一(yi)、裝置簡介
重油(you)輕(qing)質化基本原理是改變油(you)品的相對分子質量(liang)和氫(qing)碳比(bi)，而改變相對分子質量(liang)和氫(qing)碳比(bi)往往是同時進行的。改變油(you)品的氫(qing)碳比(bi)有(you)兩(liang)條途徑，一是脫碳，二是加氫(qing)。
加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂化(hua)(hua)屬于石(shi)油(you)加(jia)(jia)工過程的(de)(de)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)路(lu)線，是(shi)在催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)存在下從外界補入氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)以提高油(you)品的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)碳(tan)比。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂化(hua)(hua)實(shi)質上是(shi)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)和催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)過程的(de)(de)有(you)機結(jie)合，一方面能使重(zhong)質油(you)品通(tong)過裂化(hua)(hua)反(fan)應轉化(hua)(hua)為汽油(you)、煤(mei)油(you)和柴油(you)等(deng)輕質油(you)品，另一方面又可防止(zhi)像催(cui)(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)那(nei)樣生(sheng)成(cheng)大(da)量焦(jiao)炭，而且還可將原料(liao)中的(de)(de)硫、氯、氧化(hua)(hua)合物雜質通(tong)過加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)除去，使烯烴飽和。
加(jia)氫(qing)(qing)(qing)處理(li)裝置(zhi)不(bu)僅能夠提高原油(you)的收率，而且(qie)可獲(huo)得高質(zhi)量的輕質(zhi)燃料油(you)。現(xian)代化的煉(lian)油(you)廠無不(bu)把加(jia)氫(qing)(qing)(qing)處理(li)裝置(zhi)列(lie)為(wei)必上項目。根(gen)據原料油(you)的不(bu)同，預期獲(huo)得的產品(pin)類(lei)(lei)型不(bu)同。加(jia)氫(qing)(qing)(qing)處理(li)裝置(zhi)分為(wei)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)精(jing)制裝置(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)(qing)脫硫裝置(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂(lie)化裝置(zhi)、潤滑(hua)油(you)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)裝置(zhi)等類(lei)(lei)型。這(zhe)里介紹加(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂(lie)化裝置(zhi)。
加氫裂化裝(zhuang)置的(de)原料(liao)油(you)(you)主要是(shi)上游裝(zhuang)置如(ru)常減壓、催化、焦化的(de)重質(zhi)(zhi)餾分油(you)(you)、渣油(you)(you)或(huo)其混合物。這些重質(zhi)(zhi)油(you)(you)在(zai)(zai)一定的(de)壓力(li)、溫度(du)條件(jian)下(xia)，并(bing)在(zai)(zai)催化劑的(de)作用下(xia)與氫氣發生(sheng)化學反(fan)應，從而達到(dao)使重質(zhi)(zhi)油(you)(you)變為(wei)優質(zhi)(zhi)輕質(zhi)(zhi)燃料(liao)油(you)(you)的(de)目(mu)的(de)。加氫裂化裝(zhuang)置的(de)產品主要有高級(ji)汽油(you)(you)、航(hang)空煤油(you)(you)、低凝(ning)固(gu)點柴油(you)(you)、石腦油(you)(you)等(deng)。
原(yuan)(yuan)料(liao)：重質油等(deng)。產(chan)品：輕質油（汽油、煤油、柴(chai)油或催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)、裂(lie)解制烯烴的(de)原(yuan)(yuan)料(liao)）。
二(er)、典型加氫裂化裝置的工(gong)藝及特點
加(jia)氫裂化(hua)裝置生產流程(cheng)，按反應器中催化(hua)劑所處的狀態不同，可分為固定床、沸騰床和懸浮床等幾種。
1. 固定床(chuang)加氫裂化
固定床(chuang)是指(zhi)將(jiang)顆粒狀的(de)(de)催化(hua)(hua)劑放置在反應(ying)器內(nei)，形成(cheng)靜(jing)態催化(hua)(hua)劑床(chuang)層。原(yuan)料油和(he)氫(qing)(qing)氣(qi)經升溫(wen)、升壓達到反應(ying)條(tiao)件后(hou)進入反應(ying)系統(tong)，先進行加氫(qing)(qing)精制(zhi)以除(chu)去硫、氮、氧雜質和(he)二烯(xi)烴，再進行加氫(qing)(qing)裂化(hua)(hua)反應(ying)。反應(ying)產物經降(jiang)(jiang)溫(wen)、分離(li)、降(jiang)(jiang)壓和(he)分餾后(hou)，目的(de)(de)產品送(song)出裝置，分離(li)出含氫(qing)(qing)較高（80％，90％）的(de)(de)氣(qi)體，作為循(xun)環氫(qing)(qing)使用(yong)。未轉化(hua)(hua)油（稱尾油）可(ke)以部分循(xun)環、全部循(xun)環或不循(xun)環一次通過(guo)。
2. 沸(fei)騰床加(jia)氫裂(lie)化
沸(fei)騰床(chuang)（又稱膨脹床(chuang)）工(gong)藝是借助于(yu)流體流速帶動(dong)具有一定顆粒度(du)的催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)運(yun)動(dong)，形成氣(qi)、液、固三相床(chuang)層(ceng)，從而使氫(qing)氣(qi)、原料(liao)油和(he)催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)充(chong)分接觸(chu)而完成加(jia)氫(qing)反(fan)(fan)應過程。沸(fei)騰床(chuang)工(gong)藝可以處理金屬含量和(he)殘炭值(zhi)較高的原料(liao)（如減壓渣油），并可使重油深度(du)轉(zhuan)化；但反(fan)(fan)應溫度(du)較高，一般在400～450℃范圍內。此(ci)種(zhong)工(gong)藝比較復雜，國內尚未(wei)工(gong)業化。
3. 懸浮床(chuang)（漿液(ye)床(chuang)）
加(jia)氫工(gong)(gong)藝(yi)(yi) 懸浮床工(gong)(gong)藝(yi)(yi)是為了適應(ying)非常(chang)劣質的原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)而(er)重新得到(dao)重視的一種加(jia)氫工(gong)(gong)藝(yi)(yi)。其(qi)原(yuan)(yuan)理與沸(fei)騰床相(xiang)類似，其(qi)基本流程(cheng)是以細(xi)粉狀催化劑(ji)與原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)預先混合，再與氫氣(qi)一起(qi)進入反應(ying)器(qi)自下而(er)上流動，催化劑(ji)懸浮于(yu)液相(xiang)中(zhong)，進行加(jia)氫裂(lie)化反應(ying)，催化劑(ji)隨著反應(ying)產物一起(qi)從反應(ying)器(qi)頂部流出。該裝(zhuang)置能加(jia)工(gong)(gong)各種重質原(yuan)(yuan)油和(he)普(pu)通原(yuan)(yuan)油渣(zha)油，但(dan)裝(zhuang)置投資大。該工(gong)(gong)藝(yi)(yi)目前在國內(nei)尚屬(shu)研究開發階段。
典(dian)型加氫裂(lie)化裝置(zhi)的工藝流程如圖2.9所示。
原(yuan)料油(you)(you)(you)以常溫(wen)(wen)、低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)條件進入裝置，經過(guo)過(guo)濾(lv)、脫水等(deng)，進入換(huan)熱(re)(re)器逐(zhu)次換(huan)熱(re)(re)，然(ran)后通過(guo)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)原(yuan)料油(you)(you)(you)泵加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。氫(qing)氣(qi)以常溫(wen)(wen)、低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)條件進入裝置，然(ran)后通過(guo)新(xin)氫(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)，逐(zhu)級進行加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。新(xin)氫(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)一(yi)般為(wei)大型往復式壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)。新(xin)氫(qing)氣(qi)幾(ji)乎不含硫(liu)化氫(qing)等(deng)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)。高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)新(xin)氫(qing)氣(qi)與循環氫(qing)混合(he)(he)在一(yi)起(qi)(qi)與反(fan)應流出物(wu)進行換(huan)熱(re)(re)。從加(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)出來的高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)氫(qing)氣(qi)與高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)原(yuan)料油(you)(you)(you)混合(he)(he)，一(yi)起(qi)(qi)進入加(jia)(jia)氫(qing)反(fan)應器進行加(jia)(jia)氫(qing)反(fan)應。此流程稱為(wei)爐(lu)后混氫(qing)。有些生(sheng)產(chan)裝置則是(shi)采用原(yuan)料油(you)(you)(you)與氫(qing)氣(qi)先(xian)混合(he)(he)然(ran)后一(yi)起(qi)(qi)進加(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)加(jia)(jia)熱(re)(re)的流程，稱為(wei)爐(lu)前混氫(qing)。
在反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)(jin)行的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)(ying)為放熱(re)反(fan)應(ying)(ying)，故反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)需(xu)要(yao)(yao)在不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)通(tong)入高(gao)壓(ya)冷氫(qing)(qing)(qing)，以控制反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)溫度。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)(ying)采用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)劑需(xu)要(yao)(yao)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)維持(chi)其活性(xing)，因此(ci)即使原料油(you)中不含(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)等硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)，要(yao)(yao)通(tong)過催(cui)化(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)而維持(chi)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)里(li)面(mian)有(you)一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)含(han)量。反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)在加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)(ying)條(tiao)件下與氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)結合生(sheng)(sheng)產(chan)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)。當(dang)原料油(you)中含(han)有(you)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下，氮(dan)會(hui)(hui)與氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)發生(sheng)(sheng)反(fan)應(ying)(ying)產(chan)生(sheng)(sheng)氨。因此(ci)，從(cong)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)(bu)(bu)流(liu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)混合物(wu)（稱(cheng)為反(fan)應(ying)(ying)流(liu)出(chu)物(wu)）富含(han)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)和硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)，有(you)時候(hou)(hou)也含(han)一(yi)定(ding)(ding)量的(de)(de)(de)(de)(de)氨。反(fan)應(ying)(ying)流(liu)出(chu)物(wu)通(tong)過換熱(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)(jin)行換熱(re)降溫，然(ran)后(hou)(hou)再(zai)通(tong)過高(gao)壓(ya)空(kong)冷器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步(bu)降溫至露點以下，進(jin)(jin)(jin)入高(gao)壓(ya)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)(jin)行富余(yu)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)和反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)頂部(bu)(bu)(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)(jin)入循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)縮機加(jia)(jia)壓(ya)后(hou)(hou)循(xun)環(huan)使用(yong)，分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)物(wu)經降壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入后(hou)(hou)續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)餾(liu)部(bu)(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)進(jin)(jin)(jin)行不同(tong)燃料油(you)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)割。從(cong)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)富含(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)，有(you)時候(hou)(hou)會(hui)(hui)對其先(xian)脫硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)然(ran)后(hou)(hou)再(zai)循(xun)環(huan)使用(yong)。分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)(bu)(bu)還(huan)會(hui)(hui)排出(chu)富含(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)水(shui)等，酸(suan)性(xing)水(shui)經降壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入全(quan)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)水(shui)汽提(ti)裝置(zhi)進(jin)(jin)(jin)行處理。
三、介質特點
加氫裂化裝置(zhi)中包(bao)含的(de)特殊的(de)介質(zhi)有氫氣、硫(liu)(liu)化氫、連多硫(liu)(liu)酸、二硫(liu)(liu)化碳等。
氫(qing)與(yu)(yu)氟的(de)混合物在低溫(wen)和黑(hei)暗環(huan)境(jing)下就能發生自發性爆炸(zha)，與(yu)(yu)氯的(de)混合比(bi)為1：1時，在光照下也可爆炸(zha)，氫(qing)氣(qi)被(bei)列(lie)為甲類易(yi)燃(ran)氣(qi)體，屬(shu)(shu)(shu)于(yu)易(yi)燃(ran)、易(yi)爆介(jie)質。氫(qing)原子能夠被(bei)金屬(shu)(shu)(shu)吸附并滲入(ru)金屬(shu)(shu)(shu)內部，給金屬(shu)(shu)(shu)帶來一系列(lie)的(de)影響(xiang)，如氫(qing)脆、氫(qing)鼓包(bao)。在一定的(de)溫(wen)度和壓力條件(jian)下，氫(qing)氣(qi)可與(yu)(yu)金屬(shu)(shu)(shu)中的(de)碳(tan)發生化學(xue)反應，生產甲烷，并引起金屬(shu)(shu)(shu)開裂或(huo)鼓包(bao)。氫(qing)氣(qi)極易(yi)從設(she)備、管道元件(jian)的(de)連接處(chu)逸(yi)散出去，給設(she)備、管道元件(jian)的(de)密封增加難度。
硫化氫正常情況(kuang)下是(shi)一種(zhong)易燃的酸性氣(qi)體，濃度低(di)時(shi)帶惡臭，氣(qi)味如臭雞(ji)蛋(dan)，濃度高(gao)時(shi)反(fan)而沒有氣(qi)味，因為高(gao)濃度的硫化氫可以麻(ma)痹嗅(xiu)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，對奧氏體不銹(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(huo)淡黃色透明液體(ti)，有刺激性氣味，易揮發(fa)，不溶于水，溶于乙醇、乙醚(mi)等多數有機溶劑(ji)。二硫(liu)化(hua)碳具(ju)有較高(gao)的毒性，為高(gao)度(du)危害介質。極度(du)易燃，具(ju)刺激性，并且在高(gao)溫下爆炸殺傷性加倍，高(gao)度(du)危險。
四(si)、加(jia)氫裂化裝置的配管(guan)設計(ji)
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(ya)加氫反(fan)應器(qi)是裝置中的關鍵設備，工作(zuo)條件苛刻，制造困(kun)難，價(jia)格昂貴。根據介質是否直接(jie)接(jie)觸金屬器(qi)壁(bi)，分為冷壁(bi)反(fan)應器(qi)和熱(re)壁(bi)反(fan)應器(qi)兩(liang)種結(jie)構。反(fan)應器(qi)由筒體和內部結(jie)構兩(liang)部分組成。
