Tecnologia di idrocracking a letto di bolle: una soluzione chiave per la lavorazione del petrolio pesante e lo sviluppo di energia sostenibile

La tecnologia del letto di bollitura idrocracking è un processo avanzato di raffinazione del petrolio specificamente progettato per la lavorazione profonda di petrolio pesante e prodotti petroliferi contenenti solidi. Mentre 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 di bollitura idrocracking sta svolgendo un ruolo sempre più critico nel settore energetico. Questa tecnologia affronta la doppia sfida della carenza energetica globale e la necessità di una migliore 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 del letto di bollitura idrocracking, delle sue attrezzature chiave e delle applicazioni industriali.

1. Principio di funzionamento della tecnologia del letto di bolle di idrocracking

La tecnologia del letto di bolle di idrocracking si basa su reazioni di idrocracking volte a scomporre i grandi composti organici molecolari 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 del petrolio, riduce le impurità di zolfo, azoto e ossigeno e migliora la fluidità e le proprietà di combustione del prodotto finale. Il nocciolo dell'idrocracking sta nell'uso dell'idrogeno in condizioni di alta temperatura e alta pressione per scindere le grandi molecole in molecole più piccole, producendo 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. Grazie al tempo di contatto prolungato tra il catalizzatore e la materia prima in questo sistema trifase gas-liquido-solido, possono verificarsi reazioni di idrocracking efficienti. Questa tecnologia è particolarmente efficace nell'elaborazione di materie prime ad alto contenuto di zolfo, azoto e altre impurità, migliorando significativamente la resa e le prestazioni economiche.

2. Ruolo delle pompe di circolazione (pompe ebullanti)

Pompe di circolazione, note anche come pompe ebullant, sono componenti essenziali del sistema di letto di gorgogliamento dell'idrocracking. La loro funzione primaria è quella di garantire la circolazione continua di materia prima e catalizzatore all'interno del reattore, mantenendo una distribuzione uniforme della temperatura e un ambiente di reazione stabile. Facendo circolare la materia prima, la pompa assicura 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, assicurando il flusso continuo dell'alimentazione di petrolio. Date le difficili condizioni operative nell'idrocracking (alte temperature, alte pressioni e presenza di particelle solide), queste pompe devono essere progettate con un'elevata resistenza all'usura, alla corrosione e allo stress termico. Devono anche resistere all'esposizione prolungata a condizioni estreme, garantendo al contempo stabilità ed efficienza del sistema.

3. Vantaggi del processo e campi di applicazione

Rispetto ai tradizionali processi di cracking catalitico, la tecnologia del letto a bolle di idrocracking offre diversi vantaggi notevoli:

• Ampia gamma di materie prime:Questa tecnologia può elaborare una varietà di materie prime di bassa qualità, come petrolio pesante, petrolio residuo, cherosene e prodotti petroliferi contenenti solidi, offrendo una forte adattabilità.
• Elevata resa del prodotto:Il processo di idrocracking scompone in modo efficiente le molecole pesanti, aumentando la resa di prodotti petroliferi leggeri e determinando una produzione complessiva più elevata rispetto ai metodi convenzionali.
• Benefici ambientali:Il processo di idrocracking rimuove efficacemente le impurità nocive come zolfo e azoto, riducendo il contenuto di inquinanti nel prodotto finale e rispettando le più severe normative ambientali.
• Efficienza energetica migliorata: Convertendo i componenti pesanti in prodotti petroliferi leggeri più combustibili, l'idrocracking migliora significativamente l'efficienza nell'utilizzo dell'energia.

Le condizioni di applicazione delle pompe di ebollizione per idrogenazione sono complesse, la temperatura del mezzo è alta fino a 500℃, la pressione di ingresso è di 30 MPa e il mezzo è altamente corrosivo. Attualmente, 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 "Residue Oil Hydrogenation Boiling Pump Research and Development", un importante progetto di localizzazione delle apparecchiature della sede centrale di Sinopec. L'azienda si affida ai 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 del 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 consentito alla Cina di rompere il monopolio straniero sulla tecnologia delle pompe di ebollizione per idrogenazione e ridurre i costi.

Mentre le strutture energetiche globali cambiano e i requisiti ambientali si inaspriscono, la tecnologia del letto di bolle di hydrocracking presenta un potenziale di crescita significativo. Le principali tendenze di sviluppo future includono:

• Catalizzatori più efficienti:La ricerca e lo sviluppo di catalizzatori più efficienti e duraturi miglioreranno ulteriormente l'efficienza della reazione e la resa del prodotto.
• Sistemi di controllo intelligenti:L'applicazione di tecnologie avanzate di automazione e analisi dei dati ottimizzerà il processo di reazione, ridurrà il consumo di energia e migliorerà la stabilità del sistema.
• Gamma di applicazioni ampliata: Grazie ai continui progressi tecnologici, si prevede che la tecnologia dei letti di bolle di idrocracking si estenderà ad altre aree di lavorazione delle risorse non convenzionali, come l'estrazione di carbone liquido e di sabbie bituminose.

Lo sviluppo e l'applicazione della tecnologia del letto di bollitura 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 contempo la crescente domanda di energia. Le pompe di circolazione, come componente fondamentale del processo, svolgono un ruolo fondamentale nel garantire il successo dell'intera operazione. Guardando al futuro, mentre la tecnologia continua a evolversi, la tecnologia del letto di bollitura dell'idrocracking rimarrà un attore chiave nella produzione e raffinazione di energia globale, contribuendo allo sviluppo sostenibile del settore energetico.