一(yi)、裝置簡介
重油輕(qing)質化基本原理是(shi)改變油品(pin)的相(xiang)對(dui)分子質量(liang)和(he)(he)氫(qing)碳(tan)比，而改變相(xiang)對(dui)分子質量(liang)和(he)(he)氫(qing)碳(tan)比往往是(shi)同(tong)時進(jin)行的。改變油品(pin)的氫(qing)碳(tan)比有兩條途(tu)徑，一(yi)是(shi)脫碳(tan)，二是(shi)加(jia)氫(qing)。
加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)屬于石(shi)油(you)加(jia)(jia)(jia)工過程的(de)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)路線，是在催化(hua)(hua)(hua)劑存在下從(cong)外界補入氫(qing)(qing)氣以提高油(you)品的(de)氫(qing)(qing)碳比。加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)實質上是加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)和催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)過程的(de)有機結合，一方(fang)面(mian)能使重質油(you)品通(tong)(tong)過裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)反應轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)汽油(you)、煤油(you)和柴油(you)等輕質油(you)品，另一方(fang)面(mian)又可防止像催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)那樣生成大量焦炭，而且(qie)還可將原料(liao)中(zhong)的(de)硫、氯、氧化(hua)(hua)(hua)合物雜質通(tong)(tong)過加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)除去，使烯烴飽和。
加(jia)氫(qing)(qing)(qing)處(chu)理裝置(zhi)(zhi)不僅能夠提高(gao)原油的(de)(de)收率，而且(qie)可(ke)獲得高(gao)質(zhi)量的(de)(de)輕質(zhi)燃料油。現代化(hua)的(de)(de)煉油廠無不把加(jia)氫(qing)(qing)(qing)處(chu)理裝置(zhi)(zhi)列為(wei)(wei)必(bi)上項目。根據原料油的(de)(de)不同，預期獲得的(de)(de)產品類型不同。加(jia)氫(qing)(qing)(qing)處(chu)理裝置(zhi)(zhi)分為(wei)(wei)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)精制裝置(zhi)(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)(qing)脫硫裝置(zhi)(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂化(hua)裝置(zhi)(zhi)、潤滑油加(jia)氫(qing)(qing)(qing)裝置(zhi)(zhi)等類型。這里介紹加(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂化(hua)裝置(zhi)(zhi)。
加氫裂化(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)的(de)原料(liao)油(you)主要(yao)是上(shang)游裝(zhuang)置(zhi)如常(chang)減(jian)壓(ya)、催化(hua)(hua)、焦化(hua)(hua)的(de)重(zhong)(zhong)質(zhi)餾分油(you)、渣油(you)或其混(hun)合物。這些重(zhong)(zhong)質(zhi)油(you)在一定的(de)壓(ya)力、溫度(du)條(tiao)件下，并(bing)在催化(hua)(hua)劑的(de)作用下與氫氣發生化(hua)(hua)學反應，從而達(da)到使重(zhong)(zhong)質(zhi)油(you)變為優質(zhi)輕質(zhi)燃(ran)料(liao)油(you)的(de)目的(de)。加氫裂化(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)的(de)產品主要(yao)有高級汽油(you)、航空煤油(you)、低凝固(gu)點柴油(you)、石腦油(you)等。
原料：重(zhong)質油等。產品：輕質油（汽油、煤油、柴(chai)油或催(cui)化(hua)裂化(hua)、裂解制烯(xi)烴(jing)的原料）。
二、典型(xing)加氫裂(lie)化(hua)裝置(zhi)的工藝及特點
加氫裂化(hua)裝置生產流程，按反應器中催化(hua)劑所(suo)處的狀態不同，可(ke)分(fen)為固定床(chuang)、沸騰床(chuang)和懸浮床(chuang)等幾種。
1. 固定床加氫(qing)裂化
固定(ding)床(chuang)是指將顆粒狀的催(cui)化劑放(fang)置在(zai)反(fan)應器內，形(xing)成靜態催(cui)化劑床(chuang)層。原料(liao)油和氫(qing)氣經升溫、升壓達到反(fan)應條件后(hou)進入(ru)反(fan)應系統，先(xian)進行加(jia)氫(qing)精制(zhi)以(yi)除去硫、氮、氧雜質和二烯烴，再(zai)進行加(jia)氫(qing)裂化反(fan)應。反(fan)應產物(wu)經降(jiang)溫、分離、降(jiang)壓和分餾后(hou)，目的產品(pin)送出(chu)裝置，分離出(chu)含氫(qing)較高（80％，90％）的氣體，作為循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)使用。未轉化油（稱尾油）可以(yi)部(bu)分循(xun)環(huan)(huan)、全部(bu)循(xun)環(huan)(huan)或(huo)不(bu)循(xun)環(huan)(huan)一次通(tong)過。
2. 沸騰床(chuang)加(jia)氫裂化
沸(fei)騰(teng)床（又稱膨脹床）工(gong)(gong)藝是借助于流體流速帶動具有(you)一(yi)(yi)定顆粒度(du)的催化劑(ji)運動，形成(cheng)氣、液、固三(san)相(xiang)床層(ceng)，從而使氫氣、原料油和催化劑(ji)充分接觸而完成(cheng)加氫反應過程(cheng)。沸(fei)騰(teng)床工(gong)(gong)藝可以處(chu)理金屬含量和殘炭值較高的原料（如減壓(ya)渣(zha)油），并(bing)可使重(zhong)油深度(du)轉化；但反應溫度(du)較高，一(yi)(yi)般在400～450℃范圍內(nei)(nei)。此種工(gong)(gong)藝比(bi)較復雜，國內(nei)(nei)尚未工(gong)(gong)業化。
3. 懸浮床（漿(jiang)液床）
加(jia)氫(qing)(qing)(qing)工(gong)藝(yi) 懸浮床工(gong)藝(yi)是為了(le)適應(ying)(ying)非(fei)常劣(lie)質的原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)而重新得到重視的一(yi)種(zhong)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)工(gong)藝(yi)。其原(yuan)(yuan)(yuan)理與沸(fei)騰床相(xiang)類似，其基本(ben)流程是以(yi)細粉狀催(cui)化劑與原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)預(yu)先(xian)混合(he)，再(zai)與氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)一(yi)起(qi)進入(ru)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)自(zi)下而上流動，催(cui)化劑懸浮于液相(xiang)中，進行加(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂化反(fan)應(ying)(ying)，催(cui)化劑隨著(zhu)反(fan)應(ying)(ying)產物一(yi)起(qi)從反(fan)應(ying)(ying)器(qi)頂部流出(chu)。該裝(zhuang)置能加(jia)工(gong)各(ge)種(zhong)重質原(yuan)(yuan)(yuan)油和普(pu)通原(yuan)(yuan)(yuan)油渣(zha)油，但裝(zhuang)置投資(zi)大。該工(gong)藝(yi)目前在國內(nei)尚屬研究開發階(jie)段(duan)。
典型加(jia)氫(qing)裂化裝置的(de)工藝流程如圖2.9所示。
原料(liao)油(you)以(yi)常溫、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)條件(jian)進(jin)(jin)入(ru)裝置(zhi)(zhi)，經過(guo)過(guo)濾、脫水等(deng)，進(jin)(jin)入(ru)換(huan)熱器逐(zhu)次換(huan)熱，然后(hou)(hou)通過(guo)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)原料(liao)油(you)泵(beng)加壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)以(yi)常溫、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)條件(jian)進(jin)(jin)入(ru)裝置(zhi)(zhi)，然后(hou)(hou)通過(guo)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)(ji)，逐(zhu)級進(jin)(jin)行加壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)(ji)一(yi)般為大型往復式壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)(ji)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)幾乎不含硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)等(deng)腐(fu)蝕介質(zhi)。高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)與(yu)循環氫(qing)(qing)(qing)混(hun)合在一(yi)起與(yu)反(fan)應流出物進(jin)(jin)行換(huan)熱。從加熱爐(lu)(lu)出來的高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)與(yu)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)原料(liao)油(you)混(hun)合，一(yi)起進(jin)(jin)入(ru)加氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應器進(jin)(jin)行加氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應。此流程(cheng)稱(cheng)為爐(lu)(lu)后(hou)(hou)混(hun)氫(qing)(qing)(qing)。有些生產裝置(zhi)(zhi)則是采用原料(liao)油(you)與(yu)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)先混(hun)合然后(hou)(hou)一(yi)起進(jin)(jin)加熱爐(lu)(lu)加熱的流程(cheng)，稱(cheng)為爐(lu)(lu)前混(hun)氫(qing)(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)(jin)(jin)行的(de)(de)(de)加氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)為放熱(re)反(fan)(fan)應(ying)，故反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)需(xu)(xu)要在不(bu)同的(de)(de)(de)位置通(tong)入(ru)高壓(ya)(ya)冷氫(qing)，以(yi)控(kong)制反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)溫(wen)度(du)。加氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)采用的(de)(de)(de)催化(hua)劑需(xu)(xu)要硫(liu)(liu)維持其(qi)活性，因此即使原料油中(zhong)不(bu)含硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)等硫(liu)(liu)化(hua)物(wu)，要通(tong)過催化(hua)劑的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)化(hua)而(er)維持反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)里面有一(yi)定的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)含量。反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)在加氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)條件下(xia)與氫(qing)氣結合生(sheng)(sheng)產硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)。當原料油中(zhong)含有氮(dan)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，氮(dan)會(hui)與氫(qing)氣發生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)應(ying)產生(sheng)(sheng)氨。因此，從(cong)(cong)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)流(liu)出的(de)(de)(de)混合物(wu)（稱(cheng)為反(fan)(fan)應(ying)流(liu)出物(wu)）富(fu)含氫(qing)氣和(he)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)，有時候也含一(yi)定量的(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)應(ying)流(liu)出物(wu)通(tong)過換熱(re)器(qi)(qi)(qi)逐(zhu)次進(jin)(jin)(jin)(jin)行換熱(re)降(jiang)(jiang)溫(wen)，然(ran)后(hou)再通(tong)過高壓(ya)(ya)空冷器(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)(jin)一(yi)步降(jiang)(jiang)溫(wen)至露點(dian)以(yi)下(xia)，進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)高壓(ya)(ya)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)(jin)(jin)行富(fu)余氫(qing)氣和(he)反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成物(wu)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)頂(ding)部(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)循環(huan)氫(qing)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)循環(huan)氫(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)機加壓(ya)(ya)后(hou)循環(huan)使用，分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成物(wu)經(jing)降(jiang)(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)后(hou)續的(de)(de)(de)分(fen)(fen)餾部(bu)(bu)分(fen)(fen)進(jin)(jin)(jin)(jin)行不(bu)同燃料油的(de)(de)(de)分(fen)(fen)割。從(cong)(cong)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)出來(lai)的(de)(de)(de)循環(huan)氫(qing)富(fu)含硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)，有時候會(hui)對(dui)其(qi)先脫(tuo)硫(liu)(liu)然(ran)后(hou)再循環(huan)使用。分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)還會(hui)排出富(fu)含硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)酸(suan)(suan)性水(shui)等，酸(suan)(suan)性水(shui)經(jing)降(jiang)(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)全廠的(de)(de)(de)酸(suan)(suan)性水(shui)汽提裝置進(jin)(jin)(jin)(jin)行處理。
三、介質特點
加氫(qing)裂化(hua)裝置中包(bao)含(han)的特殊的介(jie)質有氫(qing)氣(qi)、硫化(hua)氫(qing)、連(lian)多硫酸、二(er)硫化(hua)碳等(deng)。
氫(qing)(qing)(qing)與氟的(de)(de)混合(he)物在(zai)低溫和(he)黑(hei)暗環境下就能(neng)發生自發性爆(bao)炸(zha)，與氯的(de)(de)混合(he)比為1：1時，在(zai)光照(zhao)下也可爆(bao)炸(zha)，氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)被(bei)(bei)列(lie)為甲類(lei)易(yi)(yi)燃(ran)氣(qi)體，屬于易(yi)(yi)燃(ran)、易(yi)(yi)爆(bao)介質(zhi)。氫(qing)(qing)(qing)原子能(neng)夠被(bei)(bei)金(jin)屬吸附并滲入金(jin)屬內部，給金(jin)屬帶來一系列(lie)的(de)(de)影響(xiang)，如氫(qing)(qing)(qing)脆、氫(qing)(qing)(qing)鼓包。在(zai)一定(ding)的(de)(de)溫度和(he)壓力條件(jian)下，氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)可與金(jin)屬中的(de)(de)碳(tan)發生化學反應，生產甲烷，并引起金(jin)屬開(kai)裂或鼓包。氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)極(ji)易(yi)(yi)從設備(bei)、管道(dao)元件(jian)的(de)(de)連接處逸散出(chu)去，給設備(bei)、管道(dao)元件(jian)的(de)(de)密封增(zeng)加難(nan)度。
硫化氫正常情況下是一(yi)種(zhong)易燃的酸性氣體，濃度(du)低(di)時帶惡臭，氣味如臭雞(ji)蛋(dan)，濃度(du)高(gao)時反而沒有氣味，因為高(gao)濃度(du)的硫化氫可以麻痹嗅覺神經。
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(liu)化碳是一種無(wu)色或淡黃(huang)色透明液體，有(you)刺激性(xing)(xing)(xing)氣味，易(yi)揮發，不(bu)溶(rong)于(yu)水，溶(rong)于(yu)乙醇、乙醚等多數(shu)有(you)機溶(rong)劑。二(er)硫(liu)化碳具(ju)有(you)較高(gao)(gao)的毒性(xing)(xing)(xing)，為高(gao)(gao)度危(wei)害介質。極度易(yi)燃(ran)，具(ju)刺激性(xing)(xing)(xing)，并且在高(gao)(gao)溫下爆炸殺傷性(xing)(xing)(xing)加倍，高(gao)(gao)度危(wei)險。
四、加氫裂化(hua)裝置的配管設計
主要是對加熱爐、塔、換熱器(qi)、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)(qi)是裝置中的關鍵(jian)設備，工作條件(jian)苛(ke)刻，制造困(kun)難(nan)，價格昂貴。根據介(jie)質(zhi)是否直接接觸金屬器(qi)(qi)壁，分(fen)(fen)為冷(leng)壁反(fan)應器(qi)(qi)和熱壁反(fan)應器(qi)(qi)兩種結(jie)構(gou)。反(fan)應器(qi)(qi)由筒(tong)體和內部結(jie)構(gou)兩部分(fen)(fen)組成。
