一、裝置簡介
重油(you)輕質化基(ji)本原理是(shi)改變(bian)油(you)品的(de)相對分子質量(liang)和(he)氫(qing)碳(tan)比(bi)，而改變(bian)相對分子質量(liang)和(he)氫(qing)碳(tan)比(bi)往(wang)(wang)往(wang)(wang)是(shi)同(tong)時進(jin)行的(de)。改變(bian)油(you)品的(de)氫(qing)碳(tan)比(bi)有兩條途徑，一是(shi)脫碳(tan)，二是(shi)加(jia)氫(qing)。
加氫(qing)(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)屬于石油(you)加工過程(cheng)的加氫(qing)(qing)路線，是在催化(hua)(hua)(hua)劑存(cun)在下從(cong)外界補(bu)入氫(qing)(qing)氣以提高油(you)品的氫(qing)(qing)碳(tan)比。加氫(qing)(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)實質(zhi)上是加氫(qing)(qing)和(he)催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)的有機結合，一(yi)方(fang)面(mian)能使重質(zhi)油(you)品通過裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)反應轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)汽油(you)、煤油(you)和(he)柴油(you)等輕質(zhi)油(you)品，另一(yi)方(fang)面(mian)又可(ke)防止像催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)那樣生成(cheng)大量焦炭，而且還可(ke)將(jiang)原料中的硫、氯、氧化(hua)(hua)(hua)合物(wu)雜質(zhi)通過加氫(qing)(qing)除去(qu)，使烯烴(jing)飽(bao)和(he)。
加(jia)(jia)氫處理(li)(li)裝置不(bu)僅能夠(gou)提高(gao)原(yuan)油(you)的收率，而(er)且可(ke)獲(huo)得高(gao)質(zhi)(zhi)量的輕質(zhi)(zhi)燃(ran)料油(you)。現代化的煉油(you)廠無不(bu)把加(jia)(jia)氫處理(li)(li)裝置列為(wei)必(bi)上項目。根(gen)據原(yuan)料油(you)的不(bu)同(tong)，預期獲(huo)得的產品(pin)類(lei)型不(bu)同(tong)。加(jia)(jia)氫處理(li)(li)裝置分(fen)為(wei)加(jia)(jia)氫精制裝置、加(jia)(jia)氫脫硫裝置、加(jia)(jia)氫裂化裝置、潤滑油(you)加(jia)(jia)氫裝置等類(lei)型。這里介紹加(jia)(jia)氫裂化裝置。
加氫(qing)(qing)裂(lie)化(hua)裝置的(de)(de)原料油(you)主(zhu)要是上(shang)游裝置如常減壓(ya)(ya)、催化(hua)、焦化(hua)的(de)(de)重(zhong)質餾分油(you)、渣(zha)油(you)或其混合(he)物(wu)。這些(xie)重(zhong)質油(you)在(zai)一(yi)定的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)、溫度條(tiao)件下(xia)，并在(zai)催化(hua)劑的(de)(de)作(zuo)用下(xia)與氫(qing)(qing)氣發生化(hua)學反應，從(cong)而達到使重(zhong)質油(you)變為優質輕質燃料油(you)的(de)(de)目的(de)(de)。加氫(qing)(qing)裂(lie)化(hua)裝置的(de)(de)產品主(zhu)要有高級汽(qi)油(you)、航空煤(mei)油(you)、低凝固(gu)點(dian)柴油(you)、石腦油(you)等(deng)。
原料(liao)：重質(zhi)油等。產品：輕質(zhi)油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烴的原料(liao)）。
二(er)、典型加氫(qing)裂化(hua)裝置的工藝及特點
加氫裂化裝置生產(chan)流程，按反應器中(zhong)催(cui)化劑所處的(de)狀態不同(tong)，可分為(wei)固(gu)定床(chuang)(chuang)、沸(fei)騰床(chuang)(chuang)和懸浮(fu)床(chuang)(chuang)等(deng)幾種。
1. 固定(ding)床(chuang)加氫裂化
固(gu)定床是指將顆粒(li)狀的催化劑放置在(zai)反(fan)應器內(nei)，形成靜(jing)態催化劑床層。原料油和氫(qing)氣(qi)經升溫、升壓達到反(fan)應條件后(hou)(hou)進入反(fan)應系統，先(xian)進行加氫(qing)精制以除去硫(liu)、氮、氧(yang)雜(za)質和二(er)烯烴(jing)，再(zai)進行加氫(qing)裂化反(fan)應。反(fan)應產物(wu)經降溫、分離、降壓和分餾后(hou)(hou)，目的產品送出裝置，分離出含(han)氫(qing)較高（80％，90％）的氣(qi)體，作為(wei)循(xun)環氫(qing)使用。未轉化油（稱尾油）可以部分循(xun)環、全部循(xun)環或不循(xun)環一次通過。
2. 沸騰(teng)床(chuang)加氫裂(lie)化
沸騰床(chuang)(chuang)（又稱膨脹床(chuang)(chuang)）工藝(yi)是(shi)借(jie)助于流體流速帶動具有一定(ding)顆粒度(du)的(de)催(cui)化(hua)劑運動，形成氣(qi)、液、固三相床(chuang)(chuang)層，從而(er)使氫氣(qi)、原(yuan)料油和催(cui)化(hua)劑充分接(jie)觸而(er)完(wan)成加氫反應過程。沸騰床(chuang)(chuang)工藝(yi)可以處理(li)金屬含量和殘(can)炭值較(jiao)(jiao)高的(de)原(yuan)料（如減壓渣油），并可使重(zhong)油深度(du)轉化(hua)；但反應溫度(du)較(jiao)(jiao)高，一般在(zai)400～450℃范圍內。此種工藝(yi)比較(jiao)(jiao)復雜，國(guo)內尚未工業化(hua)。
3. 懸(xuan)浮床（漿液床）
加氫工藝(yi)(yi) 懸(xuan)浮床(chuang)工藝(yi)(yi)是為了適應非常劣質的原(yuan)(yuan)(yuan)料而重(zhong)新得(de)到重(zhong)視(shi)的一(yi)種(zhong)加氫工藝(yi)(yi)。其(qi)原(yuan)(yuan)(yuan)理與(yu)(yu)沸騰床(chuang)相(xiang)類(lei)似，其(qi)基本(ben)流(liu)程是以細粉狀(zhuang)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)與(yu)(yu)原(yuan)(yuan)(yuan)料預先(xian)混合，再(zai)與(yu)(yu)氫氣一(yi)起進入反(fan)應器自(zi)下(xia)而上流(liu)動，催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)懸(xuan)浮于液相(xiang)中，進行加氫裂化(hua)(hua)反(fan)應，催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)隨著反(fan)應產物(wu)一(yi)起從反(fan)應器頂部(bu)流(liu)出(chu)。該裝(zhuang)置能(neng)加工各(ge)種(zhong)重(zhong)質原(yuan)(yuan)(yuan)油和普通原(yuan)(yuan)(yuan)油渣油，但(dan)裝(zhuang)置投(tou)資大。該工藝(yi)(yi)目前在國內(nei)尚屬研究開發階(jie)段。
典(dian)型加氫(qing)裂化裝(zhuang)置的工藝流程(cheng)如(ru)圖2.9所(suo)示。
原(yuan)料(liao)油(you)以常(chang)溫、低(di)壓(ya)(ya)條件進(jin)(jin)入裝置，經過(guo)過(guo)濾(lv)、脫水等(deng)，進(jin)(jin)入換(huan)熱(re)(re)器逐(zhu)次換(huan)熱(re)(re)，然后(hou)(hou)通過(guo)高(gao)壓(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)泵加壓(ya)(ya)。氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)以常(chang)溫、低(di)壓(ya)(ya)條件進(jin)(jin)入裝置，然后(hou)(hou)通過(guo)新氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮機(ji)，逐(zhu)級(ji)進(jin)(jin)行(xing)加壓(ya)(ya)。新氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮機(ji)一般為大型往復式壓(ya)(ya)縮機(ji)。新氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)幾乎不含硫化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)等(deng)腐(fu)蝕介質(zhi)。高(gao)壓(ya)(ya)新氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)與(yu)循環氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)混(hun)(hun)合在一起(qi)與(yu)反(fan)(fan)應流出(chu)物進(jin)(jin)行(xing)換(huan)熱(re)(re)。從加熱(re)(re)爐出(chu)來(lai)的高(gao)壓(ya)(ya)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)與(yu)高(gao)壓(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)混(hun)(hun)合，一起(qi)進(jin)(jin)入加氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應器進(jin)(jin)行(xing)加氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應。此流程稱為爐后(hou)(hou)混(hun)(hun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。有些生產(chan)裝置則是采用原(yuan)料(liao)油(you)與(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)先混(hun)(hun)合然后(hou)(hou)一起(qi)進(jin)(jin)加熱(re)(re)爐加熱(re)(re)的流程，稱為爐前混(hun)(hun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)為放熱反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)需要(yao)在不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置通入(ru)高壓(ya)(ya)(ya)冷氫(qing)(qing)，以控制(zhi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)溫(wen)度(du)。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)采用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑需要(yao)硫(liu)(liu)維持其活(huo)性，因此(ci)即(ji)使原料(liao)油(you)中(zhong)不(bu)(bu)含(han)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)等(deng)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)，要(yao)通過(guo)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)而維持反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)里面有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)含(han)量。反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)在加(jia)(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)條件下(xia)與(yu)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)結(jie)合生(sheng)產(chan)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)。當(dang)原料(liao)油(you)中(zhong)含(han)有(you)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，氮(dan)會與(yu)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)發(fa)生(sheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)氨。因此(ci)，從(cong)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)流(liu)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混合物(wu)（稱為反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)流(liu)出物(wu)）富(fu)含(han)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)和(he)(he)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)，有(you)時(shi)候也(ye)含(han)一(yi)定(ding)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)流(liu)出物(wu)通過(guo)換(huan)熱器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)逐次(ci)進(jin)(jin)行(xing)換(huan)熱降溫(wen)，然(ran)(ran)后(hou)再通過(guo)高壓(ya)(ya)(ya)空(kong)冷器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)一(yi)步降溫(wen)至露點以下(xia)，進(jin)(jin)入(ru)高壓(ya)(ya)(ya)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)行(xing)富(fu)余氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)和(he)(he)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生(sheng)成物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)頂部(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)進(jin)(jin)入(ru)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)縮機加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)循(xun)(xun)環(huan)(huan)使用，分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生(sheng)成物(wu)經降壓(ya)(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)后(hou)續的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)餾部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)進(jin)(jin)行(xing)不(bu)(bu)同(tong)(tong)燃料(liao)油(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)割。從(cong)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)富(fu)含(han)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)，有(you)時(shi)候會對其先脫硫(liu)(liu)然(ran)(ran)后(hou)再循(xun)(xun)環(huan)(huan)使用。分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)還會排出富(fu)含(han)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)酸(suan)性水等(deng)，酸(suan)性水經降壓(ya)(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)全廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)酸(suan)性水汽提(ti)裝置進(jin)(jin)行(xing)處理(li)。
三(san)、介質特點(dian)
加(jia)氫裂化(hua)裝置中包(bao)含(han)的(de)特(te)殊的(de)介質有氫氣、硫化(hua)氫、連多(duo)硫酸、二硫化(hua)碳等。
氫(qing)與(yu)氟的(de)(de)(de)混合物(wu)在低溫(wen)和(he)黑暗環境下(xia)就能發生自發性(xing)爆炸(zha)，與(yu)氯的(de)(de)(de)混合比為1：1時，在光照(zhao)下(xia)也可爆炸(zha)，氫(qing)氣(qi)(qi)被列為甲類易(yi)(yi)(yi)燃氣(qi)(qi)體(ti)，屬(shu)于易(yi)(yi)(yi)燃、易(yi)(yi)(yi)爆介(jie)質。氫(qing)原子能夠被金屬(shu)吸附并滲入(ru)金屬(shu)內部(bu)，給(gei)金屬(shu)帶來一(yi)系(xi)列的(de)(de)(de)影響，如氫(qing)脆、氫(qing)鼓(gu)包。在一(yi)定的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)和(he)壓(ya)力條件(jian)下(xia)，氫(qing)氣(qi)(qi)可與(yu)金屬(shu)中的(de)(de)(de)碳發生化學反應，生產甲烷，并引起金屬(shu)開(kai)裂或鼓(gu)包。氫(qing)氣(qi)(qi)極易(yi)(yi)(yi)從設備(bei)、管(guan)道元件(jian)的(de)(de)(de)連接處(chu)逸散(san)出去，給(gei)設備(bei)、管(guan)道元件(jian)的(de)(de)(de)密封增(zeng)加難度(du)。
硫化氫(qing)正常(chang)情況下是(shi)一種易(yi)燃的酸性氣(qi)體(ti)，濃度(du)(du)低時(shi)帶惡臭(chou)，氣(qi)味(wei)如臭(chou)雞蛋，濃度(du)(du)高時(shi)反而(er)沒有氣(qi)味(wei)，因為高濃度(du)(du)的硫化氫(qing)可以(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(ao)氏體(ti)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。
二硫(liu)化碳(tan)是(shi)一種無色(se)或淡黃(huang)色(se)透明(ming)液體(ti)，有刺(ci)激性(xing)氣味，易揮發，不溶于(yu)水，溶于(yu)乙醇、乙醚等多數有機溶劑。二硫(liu)化碳(tan)具(ju)有較(jiao)高(gao)的毒(du)性(xing)，為高(gao)度(du)(du)危害(hai)介質。極度(du)(du)易燃，具(ju)刺(ci)激性(xing)，并且在高(gao)溫下爆(bao)炸殺傷性(xing)加倍，高(gao)度(du)(du)危險。
四、加(jia)氫(qing)裂化裝置的(de)配管設計(ji)
主要是對加熱爐、塔、換(huan)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(gao)壓(ya)加氫反(fan)(fan)應器是(shi)裝置中的關鍵設備，工(gong)作條件苛(ke)刻，制造困難，價(jia)格昂貴。根據介質是(shi)否直接接觸(chu)金屬(shu)器壁(bi)，分為冷壁(bi)反(fan)(fan)應器和熱壁(bi)反(fan)(fan)應器兩種結(jie)構。反(fan)(fan)應器由筒體和內部結(jie)構兩部分組(zu)成(cheng)。
