Improvements of Ebullated-Bed Technology for Upgrading Heavy Oils

Amélioration de la technologie en lit bouillonnant pour la valorisation des bruts lourds

Abstract
Residue from heavy crude oils can be upgraded through various existing processes. Among these processes, the catalytic hydroconversion ebullated-bed process (H-Oil) has the unique feature of deeply converting heavy feedstocks with high impurity contents while operating with a long cycle time. This is accomplished through daily on-line catalyst replacement of a small portion of the catalyst bed. The ebullated-bed reactor includes an internal recirculation of the reactor liquid to ebullate the catalyst bed. The paper will present background information on the H-Oil process and discuss some of the recent improvements that have been developed for this technology. A Residence-Time Distribution (RTD) study was conducted using a radiotracer on a new laboratory bench unit of this process. This experiment quantified the reactor hydrodynamics and the liquid holdup. These parameters are critical to insure a safe extrapolation of the pilot plant results. The technology of H-Oil process was improved for heavy feedstocks. A new hot high-pressure separator design, based on R&D studies, has been developed to improve the separation of gas/liquid avoiding excessive liquid carry-over and gas carry-under. The use of this new separator in a commercial H-Oil plant operation at higher feedstock throughput results in improved operation and minimization of operating costs.

Résumé
Les résidus issus des bruts lourds peuvent être valorisés en utilisant différents procédés. Parmi ceux-ci, le procédé d'hydroconversion catalytique en lit bouillonnant (H-Oil) présente la particularité d'être capable de convertir sévèrement ces produits lourds contenant de forts taux d'impuretés et pendant une durée de cycle importante. Ceci est accompli par le remplacement journalier d'une petite partie de l'inventaire de catalyseur contenu dans le réacteur. Le réacteur en lit bouillonnant inclut une recirculation interne liquide pour fluidiser le lit catalytique. Cet article présente des informations de base concernant le procédé H-Oil et les récentes innovations développées pour cette technologie. Une étude de la distribution du temps de séjour a été réalisée en utilisant un traçage radioactif sur une nouvelle unité pilote de ce procédé. Cette expérience a permis de caractériser l'hydrodynamique du réacteur et d'estimer le holdup de liquide. Ces paramètres sont importants et permettent d'assurer une extrapolation industrielle fiable des résultats pilotes. La technologie de ce procédé a été améliorée pour les bruts lourds. Un nouveau séparateur haute pression a été conçu lors d'une étude R&D dans le but d'améliorer la séparation gaz/liquide en évitant l'entraînement de liquide dans le gaz et de gaz dans le liquide. L'utilisation industrielle de ce nouveau séparateur dans le procédé H-Oil avec des débits de charges hors design a permis d'améliorer l'opération de l'unité et de minimiser les coûts opératoires.