Tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo: una solución clave para el procesamiento de petróleo pesado y el desarrollo de energía sostenible

La tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo es un proceso avanzado de refinación de petróleo, diseñado específicamente para el procesamiento profundo de petróleo pesado y productos petrolíferos sólidos. A medida que los recursos mundiales de crudo convencional se agotan y la tendencia hacia un crudo más pesado se hace cada vez más evidente, la tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo desempeña un papel cada vez más crucial en la industria energética. Esta tecnología aborda el doble desafío de la escasez mundial de energía y la necesidad de mejorar la eficiencia energética, especialmente en el contexto del rápido crecimiento económico en los países en desarrollo y el consiguiente aumento de la demanda energética. A continuación, se presenta una explicación detallada del proceso de lecho burbujeante de hidrocraqueo, sus equipos clave y sus aplicaciones industriales.

1. Principio de funcionamiento de la tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo

La tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo se basa en reacciones de hidrocraqueo que descomponen compuestos orgánicos de gran tamaño molecular presentes en petróleo pesado y productos petrolíferos sólidos en hidrocarburos más pequeños y ligeros mediante la acción combinada de catalizadores e hidrógeno. Este proceso mejora la calidad del petróleo, reduce las impurezas de azufre, nitrógeno y oxígeno, y mejora la fluidez y las propiedades de combustión del producto final. La clave del hidrocraqueo reside en el uso de hidrógeno a alta temperatura y presión para descomponer moléculas grandes en moléculas más pequeñas, obteniendo así productos petrolíferos ligeros de alta calidad.

En un reactor de lecho burbujeante, se inyecta hidrógeno en el fondo, mezclándose con el petróleo pesado y el catalizador para formar un estado fluidizado y burbujeante. Gracias al prolongado tiempo de contacto entre el catalizador y la materia prima en este sistema trifásico gas-líquido-sólido, se pueden producir reacciones de hidrocraqueo eficientes. Esta tecnología es especialmente eficaz en el procesamiento de materias primas con alto contenido de azufre, nitrógeno y otras impurezas, a la vez que mejora significativamente el rendimiento y la rentabilidad.

2. Función de las bombas de circulación (bombas ebullentes)

Bombas de circulaciónLas bombas de ebullición, también conocidas como bombas de ebullición, son componentes esenciales del sistema de lecho burbujeante de hidrocraqueo. Su función principal es asegurar la circulación continua de la materia prima y el catalizador dentro del reactor, manteniendo una distribución uniforme de la temperatura y un entorno de reacción estable. Al circular la materia prima, la bomba asegura un contacto completo entre el aceite y el catalizador, mejorando así la eficiencia de la reacción y previniendo el sobrecalentamiento localizado o la desactivación del catalizador.

Además, las bombas de circulación ayudan a controlar la presión y el caudal del reactor, garantizando el flujo continuo de la alimentación de petróleo. Dadas las duras condiciones de operación del hidrocraqueo (altas temperaturas, altas presiones y presencia de partículas sólidas), estas bombas deben diseñarse con alta resistencia al desgaste, la corrosión y el estrés térmico. También deben soportar la exposición prolongada a condiciones extremas, garantizando al mismo tiempo la estabilidad y la eficiencia del sistema.

3. Ventajas del proceso y campos de aplicación

En comparación con los procesos tradicionales de craqueo catalítico, la tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo ofrece varias ventajas notables:

• Amplia gama de materias primas:Esta tecnología puede procesar una variedad de materias primas de baja calidad, como petróleo pesado, petróleo residual, queroseno y productos derivados del petróleo que contienen sólidos, ofreciendo una gran adaptabilidad.
• Alto rendimiento del producto:El proceso de hidrocraqueo descompone eficientemente las moléculas pesadas, lo que aumenta el rendimiento de los productos de petróleo ligero y da como resultado una producción general mayor que los métodos convencionales.
• Beneficios ambientales:El proceso de hidrocraqueo elimina eficazmente impurezas dañinas como azufre y nitrógeno, reduciendo el contenido de contaminantes en el producto final y cumpliendo con regulaciones ambientales más estrictas.
• Eficiencia energética mejorada:Al convertir componentes pesados ​​en productos de petróleo ligero más combustibles, el hidrocraqueo mejora significativamente la eficiencia de utilización de energía..

Las condiciones de aplicación de las bombas de ebullición para hidrogenación son complejas: la temperatura del fluido alcanza los 500 °C, la presión de entrada es de 30 MPa y el fluido es altamente corrosivo. Actualmente, la tecnología de este producto solo se domina en unos pocos países, y existen muy pocas fábricas que puedan producirlo, además de ser costoso. Afortunadamente, Huasheng es una de las pocas fábricas que puede producir esta bomba.

En 2018, Huasheng Pumps and Valves emprendió el proyecto "Investigación y Desarrollo de Bombas de Ebullición para Hidrogenación de Aceite Residual", un importante proyecto de localización de equipos de la sede central de Sinopec. La empresa utiliza los parámetros operativos de la unidad de hidrogenación de diésel líquido de Sinopec, con una capacidad de 2 millones de toneladas/año, para su investigación y desarrollo. Su caudal nominal es de 835 m³/h, la altura de elevación es de 79 m, la temperatura es de 410 °C y la potencia del motor húmedo es de 250 kW. El proyecto, que duró cuatro años, se entregó en 2022 y actualmente funciona a la perfección. El éxito del proyecto ha permitido a China romper el monopolio extranjero en la tecnología de bombas de ebullición para hidrogenación y reducir costos.

A medida que las estructuras energéticas globales cambian y los requisitos ambientales se endurecen, la tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo presenta un potencial de crecimiento significativo. Las principales tendencias de desarrollo futuro incluyen:

• Catalizadores más eficientes:La investigación y el desarrollo de catalizadores más eficientes y duraderos mejorarán aún más la eficiencia de la reacción y el rendimiento del producto.
• Sistemas de control inteligente:La aplicación de tecnologías avanzadas de automatización y análisis de datos optimizará el proceso de reacción, reducirá el consumo de energía y mejorará la estabilidad del sistema.
• Rango de aplicación ampliado:Con los avances tecnológicos constantes, se espera que la tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo se extienda a otras áreas de procesamiento de recursos no convencionales, como la extracción de carbón a líquidos y arenas petrolíferas.

El desarrollo y la aplicación de la tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo ofrecen una solución eficaz para el aprovechamiento de petróleo pesado y productos petrolíferos sólidos. Esta tecnología ofrece una vía viable para abordar el agotamiento de los recursos petrolíferos convencionales, a la vez que satisface la creciente demanda de energía. Las bombas de circulación, como componente crítico del proceso, desempeñan un papel fundamental para garantizar el éxito de toda la operación. De cara al futuro, a medida que la tecnología siga evolucionando, la tecnología de lecho burbujeante de hidrocraqueo seguirá siendo clave en la producción y refinación de energía a nivel mundial, contribuyendo al desarrollo sostenible del sector energético.