STRONG沸騰床示范裝置工業(yè)應(yīng)用

劉汪輝，姜來 ，劉海濤，潘赟 ，夏民

（中國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 ，劉海濤，潘赟 ，夏民

（中國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發(fā)的 STRONG沸騰床渣油加氫成套技術(shù)無需使用傳統(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)化裝置累計平穩(wěn)運行8000 h，540℃+單程轉(zhuǎn)化率達到了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，渣油比例甚至達到50%以上，隨著世界范圍內(nèi)多數(shù)油田進入開采中后期及輕質(zhì)原油逐漸被消耗，原油劣質(zhì)化趨勢日益明顯；另一方面2016年我國原油對外依存度達到了63%。如何充分利用渣油資源不僅關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益、環(huán)保要求及社會效益，更重要的是涉及國家能源安全。

目前，渣油加氫技術(shù)是國內(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、運行周期長以及裝置操作靈活等優(yōu)點，克服了固定床渣油加氫技術(shù)床層壓力降增長快、運行周期短、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年代開展了沸騰床加氫技術(shù)的研究開發(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。由中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院（FRIPP）、中國石化股份有限公司金陵分公司（JLPEC）及中石化洛陽石化工程有限公司（LPEC）組成的攻關(guān)團隊，經(jīng)過十多年的技術(shù)攻關(guān)形成了具有自主知識產(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)特點及工業(yè)示范裝置建設(shè)

1.1 STRONG沸騰床技術(shù)特點

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

（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)擴散影響，催化劑利用率高，且方便了催化劑的加排過程[4,5]。

（2）獨特的三相分離器

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

沸騰床示范裝置運行過程中，在不同的階段對反應(yīng)器液相產(chǎn)物進行跟蹤分析，均沒有出現(xiàn)帶劑現(xiàn)象。為考察三相分離器的操作彈性，循環(huán)氫氣量最大時超過設(shè)計值的50%～100%，通過采樣分析發(fā)現(xiàn)無催化劑帶出現(xiàn)象，充分說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題，大大延長了裝置的操作周期。針對STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)的特點，攻關(guān)團隊研發(fā)了專用的催化劑在線加排系統(tǒng)。示范裝置試驗過程中對催化劑在線加排系統(tǒng)的可靠性等進行了多次考察，獲取了在線加排系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)及其對催化劑輸送的影響等。試驗結(jié)果表明：在線加排系統(tǒng)可以在不影響裝置正常運轉(zhuǎn)的情況下實現(xiàn)催化劑的在線加入與排出，不會對反應(yīng)系統(tǒng)及分餾系統(tǒng)造成沖擊，加排劑過程穩(wěn)定可控，排劑量與加劑量持平，達到了設(shè)計要求，為百萬噸級工業(yè)裝置加排系統(tǒng)設(shè)計提供了寶貴數(shù)據(jù)。

2.3 裝置停工拆檢

試驗結(jié)束后對示范裝置進行了全方位的拆檢。從拆檢的情況來看，反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、汽提塔和常壓塔均沒有發(fā)現(xiàn)生焦和帶劑的現(xiàn)象，說明在目前試驗的條件下，轉(zhuǎn)化率最高達到 78.6%，反應(yīng)和分離系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定操作，沒有生焦的風(fēng)險，證明了STRONG技術(shù)在高轉(zhuǎn)化率條件下平穩(wěn)運行的可靠性。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程等關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)是安全可靠的，經(jīng)得起實踐的檢驗。

3 結(jié)論

在中石化總部的大力支持下，沸騰床攻關(guān)團隊完成了STRONG沸騰床渣油加氫成套技術(shù)開發(fā)及5萬t/a沸騰床工業(yè)示范裝置試驗，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)，形成了我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的沸騰床渣油加氫技術(shù)。沸騰床工業(yè)示范裝置試驗的順利開展，驗證了實驗室結(jié)果，積累了經(jīng)驗，鍛煉了隊伍，加深了研發(fā)人員對技術(shù)的認識，獲取了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，能夠為百萬噸級沸騰床工業(yè)裝置設(shè)計與建設(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、穩(wěn)定性好，可以滿足沸騰床渣油加氫技術(shù)要求。

（3）驗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轉(zhuǎn)的情況下實現(xiàn)催化劑的在線加入與排出，不會對反應(yīng)系統(tǒng)及分餾系統(tǒng)造成沖擊，加排劑過程穩(wěn)定可控，排劑量與加劑量持平，達到了設(shè)計要求。

（4）驗證了工藝的可行性及先進性：針對密度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)得起實踐檢驗，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。