一、裝置簡(jian)介(jie)
重油輕質(zhi)化基本(ben)原理(li)是(shi)改變油品的相對(dui)分(fen)子質(zhi)量(liang)和(he)氫(qing)(qing)碳(tan)比，而(er)改變相對(dui)分(fen)子質(zhi)量(liang)和(he)氫(qing)(qing)碳(tan)比往(wang)往(wang)是(shi)同時進行(xing)的。改變油品的氫(qing)(qing)碳(tan)比有兩條途徑，一是(shi)脫碳(tan)，二(er)是(shi)加(jia)氫(qing)(qing)。
加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂(lie)化(hua)屬于石(shi)油(you)加(jia)(jia)工(gong)過(guo)程的(de)(de)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)路線，是(shi)在催化(hua)劑存在下從外界補入氫(qing)(qing)氣以(yi)提高(gao)油(you)品(pin)(pin)的(de)(de)氫(qing)(qing)碳比。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂(lie)化(hua)實質(zhi)上(shang)是(shi)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)和催化(hua)裂(lie)化(hua)過(guo)程的(de)(de)有機結合，一(yi)方面(mian)(mian)能使重(zhong)質(zhi)油(you)品(pin)(pin)通過(guo)裂(lie)化(hua)反(fan)應轉化(hua)為汽油(you)、煤油(you)和柴油(you)等(deng)輕(qing)質(zhi)油(you)品(pin)(pin)，另一(yi)方面(mian)(mian)又可(ke)防止(zhi)像催化(hua)裂(lie)化(hua)那樣(yang)生成大量焦炭，而且還可(ke)將原料中的(de)(de)硫(liu)、氯、氧化(hua)合物雜質(zhi)通過(guo)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)除(chu)去，使烯烴飽和。
加(jia)(jia)(jia)氫(qing)處理(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置不僅能夠提(ti)高原油(you)的收率，而且可(ke)獲得(de)高質(zhi)量的輕質(zhi)燃(ran)料(liao)油(you)。現(xian)代化的煉油(you)廠無不把加(jia)(jia)(jia)氫(qing)處理(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置列為必上項目。根據原料(liao)油(you)的不同，預(yu)期獲得(de)的產品類型(xing)不同。加(jia)(jia)(jia)氫(qing)處理(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置分為加(jia)(jia)(jia)氫(qing)精制裝(zhuang)(zhuang)置、加(jia)(jia)(jia)氫(qing)脫硫裝(zhuang)(zhuang)置、加(jia)(jia)(jia)氫(qing)裂(lie)化裝(zhuang)(zhuang)置、潤滑油(you)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)裝(zhuang)(zhuang)置等類型(xing)。這里介紹(shao)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)裂(lie)化裝(zhuang)(zhuang)置。
加(jia)氫(qing)裂(lie)化(hua)裝置的(de)原料油(you)(you)(you)主要是上游裝置如(ru)常減壓、催化(hua)、焦化(hua)的(de)重(zhong)質(zhi)(zhi)餾分油(you)(you)(you)、渣(zha)油(you)(you)(you)或(huo)其混合物。這些重(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)(you)(you)在一定(ding)的(de)壓力、溫度條(tiao)件下，并在催化(hua)劑(ji)的(de)作用(yong)下與氫(qing)氣發生化(hua)學(xue)反(fan)應，從而達到使重(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)(you)(you)變為優(you)質(zhi)(zhi)輕質(zhi)(zhi)燃料油(you)(you)(you)的(de)目的(de)。加(jia)氫(qing)裂(lie)化(hua)裝置的(de)產品(pin)主要有(you)高(gao)級(ji)汽油(you)(you)(you)、航空煤油(you)(you)(you)、低凝固(gu)點柴(chai)油(you)(you)(you)、石腦油(you)(you)(you)等(deng)。
原(yuan)料(liao)：重質油等(deng)。產品：輕質油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烴的原(yuan)料(liao)）。
二、典型加氫裂化裝置的(de)工藝(yi)及特(te)點(dian)
加氫裂化(hua)裝置生產流程，按(an)反應器中(zhong)催化(hua)劑所處的狀態不(bu)同，可分(fen)為固定(ding)床、沸(fei)騰床和懸(xuan)浮床等幾種。
1. 固定床加(jia)氫裂化
固(gu)定床是指將顆粒狀的催化劑放置在反應(ying)(ying)(ying)器(qi)內，形(xing)成(cheng)靜態催化劑床層。原料(liao)油(you)和氫(qing)(qing)氣(qi)經升溫(wen)、升壓達到(dao)反應(ying)(ying)(ying)條件(jian)后進(jin)入反應(ying)(ying)(ying)系(xi)統，先進(jin)行(xing)加氫(qing)(qing)精制(zhi)以(yi)(yi)除(chu)去硫、氮、氧(yang)雜(za)質和二烯烴，再進(jin)行(xing)加氫(qing)(qing)裂化反應(ying)(ying)(ying)。反應(ying)(ying)(ying)產物經降溫(wen)、分離(li)、降壓和分餾后，目的產品送出裝(zhuang)置，分離(li)出含氫(qing)(qing)較高（80％，90％）的氣(qi)體，作為循(xun)(xun)環(huan)氫(qing)(qing)使用(yong)。未轉化油(you)（稱尾(wei)油(you)）可以(yi)(yi)部分循(xun)(xun)環(huan)、全部循(xun)(xun)環(huan)或不循(xun)(xun)環(huan)一次通過(guo)。
2. 沸騰床加氫(qing)裂化
沸(fei)騰床（又稱膨脹(zhang)床）工(gong)藝(yi)是借助于流體流速帶(dai)動具有(you)一定(ding)顆(ke)粒(li)度(du)(du)的催化(hua)劑(ji)運動，形成氣(qi)、液、固(gu)三相床層，從而(er)使氫(qing)氣(qi)、原料(liao)油(you)和催化(hua)劑(ji)充(chong)分接觸而(er)完成加(jia)氫(qing)反(fan)應過程。沸(fei)騰床工(gong)藝(yi)可以處理金屬含量(liang)和殘炭(tan)值(zhi)較高的原料(liao)（如減壓渣油(you)），并可使重油(you)深(shen)度(du)(du)轉(zhuan)化(hua)；但反(fan)應溫度(du)(du)較高，一般在400～450℃范圍內(nei)。此種工(gong)藝(yi)比較復雜，國內(nei)尚未工(gong)業化(hua)。
3. 懸浮床（漿液床）
加氫(qing)(qing)工(gong)藝 懸浮(fu)床(chuang)工(gong)藝是為(wei)了適應(ying)非(fei)常劣質的原(yuan)(yuan)料而重(zhong)新(xin)得到重(zhong)視(shi)的一(yi)(yi)種加氫(qing)(qing)工(gong)藝。其(qi)原(yuan)(yuan)理與(yu)(yu)(yu)沸騰床(chuang)相(xiang)類似，其(qi)基本(ben)流(liu)程是以細(xi)粉狀催化劑與(yu)(yu)(yu)原(yuan)(yuan)料預先混合，再與(yu)(yu)(yu)氫(qing)(qing)氣一(yi)(yi)起進(jin)入(ru)反應(ying)器自下而上(shang)流(liu)動，催化劑懸浮(fu)于液相(xiang)中，進(jin)行加氫(qing)(qing)裂化反應(ying)，催化劑隨著反應(ying)產(chan)物一(yi)(yi)起從反應(ying)器頂部流(liu)出。該裝(zhuang)置能加工(gong)各(ge)種重(zhong)質原(yuan)(yuan)油和(he)普通原(yuan)(yuan)油渣油，但裝(zhuang)置投資大(da)。該工(gong)藝目前在國(guo)內尚(shang)屬研究開發階段。
典型加(jia)氫(qing)裂化裝(zhuang)置的工藝流程如圖2.9所示。
原料油(you)以常溫、低壓(ya)(ya)(ya)條件進(jin)入裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，經過過濾、脫(tuo)水等，進(jin)入換熱器(qi)逐次換熱，然(ran)(ran)后(hou)通(tong)過高(gao)壓(ya)(ya)(ya)原料油(you)泵加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)。氫氣以常溫、低壓(ya)(ya)(ya)條件進(jin)入裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，然(ran)(ran)后(hou)通(tong)過新(xin)(xin)氫壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)，逐級進(jin)行加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)。新(xin)(xin)氫壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)一(yi)般為(wei)大(da)型往復式壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)。新(xin)(xin)氫氣幾乎不含(han)硫化氫等腐蝕(shi)介質。高(gao)壓(ya)(ya)(ya)新(xin)(xin)氫氣與循(xun)環(huan)氫混合(he)在一(yi)起(qi)與反(fan)應(ying)流出物(wu)進(jin)行換熱。從加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)(lu)出來的(de)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)氫氣與高(gao)壓(ya)(ya)(ya)原料油(you)混合(he)，一(yi)起(qi)進(jin)入加(jia)(jia)(jia)氫反(fan)應(ying)器(qi)進(jin)行加(jia)(jia)(jia)氫反(fan)應(ying)。此流程稱為(wei)爐(lu)(lu)后(hou)混氫。有些生(sheng)產裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)則是采用(yong)原料油(you)與氫氣先混合(he)然(ran)(ran)后(hou)一(yi)起(qi)進(jin)加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)(lu)加(jia)(jia)(jia)熱的(de)流程，稱為(wei)爐(lu)(lu)前混氫。
在反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器內進(jin)(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)為放熱反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器需(xu)要在不同的(de)(de)(de)(de)位置(zhi)通入(ru)高壓(ya)(ya)(ya)冷氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，以(yi)控制(zhi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器中(zhong)的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)溫(wen)度。加(jia)(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)采用的(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)劑需(xu)要硫(liu)維持其活性(xing)(xing)(xing)，因此即使原料油(you)(you)中(zhong)不含(han)(han)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)等硫(liu)化(hua)(hua)物，要通過催化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)而維持反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器里面(mian)有(you)一定的(de)(de)(de)(de)硫(liu)含(han)(han)量。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器中(zhong)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)在加(jia)(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)條件下與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣結(jie)合(he)生(sheng)(sheng)產(chan)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。當原料油(you)(you)中(zhong)含(han)(han)有(you)氮的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，氮會與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣發生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)(sheng)氨。因此，從反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器底(di)部(bu)流出(chu)的(de)(de)(de)(de)混合(he)物（稱為反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)流出(chu)物）富(fu)含(han)(han)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣和(he)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，有(you)時候(hou)也含(han)(han)一定量的(de)(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)流出(chu)物通過換(huan)熱器逐次進(jin)(jin)(jin)行(xing)換(huan)熱降(jiang)溫(wen)，然后(hou)(hou)(hou)再(zai)通過高壓(ya)(ya)(ya)空冷器進(jin)(jin)(jin)一步(bu)降(jiang)溫(wen)至露點以(yi)下，進(jin)(jin)(jin)入(ru)高壓(ya)(ya)(ya)分(fen)離(li)(li)器，進(jin)(jin)(jin)行(xing)富(fu)余氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣和(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成物的(de)(de)(de)(de)分(fen)離(li)(li)。分(fen)離(li)(li)器頂部(bu)排除(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)(jin)入(ru)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)加(jia)(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)循(xun)環(huan)(huan)使用，分(fen)離(li)(li)器底(di)部(bu)排除(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成物經(jing)降(jiang)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)后(hou)(hou)(hou)續(xu)的(de)(de)(de)(de)分(fen)餾(liu)部(bu)分(fen)進(jin)(jin)(jin)行(xing)不同燃料油(you)(you)的(de)(de)(de)(de)分(fen)割(ge)。從分(fen)離(li)(li)器出(chu)來的(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)富(fu)含(han)(han)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，有(you)時候(hou)會對其先(xian)脫硫(liu)然后(hou)(hou)(hou)再(zai)循(xun)環(huan)(huan)使用。分(fen)離(li)(li)器底(di)部(bu)還會排出(chu)富(fu)含(han)(han)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)(xing)(xing)水(shui)(shui)等，酸(suan)性(xing)(xing)(xing)水(shui)(shui)經(jing)降(jiang)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)全廠的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)(xing)(xing)水(shui)(shui)汽提(ti)裝置(zhi)進(jin)(jin)(jin)行(xing)處理。
三、介質特點(dian)
加氫裂化裝置中包含的特殊的介質有氫氣(qi)、硫(liu)化氫、連(lian)多硫(liu)酸(suan)、二硫(liu)化碳等。
氫(qing)(qing)(qing)與氟的(de)(de)混(hun)合物(wu)在(zai)低(di)溫(wen)和黑暗環(huan)境(jing)下就(jiu)能發生(sheng)自發性(xing)爆炸，與氯的(de)(de)混(hun)合比(bi)為(wei)1：1時(shi)，在(zai)光照下也可爆炸，氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)被列為(wei)甲(jia)類(lei)易燃氣(qi)體，屬于易燃、易爆介質(zhi)。氫(qing)(qing)(qing)原子(zi)能夠被金屬吸附并滲入金屬內部，給(gei)金屬帶來一系列的(de)(de)影響，如氫(qing)(qing)(qing)脆、氫(qing)(qing)(qing)鼓包。在(zai)一定的(de)(de)溫(wen)度(du)和壓力條件下，氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)可與金屬中(zhong)的(de)(de)碳發生(sheng)化學反應，生(sheng)產甲(jia)烷，并引起(qi)金屬開(kai)裂或(huo)鼓包。氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)極(ji)易從(cong)設備、管(guan)道元件的(de)(de)連接處逸散出(chu)去，給(gei)設備、管(guan)道元件的(de)(de)密封增加難度(du)。
硫化氫正(zheng)常情況下是一(yi)種易燃的(de)酸性(xing)氣體(ti)，濃(nong)度低時帶惡臭(chou)，氣味如臭(chou)雞蛋，濃(nong)度高時反而沒有氣味，因為高濃(nong)度的(de)硫化氫可以麻痹嗅覺神(shen)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)硫化碳是一種無色(se)或淡黃色(se)透明液體，有(you)刺激性氣(qi)味(wei)，易揮發，不溶于(yu)水，溶于(yu)乙(yi)醇、乙(yi)醚等(deng)多數有(you)機溶劑。二(er)硫化碳具(ju)有(you)較高(gao)(gao)的毒性，為(wei)高(gao)(gao)度危(wei)害(hai)介質。極度易燃(ran)，具(ju)刺激性，并且在高(gao)(gao)溫下爆炸殺傷性加(jia)倍(bei)，高(gao)(gao)度危(wei)險。
四、加氫裂化裝(zhuang)置的(de)配管(guan)設計
主要是對加熱爐、塔、換(huan)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(gao)壓加氫(qing)反應器(qi)是(shi)裝置中的關(guan)鍵設備，工作條件苛刻，制造困難，價(jia)格昂貴。根據介質是(shi)否直接(jie)接(jie)觸(chu)金屬(shu)器(qi)壁，分(fen)為(wei)冷壁反應器(qi)和(he)熱壁反應器(qi)兩(liang)(liang)種結構。反應器(qi)由(you)筒體和(he)內部結構兩(liang)(liang)部分(fen)組成。
