据IHS预测，世界原油质量中期内将变好，长期内将变差，轻质低硫原油产量将呈快速上升态势，长期内增长明显放缓，占世界原油总产量的比例从目前的27%升到2020年的29%、2030年降到28%；轻质含硫原油产量将一直呈下降态势，占比从目前的27%降到2020年的25%、2030年的23%；中质低硫原油产量将一直保持较快增长，占比从目前的7%升到2020年的8%、2030年的9%；中质含硫原油产量将一直保持增长态势，2020年占比保持不变，2030年升到24%；重质低硫原油产量将一直呈下降态势，占比将从目前的4%降到2020年的3%和2030年的2%；重质含硫原油产量将一直呈上升态势，2020年占比保持不变，2030年上升到14%。
图1 世界原油资源情况
渣油加工工艺的选择，是炼厂总流程设置的关键一环。不同的炼厂定位、不同的原油种类、不同的产品方案、不同的系统配套等，对渣油加工工艺的选择都有很大影响。目前，炼油行业普遍采用相对成熟的渣油加工工艺主要有延迟焦化、固定床渣油加氢和沸腾床渣油加氢，灵活焦化在全球也有5套装置成功运行。悬浮床加氢技术，仍处在发展阶段，技术和工程放大等方面还存在一些亟待解决和攻克的问题，尚在发展之中。
渣油加工主要有2种方式，即加氢与脱碳。脱碳工艺包括渣油催化裂化；热裂化（延迟焦化、灵活焦化、减粘裂化）；溶剂脱沥青。加氢工艺包括加氢处理（固定床、移动床）；加氢裂化（沸腾床、悬浮床）。
下面对主要的渣油加工工艺进行简要介绍。
延迟焦化工艺是典型的热加工脱碳工艺。该工艺于20世纪30年代开发成功，经过近1个世纪的发展，已非常成熟。有代表性的延迟焦化技术有FOSTER WHEELER、CONOCO PHILLIPS、ABB LUMMUS等国外专利技术，以及中国石化工程建设公司（SEI）、中国石化集团洛阳石油化工工程公司（LPEC）、中国石油华东设计院（CEI）等国内技术。延迟焦化工艺以其广泛的原料适应性、低廉的加工费用、较低的建设费用等优点，被广泛应用。
进装置渣油，换热到300℃左右后，进入分馏塔塔底或加热炉进料缓冲罐底部，经焦化加热炉快速加热到500℃左右，进入焦炭塔发生裂解和缩合反应。裂解油气经焦炭塔塔顶油气管线进入分馏塔，分离出富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化蜡油等产品；缩合生成的石油焦留在焦炭塔内，经蒸汽、水冷却后，以水力除焦的方式从焦炭塔中移除，空的焦炭塔进行置换空气、预热到一定温度后，再次投入循环生产。
固定床渣油加氢技术于20世纪 60年代开始形成并逐步发展，技术较为成熟。目前世界范围内有超过80套的固定床渣油加氢装置运行。典型的固定床渣油加氢技术有美国CLG公司的RDS /VRDS工艺、美国UOP公司的RCD Unionfining工艺和法国IFP公司的Hyval工艺。固定床渣油加氢工艺流程和操作简单，技术成熟可靠，但其转化率较低、对原料残炭和金属要求苛刻，使该工艺受到较大限制。
进装置原料，与反应生成油换热后，进入加热炉加热到380℃左右，反应氢在炉前或炉后与原料混合后，进入保护反应器或直接进入反应器。根据原料性质和产品质量要求，反应器一般为三级设置。反应生成油经热高分、冷高分，分离出较高纯度的氢气，经升压后作为冷氢循环使用。热低分和冷低分分离出燃料气，液相产物进入分馏塔，分离出轻烃、石脑油、柴油、加氢渣油等产品。根据原料性质和工艺要求的不同，也可在进分馏塔之前设置汽提塔，汽提出气相和液相轻烃后，再进分馏塔进行产品分离。
沸腾床渣油加氢工艺自2000年开始，得到了较快发展。目前国际上主流的沸腾床渣油加氢工艺有AXENS公司的H-Oil工艺和T-Star工艺、美国CLG公司的LC-Fining工艺、国内的Strong工艺。沸腾床加氢以其较宽泛的原料适应性、反应器内均匀的温度、催化剂在线加排、较高的转化率、较长的装置运行周期和操作灵活性等优点，发展较快。该技术受原料残炭和金属含量的限制较小，但占原料25%～40%的未转化油只能作为燃料油或进一步加工处理，这是该工艺存在的不足。
进装置原料，经换热和反应加热炉加热至400～450℃，与加热的反应氢混合，进入沸腾床加氢反应器。根据原料性质及产品质量要求，可采用单台或2台反应器串联设置。反应器内催化剂沸腾床床层的高度，是由反应器底部循环泵调节循环油的流速来控制的。反应生成油由反应器顶部流出，经冷、热高分和冷、热低分分离出干气和氢气后，液相组分进入分馏系统，分离出石脑油、柴油、蜡油、未转化油等产品。
灵活焦化工艺于20世纪70年代开发成功，代表性的技术是EXXON MOBIL公司的FlexiCoking工艺。第一套工业装置于1976年在日本建成投产，加工能力为1.24 Mt/a，运行时间已超过40 a。目前，世界上共有5套正在运行的采用了EXXON MOBIL公司的灵活焦化技术的工业装置，最大规模为1.93 Mt/a，总加工能力为9.1 Mt/ a。另外，希腊、秘鲁、俄罗斯等几套采用EXXON MOBIL公司的灵活焦化装置正在设计和建设中。
灵活焦化装置原料非常广泛，对原料的残炭、金属、沥青质含量没有要求。与延迟焦化相比，灵活焦化为连续加工工艺，反应单元由反应器、汽化器、加热器组成，自动化程度高，环境友好。
进装置原料，经换热器加热后进入反应器上部的洗涤器，与反应器来的高温油气换热后，自洗涤器底部抽出，经进料雾化蒸汽雾化后，喷入灵活焦化反应器。在反应器内，原料与520 ℃左右的热焦接触并发生裂解和缩合反应。裂解油气经反应器上部旋风分离器脱除焦粉后，进入洗涤器洗涤，再进入分馏系统，分离出焦化富气、汽油、柴油、蜡油等产品。缩合反应生成的焦炭附着在热焦粉上，降温形成冷焦，进入反应器下部汽提段，经蒸汽汽提后，用蒸汽输送至加热器。在加热器内，冷焦与汽化器来的反应气和热焦两级换热，被加热至520 ℃左右，一路返回反应器做热源，另一部分送至汽化器。在汽化器内，热焦与压缩空气和水蒸气，在927 ℃左右的温度下发生汽化反应，97%以上的焦炭发生汽化反应生成低热值合成气，主要组分为CO、H2、N2等。人为控制富含金属的3%未汽化焦粉，经蒸汽输送至换热器，被冷焦取走热量后，排出系统。
20世纪80年代开始，多国石油公司开始研发悬浮床加氢工艺，有代表性的是意大利埃尼公司的EST技术、PDVSA公司的HDHPlus/SHP技术、UOP公司的UniflexSHC技术、CHEVRON¬LUMMUS全球公司（CLG）的LC-Slurry技术、英国BP公司的VCC技术等。悬浮床加氢工艺原料适应性很强，适合于加工高金属含量、高残炭、高硫含量、高酸值、高黏度劣质原料，悬浮床大多与馏分油加氢裂化或精制组合设置，轻油收率高、产品质量好、未转化油占比小、加工费用低，具有良好的发展前景。
进装置原料在原料混合罐内与催化剂混合，经进料加热炉加热后，与加热的氢气一同自下而上进入反应器，进行加氢裂化反应。反应产物从反应器顶部流出，进入热高压分离器，分离器上部分离出的反应油气经加氢裂化或精制，得到高品质馏分油。分离器下部未转化油和重质油进入减压系统进一步分离出减压馏分油和未转化油，未转化油可部分循环或全循环。
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