沸腾床渣油加氢技术应用优势

2022-04-25林培培

炼油与化工 2022年2期

林培培

（浙江石油化工有限公司，浙江舟山 316000）

沸腾床加氢工艺首先由Axsen 公司开发，工艺名称为氢油（H-Oil）加氢技术，后来衍生出LCFining 工艺。2 种工艺路线 H-Oil 和 LC-Fining 过程没有本质区别，只是H-Oil工艺循环泵采用外循环，LC-Fining 工艺循环泵采用内循环运行，而且2过程可互通。通过调整反应温度、催化剂类型及置换率，在加工不同性质的原料油时，可以维持稳定的产品质量和较高的中馏分油选择性［1］。

经过近几十年的发展和工业应用，改进和解决了在工艺、催化剂、工程、材料设备、工业运行等方面的诸多技术问题，提高了装置的安全性和可靠性，H-Oil 沸腾床加氢在国内外得到更加广泛的应用［2，3］。

1 沸腾床加氢技术现状

近年来，国内开发了具有完全自主知识产权的沸腾床渣油加氢，解决了多项工程技术难题。采用自主研发的微球型脱金属脱硫催化剂，在单反应器工艺中使用金属催化剂时，杂质去除效果明显，无结焦现象，携带的催化剂量非常少。技术专利同样采用了1 种带有固、液、气3 相分离器反应器，但省去了技术复杂、经济昂贵的循环泵，设计了依靠物料及设备结构达到内循环过程，独特的反应器结构具有许多更高的技术特征：例如，取消了显著提高系统稳定性的高温高压热油循环等动态设备；微球催化剂的使用不仅提高了催化剂的利用率，而且便于催化剂的添加和排放过程。不仅省去了复杂的料位控制系统，而且提高了反应器的流体通量适应性［4］。H-Oil沸腾床渣油加氢工艺流程见图1。

图1 H-Oil沸腾床渣油加氢工艺流程

国内首套5×104t/a 的STRONG 沸腾床渣油加氢装置在中国石化金陵石化有限公司建成投产，STRONG工艺和国外同类技术参数对比见表1。

表1 STRONG工艺与国外同类技术参数对比

2 沸腾床加氢技术优势

2.1 反应器灵活高效

沸腾床加氢系统是固、液、气3相反应体系，反应器的技术核心是分配系统，分离装填催化剂的流动系统及在线除杂，流体分配系统主要包括流体预分布器和分配板，使气液均匀进入反应器；在线加、脱催化剂系统主要用于添加新催化剂和排放废催化剂，沸腾床反应器的催化剂处于自由状态，杂质不会堵塞床层，避免了床层压降的升高。

2.2 原料适应性广

固定床渣油加氢对进料中的重金属和残炭要求比较苛刻，而沸腾床渣油加氢可以处理固定床无法处理的原料。此外，它还可以处理更差的劣质渣油、沥青等，原料途径更加广泛，利益同时也能最大化［5］。

2.3 催化剂在线置换

由于独特的高效反应器结构，沸腾床反应器可以在线添加和排出催化剂，可以保持反应器较高的催化剂活性，提高催化剂的利用效率。

2.4 反应器内部温度均匀

加氢的过程中，由于反应器内的催化剂、原料和氢的激烈搅拌和往返，反应器内的上下温度处于等温状态，物质转移的过程也有促进作用，有利于反应，可以取消用冷氢介质作为调温的措施。

2.5 运转周期长

沸腾床反应器内部的触媒处于沸腾状态，触媒处于相对游离状态，床层的压力小，有效克服了固定床长期在线运行因焦炭沉积或重金属沉积引起的压力增加的问题。

2.6 装置操作灵活

在不同的操作模式下可生产不同的产品，并可通过低转化率和高脱硫率，也可用于高转化率和脱硫。在低脱硫时，大量的循环真空塔底油和少量的塔底油作为部分氧化制氢的原料，也可用于低转化率和低脱硫，可调节真空塔底尾油生产中硫和高硫燃料油。

2.7 转化率高

沸腾床的渣油加氢的转化率较高，一般加氢过程的转化率为可达80%，高转化率渣油加氢过程的转化率可达到95%以上。

2.8 产品质量好

由于氢的存在抑制了缩合和叠加反应，避免了积炭和低附加值产品的产生，加氢产品不含烯烃，硫和氮含量几乎可以忽略，因此产品具有良好的凝胶质量、颜色和稳定性。

沸腾床加氢技术能有效处理高稠粘度渣油，它能保持中馏分油和轻质油的高性能，保证渣油转化率在较高水平以上，同时它可以确保产品的硫含量处于较低水平。通过此项技术，未转化油也能拓宽沸腾床加氢原料途径，在面对金属含量较高的重质原油时，可实现脱硫、脱金属、降低康氏残炭量，渣油的转化率也可以维持较高的水平。不同加氢反应器类型工艺技术对比见表2。

表2 不同加氢反应器类型工艺技术对比

3 沸腾床渣油加氢技术发展趋势

随着全球石油市场需求的变化以及原油开采难度系数增加，沸腾床渣油加氢技术会得到更广泛的应用且成为炼化一体化企业提高渣油转化率的核心，但装置投资、可操作性及技术复杂性制约了其大规模推广应用。沸腾床渣油加氢可与催化裂化（FCC）、加氢裂化、溶剂脱沥青、固定床加氢等其它工艺相结合，发挥各自的优势增产创收，使整个炼油厂加工工艺更加灵活，可以推动生产集约化、智能化、绿色化，符合当前重油深加工的需要，可以拓宽原料途径实现效益最大化。“恒力集团大连2 000×104t/a 炼化一体化项目”和“单套规模320×104t/a 沸腾床渣油加氢装置”与溶剂脱沥青装置组合生产，实现了石脑油高收率，省去了催化裂化、延迟焦化高耗能、高污染排放装置，节省了建设投资。中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司“260×104t/a 沸腾床渣油加氢装置”采取与适度焦化组合的重油加工路线亦取得成功。