一(yi)、裝置簡(jian)介


  重油輕質化基(ji)本原理(li)是(shi)(shi)改(gai)變油品(pin)的(de)相對(dui)分子(zi)質量和氫(qing)碳比,而改(gai)變相對(dui)分子(zi)質量和氫(qing)碳比往往是(shi)(shi)同時(shi)進(jin)行的(de)。改(gai)變油品(pin)的(de)氫(qing)碳比有兩(liang)條(tiao)途徑,一是(shi)(shi)脫(tuo)碳,二(er)是(shi)(shi)加氫(qing)。


  加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)裂(lie)化(hua)屬于石(shi)油加(jia)(jia)工(gong)過(guo)程的加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)路線(xian),是在催化(hua)劑存(cun)在下從外界補(bu)入氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣以提高油品的氫(qing)(qing)(qing)(qing)碳(tan)比。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)裂(lie)化(hua)實(shi)質上是加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)和(he)催化(hua)裂(lie)化(hua)過(guo)程的有機結合,一(yi)方面能使(shi)重(zhong)質油品通過(guo)裂(lie)化(hua)反應轉化(hua)為汽油、煤(mei)油和(he)柴油等(deng)輕質油品,另(ling)一(yi)方面又(you)可(ke)防止像催化(hua)裂(lie)化(hua)那樣(yang)生(sheng)成大量(liang)焦炭,而且還(huan)可(ke)將原(yuan)料(liao)中的硫、氯、氧化(hua)合物雜質通過(guo)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)除去,使(shi)烯烴飽和(he)。


  加氫(qing)處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)不僅能夠提高(gao)原(yuan)(yuan)油的收率,而(er)且可獲(huo)得高(gao)質量的輕質燃料(liao)油。現代(dai)化的煉(lian)油廠無(wu)不把加氫(qing)處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)列為必上項目。根據原(yuan)(yuan)料(liao)油的不同(tong)(tong),預期獲(huo)得的產品類型不同(tong)(tong)。加氫(qing)處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)分(fen)為加氫(qing)精(jing)制裝(zhuang)置(zhi)、加氫(qing)脫硫裝(zhuang)置(zhi)、加氫(qing)裂(lie)化裝(zhuang)置(zhi)、潤滑油加氫(qing)裝(zhuang)置(zhi)等類型。這里介(jie)紹加氫(qing)裂(lie)化裝(zhuang)置(zhi)。


  加(jia)氫(qing)裂(lie)化(hua)(hua)裝置的(de)(de)原(yuan)料(liao)油(you)(you)(you)主(zhu)要是上(shang)游裝置如常(chang)減壓、催化(hua)(hua)、焦化(hua)(hua)的(de)(de)重質(zhi)餾分油(you)(you)(you)、渣(zha)油(you)(you)(you)或其混合物。這些重質(zhi)油(you)(you)(you)在一定的(de)(de)壓力(li)、溫(wen)度(du)條件下,并在催化(hua)(hua)劑的(de)(de)作用下與氫(qing)氣(qi)發生(sheng)化(hua)(hua)學反應,從而達(da)到(dao)使重質(zhi)油(you)(you)(you)變為優質(zhi)輕質(zhi)燃料(liao)油(you)(you)(you)的(de)(de)目的(de)(de)。加(jia)氫(qing)裂(lie)化(hua)(hua)裝置的(de)(de)產品(pin)主(zhu)要有高級汽油(you)(you)(you)、航(hang)空煤油(you)(you)(you)、低凝(ning)固點柴油(you)(you)(you)、石腦油(you)(you)(you)等。


  原料:重(zhong)質油(you)等。產品:輕質油(you)(汽油(you)、煤油(you)、柴(chai)油(you)或(huo)催(cui)化裂(lie)化、裂(lie)解制(zhi)烯烴(jing)的(de)原料)。



二、典型加氫裂(lie)化裝置的工藝及特點


  加氫裂化裝置生產流程,按反應器中催化劑所(suo)處的狀態不同,可分(fen)為固(gu)定床、沸騰床和懸浮(fu)床等(deng)幾種(zhong)。


 1. 固定床加氫裂化(hua) 


   固定床(chuang)是指(zhi)將顆粒狀(zhuang)的(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑放(fang)置在反(fan)應(ying)(ying)器內,形成靜態催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑床(chuang)層。原料油和(he)氫(qing)(qing)氣(qi)經(jing)升溫(wen)、升壓達到反(fan)應(ying)(ying)條件后進(jin)入反(fan)應(ying)(ying)系統,先進(jin)行(xing)加氫(qing)(qing)精制以除去硫、氮、氧雜質和(he)二烯烴,再(zai)進(jin)行(xing)加氫(qing)(qing)裂化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)。反(fan)應(ying)(ying)產物經(jing)降(jiang)溫(wen)、分(fen)離、降(jiang)壓和(he)分(fen)餾后,目(mu)的(de)產品送出裝(zhuang)置,分(fen)離出含氫(qing)(qing)較高(80%,90%)的(de)氣(qi)體,作為(wei)循環(huan)氫(qing)(qing)使用。未轉化(hua)(hua)(hua)油(稱尾油)可以部(bu)分(fen)循環(huan)、全部(bu)循環(huan)或不循環(huan)一(yi)次通過。


 2. 沸(fei)騰床加氫(qing)裂化 


   沸(fei)騰床(chuang)(chuang)(又(you)稱(cheng)膨脹床(chuang)(chuang))工(gong)(gong)藝(yi)是借(jie)助(zhu)于流體流速帶動(dong)具(ju)有一(yi)(yi)定顆(ke)粒度的(de)催化劑運動(dong),形成氣、液、固三相床(chuang)(chuang)層,從而(er)(er)使(shi)氫氣、原料油(you)和(he)催化劑充分接觸而(er)(er)完成加氫反應過程。沸(fei)騰床(chuang)(chuang)工(gong)(gong)藝(yi)可(ke)(ke)以處理金屬含(han)量和(he)殘(can)炭值(zhi)較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)原料(如減壓(ya)渣油(you)),并可(ke)(ke)使(shi)重油(you)深度轉化;但(dan)反應溫度較(jiao)(jiao)(jiao)高,一(yi)(yi)般在400~450℃范圍內。此(ci)種工(gong)(gong)藝(yi)比較(jiao)(jiao)(jiao)復雜,國內尚未(wei)工(gong)(gong)業(ye)化。


 3. 懸浮床(漿液(ye)床)


   加(jia)(jia)氫工藝(yi)(yi) 懸(xuan)浮床工藝(yi)(yi)是為了適(shi)應(ying)非常(chang)劣質的原料而重(zhong)新得到重(zhong)視(shi)的一種(zhong)加(jia)(jia)氫工藝(yi)(yi)。其原理與(yu)沸騰(teng)床相(xiang)類(lei)似,其基本(ben)流程是以細粉狀催化(hua)(hua)劑與(yu)原料預先混(hun)合,再與(yu)氫氣一起進入(ru)反(fan)應(ying)器自下而上流動,催化(hua)(hua)劑懸(xuan)浮于液(ye)相(xiang)中,進行加(jia)(jia)氫裂化(hua)(hua)反(fan)應(ying),催化(hua)(hua)劑隨著反(fan)應(ying)產物一起從(cong)反(fan)應(ying)器頂部流出。該裝置(zhi)(zhi)能(neng)加(jia)(jia)工各種(zhong)重(zhong)質原油(you)(you)和(he)普通原油(you)(you)渣油(you)(you),但(dan)裝置(zhi)(zhi)投資大。該工藝(yi)(yi)目前(qian)在國(guo)內(nei)尚屬研究開發階段(duan)。


  典(dian)型加氫裂化裝置(zhi)的工(gong)藝流程如圖2.9所示。


9.jpg


  原料油(you)以(yi)常溫、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)條件進(jin)入(ru)裝置(zhi)(zhi),經(jing)過過濾、脫(tuo)水等(deng),進(jin)入(ru)換熱(re)器(qi)逐(zhu)次換熱(re),然后通(tong)過高壓(ya)(ya)(ya)(ya)原料油(you)泵加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)以(yi)常溫、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)條件進(jin)入(ru)裝置(zhi)(zhi),然后通(tong)過新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji),逐(zhu)級進(jin)行加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)一(yi)般為(wei)(wei)大型往(wang)復式壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)幾乎不含(han)硫化氫(qing)(qing)(qing)等(deng)腐(fu)蝕介質。高壓(ya)(ya)(ya)(ya)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)與循環氫(qing)(qing)(qing)混(hun)合在一(yi)起與反(fan)(fan)應流(liu)出物進(jin)行換熱(re)。從加(jia)熱(re)爐(lu)出來的高壓(ya)(ya)(ya)(ya)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)與高壓(ya)(ya)(ya)(ya)原料油(you)混(hun)合,一(yi)起進(jin)入(ru)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應器(qi)進(jin)行加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應。此流(liu)程(cheng)稱(cheng)為(wei)(wei)爐(lu)后混(hun)氫(qing)(qing)(qing)。有些(xie)生產(chan)裝置(zhi)(zhi)則是采用(yong)原料油(you)與氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)先混(hun)合然后一(yi)起進(jin)加(jia)熱(re)爐(lu)加(jia)熱(re)的流(liu)程(cheng),稱(cheng)為(wei)(wei)爐(lu)前混(hun)氫(qing)(qing)(qing)。


  在反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)(de)加氫(qing)反(fan)應(ying)(ying)(ying)為(wei)放熱反(fan)應(ying)(ying)(ying),故反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)需要(yao)在不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)位置通(tong)入(ru)高(gao)壓(ya)(ya)冷氫(qing),以控制(zhi)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)(ying)溫(wen)度(du)。加氫(qing)反(fan)應(ying)(ying)(ying)采用的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)需要(yao)硫(liu)維持(chi)其活性,因此即使(shi)(shi)原(yuan)料油中不(bu)(bu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)等硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物,要(yao)通(tong)過(guo)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)而維持(chi)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)里面有一定(ding)的(de)(de)(de)硫(liu)含(han)量。反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)硫(liu)在加氫(qing)反(fan)應(ying)(ying)(ying)條件下(xia)與氫(qing)氣結合生(sheng)產(chan)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)。當(dang)原(yuan)料油中含(han)有氮的(de)(de)(de)情況下(xia),氮會(hui)與氫(qing)氣發生(sheng)反(fan)應(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)氨(an)(an)。因此,從(cong)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)流出(chu)的(de)(de)(de)混合物(稱為(wei)反(fan)應(ying)(ying)(ying)流出(chu)物)富(fu)(fu)含(han)氫(qing)氣和硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing),有時(shi)候也含(han)一定(ding)量的(de)(de)(de)氨(an)(an)。反(fan)應(ying)(ying)(ying)流出(chu)物通(tong)過(guo)換(huan)熱器(qi)(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)換(huan)熱降溫(wen),然后再通(tong)過(guo)高(gao)壓(ya)(ya)空冷器(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)一步降溫(wen)至(zhi)露點(dian)以下(xia),進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)高(gao)壓(ya)(ya)分(fen)(fen)離(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi),進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)富(fu)(fu)余(yu)氫(qing)氣和反(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)物的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離(li)(li)(li)。分(fen)(fen)離(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)頂部(bu)排除的(de)(de)(de)循環氫(qing)進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)循環氫(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)機加壓(ya)(ya)后循環使(shi)(shi)用,分(fen)(fen)離(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)排除的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)物經(jing)降壓(ya)(ya)后進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)后續的(de)(de)(de)分(fen)(fen)餾部(bu)分(fen)(fen)進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)不(bu)(bu)同燃料油的(de)(de)(de)分(fen)(fen)割。從(cong)分(fen)(fen)離(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)循環氫(qing)富(fu)(fu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing),有時(shi)候會(hui)對其先脫硫(liu)然后再循環使(shi)(shi)用。分(fen)(fen)離(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)還(huan)會(hui)排出(chu)富(fu)(fu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)酸(suan)性水等,酸(suan)性水經(jing)降壓(ya)(ya)后進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)全廠(chang)的(de)(de)(de)酸(suan)性水汽提裝置進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)處理。



三、介質特點(dian)


  加氫裂化裝置中包(bao)含的特(te)殊的介(jie)質有(you)氫氣、硫(liu)化氫、連多硫(liu)酸、二硫(liu)化碳等(deng)。


  氫(qing)與(yu)氟的(de)混合(he)(he)物在(zai)低溫和(he)黑暗(an)環境(jing)下(xia)就能發生自發性(xing)爆炸,與(yu)氯的(de)混合(he)(he)比為1:1時,在(zai)光照下(xia)也可爆炸,氫(qing)氣被列為甲(jia)類易燃氣體,屬(shu)于易燃、易爆介(jie)質。氫(qing)原子能夠被金屬(shu)吸(xi)附并滲入金屬(shu)內部,給金屬(shu)帶來一(yi)系列的(de)影響(xiang),如氫(qing)脆、氫(qing)鼓(gu)包(bao)。在(zai)一(yi)定的(de)溫度和(he)壓力條(tiao)件下(xia),氫(qing)氣可與(yu)金屬(shu)中的(de)碳發生化學反應,生產(chan)甲(jia)烷(wan),并引(yin)起金屬(shu)開裂或鼓(gu)包(bao)。氫(qing)氣極(ji)易從(cong)設備、管道元(yuan)件的(de)連接處(chu)逸散出去,給設備、管道元(yuan)件的(de)密(mi)封(feng)增(zeng)加難度。


  硫(liu)化氫正常情況下是一種(zhong)易燃(ran)的(de)酸性氣體(ti),濃度低時(shi)帶(dai)惡臭(chou),氣味(wei)如臭(chou)雞蛋,濃度高時(shi)反而沒(mei)有氣味(wei),因為高濃度的(de)硫(liu)化氫可以麻痹(bi)嗅覺神經。


  連多硫酸在石油化工裝置中并不常見,但如果一旦形成,其危害性是非常大的。連多硫酸多產生在高溫硫腐蝕的環境下,即硫化氫在高溫條件下能引起金屬材料的化學腐蝕,在裝置停工的時候,其腐蝕產物遇水、氧可能生成連多硫酸。連多硫酸是強酸,對奧氏體不銹鋼具有強烈的應力腐蝕開裂誘發傾向,嚴重時可在數分鐘之內導致奧氏體不銹鋼材料的開裂。


  二硫(liu)化碳(tan)是一種無色或淡黃(huang)色透(tou)明液體,有(you)刺(ci)激(ji)(ji)性氣味,易(yi)揮發,不溶于水,溶于乙醇、乙醚等多數有(you)機溶劑。二硫(liu)化碳(tan)具有(you)較高(gao)的(de)毒性,為高(gao)度危害介(jie)質。極度易(yi)燃,具刺(ci)激(ji)(ji)性,并且(qie)在高(gao)溫下爆炸殺傷性加倍(bei),高(gao)度危險。



四、加(jia)氫裂化裝置的配管設計


  主要是對加熱爐、塔、換熱器、罐、泵等設備的配管設計。加氫工藝生產裝置的主要設備是在高溫、高壓及有氫氣和硫化氫存在的條件下運行的,故其設計、制造和材料的選用等要求都很高,對生產操作的控制也極嚴格。


  高壓加氫反(fan)應(ying)器(qi)(qi)是裝置中的關(guan)鍵設(she)備(bei),工作條(tiao)件苛刻,制造困難,價格昂貴。根據介質是否直接接觸金(jin)屬器(qi)(qi)壁,分為(wei)冷壁反(fan)應(ying)器(qi)(qi)和(he)熱壁反(fan)應(ying)器(qi)(qi)兩(liang)種結(jie)構(gou)。反(fan)應(ying)器(qi)(qi)由(you)筒(tong)體和(he)內部結(jie)構(gou)兩(liang)部分組成。