STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)開發(fā)

姜 來，卜繼春，浦海寧，張玉祥，秦禮海，楊 濤，劉建錕

（1. 中國石化金陵分公司， 江蘇 南京 210033； 2. 中國石化撫順石油化工研究院， 遼寧 撫順 113001）

STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)開發(fā)

姜 來1，卜繼春1，浦海寧1，張玉祥1，秦禮海1，楊 濤2，劉建錕2

（1. 中國石化金陵分公司， 江蘇 南京 210033； 2. 中國石化撫順石油化工研究院， 遼寧 撫順 113001）

介紹了中國石化自主開發(fā)的 STRONG 沸騰床渣油加氫技術(shù)，該技術(shù)具有反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻、傳熱傳質(zhì)好、裝置操作靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長及原料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以加工高硫、高殘?zhí)?、高金屬等劣質(zhì)渣油及其他非常規(guī)油品。此外，對沸騰床加氫技術(shù)的應(yīng)用范圍及前景進(jìn)行了介紹。目前在金陵分公司建成一套 5 萬 t/a的工業(yè)示范裝置，正在開展工業(yè)試驗(yàn)。

渣油；沸騰床；加氫

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和對運(yùn)輸燃料和化工原料需求的日益強(qiáng)勁，以及環(huán)保法規(guī)對油品質(zhì)量要求的日益嚴(yán)格，渣油的深度加工技術(shù)己經(jīng)成為煉油工業(yè)開發(fā)的重點(diǎn)。在渣油加工技術(shù)中，加氫技術(shù)具有液體產(chǎn)品收率高、產(chǎn)品清潔、資源利用率高及投資回報(bào)率高等優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用。

目前已工業(yè)應(yīng)用的渣油加氫技術(shù)主要有固定床和沸騰床兩種類型。固定床技術(shù)比較成熟，投資和操作費(fèi)用低、運(yùn)行安全簡單，獲得較普遍應(yīng)用。但固定床技術(shù)對原料的適應(yīng)性差、運(yùn)行周期短，在目前原油進(jìn)一步劣質(zhì)化的趨勢下，已難以繼續(xù)適應(yīng)對生產(chǎn)規(guī)模大型化的要求和對裝置長周期運(yùn)行的需要。

采用固定床加氫處理劣質(zhì)渣油時(shí)，經(jīng)常遇到因床層壓降上升或催化劑不同步失活而導(dǎo)致的運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短及催化劑利用率低等問題。目前針對此問題的解決方案之一是在傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器之前增設(shè)保護(hù)反應(yīng)器。一種是采用移動(dòng)床反應(yīng)器，利用移動(dòng)床反應(yīng)器催化劑能夠微膨脹操作和可在線更換的特性，解決床層堵塞及催化劑活性匹配的問題。其代表工藝有 Shell 的 HYCON 技術(shù)和 Chevron 的OCR 技術(shù)，鑒于該技術(shù)投資較高、操作波動(dòng)大，目前未能得到廣泛工業(yè)應(yīng)用。國內(nèi)某煉油企業(yè)的上流式反應(yīng)器（UFR）就是 OCR 技術(shù)的一部分，在實(shí)際運(yùn)行過程中，床層壓降和熱點(diǎn)問題一直影響著裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期。另外一種采用可以切換或切除的反應(yīng)器，其代表工藝是 IFP 的 HYVAHL 技術(shù)。采用前置可切除反應(yīng)器技術(shù)投資低、技術(shù)簡單、操作簡便，但是并未從本質(zhì)上改變固定床加氫工藝的特性，只是一個(gè)局部的改進(jìn)，對延長整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期貢獻(xiàn)有限。此外，也很難適應(yīng)渣油性質(zhì)變化幅度較大時(shí)的情況。

渣油沸騰床加氫技術(shù)具有反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻、傳熱傳質(zhì)好、裝置操作靈活及原料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以加工高硫、高殘?zhí)?、高金屬等劣質(zhì)渣油原料，相比于固定床渣油加氫技術(shù)存在的催化劑失活快、系統(tǒng)壓降大、易結(jié)焦、裝置運(yùn)行周期短等不足，具有明顯的優(yōu)勢。

1 沸騰床技術(shù)特點(diǎn)

STRONG 沸 騰 床 渣 油 加 氫 技 術(shù) 的 核 心 是STRONG 沸騰床反應(yīng)器。其工作原理是氣液兩相從反應(yīng)器底部經(jīng)分配器均勻分配后進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)部的催化劑在氣液兩相的攪拌及攜帶下發(fā)生流化，氣、液、固三相隨之在反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物通過反應(yīng)器頂部的三相分離器進(jìn)行氣、液、固的分離，分離后的催化劑返回反應(yīng)區(qū)，氣體和液體產(chǎn)品則離開反應(yīng)器進(jìn)入到分離系統(tǒng)部分。

與固定床渣油加氫工藝相比，STRONG 沸騰床技術(shù)有著明顯優(yōu)勢：

(1) 由于反應(yīng)器在沸騰狀態(tài)下操作，反應(yīng)器系統(tǒng)壓降較低，且穩(wěn)定，基本不存在因結(jié)焦而產(chǎn)生堵塞的問題，避免了固定床工藝往往因床層壓降過高導(dǎo)致裝置停工的難題，具有較好的原料適應(yīng)性。

(2) 反應(yīng)器內(nèi)強(qiáng)化了傳質(zhì)和傳熱過程，溫度均勻，避免了固定床工藝易發(fā)生的因局部過熱而產(chǎn)生的熱點(diǎn)現(xiàn)象。

(3) 可以直接加工劣質(zhì)渣油或高粘度重油，無須外摻蠟油，為煉油企業(yè)在流程設(shè)計(jì)、設(shè)備投資和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面提供了更多的靈活性。

(4) 采用微球催化劑，改善了催化劑的內(nèi)擴(kuò)散阻力，提高了催化劑的利用率。

(5) 實(shí)現(xiàn)了裝置的靈活操作，依據(jù)原料性質(zhì)和目的產(chǎn)品要求靈活調(diào)整工藝參數(shù)。

與國外沸騰床技術(shù)相比，這種獨(dú)特的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)賦予了 STRONG 技術(shù)獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)：

(1) 取消了高溫高壓循環(huán)油泵，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；取消了循環(huán)油泵，有利于反應(yīng)區(qū)氣液固混合均勻，提高了反應(yīng)器的利用率；

(2) 使用微球催化劑，有利于流化沸騰。反應(yīng)器內(nèi)催化劑依靠氣液進(jìn)料的提升而膨脹沸騰，因而可通過控制氣液流速來調(diào)整反應(yīng)器內(nèi)催化劑的膨脹效果［1］，一方面提高了催化劑的利用率，另一方面也方便了催化劑的加排；

(3) 無需控制催化劑床層料面，省去了復(fù)雜的催化劑料面控制系統(tǒng)，減少了設(shè)備投資，簡化了操作。

STRONG 沸騰床渣油加氫技術(shù)與國外沸騰床渣油加氫技術(shù)的對比參見表1。

2 STRONG 沸騰床技術(shù)進(jìn)展

中國石化撫順石油化工研究院于上世紀(jì) 60 年代開始進(jìn)行沸騰床渣油加氫技術(shù)的研究開發(fā)工作，并取得了令人滿意的結(jié)果[2]。本世紀(jì)初中國石化組織撫順石油化工研究院、洛陽工程有限公司和金陵分公司成立 STRONG 沸騰床渣油加氫技術(shù)攻關(guān)組，后又與華東理工大學(xué)合作，投入大量的人力物力，進(jìn)行項(xiàng)目攻關(guān)[3]。目前已經(jīng)建成 5 萬 t/a STRONG 沸騰床渣油加氫工業(yè)示范裝置，正在開展工業(yè)試驗(yàn)，該項(xiàng)目一旦試驗(yàn)成功，將大大加快其工業(yè)化進(jìn)程，為國內(nèi)煉油企業(yè)高效加工重質(zhì)、劣質(zhì)原油提供具有世界先進(jìn)水平的技術(shù)支撐。

表 1 不同沸騰床加氫技術(shù)的區(qū)別Table 1 Difference between STRONG and other technology

沸騰床技術(shù)的固有特性賦予其具有較強(qiáng)的適應(yīng)處理量、原料性質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量和渣油轉(zhuǎn)化率等方面變化的能力。如原料中金屬或硫等雜質(zhì)含量變化，可通過改變催化劑添加率來保證產(chǎn)品質(zhì)量?？偠灾?，沸騰床加氫技術(shù)原料適應(yīng)性強(qiáng)及靈活性高等特性使之可以從容應(yīng)對原料性質(zhì)差異及工藝條件波動(dòng)帶來的挑戰(zhàn)，這是傳統(tǒng)的固定床加氫工藝無法相比的。

2.1 單反應(yīng)器流程

沸騰床可以作為固定床渣油加氫裝置的保護(hù)反應(yīng)器，為固定床反應(yīng)器提供優(yōu)質(zhì)原料，可以延長固定床反應(yīng)器的運(yùn)行周期到 3 a，或者增加固定床渣油加氫裝置的原料適應(yīng)性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表 2 單反應(yīng)器流程試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Experiment data with single reactor

2.2 雙反應(yīng)器流程

如果采用兩個(gè)沸騰床反應(yīng)器串聯(lián)流程，可以直接加工劣質(zhì)減壓渣油，加氫渣油能夠作為催化裂化裝置進(jìn)料。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表 3 雙反應(yīng)器流程試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 3 Experiment data with two reactors in series

3 STRONG 沸騰床技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

沸騰床渣油加氫技術(shù)，一方面能起到臨氫降粘的作用，實(shí)現(xiàn)渣油部分轉(zhuǎn)化，二是可以直接加工常規(guī)固定床加氫工藝難以加工的劣質(zhì)原料。如果能夠盡量降低沸騰床渣油加氫裝置設(shè)備投資，簡化操作過程，將提高其市場競爭力。同時(shí)需要積極拓寬此技術(shù)的適用范圍，最大化發(fā)揮沸騰床加氫工藝的技術(shù)優(yōu)勢。

中國石化開發(fā)的 STRONG 沸騰床渣油加氫技術(shù)可以達(dá)到與國外同類技術(shù)相同的工業(yè)應(yīng)用目的，在催化劑利用率及加工產(chǎn)品性能指標(biāo)等方面甚至優(yōu)于國外技術(shù)。此外，STRONG 沸騰床加氫技術(shù)也能為超重原油加工、煤基油加工等提供很好的解決方案。

3.1 可用作固定床渣油加氫裝置的保護(hù)反應(yīng)器

在處理高金屬含量（～200 μg/g）的渣油時(shí)，相比固定床加氫工藝，STRONG 沸騰床渣油加氫工藝仍具有較強(qiáng)優(yōu)勢。處理此種渣油時(shí)，固定床渣油加氫工藝通常需要設(shè)置保護(hù)反應(yīng)器。由于 STRONG 技術(shù)采用了易于流化的微球催化劑和流態(tài)化反應(yīng)器，可在線進(jìn)行催化劑的更換，從而提高了整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。［4］由于操作周期延長，使得改進(jìn)后的渣油加氫裝置的總體操作與催化裂化裝置可達(dá)到同步。

3.2 沸騰床渣油加氫處理—催化裂化工藝組合

由于沸騰床渣油加氫技術(shù)可以在較高的反應(yīng)溫度下操作，并可以在線更換催化劑以保持催化劑的活性穩(wěn)定，因此沸騰床加氫裝置可以用于加工金屬含量大于 200 μg/g、殘?zhí)看笥?20%的渣油原料。但單一的沸騰床加氫技術(shù)若達(dá)到高轉(zhuǎn)化率，成本高，不能從真正意義上將渣油“吃干榨盡”，經(jīng)濟(jì)上也不是較佳選擇，不利于經(jīng)濟(jì)效益最大化。

對于加工這樣一類渣油，更為經(jīng)濟(jì)的操作模式是：采用 STRONG 技術(shù)先進(jìn)行渣油的深度脫金屬，脫硫，脫殘?zhí)亢筒糠洲D(zhuǎn)化，預(yù)先脫除大部分的金屬、殘?zhí)?、硫等，使加氫后渣油性質(zhì)滿足重油催化裂化進(jìn)料指標(biāo)要求，再通過與催化裂化工藝組合實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)渣油全轉(zhuǎn)化，充分利用并發(fā)揮沸騰床和催化裂化各自的優(yōu)勢，從而達(dá)到與煉廠3到4年的檢修周期相同步。同時(shí)，還可以最大化增產(chǎn)催化裂化原料油，提高液體收率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.3 沸騰床渣油加氫裂化—焦化工藝組合

如果加工更為劣質(zhì)的渣油原料，沸騰床加氫裝置需要在更高的轉(zhuǎn)化率模式下操作，此時(shí)未轉(zhuǎn)化油的穩(wěn)定性會大大降低。為保證裝置的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，需要提高催化劑的在線置換率，消耗更多的催化劑，經(jīng)濟(jì)性會受到很大的影響，特別是加工一些特難轉(zhuǎn)化的劣質(zhì)原料時(shí)更是如此。

在加工此類劣質(zhì)渣油時(shí)，沸騰床渣油加氫裝置可選擇在中等轉(zhuǎn)化率下操作，再將未轉(zhuǎn)化油送入焦化裝置進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)渣油的完全轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)效益的最大化，還可以利用煉廠現(xiàn)有焦化裝置，不必增加改造等費(fèi)用，并且不用擔(dān)心未轉(zhuǎn)化油的穩(wěn)定性問題。

3.4 重質(zhì)原油的加氫改質(zhì)

STRONG 技術(shù)適用于對頁巖油、油砂瀝青和重質(zhì)原油的改質(zhì)過程。原料油經(jīng)過改質(zhì)后，性質(zhì)將大幅改善，適用于生產(chǎn)合成原油，以及在氣溫較高地區(qū)和短距離的管道輸送。特別是南北美的重質(zhì)原油資源豐富，對于解決我國原油對外依存度持續(xù)升高的問題具有重要意義。

3.5 其它應(yīng)用

STRONG 技術(shù)除了能夠用于傳統(tǒng)渣油加氫外，還可以用于超重油、煤焦油、油砂瀝青，乙烯焦油等非常規(guī)原料的加氫轉(zhuǎn)化，此外，重蠟油的加氫處理、加氫裂化等反應(yīng)過程，以及 F-T 合成、甲醇合成等領(lǐng)域也可以采用沸騰床反應(yīng)器等反應(yīng)體系［4］。

4 結(jié)束語

（1）在中國石化集團(tuán)公司的領(lǐng)導(dǎo)下，由撫順石油化工研究院、洛陽工程有限公司和金陵分公司多年的持續(xù)攻關(guān)，開發(fā)的 STORONG 沸騰床渣油加氫技術(shù)已經(jīng)具備了工業(yè)應(yīng)用的條件，正在進(jìn)行工業(yè)示范驗(yàn)證。

（2）中國石化金陵分公司建設(shè)的 5 萬 t/aSTRONG 沸騰床渣油加氫工業(yè)示范裝置的試驗(yàn)成功將大大加快該項(xiàng)技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。

（3）STRONG 技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用中還會遇到許多實(shí)際問題，對所涉及問題的逐一解決將推動(dòng)STRONG 技術(shù)走向更加成熟。

［1］方向晨．國內(nèi)外渣油加氫處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及分析［J］．化工進(jìn)展，2011，30（1）：95-104．

［2］劉建錕，蔣立敬，楊濤，等．沸騰床渣油加氫技術(shù)現(xiàn)狀及前景分析［J］．當(dāng)代化工，2012，41（6）：585-587.

［3］李立權(quán)，方向晨，高躍，等．工業(yè)示范裝置沸騰床渣油加氫技術(shù)STRONG 的工程 開發(fā)［J］．煉油技術(shù)與 工程,2014，44（6）：13-17.

［4］楊濤, 方向晨, 蔣立敬，等．STRONG 沸騰床渣油加氫工藝研究［J］．石油學(xué)報(bào)(石油加工增刊), 2010：33-36.

同時(shí)完成微粉碎和微粉分選的兩道加工工序，粉碎效率高

浙江豐利省級新產(chǎn)品白炭黑粉碎機(jī)亮點(diǎn)多

日前，國家高新技術(shù)企業(yè)浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司研發(fā)的白炭黑粉碎機(jī)憑借其先進(jìn)性、新穎性和適用性，以及創(chuàng)新性強(qiáng)、技術(shù)含量高和市場前景好，成為 2014 年第一批浙江省新產(chǎn)品。

白炭黑是一種重要的無機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于橡膠、造紙、塑料、涂料、醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥、日用化工、電池、電子封填材料、新能源等行業(yè)領(lǐng)域，已成為化工行業(yè)最熱門的產(chǎn)品之一。近年來，我國白炭黑產(chǎn)量出現(xiàn)高速增長，已發(fā)展成為全球最大的白炭黑生產(chǎn)國。

隨著國家對綠色輪胎產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保要求的提高，特別是對汽車節(jié)油有較大影響的輪胎滾動(dòng)阻力等質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求的提高，輪胎中白炭黑的添加量必然會大幅增加，其代表著白炭黑的重要發(fā)展方向，目前這一領(lǐng)域國內(nèi)和國外產(chǎn)品還存在較大的差距，相信在不久的將來，其研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用必將取得更多的碩果。當(dāng)前，隨著我國對白炭黑的用量越來越大，對白炭黑的粒度要求也越來越嚴(yán)格，這將使白炭黑粉碎機(jī)應(yīng)用空間無限。

但一般機(jī)械粉碎法加工白炭黑存在著工藝簡單并易帶入雜質(zhì)、粉料特性難以控制，制備效率低且粒徑分布較寬等諸多缺陷，為破解這一難題，浙江豐利在相關(guān)科研院所的指導(dǎo)下，采用獨(dú)有的粉體技術(shù)，研制成功一款白炭黑粉碎機(jī)。

該機(jī)創(chuàng)新亮點(diǎn)多：由一環(huán)形將其分為上下兩部分，下部分為進(jìn)氣室，上部分由分流環(huán)分隔成粉碎室和分級室。粉碎室由粉碎盤和襯套組成，它們將物料擊碎成細(xì)粉后進(jìn)入分級室，分級室由分級葉輪組成，能把細(xì)粉分成粒度達(dá)標(biāo)和未達(dá)標(biāo)兩種規(guī)格，達(dá)標(biāo)細(xì)粉經(jīng)出料管吸出，由旋風(fēng)集料器收集產(chǎn)品，未達(dá)標(biāo)的細(xì)粉沿分流環(huán)內(nèi)壁回落到粉碎室，繼續(xù)粉碎，直到達(dá)標(biāo)。這是一種立軸反射型粉碎機(jī)，在粉碎室內(nèi)設(shè)有分級裝置，粉碎后的物料受氣流作用，經(jīng)分級裝置而收集，分級裝置取代通常粉碎機(jī)篩網(wǎng)，能同時(shí)完成微粉碎和微粉分選的兩道加工工序，粉碎效率高。裝有氣流流量調(diào)節(jié)閥和分級葉輪無極調(diào)速器，不用停機(jī)即可調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粒度，而且細(xì)粉能全部回收，不污染環(huán)境。該機(jī)具有冷卻功能，粉碎時(shí)溫升低，特別適用于加工熱敏性和纖維性物料，產(chǎn)品粒度均勻。維修、操作和清理方便，生產(chǎn)能力大。該機(jī)采用新型進(jìn)口窄V三角帶傳動(dòng)，具有傳動(dòng)功率大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)定，效率高等特點(diǎn)。

該機(jī)與我國目前所使用的白炭黑粉碎機(jī)相比，各項(xiàng)性能指標(biāo)領(lǐng)先，適合加工多種白炭黑細(xì)度的物料，產(chǎn)品粒度均勻，能粉碎到 7～30 微米，是當(dāng)前性能好、效率高的節(jié)能型理想白炭黑微粉碎生產(chǎn)設(shè)備。

目前，該機(jī)熱銷白炭黑主產(chǎn)區(qū)域福建、山東、江蘇、浙江、湖南和江西等省市。

(吳紅富)

（浙江豐利熱線：0575-83105888、83100888、83185888、83183618；網(wǎng)址：www.zjfengli.com）

Research & Development on STRONG Ebullated Bed Residue Hydrotreating Technology

JIANG Lai1, BU Ji-chun1, PU Hai-ning1, ZHANG Yu-xiang1, QIN Li-hai1, Yang Tao2, LIU Jian-kun2
（1. Jinling Company, Sinopec, Jiangsu Nanjing 210033，China；2. Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals , Sinopec, Liaoning Fushun 113001，China）

STRONG ebullated bed residue hydrotreating technology developed by Sinopec was introduced in the paper, Sinopec has independent intellectual property rights of this technology, which has a series of advantages,for example,flexibility,uniform temperature distribution in reactors,long operation cycle, good heat and mass transfer and so on.The technology can process heavy residue containing high sulfur, high carbon residue and high metal. The prospect of the technology was also presented. At present Sinopec has built industrial demonstration unit of 50 kt / year in Jinling company and is carrying out the industrial test.

Residue; Ebullated bed; Hydrotreating

TE 624

： A文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 1671-0460（2014）07-1139-04

國家“十二五”，科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAE05B04）資助。

2014-07-16

姜來（1983-），男，遼寧昌圖人，工程師，工程碩士，2006 年畢業(yè)于江蘇工業(yè)學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，現(xiàn)從事臨氫裝置生產(chǎn)管理工作。E-mail：jiangl.jlsh@sinopec.com，電話：025-58984041。