NUEUU®劣质重油沸腾床加氢与固定床加氢技术结合在煤焦油加氢行业的应用分析

摘要：煤焦油加氢作为实现煤焦油高效利用的关键途径，对缓解能源压力、提高资源利用率具有重要意义。NUEUU®劣质重油沸腾床加氢技术凭借其独特优势，在煤焦油加氢领域蕲露头角。将NUEUU&沸腾床加氢技术与传统固定床加氢技术技术有机结合，能够优势互补，有效克服单一技术在处理煤焦油时的局限。本文深入剖析了该组合技术在煤焦油加氢行业的应用，涵盖技术原理、工艺流程、应用优势、实际案例及发展前景等方面，旨在为煤焦油加氢产业的技术升级和可持续发展提供有力参考。

关键词：NUEUU®技术；沸腾床加氢；固定床加氢技术；煤焦油加氢

一、引言

煤焦油是煤炭在干馏、气化等过程中产生的复杂混合物，富含芳烃、烷烃、烯烃以及硫、氮、氧等杂原子化合物和金属杂质。随着全球对清洁燃料和高附加值化学品需求的持续攀升，以及环保法规的日益严格，煤焦油的高效加工利用愈发受到关注。加氢技术作为煤焦油提质的核心手段，可有效脱除杂原子、饱和不饱和键，显著提升油品质量。传统的固定床加氢技术技术虽具有一定优势，但在处理高金属、高残炭的煤焦油时，易出现催化剂失活、床层堵塞等问题，限制了其应用范围。NUEUU® 劣质重油沸腾床加氢技术的出现，为解决这些难题提供了新思路。该技术对原料适应性强，能有效处理劣质煤焦油原料，且可实现催化剂的在线补充和排出。将 NUEUU® 沸腾床加氢技术与固定床加氢技术技术相结合，有望充分发挥两者优势，推动煤焦油加氢行业迈向新的发展阶段。

二、技术原理与特点

2.1 NUEUU® 劣质重油沸腾床加氢技术

2.1.1 技术原理

NUEUU® 沸腾床加氢技术中，在反应器内，煤焦油原料与氢气混合后自底部进入，以一定流速向上流动，使微球形催化剂处于流化状态，宛如沸腾的液体。在这种流化环境下，原料与催化剂充分接触，发生一系列加氢反应，包括加氢脱硫（HDS）、加氢脱氮（HDN）、加氢脱氧（HDO）、加氢脱金属（HDM）以及胶质沥青质的轻质化等反应。例如，在加氢脱硫反应中，煤焦油里的有机硫化合物（如噻吩类）与氢气在催化剂作用下反应，生成硫化氢和相应烃类，由于催化剂的流化状态，能有效避免局部过热导致的结焦问题，同时通过催化剂在线装卸系统，可连续补充新鲜催化剂并排出失活催化剂，维持反应活性的稳定。

2.1.2 技术特点

NUEUU® 技术具有显著特点。其一，原料适应范围极为广泛，能够处理高残炭、高沥青质、高颗粒物含量，且金属（如镍、钒等）含量大于 200ppm 的劣质原料，包括全馏分煤焦油、石油渣油等多种劣质重油以及页岩油、油砂沥青油等非常规油品。其二，反应转化率高，反应器内催化剂与原料充分接触，加氢反应得以深度进行。其三，体积空速高，可达 0.8AA-1.5/h ，远高于固定床空速比（ （0.25-0.5/h） ），在相同装置加工能力下，可大幅减少加氢反应器费用，降低约 45%-50% 。其四，氢油比低，在保证反应效果的同时，降低了氢气消耗。其五，热能利用效率高，有效减少了能源浪费。此外，该技术实现了催化剂的在线卸出与补充，可维持催化剂的平衡活性，确保装置 “安、稳、长、满、优” 地连续运行，连续运行周期可达三年。在反应单元，脱硫率大于 85% ，脱氮率大于 80% ，胶质和沥青质转化率大于 90% ，液体产品收率 ≥94% 。

2.2 固定床加氢技术

2.2.1 技术原理

固定床加氢技术是在特定温度、压力及氢气氛围下，煤焦油原料流经填充有固体催化剂的固定床反应器。在催化剂表面，氢气吸附于活性中心，与煤焦油中的不饱和烃、含杂原子化合物等发生加氢反应，实现杂原子脱除和不饱和键饱和。例如，加氢脱氮过程中，煤焦油里的含氮化合物（如吡啶类）与氢气反应，生成氨气和相应烃类。

2.2.2 技术特点

固定床加氢技术的优点在于反应器利用率高，催化剂床层固定，流体呈平推流通过，返混小，有利于提升反应选择性和催化剂效率；投资和操作费用相对较低，工艺成熟，设备结构较为简单；运行安全且操作稳定性好，易于控制。然而，其对原料适应性较差，煤焦油中的金属杂质、残炭等易在催化剂表面沉积，致使催化剂快速失活，运行周期缩短；对原料预处理要求苛刻，需严格控制杂质含量，否则易引发床层堵塞，影响装置正常运行。

三、组合工艺流程设计

3.1 总体流程

在 NUEUU® 劣质重油沸腾床加氢技术与固定床加氢技术结合的工艺中，煤焦油全馏分首先进入 NUEUU® 沸腾床加氢反应器。在此反应器内，煤焦油与流化态催化剂充分接触，进行加氢脱金属、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧以及胶质沥青质轻质化等关键反应。反应产物随后进入气液分离系统，分离出的气体主要包含氢气、硫化氢、氨气等，液体产物则依据馏分进行切割。较轻馏分（如汽油馏分）可直接进入固定床加氢技术精制反应器，进一步脱除残留杂原子，饱和烯烃和芳烃，提升油品质量；较重馏分先经过滤等预处理，去除可能存在的固体颗粒，再进入固定床加氢精制 + 裂化反应器，通过加氢裂化反应将大分子烃类转化为小分子的石脑油和柴油馏分。最后，经分馏系统分离出不同馏分产品，如石脑油、柴油等，未转化的尾油部分可循环回沸腾床加氢反应器或固定床加氢裂化反应器，以提高煤焦油转化率和产品收率。

3.2 关键工艺参数

3.2.1 反应温度

NUEUU® 沸腾床加氢反应温度通常控制在 380-450^∘C. 。较低温度虽可抑制结焦，但反应速率慢，加氢效果不佳；较高温度能加快反应速率，却可能导致裂化反应过度，气体产物增多，液体产品收率降低，同时加速催化剂失活。固定床加氢技术精制反应器温度一般在 300 -380℃，旨在相对温和条件下进一步脱杂和饱和不饱和烃；固定床加氢裂化反应器温度稍高，为 380-430^∘C ，以促进大分子烃类裂化。

3.2.2 反应压力

系统操作压力一般维持在 15-20MPa 。较高压力利于氢气在煤焦油中溶解，加快加氢反应速率，促进脱杂和不饱和烃加氢饱和，同时抑制结焦。但压力过高会增加设备投资和运行成本，对设备材质要求也更高，因此需依据原料和产品要求优化压力参数。

3.2.3 氢油比

氢油比（氢气与煤焦油原料体积比）一般控制在 800 - 1500。适宜的氢油比可为加氢反应提供充足氢气，同时带走反应热，抑制结焦。氢油比过低，氢气供应不足，影响反应深度和产品质量；过高则增加氢气消耗和装置能耗。

3.2.4 空速

NUEUU® 沸腾床加氢空速一般为 0.5 - 1.5h⁻ ¹，较低空速使原料与催化剂充分接触，提高反应转化率，但处理量低；较高空速可提升装置处理能力，却可能导致反应不完全。固定床加氢技术精制空速通常为 1.0 - 3.0h⁻ ¹，加氢裂化空速为 0.8 - 2.0h⁻ ¹，需根据反应阶段和催化剂性能调整空速。

3.3 催化剂选择

3.3.1 NUEUU® 沸腾床加氢催化剂

NUEUU® 沸腾床加氢采用新佑能源 & 竣铭设计自主研发的 NUHC - 60 系列微球形催化剂。该催化剂以氧化铝为载体，负载钼、钴、镍等活性金属组分，经特殊制备工艺，具有大比表面积和优良流化性能。其强大的容金属、脱金属能力以及高抗杂质性能，能有效适应高金属、高杂质的煤焦油原料，在流化状态下高效进行加氢脱杂和轻质化反应，显著延长催化剂使用寿命，降低损耗。

3.3.2 固定床加氢技术催化剂

固定床加氢精制催化剂多以 γ - 氧化铝为载体，负载镍 - 钼、钴 - 钼等活性组分，如常见的 Ni-Mo/γ - Al₂ O₃ ₃催化剂，对硫、氮、氧等杂原子脱除效果良好。固定床加氢裂化催化剂采用分子筛与氧化铝复合载体，负载贵金属或非贵金属活性组分，如 Pt - Re / 分子筛 -Al₂ ΔO₃ 催化剂，兼具强裂化活性和适当酸性，可有效控制裂化反应选择性，提升石脑油和柴油产品质量与收率。

四、组合工艺的优势

4.1 显著增强原料适应性

传统固定床加氢技术难以处理高金属、高残炭、高胶质沥青质的煤焦油全馏分原料。NUEUU® 沸腾床加氢技术可先行对这类劣质原料进行预处理。在沸腾床反应器中，流化态催化剂能有效应对原料杂质，通过加氢脱金属、脱残炭等反应，降低有害杂质含量，将大分子胶质沥青质轻质化，改善原料性质，为后续固定床加氢技术创造有利条件，使组合工艺能够处理更广泛、质量更差的煤焦油原料，包括全馏分中低温煤焦油甚至部分高温煤焦油。

4.2 大幅提升产品质量和收率

经 NUEUU® 沸腾床加氢预处理，煤焦油中硫、氮、氧等杂原子大量脱除，不饱和烃饱和，大分子烃类裂化轻质化。生成油进入固定床加氢系统后，在精制和裂化催化剂作用下，进一步脱除剩余杂原子，精准调控分子结构，提升产品纯度和质量。例如，石脑油产品芳烃潜含量提高，可作为优质重整装置进料；柴油产品十六烷值增加，硫、氮含量降低，成为优质柴油调和组分或可直接生产合格柴油。通过合理设计工艺流程，如设置未转化油循环和尾油全循环，与传统单一工艺相比，组合工艺可将煤焦油最大限度转化为高质量液体产品，总液体收率提高15%-20% 。

4.3 有效延长装置运行周期

NUEUU® 沸腾床加氢反应器温度均匀，能有效抑制局部过热导致的结焦问题，且可连续补充和排出催化剂，维持活性稳定。经其预处理后，进入固定床的原料杂质含量大幅降低，减少了固定床催化剂中毒和结焦风险，延长了固定床催化剂使用寿命，进而显著延长整个装置运行周期。与单一固定床加氢装置相比，组合工艺运行周期大幅延长，减少了停工检修带来的经济损失，提高了装置生产效率和经济效益。

4.4 切实降低生产成本

尽管 NUEUU® 沸腾床加氢投资相对较高，但组合工艺通过提高原料利用率、产品质量和收率，以及延长装置运行周期，综合经济效益显著提升。一方面，高收率的优质产品带来更高销售收入；另一方面，减少了频繁更换催化剂和停工检修费用，降低了单位产品生产成本。例如，在某实际项目中，采用该组合工艺后，装置能耗较设计值降低，新氢机无级流量调节系统实现节电，进一步降低了成本。

五、结论与展望

6.1 研究结论

NUEUU® 劣质重油沸腾床加氢技术与固定床加氢技术相结合的工艺，在煤焦油加氢行业展现出卓越优势。该组合工艺融合了 NUEUU® 沸腾床加氢对原料适应性强、抑制结焦、可连续处理劣质原料的特性，以及固定床加氢技术在产品精制和精准控制产品结构方面的长处。能够高效处理高杂质含量的煤焦油全馏分原料，显著提升产品质量和收率，延长装置运行周期，降低生产成本。实际应用案例充分证明了该组合工艺在工业生产中的可行性和稳定性，为煤焦油加氢行业的技术革新和可持续发展提供了有力支撑。

6.2 未来展望

展望未来，随着环保标准的持续提高和市场对高品质煤焦油产品需求的不断增长，NUEUU® 沸腾床加氢与固定床加氢结合工艺将不断优化创新。在技术研发层面，将聚焦于开发性能更卓越的催化剂，进一步提升催化剂的活性、选择性、容金属能力和抗结焦性能，同时降低催化剂成本；优化反应器结构和工艺流程，提高装置自动化控制水平，降低操作难度和能耗。在应用推广方面，该组合工艺有望在更多煤焦油加工企业广泛应用，并针对不同产地、性质差异大的煤焦油原料，开发个性化工艺方案，实现煤焦油资源的最大化利用。此外，随着与膜分离技术、数字化技术等先进技术的深度融合，该组合工艺将在煤焦油加氢行业展现出更广阔的发展前景，推动煤焦油加氢产业朝着高端化、智能化、绿色化方向蓬勃发展。