一(yi)、裝(zhuang)置簡(jian)介
重油(you)輕質化基本原理是改變(bian)油(you)品(pin)的(de)相對分子(zi)質量(liang)和氫(qing)碳(tan)(tan)比，而改變(bian)相對分子(zi)質量(liang)和氫(qing)碳(tan)(tan)比往(wang)往(wang)是同時進行的(de)。改變(bian)油(you)品(pin)的(de)氫(qing)碳(tan)(tan)比有兩條途徑，一是脫(tuo)碳(tan)(tan)，二是加氫(qing)。
加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)屬于石油加(jia)(jia)工(gong)過(guo)程的(de)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)路線，是在催(cui)(cui)化(hua)劑存在下從外界補入(ru)氫(qing)(qing)氣以提高油品(pin)的(de)氫(qing)(qing)碳(tan)比。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)實質(zhi)(zhi)上(shang)是加(jia)(jia)氫(qing)(qing)和催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)過(guo)程的(de)有機結合(he)，一方面能使(shi)重(zhong)質(zhi)(zhi)油品(pin)通(tong)過(guo)裂化(hua)反應(ying)轉化(hua)為(wei)汽油、煤(mei)油和柴油等(deng)輕質(zhi)(zhi)油品(pin)，另一方面又可(ke)防止(zhi)像催(cui)(cui)化(hua)裂化(hua)那(nei)樣生(sheng)成大量(liang)焦炭，而且還可(ke)將原(yuan)料中的(de)硫、氯、氧化(hua)合(he)物雜質(zhi)(zhi)通(tong)過(guo)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)除(chu)去，使(shi)烯(xi)烴飽和。
加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)(li)裝(zhuang)置(zhi)不(bu)僅能夠提高(gao)原(yuan)油(you)的(de)收率，而且可獲(huo)得高(gao)質(zhi)(zhi)量的(de)輕質(zhi)(zhi)燃(ran)料油(you)。現(xian)代化(hua)的(de)煉油(you)廠無不(bu)把加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)(li)裝(zhuang)置(zhi)列為(wei)必上(shang)項目。根據原(yuan)料油(you)的(de)不(bu)同，預期(qi)獲(huo)得的(de)產品(pin)類型不(bu)同。加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)(li)裝(zhuang)置(zhi)分為(wei)加(jia)氫(qing)(qing)精制裝(zhuang)置(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)脫硫裝(zhuang)置(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝(zhuang)置(zhi)、潤滑油(you)加(jia)氫(qing)(qing)裝(zhuang)置(zhi)等(deng)類型。這里介(jie)紹加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝(zhuang)置(zhi)。
加氫(qing)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)裝(zhuang)置的(de)(de)原料油(you)(you)(you)(you)(you)主要是(shi)上游裝(zhuang)置如常減壓、催化(hua)(hua)(hua)、焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)重質餾分油(you)(you)(you)(you)(you)、渣油(you)(you)(you)(you)(you)或其(qi)混(hun)合物。這(zhe)些重質油(you)(you)(you)(you)(you)在一定(ding)的(de)(de)壓力、溫(wen)度條件下，并在催化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)作用下與氫(qing)氣發生化(hua)(hua)(hua)學反應，從而達到使重質油(you)(you)(you)(you)(you)變為優(you)質輕質燃料油(you)(you)(you)(you)(you)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。加氫(qing)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)裝(zhuang)置的(de)(de)產品主要有高級汽油(you)(you)(you)(you)(you)、航空煤油(you)(you)(you)(you)(you)、低凝固點柴油(you)(you)(you)(you)(you)、石腦油(you)(you)(you)(you)(you)等。
原料：重(zhong)質油(you)(you)(you)等。產品：輕質油(you)(you)(you)（汽油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)或(huo)催(cui)化裂化、裂解(jie)制(zhi)烯烴的(de)原料）。
二、典型(xing)加氫(qing)裂化(hua)裝置的工藝及特點
加氫裂化(hua)裝置生產流(liu)程，按反應(ying)器中催化(hua)劑所處(chu)的(de)狀態不同，可分為固(gu)定(ding)床(chuang)、沸騰床(chuang)和懸浮床(chuang)等幾(ji)種。
1. 固定床加氫裂(lie)化
固(gu)定(ding)床是指將(jiang)顆粒狀(zhuang)的(de)(de)(de)催化(hua)劑(ji)(ji)放置在(zai)反(fan)應器內(nei)，形成靜態催化(hua)劑(ji)(ji)床層。原(yuan)料(liao)油和氫氣經升(sheng)溫、升(sheng)壓(ya)達到反(fan)應條件后(hou)進(jin)入反(fan)應系統，先(xian)進(jin)行(xing)加氫精制以(yi)除去硫(liu)、氮、氧雜質和二烯烴，再進(jin)行(xing)加氫裂化(hua)反(fan)應。反(fan)應產物經降溫、分離(li)、降壓(ya)和分餾后(hou)，目的(de)(de)(de)產品(pin)送出裝置，分離(li)出含(han)氫較高（80％，90％）的(de)(de)(de)氣體，作為循環氫使用。未轉(zhuan)化(hua)油（稱(cheng)尾油）可以(yi)部分循環、全部循環或不循環一次通過。
2. 沸騰床加氫裂化
沸(fei)騰(teng)床（又稱膨脹床）工(gong)藝(yi)是借助于流體流速帶動具有一定顆粒度(du)的催化劑(ji)運動，形成氣、液、固三相床層，從而使氫氣、原(yuan)料油和(he)催化劑(ji)充分接觸而完成加氫反應過(guo)程。沸(fei)騰(teng)床工(gong)藝(yi)可以(yi)處(chu)理金屬含(han)量和(he)殘炭值較(jiao)(jiao)高的原(yuan)料（如減(jian)壓渣油），并可使重(zhong)油深度(du)轉化；但反應溫度(du)較(jiao)(jiao)高，一般(ban)在400～450℃范圍內。此種工(gong)藝(yi)比較(jiao)(jiao)復(fu)雜，國內尚未工(gong)業(ye)化。
3. 懸浮床（漿液(ye)床）
加氫(qing)工(gong)藝(yi) 懸浮床(chuang)工(gong)藝(yi)是為了適應(ying)非常劣質(zhi)的原料而重新得到重視(shi)的一種加氫(qing)工(gong)藝(yi)。其(qi)原理(li)與(yu)沸騰床(chuang)相(xiang)類似，其(qi)基(ji)本(ben)流程是以(yi)細粉狀催化(hua)(hua)劑(ji)與(yu)原料預(yu)先混合，再與(yu)氫(qing)氣一起(qi)(qi)進(jin)入(ru)反(fan)(fan)應(ying)器自下而上流動，催化(hua)(hua)劑(ji)懸浮于液(ye)相(xiang)中，進(jin)行加氫(qing)裂化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)，催化(hua)(hua)劑(ji)隨著反(fan)(fan)應(ying)產(chan)物一起(qi)(qi)從反(fan)(fan)應(ying)器頂(ding)部流出。該(gai)裝(zhuang)置能加工(gong)各種重質(zhi)原油(you)(you)和普通原油(you)(you)渣油(you)(you)，但裝(zhuang)置投資大(da)。該(gai)工(gong)藝(yi)目(mu)前在國內尚屬(shu)研究開發階段(duan)。
典型加氫(qing)裂化裝(zhuang)置的工藝流程如圖2.9所(suo)示。
原(yuan)(yuan)料油以常(chang)溫、低壓(ya)條件進(jin)入裝(zhuang)(zhuang)置，經過過濾(lv)、脫水等，進(jin)入換(huan)熱(re)器逐次(ci)換(huan)熱(re)，然(ran)后通過高(gao)壓(ya)原(yuan)(yuan)料油泵加(jia)(jia)壓(ya)。氫(qing)(qing)(qing)氣以常(chang)溫、低壓(ya)條件進(jin)入裝(zhuang)(zhuang)置，然(ran)后通過新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機，逐級(ji)進(jin)行加(jia)(jia)壓(ya)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機一般為(wei)大型往復式(shi)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣幾(ji)乎不含硫化氫(qing)(qing)(qing)等腐蝕介質。高(gao)壓(ya)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣與循環氫(qing)(qing)(qing)混(hun)合在一起(qi)與反(fan)應流(liu)出物進(jin)行換(huan)熱(re)。從加(jia)(jia)熱(re)爐出來(lai)的(de)高(gao)壓(ya)氫(qing)(qing)(qing)氣與高(gao)壓(ya)原(yuan)(yuan)料油混(hun)合，一起(qi)進(jin)入加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應器進(jin)行加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應。此(ci)流(liu)程稱為(wei)爐后混(hun)氫(qing)(qing)(qing)。有(you)些生產裝(zhuang)(zhuang)置則是采用(yong)原(yuan)(yuan)料油與氫(qing)(qing)(qing)氣先混(hun)合然(ran)后一起(qi)進(jin)加(jia)(jia)熱(re)爐加(jia)(jia)熱(re)的(de)流(liu)程，稱為(wei)爐前混(hun)氫(qing)(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)為放熱反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)需要(yao)(yao)在不同的(de)(de)(de)(de)(de)位置通(tong)(tong)入(ru)(ru)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)冷氫(qing)(qing)，以控制反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度。加(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)采(cai)用的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)劑(ji)需要(yao)(yao)硫(liu)維(wei)持其活性(xing)，因此即使原料(liao)油中(zhong)(zhong)不含(han)(han)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)等硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)，要(yao)(yao)通(tong)(tong)過催化(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)而維(wei)持反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)里面有(you)(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)含(han)(han)量(liang)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)在加(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件下與(yu)氫(qing)(qing)氣(qi)結合(he)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)。當原料(liao)油中(zhong)(zhong)含(han)(han)有(you)(you)氮的(de)(de)(de)(de)(de)情況下，氮會(hui)(hui)(hui)與(yu)氫(qing)(qing)氣(qi)發生(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)氨。因此，從(cong)(cong)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)底(di)(di)部(bu)流(liu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)混合(he)物(wu)(wu)（稱為反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)出(chu)物(wu)(wu)）富含(han)(han)氫(qing)(qing)氣(qi)和硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)，有(you)(you)時候(hou)也含(han)(han)一(yi)定量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)出(chu)物(wu)(wu)通(tong)(tong)過換熱器(qi)(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)換熱降(jiang)溫，然后(hou)(hou)再(zai)通(tong)(tong)過高(gao)(gao)壓(ya)(ya)空冷器(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步降(jiang)溫至露點以下，進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)富余氫(qing)(qing)氣(qi)和反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)(sheng)(sheng)成物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)。分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)頂部(bu)排(pai)除的(de)(de)(de)(de)(de)循環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)氫(qing)(qing)進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)循環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮機加(jia)壓(ya)(ya)后(hou)(hou)循環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)使用，分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)底(di)(di)部(bu)排(pai)除的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)(sheng)(sheng)成物(wu)(wu)經(jing)降(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)后(hou)(hou)續的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)餾部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)不同燃料(liao)油的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)割。從(cong)(cong)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)循環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)氫(qing)(qing)富含(han)(han)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)，有(you)(you)時候(hou)會(hui)(hui)(hui)對(dui)其先(xian)脫(tuo)硫(liu)然后(hou)(hou)再(zai)循環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)使用。分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)底(di)(di)部(bu)還會(hui)(hui)(hui)排(pai)出(chu)富含(han)(han)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)酸性(xing)水等，酸性(xing)水經(jing)降(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)全(quan)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)酸性(xing)水汽提裝置進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)處理。
三、介質特點
加氫裂化裝置中包含的(de)特殊(shu)的(de)介質有(you)氫氣(qi)、硫(liu)化氫、連多硫(liu)酸、二硫(liu)化碳等。
氫(qing)(qing)與氟的(de)混(hun)合物(wu)在(zai)低溫和黑暗環境下就能(neng)(neng)發生(sheng)(sheng)自發性爆炸，與氯的(de)混(hun)合比(bi)為1：1時，在(zai)光照下也可爆炸，氫(qing)(qing)氣被列為甲類易(yi)燃(ran)氣體(ti)，屬于易(yi)燃(ran)、易(yi)爆介質。氫(qing)(qing)原子能(neng)(neng)夠被金(jin)(jin)屬吸附并滲入(ru)金(jin)(jin)屬內部，給金(jin)(jin)屬帶來一系列的(de)影響(xiang)，如氫(qing)(qing)脆、氫(qing)(qing)鼓包(bao)。在(zai)一定的(de)溫度(du)和壓(ya)力(li)條件下，氫(qing)(qing)氣可與金(jin)(jin)屬中的(de)碳發生(sheng)(sheng)化學反應，生(sheng)(sheng)產甲烷，并引起金(jin)(jin)屬開裂或鼓包(bao)。氫(qing)(qing)氣極易(yi)從設備、管道元(yuan)件的(de)連接(jie)處(chu)逸散出去，給設備、管道元(yuan)件的(de)密封增加(jia)難度(du)。
硫化氫正常(chang)情(qing)況下是一種易燃的(de)(de)酸性(xing)氣(qi)(qi)體，濃(nong)度(du)低(di)時帶惡臭，氣(qi)(qi)味如臭雞蛋，濃(nong)度(du)高(gao)時反(fan)而沒有氣(qi)(qi)味，因為高(gao)濃(nong)度(du)的(de)(de)硫化氫可以麻(ma)痹嗅覺神經。
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(shi)體不(bu)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)化碳是(shi)一種無(wu)色或淡黃色透明液(ye)體，有刺激性氣味(wei)，易(yi)揮發(fa)，不(bu)溶于(yu)水，溶于(yu)乙醇、乙醚等(deng)多數有機溶劑。二硫(liu)化碳具有較高(gao)的毒性，為高(gao)度危害介(jie)質。極度易(yi)燃，具刺激性，并且在高(gao)溫下爆炸殺傷性加倍，高(gao)度危險。
四、加氫(qing)裂化裝置的配(pei)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(jia)氫反應器是(shi)(shi)裝置中的關鍵設備，工作條件苛刻，制造困難，價(jia)格昂貴(gui)。根據(ju)介質是(shi)(shi)否直接接觸金屬器壁(bi)，分為(wei)冷壁(bi)反應器和熱壁(bi)反應器兩種結(jie)構。反應器由筒體和內部結(jie)構兩部分組成。
