艾克利 郭強(qiáng) 高雄成 陳永忠(陜西延長(zhǎng)石油油煤新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司， 陜西 靖邊 718500)

懸浮床加氫裂化裝置工藝優(yōu)化新思路

艾克利 郭強(qiáng) 高雄成 陳永忠(陜西延長(zhǎng)石油油煤新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司， 陜西 靖邊 718500)

延長(zhǎng)石油油-煤共煉試驗(yàn)示范項(xiàng)目是全球首套煤油共煉工業(yè)化重點(diǎn)科研示范項(xiàng)目，裝置具有高溫、高壓、臨氫、易磨、易堵、易結(jié)焦的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多次試車，表明45萬(wàn)噸/年煤油共煉裝置減壓系統(tǒng)和燃料固化系統(tǒng)可以進(jìn)一步優(yōu)化，將其改為延遲焦化系統(tǒng)，可以大大緩減上述缺陷。優(yōu)化后工藝技術(shù)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析對(duì)比，實(shí)現(xiàn)了裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行、產(chǎn)品效益最大化，達(dá)到了能源清潔生產(chǎn)的目的。

煤油共煉；減壓系統(tǒng)；固化系統(tǒng)；技術(shù)創(chuàng)新

20世紀(jì)70～90年代，受石油危機(jī)影響，開(kāi)發(fā)現(xiàn)代煤直接液化技術(shù)再次受到重視，先后有美國(guó)的SRC-Ⅱ、H-Coal工藝、德國(guó)的IGOR+工藝、日本的NEDOL等典型工藝相繼問(wèn)世，但均未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化[1]。我國(guó)是多煤少油的國(guó)家，是世界上最大的煤炭消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)，是石油消費(fèi)大國(guó)。由于我國(guó)特定的能源限制，使得石油供需矛盾成為能源發(fā)展的重要課題。新能源及再生能源的誕生，國(guó)際石油市場(chǎng)長(zhǎng)期處于低靡，對(duì)新型環(huán)保能源的需求日益強(qiáng)烈。煤-油共煉加氫裂化裝置利用煤和油的協(xié)同效應(yīng)，通過(guò)加氫裂化技術(shù)，可以把煤和含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、高硫、高酸、高殘?zhí)?、金屬含量較高的重劣質(zhì)油經(jīng)過(guò)懸浮床反應(yīng)后可產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的液態(tài)產(chǎn)品，可緩解我國(guó)石油資源的供需矛盾，也是我國(guó)“十三五”能源建設(shè)的重大戰(zhàn)略。

1 煤油共煉工藝流程

原料煤通過(guò)煤粉制備系統(tǒng)后，與添加劑、硫化劑、催化劑、原料油(FCC油漿、DCC油漿、減壓渣油、煤焦油等)按照一定比例通過(guò)混捏攪拌措施后進(jìn)入原料預(yù)混合罐制成油煤漿，通過(guò)泵將油煤漿輸送到原料緩沖罐，再由高壓進(jìn)料泵升壓后經(jīng)過(guò)換熱器、原料加熱爐進(jìn)行加熱。當(dāng)溫度升到反應(yīng)條件后進(jìn)入懸浮床反應(yīng)器，形成氣、液、固均相反混狀態(tài)，在高壓工況下，主要進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，熱裂化為輔。由于加氫反應(yīng)為放熱反應(yīng)，通過(guò)注入一定冷氫來(lái)控制反應(yīng)器溫度。

懸浮床反應(yīng)器物料低進(jìn)高出，懸浮床反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入一級(jí)熱高分進(jìn)行氣液固三相分離，氣相組分從頂部攜帶部分液相組分進(jìn)入二級(jí)熱高分進(jìn)一步分離，二級(jí)熱高分氣相組分?jǐn)y帶部分液相組分從頂部在進(jìn)入固定床反應(yīng)器進(jìn)行精制和加氫裂化反應(yīng)。一、二級(jí)熱高分底部固液相產(chǎn)物，通過(guò)減壓降壓裝置進(jìn)入熱低分后，頂部氣相通過(guò)冷卻、底部固液相組分通過(guò)自壓進(jìn)入減壓塔進(jìn)一步減壓分離，減壓塔底部固相組分進(jìn)入殘?jiān)崩涑乩鋮s，再通過(guò)鏈板機(jī)輸送到破碎機(jī)破碎后進(jìn)入儲(chǔ)渣場(chǎng)。固定床反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)高壓分離器進(jìn)行氣液相分離出循環(huán)氫和液相組分，循環(huán)氫通過(guò)壓縮機(jī)系統(tǒng)循環(huán)利用；液相組分減壓后進(jìn)入分餾系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品分離，分餾產(chǎn)品有干氣、石腦油、柴油、VGO等產(chǎn)品。

2 影響減壓系統(tǒng)正常運(yùn)行原因

(1)物料狀況分析 減壓系統(tǒng)是從懸浮床熱低分開(kāi)始至減壓塔出料，熱低分相當(dāng)于減壓塔的原料罐。物料性質(zhì)為懸浮床反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)兩個(gè)熱高分分離后的固液相，液相主要成分為重質(zhì)油、瀝青稀以及前瀝青稀、膠質(zhì)組分；固相主要成分為未轉(zhuǎn)化的煤粉、灰分、重金屬、懸浮床添加劑、催化劑等組分。工藝上存在的主要問(wèn)題為：①熱低分容積小，減壓塔來(lái)料不穩(wěn)定；②含固物料容易沉積堵塞、結(jié)焦；③高線速物料對(duì)管道彎頭、塔壁的切線進(jìn)料部位沖刷較大，易減薄泄漏；④來(lái)量不穩(wěn)定，造成減壓塔底熱量波動(dòng)，塔內(nèi)輕組分不能有效切割；⑤減壓塔容積偏小、蒸餾效果不佳。

(2）減壓系統(tǒng)運(yùn)行分析 從物料平衡分析，進(jìn)入減壓塔的物料約為總進(jìn)料量的40%。由于減壓塔容積偏小、熱源不足，導(dǎo)致輕組分不能完全拔出、減低組分(高熱值工業(yè)燃料)攜帶揮發(fā)分較高，軟化點(diǎn)不足100℃。雖經(jīng)部分回?zé)?，但能耗增加、收率相?duì)偏低。殘?jiān)氖章蕿?3%，殘?jiān)锏目蓳]發(fā)分為55%左右，而實(shí)際為75%左右。

3 降低燃料固化原因分析

燃料現(xiàn)狀：殘?jiān)瑩]發(fā)分高，影響收率；燃料軟化點(diǎn)低，不易露天暴曬儲(chǔ)存；高溫殘?jiān)?固體工業(yè)燃料)進(jìn)入急冷系統(tǒng)產(chǎn)生含油煙蒸汽對(duì)作業(yè)環(huán)境不利；根據(jù)2016版《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》，HW11精蒸餾殘?jiān)_定為危險(xiǎn)廢物，而此減壓塔塔底物具有很高的熱值，可作為工業(yè)燃料、汽化爐制備合成氣、制備多標(biāo)號(hào)道路瀝青原料等用途[2]。

4 對(duì)減壓和固化系統(tǒng)優(yōu)化思路

根據(jù)煤油共煉現(xiàn)有設(shè)備和運(yùn)行總結(jié)，結(jié)合其原料、工藝特點(diǎn)以及技術(shù)參數(shù)，減壓系統(tǒng)和殘?jiān)袒到y(tǒng)優(yōu)化改造方案為：將現(xiàn)有的熱低壓分離器放大5倍，留有足夠的緩沖時(shí)間；增加一臺(tái)焦化爐，將懸浮床熱低分物料提高95～105℃后；將殘?jiān)袒b置改建兩座焦炭塔(一開(kāi)一備)，將現(xiàn)有減壓塔通過(guò)計(jì)算放大改為分餾塔。方案優(yōu)點(diǎn)：①延遲焦化工藝和懸浮床加氫裂化工藝所用原料相近，可適應(yīng)重劣質(zhì)油、污油、瀝青以及煤焦油等原料；②改善懸浮床加氫裂化熱低分后路堵塞、磨損、結(jié)焦等隱患；③采用延遲焦化工藝，可以將反應(yīng)不完全產(chǎn)物消化掉，可以穩(wěn)定懸浮床反應(yīng)操作；④縮短原料在焦化爐內(nèi)450～510℃的加熱時(shí)間，部分原料經(jīng)氣化發(fā)生輕度緩和斷裂后進(jìn)入焦炭塔。根據(jù)焦炭塔的工藝條件，可在塔內(nèi)繼續(xù)發(fā)生斷裂、縮合反應(yīng)，直至生成輕質(zhì)烴類和固體焦炭為止。

5 結(jié)語(yǔ)

煤-油共煉試驗(yàn)示范項(xiàng)目采用懸浮床反應(yīng)器技術(shù)，對(duì)各類重劣質(zhì)油與煤共煉調(diào)試、論證，基本操作參數(shù)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，部分實(shí)踐數(shù)據(jù)優(yōu)于設(shè)計(jì)，其轉(zhuǎn)化率、液收達(dá)到了試驗(yàn)示范的效果，得到了國(guó)內(nèi)權(quán)威專家的考核評(píng)定。將加氫裂化的減壓系統(tǒng)和燃料固化系統(tǒng)改為延遲焦化系統(tǒng)，大大緩減磨損、堵塞、結(jié)焦等缺陷，解決了殘?jiān)鳛楣I(yè)固體燃料處置難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了石油焦作為產(chǎn)品市場(chǎng)寬、利潤(rùn)高的前景。

[1]李小強(qiáng)，劉永，秦光書.神華煤直接液化示范項(xiàng)目的進(jìn)展及發(fā)展方向[J].煤化工，2015年第4期第43卷：12.

[2]環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、公安部發(fā)布《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(2016版)，自2016年8月1日起施行.

艾克利(1971-)，男，漢族，陜西子洲人，工程師、安全工程師，現(xiàn)任陜西延長(zhǎng)石油油煤公司監(jiān)察室主任。