STRONG沸騰床渣油加氫技術開發

姜 來，卜繼春，浦海寧，張玉祥，秦禮海，楊 濤，劉建錕

（1. 中國石化金陵分公司， 江蘇 南京 210033； 2. 中國石化撫順石油化工研究院， 遼寧 撫順 113001）

STRONG沸騰床渣油加氫技術開發

姜 來1，卜繼春1，浦海寧1，張玉祥1，秦禮海1，楊 濤2，劉建錕2

（1. 中國石化金陵分公司， 江蘇 南京 210033； 2. 中國石化撫順石油化工研究院， 遼寧 撫順 113001）

介紹了中國石化自主開發的 STRONG 沸騰床渣油加氫技術，該技術具有反應器內溫度均勻、傳熱傳質好、裝置操作靈活、運轉周期長及原料適應性強等優點，可以加工高硫、高殘炭、高金屬等劣質渣油及其他非常規油品。此外，對沸騰床加氫技術的應用范圍及前景進行了介紹。目前在金陵分公司建成一套 5 萬 t/a的工業示范裝置，正在開展工業試驗。

渣油；沸騰床；加氫

隨著世界經濟的快速發展和對運輸燃料和化工原料需求的日益強勁，以及環保法規對油品質量要求的日益嚴格，渣油的深度加工技術己經成為煉油工業開發的重點。在渣油加工技術中，加氫技術具有液體產品收率高、產品清潔、資源利用率高及投資回報率高等優勢，得到了廣泛的應用。

目前已工業應用的渣油加氫技術主要有固定床和沸騰床兩種類型。固定床技術比較成熟，投資和操作費用低、運行安全簡單，獲得較普遍應用。但固定床技術對原料的適應性差、運行周期短，在目前原油進一步劣質化的趨勢下，已難以繼續適應對生產規模大型化的要求和對裝置長周期運行的需要。

采用固定床加氫處理劣質渣油時，經常遇到因床層壓降上升或催化劑不同步失活而導致的運轉周期縮短及催化劑利用率低等問題。目前針對此問題的解決方案之一是在傳統固定床反應器之前增設保護反應器。一種是采用移動床反應器，利用移動床反應器催化劑能夠微膨脹操作和可在線更換的特性，解決床層堵塞及催化劑活性匹配的問題。其代表工藝有 Shell 的 HYCON 技術和 Chevron 的OCR 技術，鑒于該技術投資較高、操作波動大，目前未能得到廣泛工業應用。國內某煉油企業的上流式反應器（UFR）就是 OCR 技術的一部分，在實際運行過程中，床層壓降和熱點問題一直影響著裝置運轉周期。另外一種采用可以切換或切除的反應器，其代表工藝是 IFP 的 HYVAHL 技術。采用前置可切除反應器技術投資低、技術簡單、操作簡便，但是并未從本質上改變固定床加氫工藝的特性，只是一個局部的改進，對延長整個系統的運轉周期貢獻有限。此外，也很難適應渣油性質變化幅度較大時的情況。

渣油沸騰床加氫技術具有反應器內溫度均勻、傳熱傳質好、裝置操作靈活及原料適應性強等優點，可以加工高硫、高殘炭、高金屬等劣質渣油原料，相比于固定床渣油加氫技術存在的催化劑失活快、系統壓降大、易結焦、裝置運行周期短等不足，具有明顯的優勢。

1 沸騰床技術特點

STRONG 沸 騰 床 渣 油 加 氫 技 術 的 核 心 是STRONG 沸騰床反應器。其工作原理是氣液兩相從反應器底部經分配器均勻分配后進入反應器，反應器內部的催化劑在氣液兩相的攪拌及攜帶下發生流化，氣、液、固三相隨之在反應器內部發生反應。反應產物通過反應器頂部的三相分離器進行氣、液、固的分離，分離后的催化劑返回反應區，氣體和液體產品則離開反應器進入到分離系統部分。

與固定床渣油加氫工藝相比，STRONG 沸騰床技術有著明顯優勢：

(1) 由于反應器在沸騰狀態下操作，反應器系統壓降較低，且穩定，基本不存在因結焦而產生堵塞的問題，避免了固定床工藝往往因床層壓降過高導致裝置停工的難題，具有較好的原料適應性。

(2) 反應器內強化了傳質和傳熱過程，溫度均勻，避免了固定床工藝易發生的因局部過熱而產生的熱點現象。

(3) 可以直接加工劣質渣油或高粘度重油，無須外摻蠟油，為煉油企業在流程設計、設備投資和產品結構優化等方面提供了更多的靈活性。

(4) 采用微球催化劑，改善了催化劑的內擴散阻力，提高了催化劑的利用率。

(5) 實現了裝置的靈活操作，依據原料性質和目的產品要求靈活調整工藝參數。

與國外沸騰床技術相比，這種獨特的反應器結構賦予了 STRONG 技術獨有的優點：

(1) 取消了高溫高壓循環油泵，提高了系統的穩定性；取消了循環油泵，有利于反應區氣液固混合均勻，提高了反應器的利用率；

(2) 使用微球催化劑，有利于流化沸騰。反應器內催化劑依靠氣液進料的提升而膨脹沸騰，因而可通過控制氣液流速來調整反應器內催化劑的膨脹效果［1］，一方面提高了催化劑的利用率，另一方面也方便了催化劑的加排；

(3) 無需控制催化劑床層料面，省去了復雜的催化劑料面控制系統，減少了設備投資，簡化了操作。

STRONG 沸騰床渣油加氫技術與國外沸騰床渣油加氫技術的對比參見表1。

2 STRONG 沸騰床技術進展

中國石化撫順石油化工研究院于上世紀 60 年代開始進行沸騰床渣油加氫技術的研究開發工作，并取得了令人滿意的結果[2]。本世紀初中國石化組織撫順石油化工研究院、洛陽工程有限公司和金陵分公司成立 STRONG 沸騰床渣油加氫技術攻關組，后又與華東理工大學合作，投入大量的人力物力，進行項目攻關[3]。目前已經建成 5 萬 t/a STRONG 沸騰床渣油加氫工業示范裝置，正在開展工業試驗，該項目一旦試驗成功，將大大加快其工業化進程，為國內煉油企業高效加工重質、劣質原油提供具有世界先進水平的技術支撐。

表 1 不同沸騰床加氫技術的區別Table 1 Difference between STRONG and other technology

沸騰床技術的固有特性賦予其具有較強的適應處理量、原料性質、產品質量和渣油轉化率等方面變化的能力。如原料中金屬或硫等雜質含量變化，可通過改變催化劑添加率來保證產品質量。總而言之，沸騰床加氫技術原料適應性強及靈活性高等特性使之可以從容應對原料性質差異及工藝條件波動帶來的挑戰，這是傳統的固定床加氫工藝無法相比的。

2.1 單反應器流程

沸騰床可以作為固定床渣油加氫裝置的保護反應器，為固定床反應器提供優質原料，可以延長固定床反應器的運行周期到 3 a，或者增加固定床渣油加氫裝置的原料適應性。試驗數據見表2。

表 2 單反應器流程試驗數據Table 2 Experiment data with single reactor

2.2 雙反應器流程

如果采用兩個沸騰床反應器串聯流程，可以直接加工劣質減壓渣油，加氫渣油能夠作為催化裂化裝置進料。試驗數據見表3。

表 3 雙反應器流程試驗數據Table 3 Experiment data with two reactors in series

3 STRONG 沸騰床技術應用優勢

沸騰床渣油加氫技術，一方面能起到臨氫降粘的作用，實現渣油部分轉化，二是可以直接加工常規固定床加氫工藝難以加工的劣質原料。如果能夠盡量降低沸騰床渣油加氫裝置設備投資，簡化操作過程，將提高其市場競爭力。同時需要積極拓寬此技術的適用范圍，最大化發揮沸騰床加氫工藝的技術優勢。

中國石化開發的 STRONG 沸騰床渣油加氫技術可以達到與國外同類技術相同的工業應用目的，在催化劑利用率及加工產品性能指標等方面甚至優于國外技術。此外，STRONG 沸騰床加氫技術也能為超重原油加工、煤基油加工等提供很好的解決方案。

3.1 可用作固定床渣油加氫裝置的保護反應器

在處理高金屬含量（～200 μg/g）的渣油時，相比固定床加氫工藝，STRONG 沸騰床渣油加氫工藝仍具有較強優勢。處理此種渣油時，固定床渣油加氫工藝通常需要設置保護反應器。由于 STRONG 技術采用了易于流化的微球催化劑和流態化反應器，可在線進行催化劑的更換，從而提高了整個反應系統的穩定性。［4］由于操作周期延長，使得改進后的渣油加氫裝置的總體操作與催化裂化裝置可達到同步。

3.2 沸騰床渣油加氫處理—催化裂化工藝組合

由于沸騰床渣油加氫技術可以在較高的反應溫度下操作，并可以在線更換催化劑以保持催化劑的活性穩定，因此沸騰床加氫裝置可以用于加工金屬含量大于 200 μg/g、殘炭大于 20%的渣油原料。但單一的沸騰床加氫技術若達到高轉化率，成本高，不能從真正意義上將渣油“吃干榨盡”，經濟上也不是較佳選擇，不利于經濟效益最大化。

對于加工這樣一類渣油，更為經濟的操作模式是：采用 STRONG 技術先進行渣油的深度脫金屬，脫硫，脫殘炭和部分轉化，預先脫除大部分的金屬、殘炭、硫等，使加氫后渣油性質滿足重油催化裂化進料指標要求，再通過與催化裂化工藝組合實現劣質渣油全轉化，充分利用并發揮沸騰床和催化裂化各自的優勢，從而達到與煉廠3到4年的檢修周期相同步。同時，還可以最大化增產催化裂化原料油，提高液體收率，實現經濟效益最大化。

3.3 沸騰床渣油加氫裂化—焦化工藝組合

如果加工更為劣質的渣油原料，沸騰床加氫裝置需要在更高的轉化率模式下操作，此時未轉化油的穩定性會大大降低。為保證裝置的穩定運轉，需要提高催化劑的在線置換率，消耗更多的催化劑，經濟性會受到很大的影響，特別是加工一些特難轉化的劣質原料時更是如此。

在加工此類劣質渣油時，沸騰床渣油加氫裝置可選擇在中等轉化率下操作，再將未轉化油送入焦化裝置進一步轉化，這樣不僅可以實現劣質渣油的完全轉化，實現效益的最大化，還可以利用煉廠現有焦化裝置，不必增加改造等費用，并且不用擔心未轉化油的穩定性問題。

3.4 重質原油的加氫改質

STRONG 技術適用于對頁巖油、油砂瀝青和重質原油的改質過程。原料油經過改質后，性質將大幅改善，適用于生產合成原油，以及在氣溫較高地區和短距離的管道輸送。特別是南北美的重質原油資源豐富，對于解決我國原油對外依存度持續升高的問題具有重要意義。

3.5 其它應用

STRONG 技術除了能夠用于傳統渣油加氫外，還可以用于超重油、煤焦油、油砂瀝青，乙烯焦油等非常規原料的加氫轉化，此外，重蠟油的加氫處理、加氫裂化等反應過程，以及 F-T 合成、甲醇合成等領域也可以采用沸騰床反應器等反應體系［4］。

4 結束語

（1）在中國石化集團公司的領導下，由撫順石油化工研究院、洛陽工程有限公司和金陵分公司多年的持續攻關，開發的 STORONG 沸騰床渣油加氫技術已經具備了工業應用的條件，正在進行工業示范驗證。

（2）中國石化金陵分公司建設的 5 萬 t/aSTRONG 沸騰床渣油加氫工業示范裝置的試驗成功將大大加快該項技術的工業化進程。

（3）STRONG 技術的工業應用中還會遇到許多實際問題，對所涉及問題的逐一解決將推動STRONG 技術走向更加成熟。

［1］方向晨．國內外渣油加氫處理技術發展現狀及分析［J］．化工進展，2011，30（1）：95-104．

［2］劉建錕，蔣立敬，楊濤，等．沸騰床渣油加氫技術現狀及前景分析［J］．當代化工，2012，41（6）：585-587.

［3］李立權，方向晨，高躍，等．工業示范裝置沸騰床渣油加氫技術STRONG 的工程 開發［J］．煉油技術與 工程,2014，44（6）：13-17.

［4］楊濤, 方向晨, 蔣立敬，等．STRONG 沸騰床渣油加氫工藝研究［J］．石油學報(石油加工增刊), 2010：33-36.

同時完成微粉碎和微粉分選的兩道加工工序，粉碎效率高

浙江豐利省級新產品白炭黑粉碎機亮點多

日前，國家高新技術企業浙江豐利粉碎設備有限公司研發的白炭黑粉碎機憑借其先進性、新穎性和適用性，以及創新性強、技術含量高和市場前景好，成為 2014 年第一批浙江省新產品。

白炭黑是一種重要的無機化工原料，廣泛應用于橡膠、造紙、塑料、涂料、醫藥、食品、農藥、日用化工、電池、電子封填材料、新能源等行業領域，已成為化工行業最熱門的產品之一。近年來，我國白炭黑產量出現高速增長，已發展成為全球最大的白炭黑生產國。

隨著國家對綠色輪胎產品節能環保要求的提高，特別是對汽車節油有較大影響的輪胎滾動阻力等質量技術指標要求的提高，輪胎中白炭黑的添加量必然會大幅增加，其代表著白炭黑的重要發展方向，目前這一領域國內和國外產品還存在較大的差距，相信在不久的將來，其研發、生產和應用必將取得更多的碩果。當前，隨著我國對白炭黑的用量越來越大，對白炭黑的粒度要求也越來越嚴格，這將使白炭黑粉碎機應用空間無限。

但一般機械粉碎法加工白炭黑存在著工藝簡單并易帶入雜質、粉料特性難以控制，制備效率低且粒徑分布較寬等諸多缺陷，為破解這一難題，浙江豐利在相關科研院所的指導下，采用獨有的粉體技術，研制成功一款白炭黑粉碎機。

該機創新亮點多：由一環形將其分為上下兩部分，下部分為進氣室，上部分由分流環分隔成粉碎室和分級室。粉碎室由粉碎盤和襯套組成，它們將物料擊碎成細粉后進入分級室，分級室由分級葉輪組成，能把細粉分成粒度達標和未達標兩種規格，達標細粉經出料管吸出，由旋風集料器收集產品，未達標的細粉沿分流環內壁回落到粉碎室，繼續粉碎，直到達標。這是一種立軸反射型粉碎機，在粉碎室內設有分級裝置，粉碎后的物料受氣流作用，經分級裝置而收集，分級裝置取代通常粉碎機篩網，能同時完成微粉碎和微粉分選的兩道加工工序，粉碎效率高。裝有氣流流量調節閥和分級葉輪無極調速器，不用停機即可調節產品的粒度，而且細粉能全部回收，不污染環境。該機具有冷卻功能，粉碎時溫升低，特別適用于加工熱敏性和纖維性物料，產品粒度均勻。維修、操作和清理方便，生產能力大。該機采用新型進口窄V三角帶傳動，具有傳動功率大，運轉平穩定，效率高等特點。

該機與我國目前所使用的白炭黑粉碎機相比，各項性能指標領先，適合加工多種白炭黑細度的物料，產品粒度均勻，能粉碎到 7～30 微米，是當前性能好、效率高的節能型理想白炭黑微粉碎生產設備。

目前，該機熱銷白炭黑主產區域福建、山東、江蘇、浙江、湖南和江西等省市。

(吳紅富)

（浙江豐利熱線：0575-83105888、83100888、83185888、83183618；網址：www.zjfengli.com）

Research & Development on STRONG Ebullated Bed Residue Hydrotreating Technology

JIANG Lai1, BU Ji-chun1, PU Hai-ning1, ZHANG Yu-xiang1, QIN Li-hai1, Yang Tao2, LIU Jian-kun2
（1. Jinling Company, Sinopec, Jiangsu Nanjing 210033，China；2. Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals , Sinopec, Liaoning Fushun 113001，China）

STRONG ebullated bed residue hydrotreating technology developed by Sinopec was introduced in the paper, Sinopec has independent intellectual property rights of this technology, which has a series of advantages,for example,flexibility,uniform temperature distribution in reactors,long operation cycle, good heat and mass transfer and so on.The technology can process heavy residue containing high sulfur, high carbon residue and high metal. The prospect of the technology was also presented. At present Sinopec has built industrial demonstration unit of 50 kt / year in Jinling company and is carrying out the industrial test.

Residue; Ebullated bed; Hydrotreating

TE 624

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1139-04

國家“十二五”，科技支撐計劃項目（2012BAE05B04）資助。

2014-07-16

姜來（1983-），男，遼寧昌圖人，工程師，工程碩士，2006 年畢業于江蘇工業學院熱能與動力工程專業，現從事臨氫裝置生產管理工作。E-mail：jiangl.jlsh@sinopec.com，電話：025-58984041。