悬浮床加氢裂化装置工艺优化新思路

艾克利 郭强 高雄成 陈永忠(陕西延长石油油煤新技术开发公司， 陕西 靖边 718500)

悬浮床加氢裂化装置工艺优化新思路

艾克利 郭强 高雄成 陈永忠(陕西延长石油油煤新技术开发公司， 陕西 靖边 718500)

延长石油油-煤共炼试验示范项目是全球首套煤油共炼工业化重点科研示范项目，装置具有高温、高压、临氢、易磨、易堵、易结焦的特点。经过多次试车，表明45万吨/年煤油共炼装置减压系统和燃料固化系统可以进一步优化，将其改为延迟焦化系统，可以大大缓减上述缺陷。优化后工艺技术和经济运行分析对比，实现了装置长周期运行、产品效益最大化，达到了能源清洁生产的目的。

煤油共炼；减压系统；固化系统；技术创新

20世纪70～90年代，受石油危机影响，开发现代煤直接液化技术再次受到重视，先后有美国的SRC-Ⅱ、H-Coal工艺、德国的IGOR+工艺、日本的NEDOL等典型工艺相继问世，但均未实现工业化[1]。我国是多煤少油的国家，是世界上最大的煤炭消费国和生产国，是石油消费大国。由于我国特定的能源限制，使得石油供需矛盾成为能源发展的重要课题。新能源及再生能源的诞生，国际石油市场长期处于低靡，对新型环保能源的需求日益强烈。煤-油共炼加氢裂化装置利用煤和油的协同效应，通过加氢裂化技术，可以把煤和含胶质、沥青质、高硫、高酸、高残炭、金属含量较高的重劣质油经过悬浮床反应后可产生优质的液态产品，可缓解我国石油资源的供需矛盾，也是我国“十三五”能源建设的重大战略。

1 煤油共炼工艺流程

原料煤通过煤粉制备系统后，与添加剂、硫化剂、催化剂、原料油(FCC油浆、DCC油浆、减压渣油、煤焦油等)按照一定比例通过混捏搅拌措施后进入原料预混合罐制成油煤浆，通过泵将油煤浆输送到原料缓冲罐，再由高压进料泵升压后经过换热器、原料加热炉进行加热。当温度升到反应条件后进入悬浮床反应器，形成气、液、固均相反混状态，在高压工况下，主要进行加氢裂化反应，热裂化为辅。由于加氢反应为放热反应，通过注入一定冷氢来控制反应器温度。

悬浮床反应器物料低进高出，悬浮床反应产物进入一级热高分进行气液固三相分离，气相组分从顶部携带部分液相组分进入二级热高分进一步分离，二级热高分气相组分携带部分液相组分从顶部在进入固定床反应器进行精制和加氢裂化反应。一、二级热高分底部固液相产物，通过减压降压装置进入热低分后，顶部气相通过冷却、底部固液相组分通过自压进入减压塔进一步减压分离，减压塔底部固相组分进入残渣急冷池冷却，再通过链板机输送到破碎机破碎后进入储渣场。固定床反应产物经过高压分离器进行气液相分离出循环氢和液相组分，循环氢通过压缩机系统循环利用；液相组分减压后进入分馏系统进行产品分离，分馏产品有干气、石脑油、柴油、VGO等产品。

2 影响减压系统正常运行原因

(1)物料状况分析 减压系统是从悬浮床热低分开始至减压塔出料，热低分相当于减压塔的原料罐。物料性质为悬浮床反应产物经过两个热高分分离后的固液相，液相主要成分为重质油、沥青稀以及前沥青稀、胶质组分；固相主要成分为未转化的煤粉、灰分、重金属、悬浮床添加剂、催化剂等组分。工艺上存在的主要问题为：①热低分容积小，减压塔来料不稳定；②含固物料容易沉积堵塞、结焦；③高线速物料对管道弯头、塔壁的切线进料部位冲刷较大，易减薄泄漏；④来量不稳定，造成减压塔底热量波动，塔内轻组分不能有效切割；⑤减压塔容积偏小、蒸馏效果不佳。

(2）减压系统运行分析 从物料平衡分析，进入减压塔的物料约为总进料量的40%。由于减压塔容积偏小、热源不足，导致轻组分不能完全拔出、减低组分(高热值工业燃料)携带挥发分较高，软化点不足100℃。虽经部分回炼，但能耗增加、收率相对偏低。残渣的收率为13%，残渣里的可挥发分为55%左右，而实际为75%左右。

3 降低燃料固化原因分析

燃料现状：残渣含挥发分高，影响收率；燃料软化点低，不易露天暴晒储存；高温残渣(固体工业燃料)进入急冷系统产生含油烟蒸汽对作业环境不利；根据2016版《国家危险废物名录》，HW11精蒸馏残渣确定为危险废物，而此减压塔塔底物具有很高的热值，可作为工业燃料、汽化炉制备合成气、制备多标号道路沥青原料等用途[2]。

4 对减压和固化系统优化思路

根据煤油共炼现有设备和运行总结，结合其原料、工艺特点以及技术参数，减压系统和残渣固化系统优化改造方案为：将现有的热低压分离器放大5倍，留有足够的缓冲时间；增加一台焦化炉，将悬浮床热低分物料提高95～105℃后；将残渣固化装置改建两座焦炭塔(一开一备)，将现有减压塔通过计算放大改为分馏塔。方案优点：①延迟焦化工艺和悬浮床加氢裂化工艺所用原料相近，可适应重劣质油、污油、沥青以及煤焦油等原料；②改善悬浮床加氢裂化热低分后路堵塞、磨损、结焦等隐患；③采用延迟焦化工艺，可以将反应不完全产物消化掉，可以稳定悬浮床反应操作；④缩短原料在焦化炉内450～510℃的加热时间，部分原料经气化发生轻度缓和断裂后进入焦炭塔。根据焦炭塔的工艺条件，可在塔内继续发生断裂、缩合反应，直至生成轻质烃类和固体焦炭为止。

5 结语

煤-油共炼试验示范项目采用悬浮床反应器技术，对各类重劣质油与煤共炼调试、论证，基本操作参数达到了设计要求，部分实践数据优于设计，其转化率、液收达到了试验示范的效果，得到了国内权威专家的考核评定。将加氢裂化的减压系统和燃料固化系统改为延迟焦化系统，大大缓减磨损、堵塞、结焦等缺陷，解决了残渣作为工业固体燃料处置难的问题，实现了石油焦作为产品市场宽、利润高的前景。

[1]李小强，刘永，秦光书.神华煤直接液化示范项目的进展及发展方向[J].煤化工，2015年第4期第43卷：12.

[2]环境保护部联合国家发展和改革委员会、公安部发布《国家危险废物名录》(2016版)，自2016年8月1日起施行.

艾克利(1971-)，男，汉族，陕西子洲人，工程师、安全工程师，现任陕西延长石油油煤公司监察室主任。