一、裝置簡介(jie)
重油(you)(you)輕質化基本(ben)原理是改(gai)變(bian)油(you)(you)品(pin)的(de)相對(dui)分子質量和氫(qing)碳(tan)(tan)比，而(er)改(gai)變(bian)相對(dui)分子質量和氫(qing)碳(tan)(tan)比往往是同時(shi)進行的(de)。改(gai)變(bian)油(you)(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)(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂(lie)化屬于石油(you)(you)加(jia)(jia)(jia)工過(guo)(guo)(guo)程(cheng)的(de)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)路(lu)線，是(shi)(shi)在催化劑存在下(xia)從外界補(bu)入氫(qing)(qing)(qing)氣以提(ti)高油(you)(you)品的(de)氫(qing)(qing)(qing)碳比。加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂(lie)化實質(zhi)(zhi)上是(shi)(shi)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)和催化裂(lie)化過(guo)(guo)(guo)程(cheng)的(de)有機結(jie)合，一方面能使重(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)(you)品通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)裂(lie)化反應轉化為汽油(you)(you)、煤(mei)油(you)(you)和柴油(you)(you)等(deng)輕質(zhi)(zhi)油(you)(you)品，另(ling)一方面又可防止像催化裂(lie)化那樣(yang)生(sheng)成大量焦炭(tan)，而且(qie)還可將原(yuan)料中的(de)硫、氯、氧化合物(wu)雜質(zhi)(zhi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)除去(qu)，使烯烴飽(bao)和。
加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處(chu)(chu)理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)不(bu)(bu)僅能夠(gou)提(ti)高原油的(de)收率，而且(qie)可獲(huo)得高質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)輕質(zhi)(zhi)燃料油。現代化的(de)煉油廠無不(bu)(bu)把加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處(chu)(chu)理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)列為必上項目。根據原料油的(de)不(bu)(bu)同(tong)，預期獲(huo)得的(de)產品類(lei)型不(bu)(bu)同(tong)。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處(chu)(chu)理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)分為加(jia)(jia)氫(qing)(qing)精制裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、加(jia)(jia)氫(qing)(qing)脫硫裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂(lie)化裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、潤滑油加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)等類(lei)型。這里介紹加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂(lie)化裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。
加(jia)氫裂化(hua)裝(zhuang)置的(de)(de)原料油(you)(you)(you)主要(yao)是上游裝(zhuang)置如常減壓、催(cui)化(hua)、焦化(hua)的(de)(de)重(zhong)質餾(liu)分油(you)(you)(you)、渣油(you)(you)(you)或其混合物。這(zhe)些重(zhong)質油(you)(you)(you)在一(yi)定的(de)(de)壓力、溫(wen)度條件下，并(bing)在催(cui)化(hua)劑的(de)(de)作用下與氫氣發生化(hua)學反(fan)應，從而達到使重(zhong)質油(you)(you)(you)變為(wei)優質輕(qing)質燃料油(you)(you)(you)的(de)(de)目的(de)(de)。加(jia)氫裂化(hua)裝(zhuang)置的(de)(de)產品主要(yao)有(you)高(gao)級汽油(you)(you)(you)、航空煤油(you)(you)(you)、低凝(ning)固點柴(chai)油(you)(you)(you)、石腦油(you)(you)(you)等。
原(yuan)料：重質(zhi)油等。產品：輕質(zhi)油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烴的原(yuan)料）。
二、典型加氫裂化(hua)裝置的工藝及(ji)特點
加氫裂化(hua)裝置生(sheng)產流程，按反應(ying)器(qi)中催化(hua)劑所處(chu)的狀態不同，可(ke)分為固定(ding)床、沸騰床和懸浮床等(deng)幾種。
1. 固(gu)定床加氫裂化
固(gu)定(ding)床(chuang)是(shi)指將顆粒狀的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)放置在反(fan)應(ying)器內，形成靜態(tai)催(cui)化(hua)劑(ji)床(chuang)層。原料油和氫(qing)氣經升溫、升壓達(da)到反(fan)應(ying)條件后進入反(fan)應(ying)系(xi)統，先進行加氫(qing)精制以除(chu)去硫(liu)、氮、氧雜質和二烯烴，再進行加氫(qing)裂化(hua)反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)產(chan)物經降(jiang)溫、分離(li)(li)、降(jiang)壓和分餾后，目的(de)產(chan)品(pin)送(song)出裝置，分離(li)(li)出含氫(qing)較高（80％，90％）的(de)氣體(ti)，作為循(xun)環(huan)氫(qing)使用。未轉化(hua)油（稱尾油）可以部分循(xun)環(huan)、全部循(xun)環(huan)或不循(xun)環(huan)一(yi)次通過。
2. 沸(fei)騰床加(jia)氫(qing)裂化
沸騰床（又稱膨(peng)脹床）工藝是(shi)借助于流(liu)體流(liu)速帶(dai)動具有一(yi)定顆(ke)粒度(du)(du)的催(cui)化(hua)(hua)劑運動，形成(cheng)(cheng)氣(qi)、液、固三相床層(ceng)，從而使氫(qing)氣(qi)、原(yuan)料(liao)油(you)和催(cui)化(hua)(hua)劑充分接觸(chu)而完成(cheng)(cheng)加(jia)氫(qing)反應過程。沸騰床工藝可以處理金屬含量(liang)和殘炭(tan)值較(jiao)高(gao)的原(yuan)料(liao)（如(ru)減壓渣油(you)），并可使重(zhong)油(you)深(shen)度(du)(du)轉化(hua)(hua)；但反應溫度(du)(du)較(jiao)高(gao)，一(yi)般在400～450℃范圍(wei)內。此(ci)種工藝比較(jiao)復雜，國(guo)內尚未(wei)工業化(hua)(hua)。
3. 懸浮床(chuang)（漿液床(chuang)）
加(jia)(jia)氫工(gong)藝(yi) 懸(xuan)浮床(chuang)工(gong)藝(yi)是為(wei)了適應(ying)非常劣(lie)質的(de)原(yuan)料而重新得到重視的(de)一(yi)種加(jia)(jia)氫工(gong)藝(yi)。其(qi)原(yuan)理與(yu)沸騰床(chuang)相類似，其(qi)基本(ben)流程是以細粉(fen)狀催化(hua)劑與(yu)原(yuan)料預先(xian)混合，再(zai)與(yu)氫氣一(yi)起(qi)進(jin)入反應(ying)器自下(xia)而上流動，催化(hua)劑懸(xuan)浮于液相中，進(jin)行加(jia)(jia)氫裂化(hua)反應(ying)，催化(hua)劑隨著反應(ying)產物一(yi)起(qi)從反應(ying)器頂部(bu)流出。該裝(zhuang)置能加(jia)(jia)工(gong)各種重質原(yuan)油和(he)普(pu)通(tong)原(yuan)油渣油，但裝(zhuang)置投資大。該工(gong)藝(yi)目前在國內尚屬(shu)研究開發階(jie)段。
典型加氫裂(lie)化(hua)裝置的工藝(yi)流程如(ru)圖(tu)2.9所示。
原(yuan)料(liao)油(you)(you)以常(chang)溫(wen)、低壓(ya)(ya)條件進(jin)(jin)入(ru)(ru)裝置，經過過濾(lv)、脫水等，進(jin)(jin)入(ru)(ru)換(huan)(huan)熱器(qi)逐次換(huan)(huan)熱，然(ran)后通過高(gao)壓(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)(you)泵(beng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)。氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣以常(chang)溫(wen)、低壓(ya)(ya)條件進(jin)(jin)入(ru)(ru)裝置，然(ran)后通過新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)，逐級進(jin)(jin)行加(jia)(jia)壓(ya)(ya)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)一般為(wei)大型(xing)往復(fu)式壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣幾乎(hu)不(bu)含硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)等腐蝕介質。高(gao)壓(ya)(ya)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣與(yu)循環氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)混(hun)合(he)在一起與(yu)反(fan)應(ying)流出物進(jin)(jin)行換(huan)(huan)熱。從加(jia)(jia)熱爐(lu)出來的(de)(de)高(gao)壓(ya)(ya)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣與(yu)高(gao)壓(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)(you)混(hun)合(he)，一起進(jin)(jin)入(ru)(ru)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)器(qi)進(jin)(jin)行加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)。此流程(cheng)稱(cheng)為(wei)爐(lu)后混(hun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。有些(xie)生產(chan)裝置則是采(cai)用原(yuan)料(liao)油(you)(you)與(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣先混(hun)合(he)然(ran)后一起進(jin)(jin)加(jia)(jia)熱爐(lu)加(jia)(jia)熱的(de)(de)流程(cheng)，稱(cheng)為(wei)爐(lu)前混(hun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內(nei)進(jin)(jin)行的(de)加氫(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)為(wei)放熱(re)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)需要(yao)(yao)在不(bu)同(tong)的(de)位置(zhi)通入(ru)高壓(ya)冷氫(qing)，以(yi)控制反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度。加氫(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)采用(yong)(yong)的(de)催(cui)化劑需要(yao)(yao)硫(liu)維持其活性(xing)，因此(ci)即使(shi)(shi)原(yuan)料油(you)中(zhong)不(bu)含(han)(han)硫(liu)化氫(qing)等硫(liu)化物(wu)(wu)，要(yao)(yao)通過(guo)催(cui)化劑的(de)硫(liu)化而(er)維持反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)里面有(you)一定的(de)硫(liu)含(han)(han)量(liang)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)的(de)硫(liu)在加氫(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件下與(yu)氫(qing)氣(qi)結合(he)(he)生產硫(liu)化氫(qing)。當原(yuan)料油(you)中(zhong)含(han)(han)有(you)氮的(de)情況下，氮會與(yu)氫(qing)氣(qi)發生反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產生氨。因此(ci)，從(cong)(cong)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)底部流(liu)出(chu)(chu)的(de)混合(he)(he)物(wu)(wu)（稱為(wei)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)出(chu)(chu)物(wu)(wu)）富含(han)(han)氫(qing)氣(qi)和硫(liu)化氫(qing)，有(you)時(shi)候也含(han)(han)一定量(liang)的(de)氨。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)出(chu)(chu)物(wu)(wu)通過(guo)換(huan)熱(re)器(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)行換(huan)熱(re)降溫，然(ran)后再通過(guo)高壓(ya)空冷器(qi)(qi)進(jin)(jin)一步降溫至露(lu)點(dian)以(yi)下，進(jin)(jin)入(ru)高壓(ya)分離(li)(li)(li)器(qi)(qi)，進(jin)(jin)行富余氫(qing)氣(qi)和反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生成(cheng)(cheng)物(wu)(wu)的(de)分離(li)(li)(li)。分離(li)(li)(li)器(qi)(qi)頂部排(pai)除(chu)(chu)的(de)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氫(qing)進(jin)(jin)入(ru)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氫(qing)壓(ya)縮機加壓(ya)后循(xun)(xun)環(huan)(huan)使(shi)(shi)用(yong)(yong)，分離(li)(li)(li)器(qi)(qi)底部排(pai)除(chu)(chu)的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生成(cheng)(cheng)物(wu)(wu)經(jing)降壓(ya)后進(jin)(jin)入(ru)后續(xu)的(de)分餾部分進(jin)(jin)行不(bu)同(tong)燃(ran)料油(you)的(de)分割。從(cong)(cong)分離(li)(li)(li)器(qi)(qi)出(chu)(chu)來的(de)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氫(qing)富含(han)(han)硫(liu)化氫(qing)，有(you)時(shi)候會對其先脫硫(liu)然(ran)后再循(xun)(xun)環(huan)(huan)使(shi)(shi)用(yong)(yong)。分離(li)(li)(li)器(qi)(qi)底部還會排(pai)出(chu)(chu)富含(han)(han)硫(liu)化氫(qing)的(de)酸(suan)性(xing)水(shui)等，酸(suan)性(xing)水(shui)經(jing)降壓(ya)后進(jin)(jin)入(ru)全廠的(de)酸(suan)性(xing)水(shui)汽(qi)提裝置(zhi)進(jin)(jin)行處理。
三、介質特點
加氫(qing)(qing)裂化(hua)裝置中包含的特殊的介質有氫(qing)(qing)氣、硫化(hua)氫(qing)(qing)、連多硫酸(suan)、二(er)硫化(hua)碳等。
氫(qing)(qing)與氟的(de)混合物在低(di)溫和(he)黑暗環境下就能發生(sheng)(sheng)自發性爆炸，與氯的(de)混合比(bi)為(wei)1：1時，在光照下也可(ke)爆炸，氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)被列為(wei)甲類易(yi)燃氣(qi)(qi)(qi)體，屬于易(yi)燃、易(yi)爆介質。氫(qing)(qing)原子能夠被金屬吸附并滲(shen)入金屬內(nei)部，給(gei)金屬帶來(lai)一系列的(de)影(ying)響，如氫(qing)(qing)脆、氫(qing)(qing)鼓包(bao)。在一定(ding)的(de)溫度和(he)壓力條件(jian)下，氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)可(ke)與金屬中的(de)碳發生(sheng)(sheng)化學反應，生(sheng)(sheng)產甲烷，并引起金屬開(kai)裂或鼓包(bao)。氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)極(ji)易(yi)從設備、管道(dao)元(yuan)件(jian)的(de)連接處逸散出(chu)去，給(gei)設備、管道(dao)元(yuan)件(jian)的(de)密封增加難度。
硫化氫正常情況下是一(yi)種易燃的酸(suan)性氣體，濃(nong)(nong)度低時帶惡臭(chou)，氣味(wei)如(ru)臭(chou)雞蛋，濃(nong)(nong)度高時反而沒有氣味(wei)，因為高濃(nong)(nong)度的硫化氫可以(yi)麻痹嗅覺神經。
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(er)硫化(hua)碳(tan)是一種無(wu)色或(huo)淡黃色透明液體(ti)，有刺(ci)激性(xing)(xing)氣(qi)味，易揮發，不溶于(yu)水，溶于(yu)乙醇、乙醚等多數(shu)有機(ji)溶劑。二(er)硫化(hua)碳(tan)具有較高的(de)毒(du)性(xing)(xing)，為高度(du)危(wei)害介質(zhi)。極度(du)易燃，具刺(ci)激性(xing)(xing)，并且在高溫下爆炸殺傷性(xing)(xing)加倍，高度(du)危(wei)險。
四、加氫(qing)裂化(hua)裝置(zhi)的配管(guan)設計
主要是對加熱爐、塔、換熱(re)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)應器(qi)是裝置中的關鍵設備，工作條件苛刻，制造困難，價格昂貴。根據(ju)介質是否(fou)直接接觸金屬器(qi)壁，分(fen)為冷壁反(fan)應器(qi)和(he)熱壁反(fan)應器(qi)兩種結構(gou)。反(fan)應器(qi)由筒體和(he)內部結構(gou)兩部分(fen)組成(cheng)。
