STRONG沸腾床渣油加氢技术开发

姜 来，卜继春，浦海宁，张玉祥，秦礼海，杨 涛，刘建锟

（1. 中国石化金陵分公司， 江苏 南京 210033； 2. 中国石化抚顺石油化工研究院， 辽宁 抚顺 113001）

STRONG沸腾床渣油加氢技术开发

姜 来1，卜继春1，浦海宁1，张玉祥1，秦礼海1，杨 涛2，刘建锟2

（1. 中国石化金陵分公司， 江苏 南京 210033； 2. 中国石化抚顺石油化工研究院， 辽宁 抚顺 113001）

介绍了中国石化自主开发的 STRONG 沸腾床渣油加氢技术，该技术具有反应器内温度均匀、传热传质好、装置操作灵活、运转周期长及原料适应性强等优点，可以加工高硫、高残炭、高金属等劣质渣油及其他非常规油品。此外，对沸腾床加氢技术的应用范围及前景进行了介绍。目前在金陵分公司建成一套 5 万 t/a的工业示范装置，正在开展工业试验。

渣油；沸腾床；加氢

随着世界经济的快速发展和对运输燃料和化工原料需求的日益强劲，以及环保法规对油品质量要求的日益严格，渣油的深度加工技术己经成为炼油工业开发的重点。在渣油加工技术中，加氢技术具有液体产品收率高、产品清洁、资源利用率高及投资回报率高等优势，得到了广泛的应用。

目前已工业应用的渣油加氢技术主要有固定床和沸腾床两种类型。固定床技术比较成熟，投资和操作费用低、运行安全简单，获得较普遍应用。但固定床技术对原料的适应性差、运行周期短，在目前原油进一步劣质化的趋势下，已难以继续适应对生产规模大型化的要求和对装置长周期运行的需要。

采用固定床加氢处理劣质渣油时，经常遇到因床层压降上升或催化剂不同步失活而导致的运转周期缩短及催化剂利用率低等问题。目前针对此问题的解决方案之一是在传统固定床反应器之前增设保护反应器。一种是采用移动床反应器，利用移动床反应器催化剂能够微膨胀操作和可在线更换的特性，解决床层堵塞及催化剂活性匹配的问题。其代表工艺有 Shell 的 HYCON 技术和 Chevron 的OCR 技术，鉴于该技术投资较高、操作波动大，目前未能得到广泛工业应用。国内某炼油企业的上流式反应器（UFR）就是 OCR 技术的一部分，在实际运行过程中，床层压降和热点问题一直影响着装置运转周期。另外一种采用可以切换或切除的反应器，其代表工艺是 IFP 的 HYVAHL 技术。采用前置可切除反应器技术投资低、技术简单、操作简便，但是并未从本质上改变固定床加氢工艺的特性，只是一个局部的改进，对延长整个系统的运转周期贡献有限。此外，也很难适应渣油性质变化幅度较大时的情况。

渣油沸腾床加氢技术具有反应器内温度均匀、传热传质好、装置操作灵活及原料适应性强等优点，可以加工高硫、高残炭、高金属等劣质渣油原料，相比于固定床渣油加氢技术存在的催化剂失活快、系统压降大、易结焦、装置运行周期短等不足，具有明显的优势。

1 沸腾床技术特点

STRONG 沸 腾 床 渣 油 加 氢 技 术 的 核 心 是STRONG 沸腾床反应器。其工作原理是气液两相从反应器底部经分配器均匀分配后进入反应器，反应器内部的催化剂在气液两相的搅拌及携带下发生流化，气、液、固三相随之在反应器内部发生反应。反应产物通过反应器顶部的三相分离器进行气、液、固的分离，分离后的催化剂返回反应区，气体和液体产品则离开反应器进入到分离系统部分。

与固定床渣油加氢工艺相比，STRONG 沸腾床技术有着明显优势：

(1) 由于反应器在沸腾状态下操作，反应器系统压降较低，且稳定，基本不存在因结焦而产生堵塞的问题，避免了固定床工艺往往因床层压降过高导致装置停工的难题，具有较好的原料适应性。

(2) 反应器内强化了传质和传热过程，温度均匀，避免了固定床工艺易发生的因局部过热而产生的热点现象。

(3) 可以直接加工劣质渣油或高粘度重油，无须外掺蜡油，为炼油企业在流程设计、设备投资和产品结构优化等方面提供了更多的灵活性。

(4) 采用微球催化剂，改善了催化剂的内扩散阻力，提高了催化剂的利用率。

(5) 实现了装置的灵活操作，依据原料性质和目的产品要求灵活调整工艺参数。

与国外沸腾床技术相比，这种独特的反应器结构赋予了 STRONG 技术独有的优点：

(1) 取消了高温高压循环油泵，提高了系统的稳定性；取消了循环油泵，有利于反应区气液固混合均匀，提高了反应器的利用率；

(2) 使用微球催化剂，有利于流化沸腾。反应器内催化剂依靠气液进料的提升而膨胀沸腾，因而可通过控制气液流速来调整反应器内催化剂的膨胀效果［1］，一方面提高了催化剂的利用率，另一方面也方便了催化剂的加排；

(3) 无需控制催化剂床层料面，省去了复杂的催化剂料面控制系统，减少了设备投资，简化了操作。

STRONG 沸腾床渣油加氢技术与国外沸腾床渣油加氢技术的对比参见表1。

2 STRONG 沸腾床技术进展

中国石化抚顺石油化工研究院于上世纪 60 年代开始进行沸腾床渣油加氢技术的研究开发工作，并取得了令人满意的结果[2]。本世纪初中国石化组织抚顺石油化工研究院、洛阳工程有限公司和金陵分公司成立 STRONG 沸腾床渣油加氢技术攻关组，后又与华东理工大学合作，投入大量的人力物力，进行项目攻关[3]。目前已经建成 5 万 t/a STRONG 沸腾床渣油加氢工业示范装置，正在开展工业试验，该项目一旦试验成功，将大大加快其工业化进程，为国内炼油企业高效加工重质、劣质原油提供具有世界先进水平的技术支撑。

表 1 不同沸腾床加氢技术的区别Table 1 Difference between STRONG and other technology

沸腾床技术的固有特性赋予其具有较强的适应处理量、原料性质、产品质量和渣油转化率等方面变化的能力。如原料中金属或硫等杂质含量变化，可通过改变催化剂添加率来保证产品质量。总而言之，沸腾床加氢技术原料适应性强及灵活性高等特性使之可以从容应对原料性质差异及工艺条件波动带来的挑战，这是传统的固定床加氢工艺无法相比的。

2.1 单反应器流程

沸腾床可以作为固定床渣油加氢装置的保护反应器，为固定床反应器提供优质原料，可以延长固定床反应器的运行周期到 3 a，或者增加固定床渣油加氢装置的原料适应性。试验数据见表2。

表 2 单反应器流程试验数据Table 2 Experiment data with single reactor

2.2 双反应器流程

如果采用两个沸腾床反应器串联流程，可以直接加工劣质减压渣油，加氢渣油能够作为催化裂化装置进料。试验数据见表3。

表 3 双反应器流程试验数据Table 3 Experiment data with two reactors in series

3 STRONG 沸腾床技术应用优势

沸腾床渣油加氢技术，一方面能起到临氢降粘的作用，实现渣油部分转化，二是可以直接加工常规固定床加氢工艺难以加工的劣质原料。如果能够尽量降低沸腾床渣油加氢装置设备投资，简化操作过程，将提高其市场竞争力。同时需要积极拓宽此技术的适用范围，最大化发挥沸腾床加氢工艺的技术优势。

中国石化开发的 STRONG 沸腾床渣油加氢技术可以达到与国外同类技术相同的工业应用目的，在催化剂利用率及加工产品性能指标等方面甚至优于国外技术。此外，STRONG 沸腾床加氢技术也能为超重原油加工、煤基油加工等提供很好的解决方案。

3.1 可用作固定床渣油加氢装置的保护反应器

在处理高金属含量（～200 μg/g）的渣油时，相比固定床加氢工艺，STRONG 沸腾床渣油加氢工艺仍具有较强优势。处理此种渣油时，固定床渣油加氢工艺通常需要设置保护反应器。由于 STRONG 技术采用了易于流化的微球催化剂和流态化反应器，可在线进行催化剂的更换，从而提高了整个反应系统的稳定性。［4］由于操作周期延长，使得改进后的渣油加氢装置的总体操作与催化裂化装置可达到同步。

3.2 沸腾床渣油加氢处理—催化裂化工艺组合

由于沸腾床渣油加氢技术可以在较高的反应温度下操作，并可以在线更换催化剂以保持催化剂的活性稳定，因此沸腾床加氢装置可以用于加工金属含量大于 200 µg/g、残炭大于 20%的渣油原料。但单一的沸腾床加氢技术若达到高转化率，成本高，不能从真正意义上将渣油“吃干榨尽”，经济上也不是较佳选择，不利于经济效益最大化。

对于加工这样一类渣油，更为经济的操作模式是：采用 STRONG 技术先进行渣油的深度脱金属，脱硫，脱残炭和部分转化，预先脱除大部分的金属、残炭、硫等，使加氢后渣油性质满足重油催化裂化进料指标要求，再通过与催化裂化工艺组合实现劣质渣油全转化，充分利用并发挥沸腾床和催化裂化各自的优势，从而达到与炼厂3到4年的检修周期相同步。同时，还可以最大化增产催化裂化原料油，提高液体收率，实现经济效益最大化。

3.3 沸腾床渣油加氢裂化—焦化工艺组合

如果加工更为劣质的渣油原料，沸腾床加氢装置需要在更高的转化率模式下操作，此时未转化油的稳定性会大大降低。为保证装置的稳定运转，需要提高催化剂的在线置换率，消耗更多的催化剂，经济性会受到很大的影响，特别是加工一些特难转化的劣质原料时更是如此。

在加工此类劣质渣油时，沸腾床渣油加氢装置可选择在中等转化率下操作，再将未转化油送入焦化装置进一步转化，这样不仅可以实现劣质渣油的完全转化，实现效益的最大化，还可以利用炼厂现有焦化装置，不必增加改造等费用，并且不用担心未转化油的稳定性问题。

3.4 重质原油的加氢改质

STRONG 技术适用于对页岩油、油砂沥青和重质原油的改质过程。原料油经过改质后，性质将大幅改善，适用于生产合成原油，以及在气温较高地区和短距离的管道输送。特别是南北美的重质原油资源丰富，对于解决我国原油对外依存度持续升高的问题具有重要意义。

3.5 其它应用

STRONG 技术除了能够用于传统渣油加氢外，还可以用于超重油、煤焦油、油砂沥青，乙烯焦油等非常规原料的加氢转化，此外，重蜡油的加氢处理、加氢裂化等反应过程，以及 F-T 合成、甲醇合成等领域也可以采用沸腾床反应器等反应体系［4］。

4 结束语

（1）在中国石化集团公司的领导下，由抚顺石油化工研究院、洛阳工程有限公司和金陵分公司多年的持续攻关，开发的 STORONG 沸腾床渣油加氢技术已经具备了工业应用的条件，正在进行工业示范验证。

（2）中国石化金陵分公司建设的 5 万 t/aSTRONG 沸腾床渣油加氢工业示范装置的试验成功将大大加快该项技术的工业化进程。

（3）STRONG 技术的工业应用中还会遇到许多实际问题，对所涉及问题的逐一解决将推动STRONG 技术走向更加成熟。

［1］方向晨．国内外渣油加氢处理技术发展现状及分析［J］．化工进展，2011，30（1）：95-104．

［2］刘建锟，蒋立敬，杨涛，等．沸腾床渣油加氢技术现状及前景分析［J］．当代化工，2012，41（6）：585-587.

［3］李立权，方向晨，高跃，等．工业示范装置沸腾床渣油加氢技术STRONG 的工程 开发［J］．炼油技术与 工程,2014，44（6）：13-17.

［4］杨涛, 方向晨, 蒋立敬，等．STRONG 沸腾床渣油加氢工艺研究［J］．石油学报(石油加工增刊), 2010：33-36.

同时完成微粉碎和微粉分选的两道加工工序，粉碎效率高

浙江丰利省级新产品白炭黑粉碎机亮点多

日前，国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司研发的白炭黑粉碎机凭借其先进性、新颖性和适用性，以及创新性强、技术含量高和市场前景好，成为 2014 年第一批浙江省新产品。

白炭黑是一种重要的无机化工原料，广泛应用于橡胶、造纸、塑料、涂料、医药、食品、农药、日用化工、电池、电子封填材料、新能源等行业领域，已成为化工行业最热门的产品之一。近年来，我国白炭黑产量出现高速增长，已发展成为全球最大的白炭黑生产国。

随着国家对绿色轮胎产品节能环保要求的提高，特别是对汽车节油有较大影响的轮胎滚动阻力等质量技术指标要求的提高，轮胎中白炭黑的添加量必然会大幅增加，其代表着白炭黑的重要发展方向，目前这一领域国内和国外产品还存在较大的差距，相信在不久的将来，其研发、生产和应用必将取得更多的硕果。当前，随着我国对白炭黑的用量越来越大，对白炭黑的粒度要求也越来越严格，这将使白炭黑粉碎机应用空间无限。

但一般机械粉碎法加工白炭黑存在着工艺简单并易带入杂质、粉料特性难以控制，制备效率低且粒径分布较宽等诸多缺陷，为破解这一难题，浙江丰利在相关科研院所的指导下，采用独有的粉体技术，研制成功一款白炭黑粉碎机。

该机创新亮点多：由一环形将其分为上下两部分，下部分为进气室，上部分由分流环分隔成粉碎室和分级室。粉碎室由粉碎盘和衬套组成，它们将物料击碎成细粉后进入分级室，分级室由分级叶轮组成，能把细粉分成粒度达标和未达标两种规格，达标细粉经出料管吸出，由旋风集料器收集产品，未达标的细粉沿分流环内壁回落到粉碎室，继续粉碎，直到达标。这是一种立轴反射型粉碎机，在粉碎室内设有分级装置，粉碎后的物料受气流作用，经分级装置而收集，分级装置取代通常粉碎机筛网，能同时完成微粉碎和微粉分选的两道加工工序，粉碎效率高。装有气流流量调节阀和分级叶轮无极调速器，不用停机即可调节产品的粒度，而且细粉能全部回收，不污染环境。该机具有冷却功能，粉碎时温升低，特别适用于加工热敏性和纤维性物料，产品粒度均匀。维修、操作和清理方便，生产能力大。该机采用新型进口窄V三角带传动，具有传动功率大，运转平稳定，效率高等特点。

该机与我国目前所使用的白炭黑粉碎机相比，各项性能指标领先，适合加工多种白炭黑细度的物料，产品粒度均匀，能粉碎到 7～30 微米，是当前性能好、效率高的节能型理想白炭黑微粉碎生产设备。

目前，该机热销白炭黑主产区域福建、山东、江苏、浙江、湖南和江西等省市。

(吴红富)

（浙江丰利热线：0575-83105888、83100888、83185888、83183618；网址：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文献标识码： 1671-0460（2014）07-1139-04

国家“十二五”，科技支撑计划项目（2012BAE05B04）资助。

2014-07-16

姜来（1983-），男，辽宁昌图人，工程师，工程硕士，2006 年毕业于江苏工业学院热能与动力工程专业，现从事临氢装置生产管理工作。E-mail：jiangl.jlsh@sinopec.com，电话：025-58984041。