一、裝置簡介
重油輕質(zhi)化基本原理是改(gai)變油品的(de)相(xiang)對(dui)分子(zi)質(zhi)量(liang)和氫(qing)碳(tan)比(bi)，而改(gai)變相(xiang)對(dui)分子(zi)質(zhi)量(liang)和氫(qing)碳(tan)比(bi)往往是同時進(jin)行的(de)。改(gai)變油品的(de)氫(qing)碳(tan)比(bi)有(you)兩條途徑，一是脫碳(tan)，二是加氫(qing)。
加氫裂(lie)化屬(shu)于石油(you)(you)加工過(guo)(guo)程(cheng)的(de)加氫路線，是在催化劑(ji)存在下從外(wai)界補入氫氣以提高油(you)(you)品的(de)氫碳比。加氫裂(lie)化實質上是加氫和催化裂(lie)化過(guo)(guo)程(cheng)的(de)有機(ji)結合，一(yi)方面(mian)能使重質油(you)(you)品通過(guo)(guo)裂(lie)化反應轉化為汽油(you)(you)、煤油(you)(you)和柴油(you)(you)等輕質油(you)(you)品，另(ling)一(yi)方面(mian)又(you)可(ke)防(fang)止(zhi)像(xiang)催化裂(lie)化那樣生成大(da)量焦炭，而且還可(ke)將原料中(zhong)的(de)硫、氯、氧化合物雜質通過(guo)(guo)加氫除去，使烯烴飽和。
加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)不僅能夠提(ti)高原油(you)(you)的(de)(de)收率，而且可獲得(de)高質(zhi)量的(de)(de)輕質(zhi)燃料油(you)(you)。現代(dai)化的(de)(de)煉油(you)(you)廠無(wu)不把加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)列為必上項目。根據(ju)原料油(you)(you)的(de)(de)不同(tong)，預期獲得(de)的(de)(de)產品類型(xing)不同(tong)。加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)分為加(jia)氫(qing)(qing)精制裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)脫硫裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)裂化裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、潤滑油(you)(you)加(jia)氫(qing)(qing)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)等類型(xing)。這(zhe)里介紹加(jia)氫(qing)(qing)裂化裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)。
加氫(qing)(qing)裂化裝(zhuang)置(zhi)的原料油(you)(you)(you)主(zhu)要(yao)是上游裝(zhuang)置(zhi)如常減壓、催化、焦化的重質餾分油(you)(you)(you)、渣油(you)(you)(you)或其混合物(wu)。這(zhe)些重質油(you)(you)(you)在一(yi)定的壓力、溫度條(tiao)件(jian)下，并在催化劑的作(zuo)用下與氫(qing)(qing)氣發生(sheng)化學(xue)反應，從而達到使(shi)重質油(you)(you)(you)變為優質輕質燃料油(you)(you)(you)的目(mu)的。加氫(qing)(qing)裂化裝(zhuang)置(zhi)的產品主(zhu)要(yao)有高級(ji)汽油(you)(you)(you)、航空煤油(you)(you)(you)、低凝固點(dian)柴油(you)(you)(you)、石腦油(you)(you)(you)等(deng)。
原料：重質(zhi)(zhi)油等(deng)。產品：輕質(zhi)(zhi)油（汽油、煤油、柴(chai)油或催化裂化、裂解制烯烴(jing)的原料）。
二、典型加氫裂化裝置的工藝及特點(dian)
加(jia)氫(qing)裂化裝置生產流程，按(an)反應(ying)器中催(cui)化劑所處的狀態不同，可(ke)分為固定床(chuang)、沸騰床(chuang)和懸浮床(chuang)等幾(ji)種(zhong)。
1. 固定床加氫裂化
固定(ding)床是指將(jiang)顆粒狀的催(cui)化(hua)劑放置(zhi)在反(fan)(fan)(fan)應(ying)器內(nei)，形成(cheng)靜態催(cui)化(hua)劑床層。原料油和(he)氫(qing)氣(qi)經(jing)升(sheng)溫、升(sheng)壓達到反(fan)(fan)(fan)應(ying)條件后(hou)進(jin)入反(fan)(fan)(fan)應(ying)系統，先進(jin)行加氫(qing)精制以除去硫、氮、氧雜質和(he)二烯烴(jing)，再進(jin)行加氫(qing)裂化(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)產物經(jing)降溫、分(fen)(fen)離(li)、降壓和(he)分(fen)(fen)餾后(hou)，目的產品送出裝(zhuang)置(zhi)，分(fen)(fen)離(li)出含氫(qing)較(jiao)高（80％，90％）的氣(qi)體(ti)，作為(wei)循環(huan)(huan)氫(qing)使用(yong)。未轉(zhuan)化(hua)油（稱尾油）可以部分(fen)(fen)循環(huan)(huan)、全部循環(huan)(huan)或不循環(huan)(huan)一次通過。
2. 沸騰床加(jia)氫裂化
沸騰床(chuang)（又稱(cheng)膨脹床(chuang)）工(gong)(gong)藝是借助于流體流速帶動(dong)具有一(yi)定顆粒度(du)的(de)催(cui)化劑運(yun)動(dong)，形成(cheng)氣、液(ye)、固三相床(chuang)層，從(cong)而(er)使(shi)氫氣、原料油和催(cui)化劑充(chong)分接觸而(er)完成(cheng)加氫反(fan)應過程。沸騰床(chuang)工(gong)(gong)藝可以(yi)處理金屬含量和殘炭值(zhi)較(jiao)高(gao)的(de)原料（如減(jian)壓渣油），并(bing)可使(shi)重油深度(du)轉化；但反(fan)應溫(wen)度(du)較(jiao)高(gao)，一(yi)般在400～450℃范(fan)圍內。此種工(gong)(gong)藝比較(jiao)復雜，國內尚未工(gong)(gong)業化。
3. 懸浮床（漿液(ye)床）
加(jia)氫工(gong)藝(yi) 懸浮床(chuang)工(gong)藝(yi)是為(wei)了適應(ying)非常劣質(zhi)(zhi)的原(yuan)料(liao)而重(zhong)新得到重(zhong)視的一種(zhong)加(jia)氫工(gong)藝(yi)。其(qi)原(yuan)理與沸(fei)騰床(chuang)相類似，其(qi)基本流(liu)程(cheng)是以細粉狀催化(hua)劑與原(yuan)料(liao)預(yu)先混合(he)，再與氫氣一起進入反(fan)(fan)應(ying)器自下而上流(liu)動，催化(hua)劑懸浮于液(ye)相中，進行加(jia)氫裂化(hua)反(fan)(fan)應(ying)，催化(hua)劑隨著反(fan)(fan)應(ying)產物一起從反(fan)(fan)應(ying)器頂(ding)部流(liu)出。該(gai)裝置能加(jia)工(gong)各(ge)種(zhong)重(zhong)質(zhi)(zhi)原(yuan)油(you)(you)(you)和(he)普通原(yuan)油(you)(you)(you)渣油(you)(you)(you)，但裝置投資大。該(gai)工(gong)藝(yi)目前在國內尚屬研究(jiu)開發階段。
典(dian)型(xing)加(jia)氫裂化裝(zhuang)置的工藝流程如圖2.9所示(shi)。
原(yuan)料(liao)油以常溫(wen)、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)條(tiao)件(jian)進入(ru)裝置(zhi)，經過過濾、脫水等，進入(ru)換(huan)熱(re)(re)(re)器逐次換(huan)熱(re)(re)(re)，然后(hou)通(tong)過高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油泵加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。氫(qing)(qing)氣(qi)以常溫(wen)、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)條(tiao)件(jian)進入(ru)裝置(zhi)，然后(hou)通(tong)過新氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)，逐級(ji)進行加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。新氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)一(yi)般為大型往復式(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)。新氫(qing)(qing)氣(qi)幾乎不含硫化氫(qing)(qing)等腐蝕介質(zhi)。高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)新氫(qing)(qing)氣(qi)與(yu)循環氫(qing)(qing)混(hun)(hun)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)(qi)與(yu)反(fan)應(ying)流(liu)出(chu)物進行換(huan)熱(re)(re)(re)。從加(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu)(lu)出(chu)來的(de)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)氫(qing)(qing)氣(qi)與(yu)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油混(hun)(hun)合(he)，一(yi)起(qi)(qi)進入(ru)加(jia)氫(qing)(qing)反(fan)應(ying)器進行加(jia)氫(qing)(qing)反(fan)應(ying)。此流(liu)程稱為爐(lu)(lu)后(hou)混(hun)(hun)氫(qing)(qing)。有些生(sheng)產裝置(zhi)則是(shi)采(cai)用原(yuan)料(liao)油與(yu)氫(qing)(qing)氣(qi)先混(hun)(hun)合(he)然后(hou)一(yi)起(qi)(qi)進加(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu)(lu)加(jia)熱(re)(re)(re)的(de)流(liu)程，稱為爐(lu)(lu)前混(hun)(hun)氫(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)應(ying)器內進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)為(wei)放熱反(fan)(fan)應(ying)，故反(fan)(fan)應(ying)器需要在不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)位置通(tong)(tong)入高壓(ya)(ya)(ya)(ya)冷氫(qing)(qing)，以控制(zhi)反(fan)(fan)應(ying)器中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)溫(wen)度。加(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑需要硫(liu)維持(chi)其活性，因(yin)此即使原料油中(zhong)不(bu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)等硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)，要通(tong)(tong)過(guo)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)而維持(chi)反(fan)(fan)應(ying)器里(li)面(mian)有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)含(han)量(liang)。反(fan)(fan)應(ying)器中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)在加(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)條件下與(yu)(yu)氫(qing)(qing)氣結合生(sheng)產(chan)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)。當(dang)原料油中(zhong)含(han)有(you)氮的(de)(de)(de)(de)(de)情況下，氮會(hui)與(yu)(yu)氫(qing)(qing)氣發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)產(chan)生(sheng)氨(an)(an)。因(yin)此，從反(fan)(fan)應(ying)器底(di)部(bu)流(liu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合物(wu)（稱為(wei)反(fan)(fan)應(ying)流(liu)出(chu)物(wu)）富(fu)(fu)含(han)氫(qing)(qing)氣和硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)，有(you)時候也(ye)含(han)一(yi)定量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)氨(an)(an)。反(fan)(fan)應(ying)流(liu)出(chu)物(wu)通(tong)(tong)過(guo)換(huan)熱器逐次(ci)進(jin)行(xing)換(huan)熱降溫(wen)，然(ran)后再通(tong)(tong)過(guo)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)空(kong)冷器進(jin)一(yi)步降溫(wen)至露點以下，進(jin)入高壓(ya)(ya)(ya)(ya)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器，進(jin)行(xing)富(fu)(fu)余(yu)氫(qing)(qing)氣和反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器頂部(bu)排除的(de)(de)(de)(de)(de)循環(huan)(huan)氫(qing)(qing)進(jin)入循環(huan)(huan)氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)后循環(huan)(huan)使用(yong)(yong)，分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器底(di)部(bu)排除的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成物(wu)經降壓(ya)(ya)(ya)(ya)后進(jin)入后續的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)餾部(bu)分(fen)(fen)(fen)進(jin)行(xing)不(bu)同(tong)(tong)燃(ran)料油的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)割。從分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)循環(huan)(huan)氫(qing)(qing)富(fu)(fu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)，有(you)時候會(hui)對其先脫硫(liu)然(ran)后再循環(huan)(huan)使用(yong)(yong)。分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器底(di)部(bu)還(huan)會(hui)排出(chu)富(fu)(fu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)酸性水(shui)等，酸性水(shui)經降壓(ya)(ya)(ya)(ya)后進(jin)入全(quan)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)酸性水(shui)汽(qi)提裝(zhuang)置進(jin)行(xing)處理。
三、介質(zhi)特點
加氫(qing)裂化(hua)裝置中包含的(de)特殊(shu)的(de)介(jie)質(zhi)有氫(qing)氣、硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)、連多硫(liu)(liu)酸、二硫(liu)(liu)化(hua)碳(tan)等。
氫(qing)(qing)與氟的(de)(de)(de)(de)混(hun)合物在低溫和(he)黑暗環境下就能發生自發性爆炸(zha)，與氯(lv)的(de)(de)(de)(de)混(hun)合比為1：1時，在光照下也可(ke)爆炸(zha)，氫(qing)(qing)氣被列為甲類易燃氣體，屬于易燃、易爆介質。氫(qing)(qing)原子能夠(gou)被金(jin)屬吸附并滲入金(jin)屬內部，給金(jin)屬帶來一系列的(de)(de)(de)(de)影響，如氫(qing)(qing)脆(cui)、氫(qing)(qing)鼓包(bao)。在一定的(de)(de)(de)(de)溫度(du)和(he)壓(ya)力條件下，氫(qing)(qing)氣可(ke)與金(jin)屬中的(de)(de)(de)(de)碳(tan)發生化學反(fan)應，生產甲烷，并引起金(jin)屬開(kai)裂或鼓包(bao)。氫(qing)(qing)氣極易從設備、管道(dao)元(yuan)件的(de)(de)(de)(de)連接處(chu)逸(yi)散出去，給設備、管道(dao)元(yuan)件的(de)(de)(de)(de)密(mi)封增加難度(du)。
硫(liu)化氫正常情況下是(shi)一種易燃的酸性氣(qi)體，濃(nong)(nong)度(du)低時(shi)帶惡臭(chou)，氣(qi)味(wei)如(ru)臭(chou)雞蛋，濃(nong)(nong)度(du)高時(shi)反而沒有(you)氣(qi)味(wei)，因(yin)為高濃(nong)(nong)度(du)的硫(liu)化氫可以(yi)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(er)硫化碳是一種(zhong)無色或(huo)淡黃色透(tou)明液體(ti)，有(you)刺(ci)激性氣味(wei)，易(yi)揮發，不溶于水，溶于乙(yi)醇、乙(yi)醚(mi)等多數有(you)機溶劑。二(er)硫化碳具有(you)較高的毒(du)性，為高度(du)危(wei)害介質(zhi)。極度(du)易(yi)燃，具刺(ci)激性，并且在高溫(wen)下爆(bao)炸殺傷性加倍(bei)，高度(du)危(wei)險。
四、加(jia)氫(qing)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)(fan)應器(qi)是裝置中(zhong)的關鍵設備，工(gong)作(zuo)條件苛(ke)刻，制造困(kun)難(nan)，價格(ge)昂(ang)貴。根據介質是否直接(jie)接(jie)觸金屬器(qi)壁(bi)(bi)，分(fen)為(wei)冷壁(bi)(bi)反(fan)(fan)應器(qi)和熱(re)壁(bi)(bi)反(fan)(fan)應器(qi)兩種結構。反(fan)(fan)應器(qi)由(you)筒體和內部(bu)結構兩部(bu)分(fen)組成。
