劉汪輝，姜來(lái) ，劉海濤，潘赟 ，夏民

（中國(guó)石油化工股份有限公司金陵分公司，江蘇 南京 210033）

STRONG沸騰床示范裝置工業(yè)應(yīng)用

劉汪輝，姜來(lái) ，劉海濤，潘赟 ，夏民

（中國(guó)石油化工股份有限公司金陵分公司，江蘇 南京 210033）

隨著原油重質(zhì)化程度的不斷加深，沸騰床渣油加氫技術(shù)成為了煉廠提高渣油附加值的重要手段。撫順石油化工研究院開(kāi)發(fā)的 STRONG沸騰床渣油加氫成套技術(shù)無(wú)需使用傳統(tǒng)沸騰床技術(shù)中的高溫高壓循環(huán)泵及配套設(shè)備，提高了反應(yīng)體系的穩(wěn)定性與反應(yīng)器空間利用率，降低了投資。首套采用STRONG沸騰床技術(shù)的工業(yè)化裝置累計(jì)平穩(wěn)運(yùn)行8000 h，540℃+單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到了78%以上。

渣油加氫；沸騰床；加氫轉(zhuǎn)化

Abstract:Crude oil becomes heavier, making the ebullated bed hydrotreatment technology become an important way to increase the product value of refinery.The STRONG ebullated bed hydrotreatment technology developed by FRIPP is a recycle pump-free residual oil hydrotreatment technology, it can increase the operation stability and reactor volume utilization, and reduce equipment investment. The first industrial plant of STRONG ebullated bed has been in operation for more than 8000 h, the single pass conversion above 540℃ can be more than 78%.

Key words:Residual oil hydtrotreatment; Ebullated bed; Hydrogenation conversion

渣油是原油中密度最大、性質(zhì)最差、雜質(zhì)含量最高的組分，在原油中占有較高比例，尤其在劣質(zhì)原油中，渣油比例甚至達(dá)到50%以上，隨著世界范圍內(nèi)多數(shù)油田進(jìn)入開(kāi)采中后期及輕質(zhì)原油逐漸被消耗，原油劣質(zhì)化趨勢(shì)日益明顯；另一方面2016年我國(guó)原油對(duì)外依存度達(dá)到了63%。如何充分利用渣油資源不僅關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保要求及社會(huì)效益，更重要的是涉及國(guó)家能源安全。

目前，渣油加氫技術(shù)是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛的一種重油輕質(zhì)化手段，而沸騰床渣油加氫技術(shù)由于催化劑在反應(yīng)器內(nèi)處于全返混狀態(tài)以及能夠在線置換催化劑，使得沸騰床渣油加氫技術(shù)具有床層壓降小、溫度分布均勻、傳質(zhì)和傳熱效率高、運(yùn)行周期長(zhǎng)以及裝置操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，克服了固定床渣油加氫技術(shù)床層壓力降增長(zhǎng)快、運(yùn)行周期短、原料適應(yīng)性差等不足[1]。

撫順石油化工研究院（FRIPP）最早在20世紀(jì)60 ～70年代開(kāi)展了沸騰床加氫技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作，研究了不同類型的催化劑和反應(yīng)器形式，最終確定了使用微球催化劑，帶三相分離器的沸騰床反應(yīng)器的技術(shù)路線。由中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院（FRIPP）、中國(guó)石化股份有限公司金陵分公司（JLPEC）及中石化洛陽(yáng)石化工程有限公司（LPEC）組成的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)十多年的技術(shù)攻關(guān)形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SRTONG沸騰床渣油加氫成套技術(shù)[2,3]。

1 STRONG沸騰床技術(shù)特點(diǎn)及工業(yè)示范裝置建設(shè)

1.1 STRONG沸騰床技術(shù)特點(diǎn)

STRONG沸騰床技術(shù)從催化劑體系、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝工程等多個(gè)方面進(jìn)行了創(chuàng)新性的研發(fā)，解決了諸多技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了沸騰床渣油加氫技術(shù)的自主研發(fā)。與國(guó)外同類技術(shù)相比，STRONG沸騰床技術(shù)的主要區(qū)別/優(yōu)點(diǎn)包括：

（1）微球催化劑

使用粒徑為0.4～0.5 mm的微球催化劑，能夠消除內(nèi)擴(kuò)散影響，催化劑利用率高，且方便了催化劑的加排過(guò)程[4,5]。

（2）獨(dú)特的三相分離器

表1 金陵減壓渣油性質(zhì)Table 1 Properties of vacuum residual oil of Jinling refinery

表2 沸騰床渣油加氫轉(zhuǎn)化結(jié)果Table 2 Hydtro-conversion results of ebullated bed

沸騰床示范裝置運(yùn)行過(guò)程中，在不同的階段對(duì)反應(yīng)器液相產(chǎn)物進(jìn)行跟蹤分析，均沒(méi)有出現(xiàn)帶劑現(xiàn)象。為考察三相分離器的操作彈性，循環(huán)氫氣量最大時(shí)超過(guò)設(shè)計(jì)值的50%～100%，通過(guò)采樣分析發(fā)現(xiàn)無(wú)催化劑帶出現(xiàn)象，充分說(shuō)明三相分離器具有很好的分離效果和抗沖擊性能，能夠保證STRONG技術(shù)的加氫反應(yīng)器正常運(yùn)行。

2.2 催化劑在線置換

催化劑加排系統(tǒng)是 STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)的重要組成部分之一。催化劑可以在線加入和排出，從而保證穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，避免了固定床反應(yīng)器所存在的頻繁停工換劑問(wèn)題，大大延長(zhǎng)了裝置的操作周期。針對(duì)STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)的特點(diǎn)，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了專用的催化劑在線加排系統(tǒng)。示范裝置試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)催化劑在線加排系統(tǒng)的可靠性等進(jìn)行了多次考察，獲取了在線加排系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)及其對(duì)催化劑輸送的影響等。試驗(yàn)結(jié)果表明：在線加排系統(tǒng)可以在不影響裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)催化劑的在線加入與排出，不會(huì)對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)及分餾系統(tǒng)造成沖擊，加排劑過(guò)程穩(wěn)定可控，排劑量與加劑量持平，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為百萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)裝置加排系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了寶貴數(shù)據(jù)。

2.3 裝置停工拆檢

試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)示范裝置進(jìn)行了全方位的拆檢。從拆檢的情況來(lái)看，反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、汽提塔和常壓塔均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生焦和帶劑的現(xiàn)象，說(shuō)明在目前試驗(yàn)的條件下，轉(zhuǎn)化率最高達(dá)到 78.6%，反應(yīng)和分離系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定操作，沒(méi)有生焦的風(fēng)險(xiǎn)，證明了STRONG技術(shù)在高轉(zhuǎn)化率條件下平穩(wěn)運(yùn)行的可靠性。拆檢的結(jié)果再一次表明STRONG沸騰床反應(yīng)器及內(nèi)構(gòu)件、工藝流程以及工程放大過(guò)程等關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)是安全可靠的，經(jīng)得起實(shí)踐的檢驗(yàn)。

3 結(jié)論

在中石化總部的大力支持下，沸騰床攻關(guān)團(tuán)隊(duì)完成了STRONG沸騰床渣油加氫成套技術(shù)開(kāi)發(fā)及5萬(wàn)t/a沸騰床工業(yè)示范裝置試驗(yàn)，在催化劑、工藝及工程技術(shù)方面均獲得重大突破，并形成了一系列的專利及專有技術(shù)，形成了我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的沸騰床渣油加氫技術(shù)。沸騰床工業(yè)示范裝置試驗(yàn)的順利開(kāi)展，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，積累了經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了隊(duì)伍，加深了研發(fā)人員對(duì)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，獲取了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，能夠?yàn)榘偃f(wàn)噸級(jí)沸騰床工業(yè)裝置設(shè)計(jì)與建設(shè)提供完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。示范裝置工業(yè)應(yīng)用的結(jié)果表明：

（1）打通了STRONG沸騰床技術(shù)的全流程，證明了STRONG沸騰床技術(shù)的可行性；

（2）驗(yàn)證了所研發(fā)微球催化劑的性能：催化劑顆粒度均勻，抗磨損性能好、活性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，可以滿足沸騰床渣油加氫技術(shù)要求。

（3）驗(yàn)證了催化劑在線加排系統(tǒng)可靠性：在線加排系統(tǒng)可以在不影響裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)催化劑的在線加入與排出，不會(huì)對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)及分餾系統(tǒng)造成沖擊，加排劑過(guò)程穩(wěn)定可控，排劑量與加劑量持平，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

（4）驗(yàn)證了工藝的可行性及先進(jìn)性：針對(duì)密度1 036 kg/m3、殘?zhí)?3.73%、金屬（Ni+V）含量210.8 μg/g的劣質(zhì)渣油，在總體積空速0.17～0.22 h-1的條件下，脫殘?zhí)柯蕿?56.7%～83.5%，脫硫率為70.4%～87.6%，脫金屬率為89.5%～97.3%，540 ℃轉(zhuǎn)化率為51.2%～78.6%。

（5）STRONG沸騰床技術(shù)可靠，經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)，具備了工業(yè)推廣及應(yīng)用基礎(chǔ)。

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Industrial Application of STRONG Ebullated Bed Demonstration Unit

LIU Wang-hui,JIANG Lai,LIU Hai-tao,PAN Yun,XIA Min

(Sinopec Jinling Branch, Jiangsu Nanjing 210033, China）

TE 624

A

1671-0460（2017）09-1894-04

2017-07-15

劉汪輝（1965-）,男，江蘇省南京市人，高級(jí)技師，1985年畢業(yè)于南京煉油廠技校石油煉制專業(yè)，研究方向：主要從事加氫裂化及沸騰床渣油加氫技術(shù)工作。E-mail：liuwh.jlsh@sinopec.com。