一(yi)、裝置簡介(jie)
重(zhong)油(you)輕質化基本原理(li)是(shi)(shi)改變油(you)品的(de)相(xiang)對分子質量和氫碳比(bi)，而改變相(xiang)對分子質量和氫碳比(bi)往(wang)往(wang)是(shi)(shi)同時進行的(de)。改變油(you)品的(de)氫碳比(bi)有兩條途徑，一是(shi)(shi)脫碳，二是(shi)(shi)加(jia)氫。
加(jia)氫(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)屬于石油(you)加(jia)工(gong)過程的加(jia)氫(qing)路線，是在催化(hua)(hua)劑存在下從外界(jie)補入氫(qing)氣(qi)以提高油(you)品(pin)(pin)的氫(qing)碳(tan)比(bi)。加(jia)氫(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)實質(zhi)上(shang)是加(jia)氫(qing)和催化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)過程的有機結(jie)合(he)，一(yi)方面(mian)能使(shi)重質(zhi)油(you)品(pin)(pin)通過裂(lie)(lie)化(hua)(hua)反應轉化(hua)(hua)為汽油(you)、煤油(you)和柴油(you)等輕質(zhi)油(you)品(pin)(pin)，另(ling)一(yi)方面(mian)又(you)可防止像催化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)那(nei)樣(yang)生成大(da)量(liang)焦炭，而且還可將原料中的硫、氯、氧(yang)化(hua)(hua)合(he)物(wu)雜質(zhi)通過加(jia)氫(qing)除去，使(shi)烯烴飽和。
加氫處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)不僅能(neng)夠提高原(yuan)油(you)的(de)收率，而且可獲得高質量的(de)輕質燃(ran)料油(you)。現(xian)代化(hua)(hua)的(de)煉油(you)廠無不把加氫處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)列為(wei)必上項目。根據原(yuan)料油(you)的(de)不同，預期獲得的(de)產品類型(xing)不同。加氫處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)分為(wei)加氫精制裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、加氫脫硫裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、加氫裂(lie)化(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、潤滑油(you)加氫裝(zhuang)置(zhi)(zhi)等類型(xing)。這里(li)介紹(shao)加氫裂(lie)化(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。
加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝置的(de)(de)原料油(you)(you)主要(yao)是(shi)上游裝置如常減壓、催化(hua)、焦(jiao)化(hua)的(de)(de)重(zhong)質餾分油(you)(you)、渣油(you)(you)或(huo)其混合物(wu)。這些重(zhong)質油(you)(you)在(zai)一定(ding)的(de)(de)壓力、溫度(du)條件下，并在(zai)催化(hua)劑的(de)(de)作(zuo)用下與氫(qing)(qing)氣(qi)發生(sheng)化(hua)學(xue)反應(ying)，從(cong)而達到使重(zhong)質油(you)(you)變為優質輕質燃料油(you)(you)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝置的(de)(de)產品(pin)主要(yao)有高級汽油(you)(you)、航空煤油(you)(you)、低凝固點柴油(you)(you)、石腦油(you)(you)等。
原料(liao)：重質油(you)等。產品：輕質油(you)（汽油(you)、煤油(you)、柴油(you)或催化裂(lie)化、裂(lie)解制烯烴的原料(liao)）。
二、典(dian)型(xing)加氫裂(lie)化裝置的工(gong)藝(yi)及特點
加氫(qing)裂化裝置生(sheng)產流程，按反應器(qi)中催化劑所(suo)處的狀態(tai)不同(tong)，可分為固定床(chuang)(chuang)、沸騰床(chuang)(chuang)和(he)懸浮床(chuang)(chuang)等幾種。
1. 固(gu)定床加氫裂(lie)化
固定床是指將(jiang)顆粒狀(zhuang)的(de)催化劑(ji)放置在反(fan)應(ying)器內(nei)，形(xing)成靜態催化劑(ji)床層。原料(liao)油和氫(qing)氣經升(sheng)(sheng)溫、升(sheng)(sheng)壓達到反(fan)應(ying)條件(jian)后進入反(fan)應(ying)系統，先進行加氫(qing)精制以除(chu)去硫、氮(dan)、氧雜(za)質和二烯烴，再進行加氫(qing)裂化反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)產物經降溫、分(fen)離、降壓和分(fen)餾后，目(mu)的(de)產品送出裝置，分(fen)離出含氫(qing)較高（80％，90％）的(de)氣體，作(zuo)為循(xun)環氫(qing)使用。未轉化油（稱尾油）可以部(bu)分(fen)循(xun)環、全部(bu)循(xun)環或不循(xun)環一次通過。
2. 沸騰床(chuang)加(jia)氫裂化(hua)
沸騰床（又稱膨(peng)脹(zhang)床）工藝是借助于流體流速(su)帶動具(ju)有(you)一定顆粒度的催(cui)化劑運動，形成氣、液、固三相床層，從而(er)使(shi)氫(qing)氣、原(yuan)(yuan)料油和(he)催(cui)化劑充分接觸而(er)完成加氫(qing)反(fan)應(ying)過程。沸騰床工藝可以(yi)處(chu)理金屬含量和(he)殘炭(tan)值較高(gao)的原(yuan)(yuan)料（如減壓渣油），并可使(shi)重油深度轉(zhuan)化；但反(fan)應(ying)溫度較高(gao)，一般在400～450℃范圍內。此種工藝比較復雜，國(guo)內尚(shang)未工業化。
3. 懸(xuan)浮床（漿液床）
加氫(qing)工(gong)藝(yi) 懸(xuan)浮床工(gong)藝(yi)是為(wei)了適應非常劣質的原(yuan)料而重(zhong)新得到重(zhong)視的一種加氫(qing)工(gong)藝(yi)。其(qi)原(yuan)理與(yu)沸(fei)騰床相類似(si)，其(qi)基本流(liu)(liu)程是以細(xi)粉狀(zhuang)催化(hua)(hua)劑(ji)與(yu)原(yuan)料預先混合，再與(yu)氫(qing)氣一起(qi)進入反(fan)應器自(zi)下而上(shang)流(liu)(liu)動，催化(hua)(hua)劑(ji)懸(xuan)浮于液相中，進行(xing)加氫(qing)裂化(hua)(hua)反(fan)應，催化(hua)(hua)劑(ji)隨著反(fan)應產物一起(qi)從反(fan)應器頂部(bu)流(liu)(liu)出。該裝置能加工(gong)各種重(zhong)質原(yuan)油(you)(you)和普(pu)通原(yuan)油(you)(you)渣油(you)(you)，但裝置投資大。該工(gong)藝(yi)目(mu)前在(zai)國內尚屬研究開發(fa)階段。
典型加氫裂化裝置的工藝流程(cheng)如(ru)圖(tu)2.9所示。
原(yuan)料油(you)以常溫(wen)、低壓條件進(jin)(jin)入裝置(zhi)(zhi)，經過過濾、脫水等，進(jin)(jin)入換(huan)(huan)熱(re)(re)器逐次換(huan)(huan)熱(re)(re)，然(ran)后(hou)(hou)通過高(gao)(gao)壓原(yuan)料油(you)泵(beng)加(jia)壓。氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)以常溫(wen)、低壓條件進(jin)(jin)入裝置(zhi)(zhi)，然(ran)后(hou)(hou)通過新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓縮機，逐級進(jin)(jin)行加(jia)壓。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)壓縮機一(yi)般為(wei)(wei)大型往復式(shi)壓縮機。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)幾乎不含硫化氫(qing)(qing)(qing)等腐蝕(shi)介質。高(gao)(gao)壓新(xin)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)與(yu)(yu)循(xun)環氫(qing)(qing)(qing)混(hun)合在一(yi)起與(yu)(yu)反應(ying)(ying)流出物進(jin)(jin)行換(huan)(huan)熱(re)(re)。從(cong)加(jia)熱(re)(re)爐出來(lai)的高(gao)(gao)壓氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)與(yu)(yu)高(gao)(gao)壓原(yuan)料油(you)混(hun)合，一(yi)起進(jin)(jin)入加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反應(ying)(ying)器進(jin)(jin)行加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反應(ying)(ying)。此(ci)流程(cheng)稱(cheng)為(wei)(wei)爐后(hou)(hou)混(hun)氫(qing)(qing)(qing)。有(you)些生產裝置(zhi)(zhi)則是采用原(yuan)料油(you)與(yu)(yu)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)先混(hun)合然(ran)后(hou)(hou)一(yi)起進(jin)(jin)加(jia)熱(re)(re)爐加(jia)熱(re)(re)的流程(cheng)，稱(cheng)為(wei)(wei)爐前混(hun)氫(qing)(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)加(jia)氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)為放熱反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)需要在不(bu)同的(de)(de)(de)(de)位置通(tong)入(ru)高壓冷氫(qing)，以控制(zhi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫(wen)度。加(jia)氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)采用的(de)(de)(de)(de)催化劑需要硫(liu)(liu)(liu)(liu)維持其活(huo)性，因此(ci)即(ji)使原(yuan)料(liao)油(you)(you)中不(bu)含硫(liu)(liu)(liu)(liu)化氫(qing)等(deng)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化物(wu)，要通(tong)過(guo)催化劑的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化而維持反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)里面有(you)一定的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)含量(liang)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)在加(jia)氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件(jian)下與(yu)氫(qing)氣(qi)(qi)結合(he)(he)生(sheng)產(chan)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化氫(qing)。當原(yuan)料(liao)油(you)(you)中含有(you)氮的(de)(de)(de)(de)情況下，氮會與(yu)氫(qing)氣(qi)(qi)發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)氨。因此(ci)，從(cong)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)流(liu)出的(de)(de)(de)(de)混合(he)(he)物(wu)（稱為反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)出物(wu)）富含氫(qing)氣(qi)(qi)和硫(liu)(liu)(liu)(liu)化氫(qing)，有(you)時候也含一定量(liang)的(de)(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)出物(wu)通(tong)過(guo)換熱器(qi)(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)行(xing)(xing)換熱降溫(wen)，然(ran)(ran)后再通(tong)過(guo)高壓空(kong)冷器(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)一步降溫(wen)至露點以下，進(jin)(jin)入(ru)高壓分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)行(xing)(xing)富余氫(qing)氣(qi)(qi)和反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)物(wu)的(de)(de)(de)(de)分(fen)離(li)(li)。分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)頂部(bu)排除的(de)(de)(de)(de)循環(huan)氫(qing)進(jin)(jin)入(ru)循環(huan)氫(qing)壓縮(suo)機加(jia)壓后循環(huan)使用，分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)排除的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)物(wu)經降壓后進(jin)(jin)入(ru)后續的(de)(de)(de)(de)分(fen)餾部(bu)分(fen)進(jin)(jin)行(xing)(xing)不(bu)同燃料(liao)油(you)(you)的(de)(de)(de)(de)分(fen)割。從(cong)分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)循環(huan)氫(qing)富含硫(liu)(liu)(liu)(liu)化氫(qing)，有(you)時候會對其先脫硫(liu)(liu)(liu)(liu)然(ran)(ran)后再循環(huan)使用。分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)還會排出富含硫(liu)(liu)(liu)(liu)化氫(qing)的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性水(shui)等(deng)，酸(suan)性水(shui)經降壓后進(jin)(jin)入(ru)全廠的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性水(shui)汽提裝置進(jin)(jin)行(xing)(xing)處理。
三、介(jie)質特點
加氫(qing)裂化裝置中包(bao)含的特殊的介質有(you)氫(qing)氣、硫(liu)化氫(qing)、連多硫(liu)酸、二硫(liu)化碳等。
氫(qing)與氟的(de)混(hun)(hun)合物在低溫和黑暗環境下就能發生(sheng)自(zi)發性爆炸(zha)，與氯的(de)混(hun)(hun)合比為(wei)1：1時，在光照下也可爆炸(zha)，氫(qing)氣被列為(wei)甲(jia)類易燃(ran)氣體，屬(shu)于(yu)易燃(ran)、易爆介質。氫(qing)原子能夠被金屬(shu)吸附(fu)并滲入金屬(shu)內部(bu)，給(gei)金屬(shu)帶來(lai)一系(xi)列的(de)影響，如氫(qing)脆(cui)、氫(qing)鼓包(bao)。在一定(ding)的(de)溫度和壓力(li)條件下，氫(qing)氣可與金屬(shu)中的(de)碳發生(sheng)化學(xue)反應，生(sheng)產甲(jia)烷，并引(yin)起金屬(shu)開裂(lie)或(huo)鼓包(bao)。氫(qing)氣極(ji)易從設備(bei)、管道(dao)元(yuan)件的(de)連接處逸散出去(qu)，給(gei)設備(bei)、管道(dao)元(yuan)件的(de)密封增加難度。
硫化氫正常情況下是一(yi)種易(yi)燃的酸性氣體，濃度低時(shi)帶惡臭，氣味如(ru)臭雞(ji)蛋，濃度高時(shi)反而沒有氣味，因為高濃度的硫化氫可以麻痹嗅覺(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。
二硫化碳(tan)是一(yi)種無(wu)色(se)(se)或(huo)淡黃色(se)(se)透(tou)明液(ye)體，有刺激性氣味，易揮發，不(bu)溶于水，溶于乙醇、乙醚等多數有機(ji)溶劑(ji)。二硫化碳(tan)具(ju)有較高(gao)的毒性，為高(gao)度(du)(du)危(wei)害介質。極度(du)(du)易燃，具(ju)刺激性，并且在(zai)高(gao)溫下爆炸殺傷性加倍，高(gao)度(du)(du)危(wei)險(xian)。
四、加氫裂化裝置的(de)配管(guan)設(she)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(qing)反(fan)應器(qi)(qi)是裝(zhuang)置(zhi)中的關鍵設(she)備，工(gong)作條件苛刻(ke)，制(zhi)造(zao)困難，價(jia)格(ge)昂貴。根據(ju)介質是否直接接觸金屬(shu)器(qi)(qi)壁(bi)，分為冷(leng)壁(bi)反(fan)應器(qi)(qi)和熱壁(bi)反(fan)應器(qi)(qi)兩種結(jie)構。反(fan)應器(qi)(qi)由筒體和內(nei)部結(jie)構兩部分組成(cheng)。
