La tecnologia del letto gorgogliante dell'idrocracking è un processo avanzato di raffinazione del petrolio specificamente progettato per la lavorazione profonda di petrolio pesante e prodotti petroliferi contenenti solidi. Poiché le risorse globali di petrolio greggio convenzionale si esauriscono gradualmente e la tendenza verso un petrolio greggio più pesante diventa sempre più evidente, la tecnologia del letto bollente dell’idrocracking sta svolgendo un ruolo sempre più critico nel settore energetico. Questa tecnologia affronta la duplice sfida della carenza energetica globale e della necessità di migliorare l’efficienza energetica, in particolare nel contesto della rapida crescita economica nei paesi in via di sviluppo e del conseguente aumento della domanda di energia. Di seguito è riportata una spiegazione dettagliata del processo di idrocracking a letto gorgogliante, delle sue apparecchiature principali e delle applicazioni industriali.
La tecnologia del letto bubbling dell'idrocracking si basa su reazioni di idrocracking volte a scomporre i composti organici molecolari di grandi dimensioni nel petrolio pesante e nei prodotti petroliferi contenenti solidi in idrocarburi più piccoli e leggeri attraverso l'azione combinata di catalizzatori e idrogeno. Questo processo migliora la qualità dell'olio, riduce le impurità di zolfo, azoto e ossigeno e migliora la fluidità e le proprietà di combustione del prodotto finale. Il fulcro dell’idrocracking risiede nell’utilizzo dell’idrogeno in condizioni di alta temperatura e alta pressione per scindere le molecole di grandi dimensioni in molecole più piccole, ottenendo infine prodotti petroliferi leggeri di alta qualità.
In un reattore a letto gorgogliante, l'idrogeno viene iniettato sul fondo, mescolandosi con l'olio pesante e il catalizzatore per formare uno stato fluidizzato e gorgogliante. A causa del tempo di contatto prolungato tra il catalizzatore e la materia prima in questo sistema trifase gas-liquido-solido, possono verificarsi efficienti reazioni di idrocracking. Questa tecnologia è particolarmente efficace nella lavorazione di materie prime ad alto contenuto di zolfo, azoto e altre impurità, migliorando significativamente la resa e le prestazioni economiche.
Le pompe di circolazione, note anche come pompe ebullanti, sono componenti essenziali del sistema a letto gorgogliante dell'idrocracking. La loro funzione principale è garantire la circolazione continua della materia prima e del catalizzatore all'interno del reattore, mantenendo una distribuzione uniforme della temperatura e un ambiente di reazione stabile. Facendo circolare la materia prima, la pompa garantisce un contatto completo tra l'olio e il catalizzatore, migliorando così l'efficienza della reazione e prevenendo il surriscaldamento localizzato o la disattivazione del catalizzatore.
Inoltre, le pompe di circolazione aiutano a controllare la pressione e il flusso del reattore, garantendo il flusso continuo dell'alimentazione di petrolio. Date le difficili condizioni operative dell'idrocracking (alte temperature, alte pressioni e presenza di particelle solide), queste pompe devono essere progettate con elevata resistenza all'usura, alla corrosione e allo stress termico. Devono inoltre resistere a un'esposizione prolungata a condizioni estreme garantendo al tempo stesso stabilità ed efficienza del sistema.
Rispetto ai tradizionali processi di cracking catalitico, la tecnologia del letto bubbling di idrocracking offre numerosi notevoli vantaggi:
Le condizioni di applicazione delle pompe di ebollizione per idrogenazione sono complesse, la temperatura media arriva fino a 500 ℃, la pressione in ingresso è 30 MPa e il mezzo è altamente corrosivo. Al momento, la tecnologia di questo prodotto è padroneggiata solo da pochi paesi e ci sono pochissime fabbriche in grado di produrlo, ed è costoso. Fortunatamente, Huasheng è una delle pochissime fabbriche in grado di produrre questa pompa.
Nel 2018, Huasheng Pumps and Valves ha intrapreso il progetto "Ricerca e sviluppo di pompe di ebollizione per idrogenazione di olio residuo", un importante progetto di localizzazione delle apparecchiature della sede centrale di Sinopec. L'azienda fa affidamento sui parametri operativi dell'unità di idrogenazione del diesel liquido da 2 milioni di tonnellate/anno di Sinopec per la ricerca e lo sviluppo. La sua portata nominale: 835 m³/h, prevalenza: 79 m, temperatura: 410 ℃, potenza motore bagnato: 250 kW. Ci sono voluti 4 anni e il prodotto è stato consegnato nel 2022 e attualmente funziona bene. Il successo del progetto ha permesso alla Cina di rompere il monopolio straniero sulla tecnologia delle pompe di idrogenazione e di ebollizione e di ridurre i costi.
Con il cambiamento delle strutture energetiche globali e l’inasprimento dei requisiti ambientali, la tecnologia del letto bollente dell’idrocracking presenta un potenziale di crescita significativo. Le principali tendenze di sviluppo future includono:
Lo sviluppo e l'applicazione della tecnologia del letto gorgogliante dell'idrocracking forniscono una soluzione efficace per l'utilizzo di petrolio pesante e prodotti petroliferi contenenti solidi. Questa tecnologia offre un percorso praticabile per affrontare l’esaurimento delle risorse petrolifere convenzionali soddisfacendo al tempo stesso la crescente domanda di energia. Le pompe di circolazione, in quanto componente critico del processo, svolgono un ruolo fondamentale nel garantire il successo dell'intera operazione. Guardando al futuro, poiché la tecnologia continua ad evolversi, la tecnologia del letto bubbling dell’idrocracking rimarrà un attore chiave nella produzione e nella raffinazione globale dell’energia, contribuendo allo sviluppo sostenibile del settore energetico.
