一、裝置簡介
重油輕質(zhi)化基本原(yuan)理是改(gai)(gai)變油品的相對分(fen)子質(zhi)量和氫(qing)(qing)碳(tan)(tan)比，而改(gai)(gai)變相對分(fen)子質(zhi)量和氫(qing)(qing)碳(tan)(tan)比往(wang)往(wang)是同時進行的。改(gai)(gai)變油品的氫(qing)(qing)碳(tan)(tan)比有(you)兩條途徑，一是脫碳(tan)(tan)，二是加(jia)氫(qing)(qing)。
加(jia)氫裂化(hua)(hua)屬于石油(you)(you)(you)加(jia)工過(guo)程(cheng)的(de)加(jia)氫路(lu)線，是在催化(hua)(hua)劑存在下從(cong)外界補入氫氣以提高油(you)(you)(you)品(pin)的(de)氫碳比。加(jia)氫裂化(hua)(hua)實質上(shang)是加(jia)氫和(he)催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)的(de)有機結合(he)，一方面能使重質油(you)(you)(you)品(pin)通過(guo)裂化(hua)(hua)反應轉化(hua)(hua)為汽油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)和(he)柴(chai)油(you)(you)(you)等(deng)輕(qing)質油(you)(you)(you)品(pin)，另一方面又可防止像催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)那(nei)樣生成大量焦炭，而且還可將原料中的(de)硫、氯、氧化(hua)(hua)合(he)物雜質通過(guo)加(jia)氫除(chu)去，使烯烴飽(bao)和(he)。
加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)不僅(jin)能夠提高原油(you)(you)的收率，而(er)且可獲得高質量的輕質燃(ran)料油(you)(you)。現代化(hua)的煉油(you)(you)廠(chang)無(wu)不把(ba)加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)列為(wei)必上項目。根據原料油(you)(you)的不同，預期獲得的產品(pin)類型不同。加(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)分為(wei)加(jia)氫(qing)(qing)精制裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)脫硫裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、潤滑油(you)(you)加(jia)氫(qing)(qing)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)等(deng)類型。這(zhe)里介(jie)紹加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。
加(jia)氫裂化(hua)裝置的(de)原料(liao)油(you)(you)(you)(you)主(zhu)要(yao)是上游(you)裝置如常減壓、催化(hua)、焦化(hua)的(de)重質(zhi)餾分油(you)(you)(you)(you)、渣油(you)(you)(you)(you)或其混合物。這些重質(zhi)油(you)(you)(you)(you)在一定的(de)壓力、溫度條件下，并在催化(hua)劑的(de)作用下與氫氣(qi)發(fa)生化(hua)學反應，從而達(da)到使重質(zhi)油(you)(you)(you)(you)變為優質(zhi)輕質(zhi)燃料(liao)油(you)(you)(you)(you)的(de)目的(de)。加(jia)氫裂化(hua)裝置的(de)產品主(zhu)要(yao)有高級汽油(you)(you)(you)(you)、航空煤油(you)(you)(you)(you)、低凝固點柴油(you)(you)(you)(you)、石腦油(you)(you)(you)(you)等(deng)。
原料：重(zhong)質油(you)等。產品：輕質油(you)（汽油(you)、煤油(you)、柴油(you)或催化裂化、裂解制烯烴(jing)的原料）。
二(er)、典型加氫裂(lie)化裝(zhuang)置的工藝及特點
加氫裂(lie)化(hua)(hua)裝(zhuang)置生產流程，按反應器(qi)中(zhong)催化(hua)(hua)劑(ji)所處的狀(zhuang)態不同，可分為固定床(chuang)、沸騰床(chuang)和懸浮(fu)床(chuang)等(deng)幾種。
1. 固定(ding)床(chuang)加氫裂化(hua)
固定床(chuang)是指將顆粒狀(zhuang)的(de)(de)催化劑放置(zhi)在反應(ying)器內(nei)，形成靜態(tai)催化劑床(chuang)層(ceng)。原料(liao)油(you)和氫氣(qi)經(jing)升(sheng)溫、升(sheng)壓達(da)到(dao)反應(ying)條件后進(jin)入反應(ying)系統，先進(jin)行(xing)(xing)加氫精制以除去硫、氮、氧(yang)雜質和二烯烴，再進(jin)行(xing)(xing)加氫裂化反應(ying)。反應(ying)產物(wu)經(jing)降(jiang)溫、分離、降(jiang)壓和分餾后，目的(de)(de)產品(pin)送出(chu)裝置(zhi)，分離出(chu)含氫較高（80％，90％）的(de)(de)氣(qi)體(ti)，作為(wei)循環氫使用。未轉(zhuan)化油(you)（稱(cheng)尾油(you)）可以部分循環、全部循環或(huo)不循環一次(ci)通過。
2. 沸騰床加氫(qing)裂化
沸(fei)(fei)騰(teng)床(chuang)（又稱膨(peng)脹(zhang)床(chuang)）工(gong)(gong)藝(yi)是(shi)借(jie)助(zhu)于流體流速帶動具(ju)有一(yi)定顆(ke)粒度的催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)運動，形(xing)成氣、液、固三相床(chuang)層，從而(er)使(shi)氫氣、原料油和催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)充分接(jie)觸而(er)完成加氫反應過程。沸(fei)(fei)騰(teng)床(chuang)工(gong)(gong)藝(yi)可以(yi)處理金屬(shu)含(han)量(liang)和殘炭值較(jiao)高(gao)(gao)的原料（如減壓渣油），并(bing)可使(shi)重油深度轉化(hua)；但(dan)反應溫度較(jiao)高(gao)(gao)，一(yi)般在400～450℃范圍內。此種工(gong)(gong)藝(yi)比較(jiao)復雜(za)，國內尚未工(gong)(gong)業化(hua)。
3. 懸浮床（漿液床）
加(jia)氫(qing)(qing)工(gong)藝(yi) 懸(xuan)浮床工(gong)藝(yi)是為了適(shi)應(ying)(ying)非常(chang)劣質(zhi)的原(yuan)料而重(zhong)新得到(dao)重(zhong)視的一(yi)種(zhong)加(jia)氫(qing)(qing)工(gong)藝(yi)。其原(yuan)理與(yu)(yu)沸(fei)騰床相(xiang)類似(si)，其基本流(liu)(liu)程(cheng)是以(yi)細粉狀(zhuang)催化劑與(yu)(yu)原(yuan)料預先(xian)混合，再與(yu)(yu)氫(qing)(qing)氣一(yi)起進入反(fan)應(ying)(ying)器自下而上流(liu)(liu)動，催化劑懸(xuan)浮于液相(xiang)中，進行加(jia)氫(qing)(qing)裂(lie)化反(fan)應(ying)(ying)，催化劑隨著反(fan)應(ying)(ying)產物一(yi)起從反(fan)應(ying)(ying)器頂部流(liu)(liu)出。該(gai)裝置能加(jia)工(gong)各種(zhong)重(zhong)質(zhi)原(yuan)油(you)和普(pu)通原(yuan)油(you)渣油(you)，但裝置投資大。該(gai)工(gong)藝(yi)目前在國內(nei)尚屬研究開發階(jie)段(duan)。
典型加氫裂化裝置(zhi)的工(gong)藝流程如圖2.9所示。
原料油(you)(you)以常溫、低(di)壓(ya)條(tiao)件進(jin)(jin)入(ru)裝(zhuang)置(zhi)，經過(guo)過(guo)濾、脫水等，進(jin)(jin)入(ru)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)逐次換(huan)(huan)熱(re)，然后(hou)通(tong)過(guo)高壓(ya)原料油(you)(you)泵加(jia)壓(ya)。氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)以常溫、低(di)壓(ya)條(tiao)件進(jin)(jin)入(ru)裝(zhuang)置(zhi)，然后(hou)通(tong)過(guo)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)縮(suo)機，逐級進(jin)(jin)行加(jia)壓(ya)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)縮(suo)機一(yi)般為(wei)(wei)大型往復式壓(ya)縮(suo)機。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)幾乎(hu)不含硫化氫(qing)(qing)(qing)等腐(fu)蝕介(jie)質。高壓(ya)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)與(yu)(yu)循(xun)環氫(qing)(qing)(qing)混合在一(yi)起(qi)與(yu)(yu)反應流出物進(jin)(jin)行換(huan)(huan)熱(re)。從(cong)加(jia)熱(re)爐(lu)出來的(de)(de)高壓(ya)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)與(yu)(yu)高壓(ya)原料油(you)(you)混合，一(yi)起(qi)進(jin)(jin)入(ru)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反應器(qi)進(jin)(jin)行加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反應。此(ci)流程(cheng)稱為(wei)(wei)爐(lu)后(hou)混氫(qing)(qing)(qing)。有些生產裝(zhuang)置(zhi)則(ze)是采(cai)用原料油(you)(you)與(yu)(yu)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)先混合然后(hou)一(yi)起(qi)進(jin)(jin)加(jia)熱(re)爐(lu)加(jia)熱(re)的(de)(de)流程(cheng)，稱為(wei)(wei)爐(lu)前混氫(qing)(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)氫(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)為(wei)放熱(re)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)需要(yao)在不同的(de)(de)(de)位置通(tong)入(ru)(ru)高壓(ya)(ya)冷氫(qing)，以控制(zhi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度。加(jia)(jia)氫(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)采用的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑需要(yao)硫(liu)維(wei)持(chi)其(qi)活性，因(yin)此即使(shi)原(yuan)料油(you)(you)中(zhong)(zhong)不含(han)(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)等硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物，要(yao)通(tong)過催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)而(er)維(wei)持(chi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)里面(mian)有(you)(you)一定的(de)(de)(de)硫(liu)含(han)(han)量(liang)。反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)硫(liu)在加(jia)(jia)氫(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件下(xia)與(yu)氫(qing)氣結合生(sheng)(sheng)產硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)。當原(yuan)料油(you)(you)中(zhong)(zhong)含(han)(han)有(you)(you)氮的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，氮會(hui)與(yu)氫(qing)氣發(fa)生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產生(sheng)(sheng)氨。因(yin)此，從(cong)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)底(di)部(bu)流(liu)出的(de)(de)(de)混合物（稱為(wei)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)出物）富含(han)(han)氫(qing)氣和(he)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)，有(you)(you)時(shi)候也含(han)(han)一定量(liang)的(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)出物通(tong)過換熱(re)器(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)換熱(re)降(jiang)溫，然后(hou)再(zai)通(tong)過高壓(ya)(ya)空冷器(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)(jin)一步(bu)降(jiang)溫至露(lu)點(dian)以下(xia)，進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)高壓(ya)(ya)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)，進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)富余氫(qing)氣和(he)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)物的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)頂部(bu)排除的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)循(xun)環(huan)氫(qing)壓(ya)(ya)縮機(ji)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)后(hou)循(xun)環(huan)使(shi)用，分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)底(di)部(bu)排除的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)物經降(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)后(hou)續(xu)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)餾部(bu)分(fen)(fen)(fen)進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)不同燃料油(you)(you)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)割(ge)。從(cong)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)出來的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)富含(han)(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)，有(you)(you)時(shi)候會(hui)對(dui)其(qi)先脫(tuo)硫(liu)然后(hou)再(zai)循(xun)環(huan)使(shi)用。分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)底(di)部(bu)還會(hui)排出富含(han)(han)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)酸(suan)性水等，酸(suan)性水經降(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)全廠(chang)的(de)(de)(de)酸(suan)性水汽提裝置進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)處理(li)。
三、介質特點
加氫(qing)裂化(hua)(hua)裝置中包含的特殊的介(jie)質有氫(qing)氣(qi)、硫化(hua)(hua)氫(qing)、連多(duo)硫酸、二硫化(hua)(hua)碳等(deng)。
氫(qing)(qing)與(yu)氟的(de)混(hun)合(he)物在低(di)溫和(he)黑暗(an)環境(jing)下就能發(fa)生自發(fa)性爆(bao)炸，與(yu)氯的(de)混(hun)合(he)比為(wei)1：1時，在光照下也可(ke)爆(bao)炸，氫(qing)(qing)氣(qi)被(bei)列為(wei)甲(jia)類易(yi)燃(ran)氣(qi)體，屬(shu)(shu)于易(yi)燃(ran)、易(yi)爆(bao)介質。氫(qing)(qing)原(yuan)子能夠被(bei)金(jin)屬(shu)(shu)吸附并滲入金(jin)屬(shu)(shu)內(nei)部，給(gei)金(jin)屬(shu)(shu)帶來一(yi)(yi)系列的(de)影響，如(ru)氫(qing)(qing)脆、氫(qing)(qing)鼓包。在一(yi)(yi)定(ding)的(de)溫度(du)和(he)壓力(li)條件(jian)下，氫(qing)(qing)氣(qi)可(ke)與(yu)金(jin)屬(shu)(shu)中的(de)碳(tan)發(fa)生化學反應(ying)，生產甲(jia)烷，并引起金(jin)屬(shu)(shu)開(kai)裂(lie)或鼓包。氫(qing)(qing)氣(qi)極易(yi)從設(she)備(bei)、管(guan)道(dao)元件(jian)的(de)連接處逸散(san)出去(qu)，給(gei)設(she)備(bei)、管(guan)道(dao)元件(jian)的(de)密封增(zeng)加難度(du)。
硫(liu)化氫(qing)正(zheng)常(chang)情況下(xia)是一種易(yi)燃(ran)的酸性氣(qi)體，濃度(du)(du)低時帶惡臭，氣(qi)味如臭雞(ji)蛋(dan)，濃度(du)(du)高時反(fan)而沒(mei)有氣(qi)味，因為高濃度(du)(du)的硫(liu)化氫(qing)可(ke)以(yi)麻痹嗅覺(jue)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)體不銹鋼(gang)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(tan)是一種(zhong)無色(se)或淡黃色(se)透明液體，有(you)刺(ci)激(ji)(ji)性(xing)氣(qi)味，易(yi)揮發，不溶(rong)于(yu)水，溶(rong)于(yu)乙(yi)醇、乙(yi)醚等多數有(you)機溶(rong)劑(ji)。二(er)硫化碳(tan)具有(you)較(jiao)高的毒性(xing)，為高度危害(hai)介(jie)質(zhi)。極度易(yi)燃，具刺(ci)激(ji)(ji)性(xing)，并且在(zai)高溫下爆炸殺傷(shang)性(xing)加倍，高度危險。
四、加(jia)氫裂化裝置的配管設計
主要是對加熱爐、塔、換熱(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(ying)器是裝置中的關鍵設備，工(gong)作條件(jian)苛(ke)刻，制(zhi)造(zao)困(kun)難，價格昂貴。根(gen)據介(jie)質是否直(zhi)接接觸金屬器壁(bi)，分(fen)為冷壁(bi)反(fan)應(ying)器和(he)熱壁(bi)反(fan)應(ying)器兩(liang)種(zhong)結構。反(fan)應(ying)器由筒體和(he)內部結構兩(liang)部分(fen)組成(cheng)。
