STRONG沸腾床示范装置工业应用

刘汪辉，姜来 ，刘海涛，潘赟 ，夏民

（中国石油化工股份有限公司金陵分公司，江苏 南京 210033）

STRONG沸腾床示范装置工业应用

刘汪辉，姜来 ，刘海涛，潘赟 ，夏民

（中国石油化工股份有限公司金陵分公司，江苏 南京 210033）

随着原油重质化程度的不断加深，沸腾床渣油加氢技术成为了炼厂提高渣油附加值的重要手段。抚顺石油化工研究院开发的 STRONG沸腾床渣油加氢成套技术无需使用传统沸腾床技术中的高温高压循环泵及配套设备，提高了反应体系的稳定性与反应器空间利用率，降低了投资。首套采用STRONG沸腾床技术的工业化装置累计平稳运行8000 h，540℃+单程转化率达到了78%以上。

渣油加氢；沸腾床；加氢转化

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、性质最差、杂质含量最高的组分，在原油中占有较高比例，尤其在劣质原油中，渣油比例甚至达到50%以上，随着世界范围内多数油田进入开采中后期及轻质原油逐渐被消耗，原油劣质化趋势日益明显；另一方面2016年我国原油对外依存度达到了63%。如何充分利用渣油资源不仅关系到企业的经济效益、环保要求及社会效益，更重要的是涉及国家能源安全。

目前，渣油加氢技术是国内外应用比较广泛的一种重油轻质化手段，而沸腾床渣油加氢技术由于催化剂在反应器内处于全返混状态以及能够在线置换催化剂，使得沸腾床渣油加氢技术具有床层压降小、温度分布均匀、传质和传热效率高、运行周期长以及装置操作灵活等优点，克服了固定床渣油加氢技术床层压力降增长快、运行周期短、原料适应性差等不足[1]。

抚顺石油化工研究院（FRIPP）最早在20世纪60 ～70年代开展了沸腾床加氢技术的研究开发工作，研究了不同类型的催化剂和反应器形式，最终确定了使用微球催化剂，带三相分离器的沸腾床反应器的技术路线。由中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院（FRIPP）、中国石化股份有限公司金陵分公司（JLPEC）及中石化洛阳石化工程有限公司（LPEC）组成的攻关团队，经过十多年的技术攻关形成了具有自主知识产权的SRTONG沸腾床渣油加氢成套技术[2,3]。

1 STRONG沸腾床技术特点及工业示范装置建设

1.1 STRONG沸腾床技术特点

STRONG沸腾床技术从催化剂体系、反应器结构设计、工艺工程等多个方面进行了创新性的研发，解决了诸多技术难题，实现了沸腾床渣油加氢技术的自主研发。与国外同类技术相比，STRONG沸腾床技术的主要区别/优点包括：

（1）微球催化剂

使用粒径为0.4～0.5 mm的微球催化剂，能够消除内扩散影响，催化剂利用率高，且方便了催化剂的加排过程[4,5]。

（2）独特的三相分离器

表1 金陵减压渣油性质Table 1 Properties of vacuum residual oil of Jinling refinery

表2 沸腾床渣油加氢转化结果Table 2 Hydtro-conversion results of ebullated bed

沸腾床示范装置运行过程中，在不同的阶段对反应器液相产物进行跟踪分析，均没有出现带剂现象。为考察三相分离器的操作弹性，循环氢气量最大时超过设计值的50%～100%，通过采样分析发现无催化剂带出现象，充分说明三相分离器具有很好的分离效果和抗冲击性能，能够保证STRONG技术的加氢反应器正常运行。

2.2 催化剂在线置换

催化剂加排系统是 STRONG沸腾床渣油加氢技术的重要组成部分之一。催化剂可以在线加入和排出，从而保证稳定的产品质量，避免了固定床反应器所存在的频繁停工换剂问题，大大延长了装置的操作周期。针对STRONG沸腾床渣油加氢技术的特点，攻关团队研发了专用的催化剂在线加排系统。示范装置试验过程中对催化剂在线加排系统的可靠性等进行了多次考察，获取了在线加排系统中的关键参数及其对催化剂输送的影响等。试验结果表明：在线加排系统可以在不影响装置正常运转的情况下实现催化剂的在线加入与排出，不会对反应系统及分馏系统造成冲击，加排剂过程稳定可控，排剂量与加剂量持平，达到了设计要求，为百万吨级工业装置加排系统设计提供了宝贵数据。

2.3 装置停工拆检

试验结束后对示范装置进行了全方位的拆检。从拆检的情况来看，反应系统、分离系统、汽提塔和常压塔均没有发现生焦和带剂的现象，说明在目前试验的条件下，转化率最高达到 78.6%，反应和分离系统能够正常稳定操作，没有生焦的风险，证明了STRONG技术在高转化率条件下平稳运行的可靠性。拆检的结果再一次表明STRONG沸腾床反应器及内构件、工艺流程以及工程放大过程等关键设备与技术是安全可靠的，经得起实践的检验。

3 结论

在中石化总部的大力支持下，沸腾床攻关团队完成了STRONG沸腾床渣油加氢成套技术开发及5万t/a沸腾床工业示范装置试验，在催化剂、工艺及工程技术方面均获得重大突破，并形成了一系列的专利及专有技术，形成了我国具有完全自主知识产权的沸腾床渣油加氢技术。沸腾床工业示范装置试验的顺利开展，验证了实验室结果，积累了经验，锻炼了队伍，加深了研发人员对技术的认识，获取了关键数据，能够为百万吨级沸腾床工业装置设计与建设提供完整的基础数据。示范装置工业应用的结果表明：

（1）打通了STRONG沸腾床技术的全流程，证明了STRONG沸腾床技术的可行性；

（2）验证了所研发微球催化剂的性能：催化剂颗粒度均匀，抗磨损性能好、活性强、稳定性好，可以满足沸腾床渣油加氢技术要求。

（3）验证了催化剂在线加排系统可靠性：在线加排系统可以在不影响装置正常运转的情况下实现催化剂的在线加入与排出，不会对反应系统及分馏系统造成冲击，加排剂过程稳定可控，排剂量与加剂量持平，达到了设计要求。

（4）验证了工艺的可行性及先进性：针对密度1 036 kg/m3、残炭23.73%、金属（Ni+V）含量210.8 µg/g的劣质渣油，在总体积空速0.17～0.22 h-1的条件下，脱残炭率为 56.7%～83.5%，脱硫率为70.4%～87.6%，脱金属率为89.5%～97.3%，540 ℃转化率为51.2%～78.6%。

（5）STRONG沸腾床技术可靠，经得起实践检验，具备了工业推广及应用基础。

［1］M.J. Angeles, C. Leyva, J. Ancheyta, S. Ramírez, A review of experimental procedures for heavy oil hydrocracking withdispersed catalyst[J]. Catalysis Today, 2014∶220-222.

［2］杨涛, 方向晨,蒋立敬,葛海龙,刘建锟,贾丽,STRONG 沸腾床渣油加氢工艺研究[J]. 石油学报, 2010∶1001-8719.

［3］方向晨，关明华，廖士纲. 加氢裂化[M]. 北京：中国石化出版社，2008：204-205．

［4］孙素华，王刚，方向晨， 朱慧红，刘杰，杨光. STRONG沸腾床渣油加氢催化剂研究及工业放大[J]．炼油技术与工程, 2011,41(12).

［5］樊宏飞，孙晓艳，关明华，等．FC-26中间馏分油型选择性加氢裂化催化剂的研[J]．石油炼制与化工，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.

［7］Craig A. McKnight1, Larry P. Hackman1, John R. Grace, Arturo Macchi,Darwin Kiel3, and Jonathan Tyler. Fluid Dynamic Studies in Support of an IndustrialThree-Phase Fluidized Bed Hydroprocessor[J]. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2003, 81.

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

刘汪辉（1965-）,男，江苏省南京市人，高级技师，1985年毕业于南京炼油厂技校石油炼制专业，研究方向：主要从事加氢裂化及沸腾床渣油加氢技术工作。E-mail：liuwh.jlsh@sinopec.com。