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摘要：悬浮床加氢裂化技术是由20 世纪40 年代的煤液化技术发展而来的，悬浮床反应器所用的催化剂和添加剂为粉粒状，以悬浮态在反应器中建立床层，提供物料停留和反应的场所，并可有效抑制生焦。物料在高温、高压、临氢工况下，在悬浮床发生热裂解和加氢反应。经过试验，悬浮床反应器适应石油炼制和煤化工所产生的重质物料，不足之处操作条件较为苛刻、危险系数高。本文分析了悬浮床加氢裂化技术在煤油共炼装置的应用。
关键词：悬浮床加氢裂化技术；煤油共炼装置；应用
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，石油资源供需矛盾在我国显得尤为突出。利用煤直接或间接液化技术，可将煤和劣质的含胶质、沥青质、高硫、高酸、高残炭、金属含量较高的重质油经过悬浮床反应后产生优质的液态产品，可缓解我国石油资源的供需矛盾。
一、影响因素
悬浮床加氢裂化工艺在转化反应过程中，具有诸多的影响因素，分析转化反应过程对转化效果的影响因素，为识别转化工艺效果和指导工艺的实施提供理论指导。
1.温度影响。烃类化合物在高温下会发生复杂的化学反应，通过断链裂化产生裂解，同时也会发生缩合反应。油品中的饱和组分、芳香烃类、胶质、沥青质等含量不同，反应过程的情况也有所不同。饱和组分和芳香烃类组分主要发生裂化，产生小分子烃类或气态烃。胶质组分可裂化成芳香烃类，也可缩合为生产沥青质。沥青质则主要发生生焦反应。整个高温转化反应过程，温度越高，转化效果越高，生焦量显著提升。而针对于脱硫工艺，则需要降低温度，过高的温度反而不利于脱硫的进行。因此在实践过程中，以脱硫工艺大部分采用略低的工艺温度，而加氢裂化工艺则采用高温进行转化反应。
2.压力影响。在悬浮加氢裂化工艺过程，工艺中冲入大量氢气，通过反应生产大量氢自由基，所生产的氢自由基再进一步与烃类组分反应，降低烃热反应速率，避免烃类自由基的缩合反应的发生。随着加氢压力的升高，能进一步的促使氢裂解反应，提高运行效率。随着加氢压力的升高，渣油转化效率也能显著的提高。
3.反应时间影响。裂化转化反应开始的一段时间内，转化效率较高，渣油裂解效果较好，随着反应的持续，反应物转化程度变大，大部分油渣等皆已经裂化转化，残余的部分转化效率开始降低。因此实际反应过程中，通过增加反应时间来达到提高转化效果的作用并不十分明显。
4.胶体稳定性影响。胶质、沥青质是原油中含有的大分子物质，其中沥青质对胶体稳定性影响最大。以往的实践表明，原油组分越不稳定，其中沥青质越容易聚结。沥青质中含有硫、氧、氮等原子，这些原子的存在，为重油胶体提供形成的基础条件。因此在转化裂化过程，此类硫、氧、氮等原子含量越多，渣油的胶体稳定性越好。
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二、悬浮床加氢裂化技术在煤油共炼装置的应用
1.悬浮床反应。由于悬浮床反应器是空筒结构，为了实现物料在反应器内充分反应，必须在悬浮床反应器中加入一定量的添加剂，在循环氢的作用下形成悬浮床层，保证物料“着床”后有足够的反应时间，保障煤粉和重质油在氢气的作用下充分反应。在运行过程中，由于添加剂和催化剂在床层返混过程中相互摩擦而变小，以及在高线速、大压降的异常情况下，油气流会携带一定的添加剂、催化剂而造成床层损耗。为了维持床层料位的稳定，需采用“细水长流”进行补充两剂，使床层温度保持稳定，从而使氢气、油煤浆和两剂在稳定的悬浮床中充分接触而完成自由基裂解和自由基加氢的反应，同时伴随少量缩合反应而形成胶质的过程。其基本流程是在原料预混合罐内将催化剂、添加剂与原料油、煤粉预先混合搅拌，制成浆料，再与氢气一同进入反应器自下而上流动，并进行加氢裂化反应，催化剂悬浮于液相中，反应产物携带催化剂和少量的添加剂一起从反应器顶部随着生成物流出，共同进入悬浮床热高压分离器，对气体和未反应的原料、添加剂、催化剂进行分离，气体进入二级旋风分离器至固定床系统，未反应的残渣和反应生成的沥青稀、前沥青稀及重质油进入减压系统进一步分离的过程。
2.煤与环烷基重油的共转化技术。环烷基重油中含有大量的多环芳烃、环烷基芳烃，它在煤液化的反应条件下具有较好的供氢性能，所以，以环烷基重油作为部分溶剂油可以实现煤与重油共转化。除了环烷基重油外，来自炼油厂的催化裂化油浆、溶剂萃取得到的芳烃等也可以达到同样的效果。与第二类煤油共炼技术相比，环烷基重油的供氢性能略低于加氢后的煤焦油，会对原料煤的转化稍有影响，但环烷基重油加氢裂化后得到的轻柴油产品的十六烷值相对较高，所以，这种煤油共炼技术解决了煤直接液化过程中溶剂油短缺的问题；轻柴油产品的十六烷值得到了一定程度的提高。煤油共炼技术可以作为这类技术的典型代表，首先将原料煤粉和溶剂油（包括来自石油的重油和循环溶剂油两部分）配制成煤浆，再经升压、混氢、加热后依次进入第一级、第二级反应器，两级反应器均为装有常规颗粒状加氢催化剂的沸腾床反应器，反应产物经过减压分馏得到轻油产品、循环溶剂油和残渣。该技术的特点是：第一级反应器在相对较低的温度下操作，原料煤和溶剂油先在缓和的条件下进行裂解和液化反应，从而减少小分子气体和焦炭的生成；第二级反应器在较高温度下操作，原料煤和大分子烃得到进一步转化，这样有效提高了煤、重油、沥青烯和前沥青烯的转化率。以烟煤为原料，用常压渣油为部分溶剂油。可以得到较多的液体产品，且气体、重油产品的收率明显降低；另外，该煤油共炼技术选用了高活性的加氢催化剂，弥补了因部分溶剂油的改变带来的影响，保持了原料煤的转化率。
3.EST 技术。EST 技术采用分散型、油溶性、母体含钼的有机化合物催化剂（在反应器中能够维持分散性不变，通过转化为无载体纳米级而保持较高的催化活性），催化剂粒度约为0．1 ～ 2．0 μm、用量为1mg /g 左右，在16 MPa，400～ 425 ℃反应条件下，新鲜原料以及未转化油一起进入悬浮床反应器反应。根据原料性质变化调节反应温度和空速，使得反应器中的渣油始终处于稳定状态，避免沥青质沉淀导致结垢、结焦。未转化油经过多次循环可以达到几乎100% 转化，但实际生产过程中为了确保长周期运行，一般会外排少量未转化油以减少渣油中的金属累积。外排的未转化油既可以经溶剂脱沥青单元回收脱沥青油作为加氢裂化或催化裂化进料，也可以采用其他方法处理。如果采用EST 技术，可以增加利润，并且对环境的影响也明显低于热加工技术，因此无论从经济上还是从环境保护角度考虑，该技术均具有很强的吸引力。
延长油煤共炼试验示范项目采用悬浮床反应器技术，通过各类重质油、劣质油与煤共炼调试、分析论证，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，并得到了国内权威专家的考核认可。将为今后能源转型、清洁生产奠定了坚实的基础，实现了悬浮床加氢裂化技术在重油转化过程中具有显著的优势和广阔的前景。
参考文献：
[1]黄新露，曾榕辉.加氢裂化工艺技术新进展[J].当代石油石化，2015，13（12）：38-41.
[2]李雪静，黎德晟，李家民.渣油加氢技术的发展现状[J].石化技术，2015，9（3）：172-177.
[3]方磊，郭金涛，吴显军.渣油悬浮床加氢研究现状及发展趋势[J].化工中间体，2015（9）：4-8.
论文作者:李高,刘晓旭,白文强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/23
标签：反应器论文; 沥青论文; 重油论文; 技术论文; 渣油论文; 催化剂论文; 煤油论文; 《基层建设》2018年第4期论文;