沸騰床渣油加氫裂化裝置防結(jié)焦技術(shù)分析

（中海石油寧波大榭石化有限公司 浙江 315812）

在我國原油性質(zhì)逐步劣質(zhì)化與進(jìn)口原油逐步增加背景下，沸騰床渣油加氫技術(shù)隨之產(chǎn)生，完成能源清潔生產(chǎn)和利用率的提高，處理好煉油工業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的困境。新時(shí)期下，為了國家更好的發(fā)展，應(yīng)該研究沸騰床渣油加氫技術(shù)的基礎(chǔ)特征，明確沸騰床渣油加氫技術(shù)設(shè)計(jì)思路，挖掘沸騰床渣油加氫裂化工藝技術(shù)要點(diǎn)，結(jié)合技術(shù)操作難點(diǎn)進(jìn)行整合方案的設(shè)計(jì)，全面增強(qiáng)沸騰床渣油加氫技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值，具體如下。

1.沸騰床渣油加氫裂化工藝概述

（1）H-Oil沸騰床渣油加氫裂化工藝。針對H-Oil工藝而言，本質(zhì)上是催化加氫裂化工藝，目標(biāo)是開展重油與渣油的具體轉(zhuǎn)化過程與改質(zhì)過程，因?yàn)镠-Oil工藝存在著處理重油的靈活性，可生產(chǎn)相對潔凈的運(yùn)輸燃料，被廣泛的作用在渣油加氫裂化市場中。H-Oil對于收率方面與產(chǎn)品質(zhì)量選取方面也存在一定的靈活性[1]，工藝運(yùn)用期間尚未轉(zhuǎn)化的渣油能夠用來進(jìn)行燃料油的生產(chǎn)、氣化制氫處理與焦化裝置加工等。

（2）LC-Fining沸騰床渣油加氫裂化工藝。LC-Fining工藝可脫除渣油與重油內(nèi)的雜質(zhì)，同時(shí)把其轉(zhuǎn)變?yōu)轲s分油的一種有效技術(shù)。LC-Fining以及H-Oil工藝存在相同點(diǎn)，在混合原料油與氫氣之后，把相關(guān)物質(zhì)納入在沸騰床加氫裂化反應(yīng)器內(nèi)，處于流化環(huán)境中實(shí)施熱裂化與加氫脫除硫操作，完成餾分油的生產(chǎn)。結(jié)合加工原料油與目的產(chǎn)品的差異性，設(shè)置一個(gè)反應(yīng)器，或者更多。現(xiàn)階段LC-Fining工藝占據(jù)著渣油加氫裂化時(shí)長的較大份額。

（3）H-Oil與LC-Fining對比。一般而言，H-Oil技術(shù)要串聯(lián)兩臺反應(yīng)器，LC-Fining技術(shù)需要串聯(lián)三臺反應(yīng)器，對應(yīng)的雜質(zhì)脫除率數(shù)值更大。兩種工藝不存在根源上的不同，兩者反應(yīng)器結(jié)構(gòu)整體上對比是相同的，均涉及流體分布體系、分離循環(huán)體系與催化劑加排體系，催化劑之間能夠?qū)崿F(xiàn)互相通用。兩種技術(shù)的不同之處是，H-Oil技術(shù)更加適合外置循環(huán)泵的操作，且LC-Fining技術(shù)更加適合內(nèi)置循環(huán)泵的操作[2]。

2.沸騰床渣油加氫裂化裝置防結(jié)焦技術(shù)優(yōu)勢

（1）反應(yīng)器催化劑床層壓降低。沸騰床反應(yīng)器中催化劑床層在完全返混的狀態(tài)下，在氣、液與固三相完全混合的情況下，確保催化劑和氫氣緊密接觸，反應(yīng)器中催化劑床層一直表現(xiàn)出沸騰狀態(tài)[3]，所以不含有雜質(zhì)堵塞床層的一系列問題，對應(yīng)反應(yīng)氣壓有所減小，能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化重質(zhì)原油渣油與油砂瀝青油的加氫處理。

（2）能源消耗低。對于沸騰床的反應(yīng)器，反應(yīng)熱憑靠循環(huán)油以及原料油直接交換，節(jié)約高壓換熱器面積，減小加熱爐熱負(fù)荷，能量利用率數(shù)值增加。并且沸騰床渣油加氫裂化技術(shù)通過熱高分流程，降低反應(yīng)流出物冷卻負(fù)荷，不需另外設(shè)置分餾塔熱進(jìn)料換熱與加熱爐，完全對熱量進(jìn)行回收，節(jié)約裝置投資以及能源消耗。

（3）反應(yīng)器催化劑活性具備穩(wěn)定性。在沸騰床反應(yīng)器中運(yùn)用催化劑，能夠隨時(shí)隨地在線增加與減少，確保反應(yīng)器催化劑活性保持恒定狀態(tài)，穩(wěn)定產(chǎn)品收率，以免出現(xiàn)由于固定床反應(yīng)器末期產(chǎn)品收率變化與產(chǎn)品質(zhì)量降低造成物料總平衡體系失衡問題[4]，使得裝置操作周期得以延長。

（4）裝置操作彈性較大對于防結(jié)焦技術(shù)，沸騰床加氫工藝具備一定的工藝靈活性，以操作溫度調(diào)節(jié)與催化劑種類劃分為主，此種技術(shù)能夠滿足原料性質(zhì)的多樣化條件變動需求，提高裝置操作加工水平。

（5）級間罐裝置與新氫共用壓縮機(jī)。串聯(lián)反應(yīng)器進(jìn)行的級間罐配置，給予反應(yīng)器流出物加以分離處理，反流出物經(jīng)過脫除輕組分之后，重組分與氫氣混合后開展二反反應(yīng)，運(yùn)用級間分離技術(shù)，能夠增加二反氫分壓，減小二反空速，使得反應(yīng)深度得以增加，確保二反容積利用率更高。對于新氫共用壓縮機(jī)，通過反應(yīng)進(jìn)料溫度實(shí)現(xiàn)沸騰床反應(yīng)器床層溫度的控制，不需額外設(shè)置冷氫裝置，而循環(huán)氫量是比較小的，所以冷高分氣經(jīng)膜分離提純之后能夠直接在新氫壓縮機(jī)中增加壓力，以不設(shè)置循環(huán)氫壓縮機(jī)為基礎(chǔ)，減小投資量，節(jié)約操作流程[5]。

3.沸騰床渣油加氫裂化裝置防結(jié)焦技術(shù)運(yùn)用思參

（1）明確操作條件和沉淀物含量之間的關(guān)系。在運(yùn)用沸騰床渣油加氫裂化裝置防結(jié)焦技術(shù)過程中，反應(yīng)物沉淀物含量和原料以及催化劑存在緊密相關(guān)，若裝置設(shè)計(jì)接受，相關(guān)的因素不輕易更改。對于具體生產(chǎn)與實(shí)踐，往往要調(diào)整部分操作條件控制沉淀物出現(xiàn)沉積現(xiàn)象，確保裝置可長時(shí)間運(yùn)作[6]。經(jīng)過一系列研究，若增加反應(yīng)器加權(quán)溫度，使得其他條件保持不變，渣油的轉(zhuǎn)化率會有所增加，在一定程度上表明反應(yīng)溫度升高便于渣油轉(zhuǎn)化率提升，增加油品產(chǎn)量?？墒窃谠娃D(zhuǎn)化率增加過程中，對應(yīng)的反應(yīng)物涉及沉淀物會增加，加權(quán)溫度達(dá)到428℃時(shí)，熱低分油的沉淀物含量上升大約0.71%。充分明確加權(quán)溫度的增加可能引出瀝青質(zhì)聚集成焦，增加反應(yīng)器熱中分與減壓塔結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)，不利于裝置長久運(yùn)作。

（2）思考高芳香性稀釋油和沉淀物之間的關(guān)系。立足于瀝青質(zhì)析出沉積相關(guān)理論，增加膠質(zhì)與芳烴含量時(shí)，對應(yīng)不穩(wěn)定指數(shù)會減少，油品穩(wěn)定性有所增加。在飽和烴與瀝青質(zhì)含量加大的情況下，對應(yīng)不穩(wěn)定數(shù)值會升高，降低油品穩(wěn)定性。以增強(qiáng)渣油轉(zhuǎn)化率為目的，不影響裝置運(yùn)作周期，如果在原料中適當(dāng)增加高芳烴的組成成分，會減小油品自身的不穩(wěn)定指數(shù)，控制瀝青質(zhì)沉積。因此在運(yùn)用沸騰床渣油加氫裂化裝置防結(jié)焦技術(shù)期間要確保高芳烴選擇足夠合理，減少瀝青質(zhì)沉積現(xiàn)象產(chǎn)生幾率，使得裝置更長時(shí)間運(yùn)作。

4.沸騰床渣油加氫裂化裝置防結(jié)焦技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）國內(nèi)防結(jié)焦技術(shù)發(fā)展。沸騰床渣油加氫技術(shù)的發(fā)展存在較大程度的進(jìn)展，我國典型的FRET沸騰床反應(yīng)器和國外技術(shù)進(jìn)行對比，存在著催化劑顆粒小于反應(yīng)器利用率大的特征。三相分離器包含三個(gè)區(qū)與下料口，內(nèi)筒形成三相分離器的氣泡分離區(qū)，對應(yīng)內(nèi)容與外筒之間環(huán)狀空間發(fā)展為液固相折流區(qū)，其中內(nèi)筒下端開口與反應(yīng)器內(nèi)壁形成圓環(huán)狀開口，分離完成的固體微粒狀催化劑再次返回催化劑床層中[7]。在FRET的工藝制造期間，混合渣油原料與氫氣，以下進(jìn)料的方式為主在反應(yīng)器底部借助噴嘴裝置散發(fā)在沸騰床反應(yīng)器中，確保反應(yīng)器內(nèi)催化劑維持沸騰狀態(tài)。反應(yīng)期間，催化劑布滿反應(yīng)器的相關(guān)反應(yīng)區(qū)，有效區(qū)反應(yīng)把加氫反應(yīng)當(dāng)作核心點(diǎn)，便于增高反應(yīng)器催化劑藏量。此外反應(yīng)器上部區(qū)域中，經(jīng)過分離器得到的固體催化劑返回催化劑床層體系內(nèi)，這樣液體產(chǎn)品與氣體產(chǎn)品一同流入高溫高壓分離器中，三相分離器更加容易生成波動，事故的環(huán)境下便于催化劑攜帶。因?yàn)椴恍桀櫦把h(huán)泵，僅僅憑借原料泵和氫氣促使催化劑沸騰，若原料泵和新氫壓縮機(jī)產(chǎn)生故障，在很大程度上會影響反應(yīng)器催化劑的沸騰狀態(tài)。國家催化劑顆粒體積是比較小的，給氣體與液體的攜帶提供一定條件，作為防結(jié)焦技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。因?yàn)榉序v反應(yīng)器具備流體力學(xué)的特點(diǎn)，反應(yīng)器中返混相對嚴(yán)重，單一反應(yīng)器不能滿足雜質(zhì)脫除率的指標(biāo)，所以要串聯(lián)一個(gè)或者更多的沸騰床反應(yīng)器加以實(shí)現(xiàn)。

（2）防結(jié)焦技術(shù)發(fā)展趨勢。今后的防結(jié)焦技術(shù)發(fā)展期間，進(jìn)一步提高此項(xiàng)技術(shù)的加工水平。立足于渣油加氫，加工水平的提升要注重原料空速指數(shù)的提升[8]。因?yàn)樵驮鲜潜容^重的，對應(yīng)雜質(zhì)含量也有所增加。在雜質(zhì)脫除率提升過程中，要充分思考催化劑和工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢，適當(dāng)引進(jìn)懸浮床加氫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)含硫原油渣油加工，深層次的達(dá)到減壓渣油轉(zhuǎn)化目標(biāo)，整合加工流程，從某種層面上研究對環(huán)境保護(hù)起到積極影響。

5.結(jié)束語

綜上所述，沸騰床渣油加氫裂化裝置的防結(jié)焦技術(shù)廣泛應(yīng)用，可更好的提高經(jīng)濟(jì)效益與保護(hù)環(huán)境效果。在今后運(yùn)用與創(chuàng)新中，要重點(diǎn)對此項(xiàng)技術(shù)加以利用和完善，采取高效的手段提高防結(jié)焦技術(shù)利用率，為國家持續(xù)化建設(shè)提供巨大條件支撐。