STRONG沸騰床示范裝置工業應用

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應用

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）

隨著原油重質化程度的不斷加深，沸騰床渣油加氫技術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的 STRONG沸騰床渣油加氫成套技術無需使用傳統沸騰床技術中的高溫高壓循環泵及配套設備，提高了反應體系的穩定性與反應器空間利用率，降低了投資。首套采用STRONG沸騰床技術的工業化裝置累計平穩運行8000 h，540℃+單程轉化率達到了78%以上。

渣油加氫；沸騰床；加氫轉化

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、性質最差、雜質含量最高的組分，在原油中占有較高比例，尤其在劣質原油中，渣油比例甚至達到50%以上，隨著世界范圍內多數油田進入開采中后期及輕質原油逐漸被消耗，原油劣質化趨勢日益明顯；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系到企業的經濟效益、環保要求及社會效益，更重要的是涉及國家能源安全。

目前，渣油加氫技術是國內外應用比較廣泛的一種重油輕質化手段，而沸騰床渣油加氫技術由于催化劑在反應器內處于全返混狀態以及能夠在線置換催化劑，使得沸騰床渣油加氫技術具有床層壓降小、溫度分布均勻、傳質和傳熱效率高、運行周期長以及裝置操作靈活等優點，克服了固定床渣油加氫技術床層壓力降增長快、運行周期短、原料適應性差等不足[1]。

撫順石油化工研究院（FRIPP）最早在20世紀60 ～70年代開展了沸騰床加氫技術的研究開發工作，研究了不同類型的催化劑和反應器形式，最終確定了使用微球催化劑，帶三相分離器的沸騰床反應器的技術路線。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）組成的攻關團隊，經過十多年的技術攻關形成了具有自主知識產權的SRTONG沸騰床渣油加氫成套技術[2,3]。

1 STRONG沸騰床技術特點及工業示范裝置建設

1.1 STRONG沸騰床技術特點

STRONG沸騰床技術從催化劑體系、反應器結構設計、工藝工程等多個方面進行了創新性的研發，解決了諸多技術難題，實現了沸騰床渣油加氫技術的自主研發。與國外同類技術相比，STRONG沸騰床技術的主要區別/優點包括：

（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Table 1 Properties of vacuum residual oil of Jinling refinery

表2 沸騰床渣油加氫轉化結果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器液相產物進行跟蹤分析，均沒有出現帶劑現象。為考察三相分離器的操作彈性，循環氫氣量最大時超過設計值的50%～100%，通過采樣分析發現無催化劑帶出現象，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技術的加氫反應器正常運行。

2.2 催化劑在線置換

催化劑加排系統是 STRONG沸騰床渣油加氫技術的重要組成部分之一。催化劑可以在線加入和排出，從而保證穩定的產品質量，避免了固定床反應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的特點，攻關團隊研發了專用的催化劑在線加排系統。示范裝置試驗過程中對催化劑在線加排系統的可靠性等進行了多次考察，獲取了在線加排系統中的關鍵參數及其對催化劑輸送的影響等。試驗結果表明：在線加排系統可以在不影響裝置正常運轉的情況下實現催化劑的在線加入與排出，不會對反應系統及分餾系統造成沖擊，加排劑過程穩定可控，排劑量與加劑量持平，達到了設計要求，為百萬噸級工業裝置加排系統設計提供了寶貴數據。

2.3 裝置停工拆檢

試驗結束后對示范裝置進行了全方位的拆檢。從拆檢的情況來看，反應系統、分離系統、汽提塔和常壓塔均沒有發現生焦和帶劑的現象，說明在目前試驗的條件下，轉化率最高達到 78.6%，反應和分離系統能夠正常穩定操作，沒有生焦的風險，證明了STRONG技術在高轉化率條件下平穩運行的可靠性。拆檢的結果再一次表明STRONG沸騰床反應器及內構件、工藝流程以及工程放大過程等關鍵設備與技術是安全可靠的，經得起實踐的檢驗。

3 結論

在中石化總部的大力支持下，沸騰床攻關團隊完成了STRONG沸騰床渣油加氫成套技術開發及5萬t/a沸騰床工業示范裝置試驗，在催化劑、工藝及工程技術方面均獲得重大突破，并形成了一系列的專利及專有技術，形成了我國具有完全自主知識產權的沸騰床渣油加氫技術。沸騰床工業示范裝置試驗的順利開展，驗證了實驗室結果，積累了經驗，鍛煉了隊伍，加深了研發人員對技術的認識，獲取了關鍵數據，能夠為百萬噸級沸騰床工業裝置設計與建設提供完整的基礎數據。示范裝置工業應用的結果表明：

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

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

（3）驗證了催化劑在線加排系統可靠性：在線加排系統可以在不影響裝置正常運轉的情況下實現催化劑的在線加入與排出，不會對反應系統及分餾系統造成沖擊，加排劑過程穩定可控，排劑量與加劑量持平，達到了設計要求。

（4）驗證了工藝的可行性及先進性：針對密度1 036 kg/m3、殘炭23.73%、金屬（Ni+V）含量210.8 μg/g的劣質渣油，在總體積空速0.17～0.22 h-1的條件下，脫殘炭率為 56.7%～83.5%，脫硫率為70.4%～87.6%，脫金屬率為89.5%～97.3%，540 ℃轉化率為51.2%～78.6%。

（5）STRONG沸騰床技術可靠，經得起實踐檢驗，具備了工業推廣及應用基礎。

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［2］楊濤, 方向晨,蔣立敬,葛海龍,劉建錕,賈麗,STRONG 沸騰床渣油加氫工藝研究[J]. 石油學報, 2010∶1001-8719.

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［4］孫素華，王剛，方向晨， 朱慧紅，劉杰，楊光. STRONG沸騰床渣油加氫催化劑研究及工業放大[J]．煉油技術與工程, 2011,41(12).

［5］樊宏飛，孫曉艷，關明華，等．FC-26中間餾分油型選擇性加氫裂化催化劑的研[J]．石油煉制與化工，2005，36(2)：6-8．

［6］Zhen-Min Cheng a,Zi-Bin Huang, Tao Yang, Jian-Kun Li, Hai-Long Ge, Li-Jing Jiang, Xiang-Chen Fang. Modeling on scale-up of an ebullated-bed reactor for thehydroprocessing of vacuum residuum[J].CatalysisToday,2013,doi∶ 0.1016/j.cattod.2013.08.021.

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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年畢業于南京煉油廠技校石油煉制專業，研究方向：主要從事加氫裂化及沸騰床渣油加氫技術工作。E-mail：liuwh.jlsh@sinopec.com。