懸浮床加氫裂化裝置工藝優化新思路

艾克利 郭強 高雄成 陳永忠(陜西延長石油油煤新技術開發公司， 陜西 靖邊 718500)

懸浮床加氫裂化裝置工藝優化新思路

艾克利 郭強 高雄成 陳永忠(陜西延長石油油煤新技術開發公司， 陜西 靖邊 718500)

延長石油油-煤共煉試驗示范項目是全球首套煤油共煉工業化重點科研示范項目，裝置具有高溫、高壓、臨氫、易磨、易堵、易結焦的特點。經過多次試車，表明45萬噸/年煤油共煉裝置減壓系統和燃料固化系統可以進一步優化，將其改為延遲焦化系統，可以大大緩減上述缺陷。優化后工藝技術和經濟運行分析對比，實現了裝置長周期運行、產品效益最大化，達到了能源清潔生產的目的。

煤油共煉；減壓系統；固化系統；技術創新

20世紀70～90年代，受石油危機影響，開發現代煤直接液化技術再次受到重視，先后有美國的SRC-Ⅱ、H-Coal工藝、德國的IGOR+工藝、日本的NEDOL等典型工藝相繼問世，但均未實現工業化[1]。我國是多煤少油的國家，是世界上最大的煤炭消費國和生產國，是石油消費大國。由于我國特定的能源限制，使得石油供需矛盾成為能源發展的重要課題。新能源及再生能源的誕生，國際石油市場長期處于低靡，對新型環保能源的需求日益強烈。煤-油共煉加氫裂化裝置利用煤和油的協同效應，通過加氫裂化技術，可以把煤和含膠質、瀝青質、高硫、高酸、高殘炭、金屬含量較高的重劣質油經過懸浮床反應后可產生優質的液態產品，可緩解我國石油資源的供需矛盾，也是我國“十三五”能源建設的重大戰略。

1 煤油共煉工藝流程

原料煤通過煤粉制備系統后，與添加劑、硫化劑、催化劑、原料油(FCC油漿、DCC油漿、減壓渣油、煤焦油等)按照一定比例通過混捏攪拌措施后進入原料預混合罐制成油煤漿，通過泵將油煤漿輸送到原料緩沖罐，再由高壓進料泵升壓后經過換熱器、原料加熱爐進行加熱。當溫度升到反應條件后進入懸浮床反應器，形成氣、液、固均相反混狀態，在高壓工況下，主要進行加氫裂化反應，熱裂化為輔。由于加氫反應為放熱反應，通過注入一定冷氫來控制反應器溫度。

懸浮床反應器物料低進高出，懸浮床反應產物進入一級熱高分進行氣液固三相分離，氣相組分從頂部攜帶部分液相組分進入二級熱高分進一步分離，二級熱高分氣相組分攜帶部分液相組分從頂部在進入固定床反應器進行精制和加氫裂化反應。一、二級熱高分底部固液相產物，通過減壓降壓裝置進入熱低分后，頂部氣相通過冷卻、底部固液相組分通過自壓進入減壓塔進一步減壓分離，減壓塔底部固相組分進入殘渣急冷池冷卻，再通過鏈板機輸送到破碎機破碎后進入儲渣場。固定床反應產物經過高壓分離器進行氣液相分離出循環氫和液相組分，循環氫通過壓縮機系統循環利用；液相組分減壓后進入分餾系統進行產品分離，分餾產品有干氣、石腦油、柴油、VGO等產品。

2 影響減壓系統正常運行原因

(1)物料狀況分析 減壓系統是從懸浮床熱低分開始至減壓塔出料，熱低分相當于減壓塔的原料罐。物料性質為懸浮床反應產物經過兩個熱高分分離后的固液相，液相主要成分為重質油、瀝青稀以及前瀝青稀、膠質組分；固相主要成分為未轉化的煤粉、灰分、重金屬、懸浮床添加劑、催化劑等組分。工藝上存在的主要問題為：①熱低分容積小，減壓塔來料不穩定；②含固物料容易沉積堵塞、結焦；③高線速物料對管道彎頭、塔壁的切線進料部位沖刷較大，易減薄泄漏；④來量不穩定，造成減壓塔底熱量波動，塔內輕組分不能有效切割；⑤減壓塔容積偏小、蒸餾效果不佳。

(2）減壓系統運行分析 從物料平衡分析，進入減壓塔的物料約為總進料量的40%。由于減壓塔容積偏小、熱源不足，導致輕組分不能完全拔出、減低組分(高熱值工業燃料)攜帶揮發分較高，軟化點不足100℃。雖經部分回煉，但能耗增加、收率相對偏低。殘渣的收率為13%，殘渣里的可揮發分為55%左右，而實際為75%左右。

3 降低燃料固化原因分析

燃料現狀：殘渣含揮發分高，影響收率；燃料軟化點低，不易露天暴曬儲存；高溫殘渣(固體工業燃料)進入急冷系統產生含油煙蒸汽對作業環境不利；根據2016版《國家危險廢物名錄》，HW11精蒸餾殘渣確定為危險廢物，而此減壓塔塔底物具有很高的熱值，可作為工業燃料、汽化爐制備合成氣、制備多標號道路瀝青原料等用途[2]。

4 對減壓和固化系統優化思路

根據煤油共煉現有設備和運行總結，結合其原料、工藝特點以及技術參數，減壓系統和殘渣固化系統優化改造方案為：將現有的熱低壓分離器放大5倍，留有足夠的緩沖時間；增加一臺焦化爐，將懸浮床熱低分物料提高95～105℃后；將殘渣固化裝置改建兩座焦炭塔(一開一備)，將現有減壓塔通過計算放大改為分餾塔。方案優點：①延遲焦化工藝和懸浮床加氫裂化工藝所用原料相近，可適應重劣質油、污油、瀝青以及煤焦油等原料；②改善懸浮床加氫裂化熱低分后路堵塞、磨損、結焦等隱患；③采用延遲焦化工藝，可以將反應不完全產物消化掉，可以穩定懸浮床反應操作；④縮短原料在焦化爐內450～510℃的加熱時間，部分原料經氣化發生輕度緩和斷裂后進入焦炭塔。根據焦炭塔的工藝條件，可在塔內繼續發生斷裂、縮合反應，直至生成輕質烴類和固體焦炭為止。

5 結語

煤-油共煉試驗示范項目采用懸浮床反應器技術，對各類重劣質油與煤共煉調試、論證，基本操作參數達到了設計要求，部分實踐數據優于設計，其轉化率、液收達到了試驗示范的效果，得到了國內權威專家的考核評定。將加氫裂化的減壓系統和燃料固化系統改為延遲焦化系統，大大緩減磨損、堵塞、結焦等缺陷，解決了殘渣作為工業固體燃料處置難的問題，實現了石油焦作為產品市場寬、利潤高的前景。

[1]李小強，劉永，秦光書.神華煤直接液化示范項目的進展及發展方向[J].煤化工，2015年第4期第43卷：12.

[2]環境保護部聯合國家發展和改革委員會、公安部發布《國家危險廢物名錄》(2016版)，自2016年8月1日起施行.

艾克利(1971-)，男，漢族，陜西子洲人，工程師、安全工程師，現任陜西延長石油油煤公司監察室主任。