一、裝置簡介
重油(you)輕質化基本原理(li)是(shi)改變油(you)品(pin)的相對(dui)分(fen)子質量和氫(qing)碳(tan)比，而改變相對(dui)分(fen)子質量和氫(qing)碳(tan)比往往是(shi)同(tong)時進行的。改變油(you)品(pin)的氫(qing)碳(tan)比有兩(liang)條途(tu)徑，一(yi)是(shi)脫碳(tan)，二(er)是(shi)加(jia)氫(qing)。
加氫(qing)(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)屬于石油(you)(you)加工過(guo)程的(de)加氫(qing)(qing)路線，是在催化(hua)(hua)劑存在下從外(wai)界補入(ru)氫(qing)(qing)氣以提高(gao)油(you)(you)品的(de)氫(qing)(qing)碳比。加氫(qing)(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)實質(zhi)上是加氫(qing)(qing)和催化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)過(guo)程的(de)有機結合(he)，一方面(mian)能使(shi)重質(zhi)油(you)(you)品通過(guo)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)反應轉化(hua)(hua)為汽油(you)(you)、煤油(you)(you)和柴油(you)(you)等輕質(zhi)油(you)(you)品，另一方面(mian)又可(ke)防止像催化(hua)(hua)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)那樣生成大量焦炭(tan)，而且還可(ke)將原料中的(de)硫(liu)、氯、氧化(hua)(hua)合(he)物雜(za)質(zhi)通過(guo)加氫(qing)(qing)除去，使(shi)烯烴(jing)飽(bao)和。
加(jia)(jia)(jia)氫(qing)處(chu)(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)不(bu)僅能夠提高原油的收率(lv)，而(er)且可獲(huo)得高質(zhi)量的輕質(zhi)燃(ran)料(liao)油。現代化(hua)的煉(lian)油廠無不(bu)把加(jia)(jia)(jia)氫(qing)處(chu)(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)列(lie)為(wei)必(bi)上(shang)項目。根據原料(liao)油的不(bu)同，預期獲(huo)得的產品類型不(bu)同。加(jia)(jia)(jia)氫(qing)處(chu)(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)分為(wei)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)精制(zhi)裝(zhuang)置(zhi)、加(jia)(jia)(jia)氫(qing)脫硫(liu)裝(zhuang)置(zhi)、加(jia)(jia)(jia)氫(qing)裂(lie)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)、潤滑油加(jia)(jia)(jia)氫(qing)裝(zhuang)置(zhi)等類型。這里介紹加(jia)(jia)(jia)氫(qing)裂(lie)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)。
加氫(qing)裂化裝(zhuang)(zhuang)置的(de)原料油(you)(you)(you)主要是上游裝(zhuang)(zhuang)置如常減壓、催(cui)化、焦化的(de)重質餾分油(you)(you)(you)、渣油(you)(you)(you)或(huo)其混合物。這些重質油(you)(you)(you)在(zai)一定(ding)的(de)壓力、溫度條件下(xia)，并在(zai)催(cui)化劑的(de)作(zuo)用下(xia)與(yu)氫(qing)氣發生化學反應，從(cong)而(er)達到(dao)使重質油(you)(you)(you)變(bian)為優質輕(qing)質燃料油(you)(you)(you)的(de)目的(de)。加氫(qing)裂化裝(zhuang)(zhuang)置的(de)產(chan)品主要有高級(ji)汽油(you)(you)(you)、航(hang)空煤油(you)(you)(you)、低凝固點柴油(you)(you)(you)、石(shi)腦油(you)(you)(you)等。
原料(liao)：重質(zhi)油等。產品：輕(qing)質(zhi)油（汽油、煤油、柴油或(huo)催(cui)化(hua)裂化(hua)、裂解制(zhi)烯烴的原料(liao)）。
二、典型(xing)加氫裂(lie)化裝置的工藝及特(te)點(dian)
加氫裂(lie)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)生(sheng)產流程，按反應(ying)器(qi)中催化(hua)劑所處(chu)的(de)狀態不(bu)同，可分為固定床、沸騰床和(he)懸浮床等幾種。
1. 固(gu)定床(chuang)加氫裂化
固(gu)定床(chuang)是(shi)指將(jiang)顆粒狀的催化劑放置在(zai)反(fan)應(ying)器(qi)內，形(xing)成靜態催化劑床(chuang)層。原料油和氫氣經升溫、升壓達到反(fan)應(ying)條件(jian)后(hou)進入反(fan)應(ying)系統，先進行加氫精制以(yi)除去硫(liu)、氮、氧雜質和二烯烴，再進行加氫裂化反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)產(chan)物經降(jiang)溫、分(fen)離(li)、降(jiang)壓和分(fen)餾后(hou)，目的產(chan)品送出裝(zhuang)置，分(fen)離(li)出含氫較(jiao)高（80％，90％）的氣體，作為(wei)循(xun)環氫使(shi)用(yong)。未(wei)轉(zhuan)化油（稱尾油）可以(yi)部(bu)分(fen)循(xun)環、全(quan)部(bu)循(xun)環或不循(xun)環一次(ci)通過。
2. 沸騰(teng)床(chuang)加(jia)氫裂化
沸(fei)騰床(chuang)（又稱膨脹床(chuang)）工(gong)(gong)藝是借助于流體(ti)流速帶動(dong)具有一定(ding)顆粒度(du)的催化(hua)(hua)劑運動(dong)，形成氣、液、固三相(xiang)床(chuang)層，從而使氫氣、原料(liao)油(you)和催化(hua)(hua)劑充分接(jie)觸(chu)而完成加氫反(fan)應(ying)過程。沸(fei)騰床(chuang)工(gong)(gong)藝可以處理金屬含量和殘炭值較(jiao)(jiao)高(gao)的原料(liao)（如減壓渣油(you)），并可使重油(you)深度(du)轉(zhuan)化(hua)(hua)；但(dan)反(fan)應(ying)溫度(du)較(jiao)(jiao)高(gao)，一般在400～450℃范圍內(nei)。此(ci)種工(gong)(gong)藝比較(jiao)(jiao)復雜，國內(nei)尚未工(gong)(gong)業(ye)化(hua)(hua)。
3. 懸浮(fu)床（漿液床）
加(jia)氫工(gong)(gong)藝 懸浮床工(gong)(gong)藝是為(wei)了適應(ying)(ying)非常劣質的原(yuan)料而(er)重(zhong)(zhong)新得到(dao)重(zhong)(zhong)視的一種(zhong)加(jia)氫工(gong)(gong)藝。其原(yuan)理(li)與(yu)沸騰床相類(lei)似，其基本流程是以細(xi)粉狀催化劑(ji)與(yu)原(yuan)料預(yu)先混合，再與(yu)氫氣一起(qi)進(jin)入反(fan)應(ying)(ying)器(qi)自下而(er)上流動，催化劑(ji)懸浮于液相中，進(jin)行加(jia)氫裂化反(fan)應(ying)(ying)，催化劑(ji)隨著反(fan)應(ying)(ying)產物一起(qi)從反(fan)應(ying)(ying)器(qi)頂部流出。該裝置能加(jia)工(gong)(gong)各(ge)種(zhong)重(zhong)(zhong)質原(yuan)油(you)和普通原(yuan)油(you)渣(zha)油(you)，但裝置投(tou)資(zi)大(da)。該工(gong)(gong)藝目前在(zai)國內尚(shang)屬研究開發階段。
典型加氫裂(lie)化裝置的工藝流程如圖2.9所示。
原(yuan)料油以(yi)常(chang)(chang)溫、低壓條件進(jin)入(ru)裝置，經過過濾(lv)、脫(tuo)水等，進(jin)入(ru)換熱(re)(re)(re)器逐次換熱(re)(re)(re)，然(ran)后通(tong)過高(gao)壓原(yuan)料油泵加壓。氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)以(yi)常(chang)(chang)溫、低壓條件進(jin)入(ru)裝置，然(ran)后通(tong)過新氫(qing)(qing)(qing)壓縮(suo)(suo)機，逐級進(jin)行(xing)加壓。新氫(qing)(qing)(qing)壓縮(suo)(suo)機一(yi)(yi)般為(wei)大型往復(fu)式(shi)壓縮(suo)(suo)機。新氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)幾(ji)乎不(bu)含硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)等腐蝕介質。高(gao)壓新氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)與(yu)循環氫(qing)(qing)(qing)混合在一(yi)(yi)起與(yu)反(fan)應流出物進(jin)行(xing)換熱(re)(re)(re)。從加熱(re)(re)(re)爐出來(lai)的高(gao)壓氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)與(yu)高(gao)壓原(yuan)料油混合，一(yi)(yi)起進(jin)入(ru)加氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應器進(jin)行(xing)加氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應。此流程稱為(wei)爐后混氫(qing)(qing)(qing)。有些(xie)生產(chan)裝置則是采用(yong)原(yuan)料油與(yu)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)先(xian)混合然(ran)后一(yi)(yi)起進(jin)加熱(re)(re)(re)爐加熱(re)(re)(re)的流程，稱為(wei)爐前混氫(qing)(qing)(qing)。
在(zai)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)內進(jin)(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)加氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)為放熱(re)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)，故反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)需要在(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)位(wei)置通(tong)入(ru)(ru)高(gao)壓(ya)冷(leng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，以控制反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)溫度。加氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)劑需要硫(liu)(liu)維持其活性(xing)，因(yin)此(ci)即(ji)使原料(liao)油中(zhong)不(bu)含(han)(han)(han)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)等硫(liu)(liu)化(hua)物(wu)，要通(tong)過催(cui)化(hua)劑的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)化(hua)而維持反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)里面有一定的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)含(han)(han)(han)量(liang)。反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)在(zai)加氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)條件下(xia)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)結合(he)生(sheng)產(chan)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)。當原料(liao)油中(zhong)含(han)(han)(han)有氮(dan)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，氮(dan)會與氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)發生(sheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)產(chan)生(sheng)氨。因(yin)此(ci)，從反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)底(di)(di)部(bu)流(liu)(liu)出(chu)的(de)(de)(de)混合(he)物(wu)（稱為反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)流(liu)(liu)出(chu)物(wu)）富含(han)(han)(han)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)和(he)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，有時候也含(han)(han)(han)一定量(liang)的(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)流(liu)(liu)出(chu)物(wu)通(tong)過換(huan)熱(re)器(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)行(xing)(xing)換(huan)熱(re)降溫，然(ran)(ran)后(hou)再(zai)通(tong)過高(gao)壓(ya)空冷(leng)器(qi)(qi)進(jin)(jin)一步降溫至露點(dian)以下(xia)，進(jin)(jin)入(ru)(ru)高(gao)壓(ya)分(fen)離(li)器(qi)(qi)，進(jin)(jin)行(xing)(xing)富余氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)和(he)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成物(wu)的(de)(de)(de)分(fen)離(li)。分(fen)離(li)器(qi)(qi)頂部(bu)排除的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入(ru)(ru)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)縮機加壓(ya)后(hou)循(xun)環(huan)(huan)使用(yong)(yong)，分(fen)離(li)器(qi)(qi)底(di)(di)部(bu)排除的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成物(wu)經降壓(ya)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)(ru)后(hou)續的(de)(de)(de)分(fen)餾部(bu)分(fen)進(jin)(jin)行(xing)(xing)不(bu)同燃料(liao)油的(de)(de)(de)分(fen)割。從分(fen)離(li)器(qi)(qi)出(chu)來的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)富含(han)(han)(han)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，有時候會對(dui)其先(xian)脫硫(liu)(liu)然(ran)(ran)后(hou)再(zai)循(xun)環(huan)(huan)使用(yong)(yong)。分(fen)離(li)器(qi)(qi)底(di)(di)部(bu)還會排出(chu)富含(han)(han)(han)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)酸性(xing)水等，酸性(xing)水經降壓(ya)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)(ru)全(quan)廠的(de)(de)(de)酸性(xing)水汽(qi)提裝置進(jin)(jin)行(xing)(xing)處理。
三、介質特(te)點
加氫(qing)裂化(hua)裝置中(zhong)包含(han)的特殊的介(jie)質有氫(qing)氣、硫(liu)化(hua)氫(qing)、連多硫(liu)酸、二硫(liu)化(hua)碳等。
氫(qing)與(yu)氟的(de)(de)混合物在低溫和黑(hei)暗(an)環境下(xia)就能發生自發性爆炸(zha)，與(yu)氯的(de)(de)混合比為(wei)1：1時，在光照下(xia)也可爆炸(zha)，氫(qing)氣被(bei)列為(wei)甲(jia)類易(yi)燃氣體，屬于易(yi)燃、易(yi)爆介質。氫(qing)原子能夠被(bei)金(jin)(jin)屬吸附并(bing)滲入金(jin)(jin)屬內部，給(gei)金(jin)(jin)屬帶來(lai)一系列的(de)(de)影響(xiang)，如氫(qing)脆、氫(qing)鼓包(bao)。在一定的(de)(de)溫度和壓力條件下(xia)，氫(qing)氣可與(yu)金(jin)(jin)屬中(zhong)的(de)(de)碳發生化學反應，生產甲(jia)烷，并(bing)引起金(jin)(jin)屬開裂或鼓包(bao)。氫(qing)氣極(ji)易(yi)從設備(bei)、管(guan)道元(yuan)件的(de)(de)連接處逸(yi)散出(chu)去(qu)，給(gei)設備(bei)、管(guan)道元(yuan)件的(de)(de)密封(feng)增(zeng)加難(nan)度。
硫化氫正常情況下是一種易燃的酸性氣體，濃(nong)(nong)度低時帶(dai)惡(e)臭，氣味如臭雞(ji)蛋，濃(nong)(nong)度高時反(fan)而沒有氣味，因為高濃(nong)(nong)度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(ao)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)化碳是一種無色(se)或淡黃色(se)透明液體，有刺激性(xing)氣味，易(yi)揮發，不溶(rong)于水(shui)，溶(rong)于乙醇、乙醚等多數有機(ji)溶(rong)劑。二(er)硫(liu)化碳具有較(jiao)高的毒(du)性(xing)，為高度危(wei)害(hai)介質(zhi)。極度易(yi)燃，具刺激性(xing)，并且(qie)在高溫下爆炸殺(sha)傷性(xing)加倍，高度危(wei)險。
四、加(jia)氫裂化(hua)裝置的配管設(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(jia)氫(qing)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)是(shi)(shi)裝置中的關(guan)鍵設備，工作條(tiao)件苛刻，制造困難(nan)，價格昂(ang)貴。根據介(jie)質是(shi)(shi)否(fou)直接接觸(chu)金屬器(qi)(qi)壁(bi)，分(fen)為冷壁(bi)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)和熱(re)壁(bi)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)兩(liang)種結(jie)構(gou)。反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)由筒(tong)體和內部(bu)(bu)結(jie)構(gou)兩(liang)部(bu)(bu)分(fen)組成(cheng)。
