一、裝(zhuang)置簡介
重油輕質化基本原理是改變(bian)油品的相(xiang)對(dui)分子質量(liang)和(he)氫(qing)碳比(bi)，而改變(bian)相(xiang)對(dui)分子質量(liang)和(he)氫(qing)碳比(bi)往往是同時進行的。改變(bian)油品的氫(qing)碳比(bi)有兩條途徑，一是脫(tuo)碳，二是加氫(qing)。
加氫(qing)(qing)裂(lie)化(hua)屬于石油(you)加工過(guo)程的加氫(qing)(qing)路線，是(shi)在催化(hua)劑(ji)存(cun)在下從外界補入氫(qing)(qing)氣以提高油(you)品(pin)的氫(qing)(qing)碳比。加氫(qing)(qing)裂(lie)化(hua)實質上是(shi)加氫(qing)(qing)和催化(hua)裂(lie)化(hua)過(guo)程的有機結合，一(yi)方(fang)面能使重質油(you)品(pin)通(tong)過(guo)裂(lie)化(hua)反應轉化(hua)為(wei)汽油(you)、煤油(you)和柴油(you)等輕(qing)質油(you)品(pin)，另一(yi)方(fang)面又(you)可防止像催化(hua)裂(lie)化(hua)那樣生成大量焦(jiao)炭，而且還(huan)可將原料中的硫、氯、氧化(hua)合物雜質通(tong)過(guo)加氫(qing)(qing)除去，使烯烴(jing)飽和。
加(jia)氫(qing)(qing)處理裝(zhuang)(zhuang)置不僅能夠提高原油(you)(you)的收率，而且可獲得(de)高質量的輕質燃料油(you)(you)。現代化(hua)的煉油(you)(you)廠(chang)無(wu)不把加(jia)氫(qing)(qing)處理裝(zhuang)(zhuang)置列為必上項目。根(gen)據原料油(you)(you)的不同(tong)，預(yu)期獲得(de)的產品類型(xing)不同(tong)。加(jia)氫(qing)(qing)處理裝(zhuang)(zhuang)置分為加(jia)氫(qing)(qing)精制裝(zhuang)(zhuang)置、加(jia)氫(qing)(qing)脫硫裝(zhuang)(zhuang)置、加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置、潤滑油(you)(you)加(jia)氫(qing)(qing)裝(zhuang)(zhuang)置等(deng)類型(xing)。這(zhe)里介紹加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置。
加氫(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)裝(zhuang)(zhuang)置的(de)(de)(de)原料油(you)主要(yao)是(shi)上(shang)游裝(zhuang)(zhuang)置如常減(jian)壓、催化(hua)(hua)、焦化(hua)(hua)的(de)(de)(de)重(zhong)質(zhi)(zhi)餾(liu)分油(you)、渣油(you)或其混合物。這些重(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)在(zai)一定(ding)的(de)(de)(de)壓力、溫(wen)度條件下，并(bing)在(zai)催化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)作用(yong)下與氫(qing)氣發(fa)生化(hua)(hua)學反應，從而達到使重(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)變為優質(zhi)(zhi)輕質(zhi)(zhi)燃料油(you)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。加氫(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)裝(zhuang)(zhuang)置的(de)(de)(de)產品(pin)主要(yao)有高級汽油(you)、航空(kong)煤(mei)油(you)、低凝固點柴油(you)、石(shi)腦油(you)等。
原料(liao)：重質油等。產品：輕(qing)質油（汽油、煤(mei)油、柴油或催化裂化、裂解制烯烴的原料(liao)）。
二(er)、典型加氫裂化裝(zhuang)置的工藝及(ji)特點(dian)
加氫(qing)裂化裝置(zhi)生產流程，按反應器(qi)中(zhong)催化劑(ji)所處的狀態不同，可分為固定床、沸騰(teng)床和懸浮床等幾(ji)種。
1. 固定床加氫裂化(hua)
固定床是指(zhi)將顆(ke)粒狀的催化劑放置(zhi)在反(fan)(fan)應(ying)器內，形成靜態催化劑床層(ceng)。原(yuan)料油和(he)(he)氫氣經升(sheng)溫、升(sheng)壓達到(dao)反(fan)(fan)應(ying)條件后進入反(fan)(fan)應(ying)系統(tong)，先進行(xing)加氫精制(zhi)以除去硫、氮、氧雜質和(he)(he)二烯烴，再進行(xing)加氫裂化反(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)應(ying)產物經降溫、分(fen)離(li)、降壓和(he)(he)分(fen)餾后，目的產品送出(chu)裝置(zhi)，分(fen)離(li)出(chu)含(han)氫較高（80％，90％）的氣體，作為循環(huan)氫使用。未(wei)轉化油（稱尾油）可以部分(fen)循環(huan)、全(quan)部循環(huan)或不(bu)循環(huan)一次通(tong)過。
2. 沸騰床加(jia)氫裂化
沸(fei)騰床（又(you)稱膨脹床）工藝是借助于流體(ti)流速帶動具有一(yi)定顆粒度的(de)催化劑運動，形成(cheng)氣、液、固三相床層，從而使(shi)氫氣、原料油和(he)催化劑充分接觸(chu)而完(wan)成(cheng)加氫反應(ying)過程。沸(fei)騰床工藝可以處理金屬含量和(he)殘炭(tan)值較高的(de)原料（如(ru)減壓渣油），并可使(shi)重(zhong)油深(shen)度轉化；但反應(ying)溫(wen)度較高，一(yi)般在400～450℃范圍內。此(ci)種工藝比較復雜(za)，國內尚未(wei)工業化。
3. 懸浮床（漿(jiang)液床）
加(jia)氫工(gong)(gong)藝 懸浮(fu)床(chuang)工(gong)(gong)藝是為了適應(ying)非常(chang)劣質的原(yuan)料而重(zhong)(zhong)新(xin)得(de)到重(zhong)(zhong)視的一(yi)(yi)種(zhong)加(jia)氫工(gong)(gong)藝。其原(yuan)理與沸騰床(chuang)相(xiang)類似，其基本(ben)流程是以(yi)細粉狀催(cui)化劑(ji)(ji)與原(yuan)料預先混合，再與氫氣一(yi)(yi)起進入(ru)反(fan)應(ying)器自下(xia)而上流動，催(cui)化劑(ji)(ji)懸浮(fu)于液相(xiang)中，進行加(jia)氫裂化反(fan)應(ying)，催(cui)化劑(ji)(ji)隨著反(fan)應(ying)產(chan)物一(yi)(yi)起從反(fan)應(ying)器頂部流出。該裝置能加(jia)工(gong)(gong)各(ge)種(zhong)重(zhong)(zhong)質原(yuan)油(you)和(he)普通原(yuan)油(you)渣油(you)，但(dan)裝置投資大。該工(gong)(gong)藝目前在國內尚屬研究開發階(jie)段。
典型加氫裂化裝置的工藝(yi)流程如(ru)圖2.9所示。
原料油(you)以常(chang)溫、低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)條件(jian)(jian)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)裝置，經過過濾、脫水等(deng)，進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)換(huan)(huan)熱(re)器逐次換(huan)(huan)熱(re)，然后(hou)通過高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)原料油(you)泵加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)以常(chang)溫、低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)條件(jian)(jian)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)裝置，然后(hou)通過新氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)，逐級進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。新氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)一(yi)般為大型往(wang)復式壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)。新氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)幾乎不含(han)硫化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)等(deng)腐蝕介質。高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)新氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)與循(xun)環氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)混(hun)(hun)合在一(yi)起與反應流(liu)出物進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)換(huan)(huan)熱(re)。從加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐出來的高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)與高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)原料油(you)混(hun)(hun)合，一(yi)起進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反應器進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反應。此流(liu)程(cheng)稱為爐后(hou)混(hun)(hun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。有些生(sheng)產裝置則是采用原料油(you)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)先混(hun)(hun)合然后(hou)一(yi)起進(jin)(jin)(jin)(jin)加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐加(jia)(jia)(jia)熱(re)的流(liu)程(cheng)，稱為爐前混(hun)(hun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器內進(jin)(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)為放熱(re)(re)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，故(gu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器需要在不同的(de)(de)(de)(de)位置(zhi)通入(ru)高(gao)壓(ya)冷(leng)氫(qing)(qing)，以控制反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器中(zhong)的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度。加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)采用的(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)需要硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)維持(chi)其活性(xing)，因此即(ji)使原料(liao)(liao)油中(zhong)不含硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)等硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)，要通過催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)而(er)維持(chi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器里(li)面有一(yi)定的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)含量。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器中(zhong)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)在加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件下(xia)與氫(qing)(qing)氣(qi)結合(he)生產(chan)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)。當(dang)原料(liao)(liao)油中(zhong)含有氮(dan)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，氮(dan)會(hui)與氫(qing)(qing)氣(qi)發生反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產(chan)生氨。因此，從(cong)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器底(di)部(bu)(bu)流(liu)(liu)(liu)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)混合(he)物(wu)(wu)(wu)（稱為反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)(liu)(liu)出(chu)(chu)物(wu)(wu)(wu)）富(fu)含氫(qing)(qing)氣(qi)和(he)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)，有時候(hou)也(ye)含一(yi)定量的(de)(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流(liu)(liu)(liu)出(chu)(chu)物(wu)(wu)(wu)通過換熱(re)(re)器逐(zhu)次進(jin)(jin)(jin)行(xing)換熱(re)(re)降(jiang)(jiang)(jiang)溫，然后(hou)再通過高(gao)壓(ya)空冷(leng)器進(jin)(jin)(jin)一(yi)步降(jiang)(jiang)(jiang)溫至露點以下(xia)，進(jin)(jin)(jin)入(ru)高(gao)壓(ya)分(fen)離(li)器，進(jin)(jin)(jin)行(xing)富(fu)余氫(qing)(qing)氣(qi)和(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生成(cheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)分(fen)離(li)。分(fen)離(li)器頂部(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)進(jin)(jin)(jin)入(ru)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)壓(ya)縮(suo)機加(jia)(jia)(jia)壓(ya)后(hou)循(xun)環(huan)(huan)使用，分(fen)離(li)器底(di)部(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生成(cheng)物(wu)(wu)(wu)經降(jiang)(jiang)(jiang)壓(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)后(hou)續(xu)的(de)(de)(de)(de)分(fen)餾部(bu)(bu)分(fen)進(jin)(jin)(jin)行(xing)不同燃料(liao)(liao)油的(de)(de)(de)(de)分(fen)割。從(cong)分(fen)離(li)器出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)富(fu)含硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)，有時候(hou)會(hui)對其先(xian)脫硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)然后(hou)再循(xun)環(huan)(huan)使用。分(fen)離(li)器底(di)部(bu)(bu)還會(hui)排出(chu)(chu)富(fu)含硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)水(shui)等，酸(suan)性(xing)水(shui)經降(jiang)(jiang)(jiang)壓(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)全廠的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)水(shui)汽(qi)提裝置(zhi)進(jin)(jin)(jin)行(xing)處理。
三、介質特點(dian)
加氫裂化裝(zhuang)置中包含的(de)特殊的(de)介質有氫氣、硫(liu)化氫、連(lian)多硫(liu)酸、二硫(liu)化碳等。
氫(qing)與(yu)氟(fu)的(de)混(hun)合物(wu)在(zai)低(di)溫和黑暗環(huan)境下(xia)就能(neng)發生(sheng)自發性爆炸，與(yu)氯的(de)混(hun)合比為1：1時(shi)，在(zai)光照下(xia)也可爆炸，氫(qing)氣被(bei)列(lie)為甲類易(yi)燃氣體，屬于易(yi)燃、易(yi)爆介質。氫(qing)原子能(neng)夠(gou)被(bei)金(jin)屬吸附并滲入金(jin)屬內部，給金(jin)屬帶來(lai)一(yi)系列(lie)的(de)影響，如(ru)氫(qing)脆(cui)、氫(qing)鼓(gu)包(bao)。在(zai)一(yi)定的(de)溫度和壓力(li)條件下(xia)，氫(qing)氣可與(yu)金(jin)屬中的(de)碳發生(sheng)化學反(fan)應(ying)，生(sheng)產甲烷，并引(yin)起金(jin)屬開裂(lie)或(huo)鼓(gu)包(bao)。氫(qing)氣極易(yi)從(cong)設(she)備、管道(dao)元(yuan)(yuan)件的(de)連接(jie)處逸散(san)出去，給設(she)備、管道(dao)元(yuan)(yuan)件的(de)密封增加難(nan)度。
硫化(hua)氫正(zheng)常情況下是一種易燃的酸性(xing)氣體，濃度低時帶惡(e)臭(chou)，氣味(wei)如臭(chou)雞蛋，濃度高時反而沒有(you)氣味(wei)，因(yin)為高濃度的硫化(hua)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(liu)化碳是一種無色或淡黃(huang)色透明液體(ti)，有(you)(you)刺激性氣味，易揮發，不溶(rong)(rong)于水，溶(rong)(rong)于乙醇、乙醚等多(duo)數有(you)(you)機溶(rong)(rong)劑。二硫(liu)化碳具(ju)有(you)(you)較高的(de)毒性，為高度危害介質。極度易燃，具(ju)刺激性，并且在(zai)高溫(wen)下(xia)爆(bao)炸殺傷性加(jia)倍，高度危險(xian)。
四、加(jia)氫裂(lie)化裝置(zhi)的配管(guan)設計
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)氫反(fan)應(ying)器(qi)(qi)是裝置中(zhong)的(de)關(guan)鍵設備，工(gong)作條件苛刻(ke)，制造困(kun)難，價(jia)格昂貴。根據介質是否直接(jie)接(jie)觸(chu)金屬器(qi)(qi)壁(bi)(bi)，分為(wei)冷(leng)壁(bi)(bi)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)和熱壁(bi)(bi)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)兩種結構。反(fan)應(ying)器(qi)(qi)由筒體和內部結構兩部分組成。
