一、裝(zhuang)置簡介
重油(you)輕(qing)質化(hua)基本原理是(shi)改變油(you)品的相對分子(zi)質量和氫(qing)碳(tan)(tan)比(bi)，而改變相對分子(zi)質量和氫(qing)碳(tan)(tan)比(bi)往往是(shi)同時進行的。改變油(you)品的氫(qing)碳(tan)(tan)比(bi)有兩(liang)條(tiao)途徑，一是(shi)脫碳(tan)(tan)，二是(shi)加氫(qing)。
加氫裂(lie)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)于(yu)石油(you)加工過(guo)程的(de)加氫路線，是(shi)在催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑存在下從外(wai)界補入(ru)氫氣以(yi)提(ti)高油(you)品的(de)氫碳比(bi)。加氫裂(lie)化(hua)(hua)(hua)實質(zhi)上是(shi)加氫和(he)催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程的(de)有機(ji)結合(he)(he)，一方面(mian)(mian)能(neng)使重質(zhi)油(you)品通過(guo)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反應轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)為汽油(you)、煤(mei)油(you)和(he)柴油(you)等輕質(zhi)油(you)品，另(ling)一方面(mian)(mian)又可(ke)防(fang)止像催(cui)化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)那樣生成大量(liang)焦炭，而且還可(ke)將原料中的(de)硫、氯、氧化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物雜(za)質(zhi)通過(guo)加氫除(chu)去，使烯(xi)烴飽和(he)。
加(jia)氫(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)不僅能夠提高原油的收率，而且可獲得高質(zhi)量(liang)的輕(qing)質(zhi)燃(ran)料(liao)油。現代化的煉油廠(chang)無不把加(jia)氫(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)列為(wei)必上項(xiang)目。根據(ju)原料(liao)油的不同(tong)，預期獲得的產(chan)品類(lei)型不同(tong)。加(jia)氫(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)為(wei)加(jia)氫(qing)精制裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、加(jia)氫(qing)脫硫(liu)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、加(jia)氫(qing)裂(lie)化裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、潤(run)滑(hua)油加(jia)氫(qing)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)等類(lei)型。這里介紹加(jia)氫(qing)裂(lie)化裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)。
加氫(qing)裂(lie)化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)的(de)(de)原料(liao)油主要是上(shang)游裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)如常減壓、催化(hua)、焦化(hua)的(de)(de)重質(zhi)餾分油、渣(zha)油或其混(hun)合(he)物。這些重質(zhi)油在(zai)(zai)一定的(de)(de)壓力、溫度條件下，并(bing)在(zai)(zai)催化(hua)劑的(de)(de)作用(yong)下與氫(qing)氣發生化(hua)學反應，從而達到使重質(zhi)油變(bian)為優質(zhi)輕質(zhi)燃料(liao)油的(de)(de)目的(de)(de)。加氫(qing)裂(lie)化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)的(de)(de)產品(pin)主要有高級汽(qi)油、航(hang)空煤(mei)油、低凝(ning)固點(dian)柴油、石腦油等。
原料：重(zhong)質油(you)(you)(you)(you)等。產品：輕質油(you)(you)(you)(you)（汽油(you)(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)或催化(hua)裂(lie)化(hua)、裂(lie)解制烯烴的原料）。
二、典型加(jia)氫裂化裝置的工藝及(ji)特點
加氫裂化(hua)裝置(zhi)生產流程(cheng)，按反應器中催化(hua)劑(ji)所(suo)處的狀(zhuang)態(tai)不同(tong)，可分為固定床(chuang)、沸(fei)騰床(chuang)和懸浮床(chuang)等幾種。
1. 固定床(chuang)加(jia)氫裂(lie)化(hua)
固定床(chuang)(chuang)是指(zhi)將顆(ke)粒狀的(de)催化(hua)(hua)劑(ji)放置在(zai)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器內，形成靜態催化(hua)(hua)劑(ji)床(chuang)(chuang)層。原料油和氫氣(qi)經升(sheng)溫、升(sheng)壓(ya)達到反(fan)(fan)應(ying)(ying)條件后進(jin)入反(fan)(fan)應(ying)(ying)系統，先進(jin)行加氫精制以(yi)除(chu)去硫、氮(dan)、氧(yang)雜質和二烯烴，再進(jin)行加氫裂化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)產物經降(jiang)溫、分(fen)離、降(jiang)壓(ya)和分(fen)餾后，目的(de)產品送(song)出(chu)裝(zhuang)置，分(fen)離出(chu)含氫較高（80％，90％）的(de)氣(qi)體，作為循環(huan)氫使(shi)用。未(wei)轉(zhuan)化(hua)(hua)油（稱尾油）可以(yi)部分(fen)循環(huan)、全(quan)部循環(huan)或不循環(huan)一次通過。
2. 沸騰床加氫裂化
沸(fei)騰(teng)床(chuang)（又稱膨脹床(chuang)）工(gong)(gong)藝是借助于(yu)流體流速帶動具有一(yi)定(ding)顆粒度(du)的催(cui)化劑運(yun)動，形成(cheng)氣、液(ye)、固三相(xiang)床(chuang)層，從而使氫氣、原料油(you)和(he)催(cui)化劑充分(fen)接觸而完成(cheng)加氫反(fan)應(ying)過程。沸(fei)騰(teng)床(chuang)工(gong)(gong)藝可以(yi)處理金屬含量(liang)和(he)殘炭值(zhi)較高的原料（如減壓(ya)渣油(you)），并(bing)可使重油(you)深度(du)轉化；但反(fan)應(ying)溫(wen)度(du)較高，一(yi)般在400～450℃范(fan)圍內。此(ci)種工(gong)(gong)藝比較復雜(za)，國內尚未工(gong)(gong)業化。
3. 懸浮床（漿(jiang)液床）
加(jia)(jia)氫(qing)工(gong)藝(yi) 懸(xuan)浮床工(gong)藝(yi)是(shi)為(wei)了(le)適應(ying)非(fei)常劣質(zhi)的(de)原(yuan)(yuan)料而重(zhong)新得到重(zhong)視(shi)的(de)一(yi)種(zhong)加(jia)(jia)氫(qing)工(gong)藝(yi)。其(qi)原(yuan)(yuan)理(li)與沸騰(teng)床相(xiang)類似，其(qi)基本流程是(shi)以細粉狀(zhuang)催化劑與原(yuan)(yuan)料預先混(hun)合，再(zai)與氫(qing)氣一(yi)起進(jin)入反(fan)應(ying)器自(zi)下(xia)而上流動，催化劑懸(xuan)浮于液相(xiang)中，進(jin)行(xing)加(jia)(jia)氫(qing)裂化反(fan)應(ying)，催化劑隨著(zhu)反(fan)應(ying)產物(wu)一(yi)起從反(fan)應(ying)器頂(ding)部流出。該(gai)(gai)裝置(zhi)能加(jia)(jia)工(gong)各種(zhong)重(zhong)質(zhi)原(yuan)(yuan)油和普(pu)通原(yuan)(yuan)油渣油，但(dan)裝置(zhi)投資(zi)大(da)。該(gai)(gai)工(gong)藝(yi)目前在國內(nei)尚屬研究開(kai)發階段。
典型加氫裂化裝置的工藝流程(cheng)如圖2.9所示。
原(yuan)料油以(yi)(yi)常(chang)溫(wen)、低壓條件進(jin)(jin)入裝(zhuang)置(zhi)，經過過濾(lv)、脫(tuo)水等(deng)，進(jin)(jin)入換熱器(qi)逐次換熱，然(ran)后通過高(gao)(gao)壓原(yuan)料油泵加(jia)(jia)(jia)壓。氫(qing)(qing)氣以(yi)(yi)常(chang)溫(wen)、低壓條件進(jin)(jin)入裝(zhuang)置(zhi)，然(ran)后通過新(xin)氫(qing)(qing)壓縮機，逐級進(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)(jia)壓。新(xin)氫(qing)(qing)壓縮機一(yi)般為大型(xing)往復式壓縮機。新(xin)氫(qing)(qing)氣幾乎不含硫化(hua)氫(qing)(qing)等(deng)腐蝕介質(zhi)。高(gao)(gao)壓新(xin)氫(qing)(qing)氣與(yu)(yu)循環氫(qing)(qing)混合在一(yi)起(qi)(qi)與(yu)(yu)反應流出(chu)物(wu)進(jin)(jin)行(xing)換熱。從(cong)加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)出(chu)來的(de)(de)高(gao)(gao)壓氫(qing)(qing)氣與(yu)(yu)高(gao)(gao)壓原(yuan)料油混合，一(yi)起(qi)(qi)進(jin)(jin)入加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)反應器(qi)進(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)反應。此流程(cheng)稱為爐(lu)后混氫(qing)(qing)。有些生產裝(zhuang)置(zhi)則是采用原(yuan)料油與(yu)(yu)氫(qing)(qing)氣先混合然(ran)后一(yi)起(qi)(qi)進(jin)(jin)加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)加(jia)(jia)(jia)熱的(de)(de)流程(cheng)，稱為爐(lu)前混氫(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)行(xing)(xing)的(de)加氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)為放熱反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)需(xu)要(yao)在不(bu)同的(de)位置通入(ru)(ru)(ru)(ru)高(gao)壓(ya)(ya)冷氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，以(yi)控制反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)溫度。加氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)采(cai)用的(de)催(cui)化劑需(xu)要(yao)硫(liu)(liu)維持(chi)(chi)其活(huo)性(xing)，因此(ci)即使原料油中(zhong)不(bu)含(han)(han)硫(liu)(liu)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)等(deng)硫(liu)(liu)化物(wu)(wu)(wu)，要(yao)通過催(cui)化劑的(de)硫(liu)(liu)化而(er)維持(chi)(chi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)里面(mian)有(you)一定的(de)硫(liu)(liu)含(han)(han)量。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)硫(liu)(liu)在加氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)條(tiao)件下與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣結合生產硫(liu)(liu)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。當原料油中(zhong)含(han)(han)有(you)氮的(de)情況下，氮會(hui)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣發(fa)生反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)產生氨。因此(ci)，從(cong)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)流(liu)出的(de)混合物(wu)(wu)(wu)（稱(cheng)為反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)流(liu)出物(wu)(wu)(wu)）富(fu)含(han)(han)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣和硫(liu)(liu)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，有(you)時(shi)候也含(han)(han)一定量的(de)氨。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)流(liu)出物(wu)(wu)(wu)通過換熱器(qi)(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)行(xing)(xing)換熱降(jiang)溫，然(ran)(ran)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)再(zai)通過高(gao)壓(ya)(ya)空(kong)冷器(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)一步降(jiang)溫至露(lu)點以(yi)下，進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)(ru)高(gao)壓(ya)(ya)分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)行(xing)(xing)富(fu)余(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣和反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生成物(wu)(wu)(wu)的(de)分(fen)離(li)。分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)頂(ding)部(bu)排(pai)除(chu)(chu)的(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)(ru)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮機(ji)加壓(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)循(xun)環(huan)使用，分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)排(pai)除(chu)(chu)的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生成物(wu)(wu)(wu)經降(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)(ru)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)續的(de)分(fen)餾部(bu)分(fen)進(jin)(jin)行(xing)(xing)不(bu)同燃料油的(de)分(fen)割。從(cong)分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)出來的(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)富(fu)含(han)(han)硫(liu)(liu)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，有(you)時(shi)候會(hui)對其先脫(tuo)硫(liu)(liu)然(ran)(ran)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)再(zai)循(xun)環(huan)使用。分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)還會(hui)排(pai)出富(fu)含(han)(han)硫(liu)(liu)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)酸(suan)性(xing)水(shui)等(deng)，酸(suan)性(xing)水(shui)經降(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)(ru)全廠的(de)酸(suan)性(xing)水(shui)汽提裝置進(jin)(jin)行(xing)(xing)處理。
三、介質特(te)點(dian)
加(jia)氫(qing)裂化裝(zhuang)置中包含的特殊的介質有氫(qing)氣、硫化氫(qing)、連(lian)多硫酸、二硫化碳等。
氫(qing)與氟的混合物在(zai)(zai)低(di)溫(wen)和黑暗環境下就能發(fa)(fa)生自發(fa)(fa)性爆炸，與氯的混合比(bi)為1：1時，在(zai)(zai)光照下也可爆炸，氫(qing)氣(qi)(qi)被列為甲(jia)類(lei)易(yi)(yi)燃氣(qi)(qi)體，屬(shu)于易(yi)(yi)燃、易(yi)(yi)爆介質。氫(qing)原子能夠(gou)被金(jin)(jin)屬(shu)吸附并(bing)滲入金(jin)(jin)屬(shu)內部，給(gei)(gei)金(jin)(jin)屬(shu)帶來一系列的影響，如(ru)氫(qing)脆、氫(qing)鼓(gu)包。在(zai)(zai)一定的溫(wen)度和壓力條(tiao)件下，氫(qing)氣(qi)(qi)可與金(jin)(jin)屬(shu)中的碳發(fa)(fa)生化學反應，生產甲(jia)烷，并(bing)引(yin)起(qi)金(jin)(jin)屬(shu)開裂(lie)或鼓(gu)包。氫(qing)氣(qi)(qi)極易(yi)(yi)從設備、管道元件的連接處(chu)逸散出去，給(gei)(gei)設備、管道元件的密封增加難度。
硫化(hua)氫正常情況下是一種易燃的酸性(xing)氣(qi)(qi)體，濃度(du)低時(shi)(shi)帶惡臭，氣(qi)(qi)味如臭雞(ji)蛋，濃度(du)高時(shi)(shi)反(fan)而沒有氣(qi)(qi)味，因為(wei)高濃度(du)的硫化(hua)氫可(ke)以(yi)麻(ma)痹(bi)嗅(xiu)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(ao)氏體不(bu)銹(xiu)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。
二硫(liu)化(hua)碳是一種無色或淡黃色透明液體(ti)，有刺激性(xing)(xing)氣味，易揮發，不溶(rong)于(yu)水，溶(rong)于(yu)乙醇(chun)、乙醚等多(duo)數(shu)有機溶(rong)劑。二硫(liu)化(hua)碳具(ju)有較高的毒性(xing)(xing)，為高度危害(hai)介質。極(ji)度易燃，具(ju)刺激性(xing)(xing)，并且在(zai)高溫下爆炸殺傷性(xing)(xing)加倍(bei)，高度危險。
四、加(jia)氫(qing)裂化(hua)裝置的配(pei)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(ying)器是裝置中(zhong)的關鍵設(she)備，工(gong)作條件(jian)苛(ke)刻，制造困(kun)難(nan)，價(jia)格昂(ang)貴。根(gen)據介質(zhi)是否直接(jie)接(jie)觸金屬器壁，分為(wei)冷壁反(fan)應(ying)器和熱(re)壁反(fan)應(ying)器兩(liang)種結(jie)構(gou)。反(fan)應(ying)器由筒(tong)體和內(nei)部(bu)結(jie)構(gou)兩(liang)部(bu)分組成(cheng)。
