[科普中国]-沸腾床加氢工艺

背景

目前世界正面临着原油变重变劣的趋势，而人们对重质燃料油的需求量却逐步减少，对轻质油的需求量则大幅增加。因此炼油企业纷纷追求渣油的最大量转化。在目前环保要求日益严格的形势下，加氢工艺，尤其是渣油加氢工艺在炼油工业的地位和作用越来越重要，渣油加氢技术也得以快速发展。沸腾床渣油加氢技术具有原料适应性广，操作灵活等特点，是当前重油深加工的有效手段。

发展历史沸腾床加氢裂化工艺最早由美国烃研究公司（HRI）和城市服务公司共同开发，该工艺名称为氢-油法（H-Oil）加氢裂化过程。第一套H-Oil加氢裂化装置于1963年在美国的查理湖炼油厂建成，设计年处理能力为30万吨，主要以生产低硫焦化原料为主。

1969年在科威特国家石油公司舒埃巴炼油厂建成第二套沸腾床加氢裂化（H-Oil）装置，设计年处理能力为144万吨，经过80年代初期的改造后，该装置年处理能力已达到265万吨。

1970年在美国亨伯尔石油公司贝威炼厂建成第三套H-Oil装置，1972年在墨西哥石油公司萨拉门卡炼油厂建成第四套沸腾床加氢裂化装置。但是，由于种种原因，70年代建成的4套沸腾床加氢裂化（H-Oil）装置的开工情况一直不太顺利，特别是1973年罕伯尔贝威炼油厂H-OIL装置开工仅100天，就发生了反应器爆炸的严重事故，本次爆炸事故造成整个H-Oil装置全部毁坏。

1974年对爆炸事故进行了详细的调查分析，调查研究结果表明反应器爆炸事故，原因出在工程问题上，而H-Oil工艺技术本身并无技术问题，仍然具有很大的发展潜力。

1975年城市服务公司改与Lummus公司合作，并将这一沸腾床加氢裂化过程更名为LC-Fining过程。而烃研究公司（HRI）和德士古（Texaco）合作，仍然将这一沸腾床加氢裂化过程称为H-Oil过程。

到了80年代中期，沸腾床加氢裂化工艺技术和工程技术都趋于成熟，特别是由于反应器内部构件的改进和第二代催化剂的出现，大大提高了反应系统的效率和操作苛刻度，而且产品质量也得到了很大的提高，先后建设了一大批工业装置。

全球第一套大型的LC-FINING装置为美国的属于AMOCO公司在Texas州的Texascity炼厂，1984年建成投产，设计年处理能力为330万吨减压渣油，通常30%～40%为墨西哥MAYA原油的减压渣油。

1988年8月加拿大SYNCRUDE炼厂建成第二套LC-Fining装置，设计处理能力为40000BPSD，加工Athabasca沥青（>566℃馏分占51%），处理量已达到45000BPSD，计划达到50000BPSD.未转化尾油作为该厂焦化装置的进料，提高了焦化产品的收率，减少了SO2的排放。第三套LC-Fining装置为意大利Mediternaea炼制公司设在Milazzo，Siciliy的Agip装置，该装置设计生产低硫燃料油，设计转化率为80%，1995年开工。

目前共建成渣油沸腾床加氢处理装置13套，其中H-oil装置9套，LC-Fining装置4套。另有3套LC-Fining装置正在设计和建设。1

沸腾床加氢工艺的特点沸腾床渣油加氢处理技术具有如下优点：

1）对原料油的适应性广

沸腾床渣油加氢处理过程，可以加工固定床加氢处理过程所不能加工的原料，另外，沸腾床渣油加氢处理过程还可已加工如墨西哥玛雅原因减压渣油，加拿大阿萨波斯坎沥青，冷湖沥青等减压渣油。

2）反应器内温度均匀

沸腾床渣油加氢裂化工艺，反应器内由于催化剂、原料油和氢气的剧烈搅拌作用和返混现象，使沸腾床反应器内部上下温度基本一致，防止局部过热，可取消冷氢介质调温的措施。

3）催化剂在线加入和排出

沸腾床反应器可随时加入新鲜催化剂和排出废催化剂，有利于维持较高的催化剂活性，同时可在不停工的情况下进行催化剂的再生处理。

4）运转周期长

沸腾床反应器中，由于催化剂的沸腾状态，克服了固定床反应器因积碳或金属沉积造成的压差而影响装长期运转的不足。

5）良好的转质和传热；

沸腾床操作状况下，对原料、氢气和催化剂之间的激烈搅拌作用，促进了转质和传热过程，对反应有利。

6）催化剂利用率高

沸腾床加氢过程，由于催化剂与原料油和氢气的充分接触，床层上下的催化剂活性基本均匀一致，失活速率也基本一致，催化剂的利用率较高。

7）渣油转化率高

沸腾床渣油加氢过程转化率较高，普通沸腾床渣油加氢过程转化率为60－80%，高转化率沸腾床渣油加氢过程转化率可达到97%。

8）装置操作灵活

沸腾床渣油加氢处理工艺操作过程非常灵活，即可以在低转化率、高脱硫率下一次通过操作，减压塔底油可以调合生产低硫燃料油；也可在高转化率、稍低脱硫率下减压塔底油大量循环操作，少量减压塔底油作为部分氧化制氢的原料；又可在低转化率、低脱硫率下一次通过操作，减压塔底尾油可调合生产中硫和高硫燃料油。2

沸腾床加氢工艺技术与其他技术的组合1、沸腾床加氢过程与FCC组合

该方案中，H-Oil装置的减压馏分油作为FCC装置的原料，FCC装置的油浆作为H-Oil装置的原料，H-Oil装置未转化残渣油调合低硫燃料油，该方案已在StarEnterprise炼厂应用。FCC油浆，重芳烃组分含量较高，作为H-Oil装置的原料，在沸腾床加氢裂化过程中会释放出大量的化学反应热，减少了加热炉所消耗的燃料。另外，FCC油浆的高度芳香性提高了反应器中液体的溶解性能，从而使炼厂可在高转化率下操作，而不会产生沉积物。

2、沸腾床加氢过程与RFCC组合

该方案中，H-Oil装置的减压馏分油作为FCC装置的原料，FCC装置的油浆作为H-Oil装置的原料，H-Oil装置未转化残渣油作为RFCC装置的原料，也可部分循环回H-Oil装置。该方案已由HRI和MWkellogg公司合作研究，已完成的试验结果和工业评价结果表明，该工艺技

术可行并有吸引力，可比常规的ARDS/RFCC组合工艺获得更高的利润，因为渣油转化任务由RFCC转到H-Oil，馏分油收率和优质柴油的收率均有增加，同时，在H-Oil装置，脱除60%～90%的金属和残炭，减少了RFCC装置的催化剂的结焦和损耗。

3、沸腾床加氢过程与沥青或部分氧化组合

H-Oil装置的减压馏分油作为FCC装置的原料，FCC装置的油浆作为H-Oil装置的原料，H-Oil装置未转化残渣油作为部分氧化制氢装置的原料。该方案已在德克萨斯的StarEnterprise炼厂工业应用。如果炼厂选择低转化率操作，将质量较好的H-Oil残渣油作为RFCC原料或调合燃料油，可用直馏减压渣油作为部分氧化制氢的原料。3