的化学工艺

悬浮床加氢裂化技术已经过数十年的可靠实践，但历史上从未作为渣油升级改质技术得到广泛采纳。该技术的优势在于接近100%的渣油转化率（>95 wt%）、高沥青质转化率（>90 wt%）和高质量馏分产品，但耗氢量大。

任何技术选择都必须适应当时的市场条件，其关联性深深植根于分子管理原则。该方法的核心内容是在原油加工的每个阶段选择适合的技术，以最大化每个原油分子的价值，实现最大化的炼油利润。

简单地说，减压渣油包括饱和分、芳香分、胶脂和沥青质（SARA四组分分析）。渣油加工的困难程度、操作苛刻性（压力和温度）、耗氢量和需要的资本投资会随碳数的增多而提高。从分子水平仔细观查渣油可以发现，沥青质是渣油中最重的组分，是构成渣油贫氢组分的最主要物质，包含所有的杂质。在做出大规模投资决定前必须考虑以下问题：转化最重的分子是否值得？对最重的分子进行加氢是否具有经济性？是否生产石油焦或燃料油等其他产品？是否需要生产精品、超低硫馏分产品？

不改质、部分改质或者全部改质这些分子的经济性由原油价格、天然气价格和资本投资等基本因素决定。历史上曾出现了原油价格低迷、天然气价格坚挺、燃料油市场需求持续旺盛和精细产品质量遭低估的局面，这抑制了改质最难处理的炼厂渣油沥青质分子的价值。过去，渣油可以作为焦炭或未转化的渣油燃料油（沸腾床加氢应用中）处理，这样既经济又方便。尽管悬浮床加氢裂化技术的主要方面已经成熟，但由于市场和管理条件无法体现其价值，该技术没有得到广泛认可并不奇怪。

面对同样的问题，现在的答案是肯定的。原油和天然气价格结构的调整、新的法规调控环境、燃料油和石油焦市场萎缩、馏分油需求量增加，加上运输燃料质量要求的提高，升级改质沥青质分子的价值逐步体现，市场需要高转化率、高耗氢量和出产成品馏分产品的技术。总而言之，目前的市场和调控局面十分适合悬浮床加氢裂化工艺的应用。尤其是经过几十年的创新发展，VCC技术对当今市场具有更大的现实意义。

以原油价格为基准，对比炼厂渣油改质的三条技术路线的净现值（NPV），可以看出，目前形势明显适合于悬浮床加氢裂化技术。经济和调控发展趋势都支持VCC的推广，当前和未来的市场条件也利于该技术优势的发挥。

对北美一家炼厂减压渣油改质的经济性评估说明：当基准原油价格为85美元/桶时，沸腾床工艺的净现值仅略高于延迟焦化工艺，主要原因在于转化率较低、产生大量低价值的未转化渣油以及生产的芳烃馏分产品需要二次加工；而当基准原油价格为50美元/桶时，VCC的净现值已经高于延迟焦化，说明该技术具有很好的前景。

悬浮床加氢裂化

技术可靠性高

通常，悬浮床加氢裂化技术的价值，尤其是VCC技术的价值只有在长期持续运行情况下才能体现。只有实现高沥青质转化率且装置不发生结垢时才能达到可靠性。渣油的分子评估可以看出沥青质在饱和馏分和芳烃混合物溶剂中。

悬浮床加氢裂化的初步转化本质上属于热裂化，部分程度上与其他脱碳工艺类似，高氢分压阻止可能伴随裂解分子发生的缩合反应（脱碳工艺中会出现此类反应，并生成较重的渣油分子，最终生成焦炭）。因此，与其他热化学过程不同，该反应系统可生成比进料轻的产品，不发生缩合反应或生成焦炭类型产品。

溶解沥青质的饱和馏分很容易裂解，随着转化反应的进行，渣油失去其溶解能力，沥青质沉淀下来。为了帮助理解，可以对比溶剂脱沥青工艺。溶剂脱沥青工艺中，当饱和馏分溶解在轻质直链烷烃溶剂中时，会发生分相，沥青质则沉淀为沥青。

沉淀下来的含有重金属的未转化沥青质，会粘附到设备（例如：反应器内壁、管路管壁和换热器内壁）上，导致严重的结垢。为避免结垢，沸腾床和渣油加氢裂化技术不得不降低单程转化率，或借助循环和/或添加大量外来的芳烃溶剂，以便溶解未转化的沥青质分子。

VCC技术操作稳定，高转化率下也不产生结垢。从VCC技术伊始到现在，经过数十年的研究，迄今已取得了1000多项专利，并发表了2000多篇文献，涉及催化剂和添加剂所有可能的情况。根据这些研究，我们发现并使用低成本添加剂，以实现高转化率和无结垢。

高氢分压和添加剂系统组合是VCC技术独有的特点，也是数十年来在高一次通过转化率（>95%）下无结垢可靠运行的主要原因。通过调节固定床加氢精制反应器条件，控制加氢量以满足最终产品质量要求。渣油馏分不进入固定床装置。该工艺的可靠性已经过验证，在数十年运行期间，装置在线率一直保持在90%以上。

作者认为，现今市场条件和调控发展趋势将会为加氢技术投资计划以及悬浮床加氢裂化技术的推广创造有利环境，尤其有利于发挥VCC技术的优势。高在线率下，VCC工艺可以可靠地实现接近完全的转化、一次通过、馏分选择性转化为高品质最终产品【完】。