一、裝置(zhi)簡介
重油輕(qing)質(zhi)化基本原理是(shi)(shi)改(gai)變油品(pin)的(de)相對分子質(zhi)量(liang)和氫(qing)碳(tan)比，而改(gai)變相對分子質(zhi)量(liang)和氫(qing)碳(tan)比往往是(shi)(shi)同時進行的(de)。改(gai)變油品(pin)的(de)氫(qing)碳(tan)比有兩條(tiao)途徑，一是(shi)(shi)脫碳(tan)，二是(shi)(shi)加氫(qing)。
加氫(qing)(qing)裂(lie)(lie)化(hua)屬于石油(you)加工(gong)過程(cheng)的加氫(qing)(qing)路線(xian)，是在(zai)催化(hua)劑存(cun)在(zai)下從外界補入氫(qing)(qing)氣以提高油(you)品(pin)的氫(qing)(qing)碳(tan)比。加氫(qing)(qing)裂(lie)(lie)化(hua)實(shi)質(zhi)上是加氫(qing)(qing)和(he)催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)過程(cheng)的有機結(jie)合，一方面能使(shi)重質(zhi)油(you)品(pin)通過裂(lie)(lie)化(hua)反(fan)應轉化(hua)為汽(qi)油(you)、煤油(you)和(he)柴油(you)等輕質(zhi)油(you)品(pin)，另(ling)一方面又可(ke)防止(zhi)像催化(hua)裂(lie)(lie)化(hua)那樣生成大量焦炭(tan)，而且(qie)還(huan)可(ke)將原料中(zhong)的硫、氯、氧化(hua)合物雜質(zhi)通過加氫(qing)(qing)除去，使(shi)烯(xi)烴(jing)飽和(he)。
加(jia)(jia)氫(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)不僅能夠提高原(yuan)油(you)(you)(you)的(de)收(shou)率(lv)，而且可獲得(de)高質量的(de)輕質燃料油(you)(you)(you)。現代(dai)化的(de)煉(lian)油(you)(you)(you)廠無不把加(jia)(jia)氫(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)列(lie)為(wei)必上項目(mu)。根據原(yuan)料油(you)(you)(you)的(de)不同(tong)，預(yu)期獲得(de)的(de)產品(pin)類型不同(tong)。加(jia)(jia)氫(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)分為(wei)加(jia)(jia)氫(qing)精制裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、加(jia)(jia)氫(qing)脫(tuo)硫裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、加(jia)(jia)氫(qing)裂化裝(zhuang)置(zhi)(zhi)、潤滑油(you)(you)(you)加(jia)(jia)氫(qing)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)等類型。這里介紹加(jia)(jia)氫(qing)裂化裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。
加氫裂化裝置的(de)(de)(de)原料(liao)油(you)主要是上游裝置如(ru)常(chang)減壓、催化、焦(jiao)化的(de)(de)(de)重(zhong)質餾分油(you)、渣油(you)或其混合物。這些(xie)重(zhong)質油(you)在一(yi)定的(de)(de)(de)壓力(li)、溫度(du)條件下，并在催化劑(ji)的(de)(de)(de)作用下與氫氣發(fa)生化學反應，從而達到(dao)使重(zhong)質油(you)變為優質輕(qing)質燃料(liao)油(you)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。加氫裂化裝置的(de)(de)(de)產品主要有高級汽油(you)、航(hang)空(kong)煤油(you)、低凝固(gu)點柴(chai)油(you)、石(shi)腦油(you)等。
原料：重質油(you)(you)等。產品：輕質油(you)(you)（汽(qi)油(you)(you)、煤油(you)(you)、柴油(you)(you)或催化(hua)裂化(hua)、裂解制(zhi)烯烴的原料）。
二、典型加氫裂化裝置的工藝及特(te)點(dian)
加氫裂化(hua)裝置生產流(liu)程，按反應器中催(cui)化(hua)劑(ji)所處的狀態不同，可(ke)分為固(gu)定床、沸騰(teng)床和(he)懸浮床等幾種。
1. 固定(ding)床加氫裂化
固定床(chuang)是指(zhi)將顆粒(li)狀(zhuang)的催(cui)化劑放置在反應(ying)(ying)(ying)器內，形(xing)成(cheng)靜(jing)態催(cui)化劑床(chuang)層。原料油(you)和(he)氫(qing)(qing)氣(qi)經(jing)升溫、升壓達到(dao)反應(ying)(ying)(ying)條件(jian)后進入反應(ying)(ying)(ying)系(xi)統，先進行加(jia)氫(qing)(qing)精(jing)制以(yi)除去硫、氮(dan)、氧雜(za)質和(he)二烯(xi)烴(jing)，再進行加(jia)氫(qing)(qing)裂化反應(ying)(ying)(ying)。反應(ying)(ying)(ying)產物經(jing)降(jiang)溫、分離、降(jiang)壓和(he)分餾后，目的產品(pin)送出(chu)裝置，分離出(chu)含(han)氫(qing)(qing)較高（80％，90％）的氣(qi)體，作為循環(huan)氫(qing)(qing)使用。未轉化油(you)（稱尾油(you)）可以(yi)部(bu)分循環(huan)、全部(bu)循環(huan)或不循環(huan)一次通過。
2. 沸騰(teng)床加氫裂化(hua)
沸騰床(chuang)（又稱膨脹床(chuang)）工藝(yi)是(shi)借助(zhu)于(yu)流體(ti)流速帶動(dong)具有(you)一定(ding)顆粒(li)度(du)的催化劑(ji)運(yun)動(dong)，形成(cheng)氣、液(ye)、固三相床(chuang)層，從而(er)(er)使氫(qing)氣、原料(liao)油和催化劑(ji)充分接觸而(er)(er)完成(cheng)加(jia)氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)過(guo)程。沸騰床(chuang)工藝(yi)可以處(chu)理(li)金屬含量和殘炭值較高的原料(liao)（如減壓渣油），并(bing)可使重(zhong)油深度(du)轉化；但(dan)反(fan)(fan)應(ying)溫度(du)較高，一般在400～450℃范圍(wei)內(nei)。此種工藝(yi)比較復(fu)雜，國內(nei)尚未工業化。
3. 懸浮床（漿(jiang)液床）
加氫(qing)工藝(yi)(yi)(yi) 懸浮(fu)床工藝(yi)(yi)(yi)是為了適應(ying)非常劣(lie)質(zhi)的(de)(de)原料(liao)而重(zhong)新得到重(zhong)視的(de)(de)一(yi)種加氫(qing)工藝(yi)(yi)(yi)。其原理(li)與沸騰床相(xiang)類似，其基本流程是以細粉狀(zhuang)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)與原料(liao)預先混合，再與氫(qing)氣一(yi)起進(jin)入反應(ying)器自下而上流動(dong)，催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)懸浮(fu)于液相(xiang)中，進(jin)行加氫(qing)裂化(hua)(hua)反應(ying)，催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)隨著反應(ying)產物(wu)一(yi)起從反應(ying)器頂(ding)部(bu)流出。該裝置(zhi)能加工各種重(zhong)質(zhi)原油和普通原油渣油，但裝置(zhi)投資(zi)大。該工藝(yi)(yi)(yi)目前在國內尚屬(shu)研究(jiu)開發(fa)階段。
典型加氫裂化裝置的工藝流程如圖2.9所示。
原(yuan)料(liao)油(you)以常溫(wen)、低壓(ya)(ya)條(tiao)件(jian)進(jin)(jin)入(ru)(ru)裝置，經過(guo)過(guo)濾、脫水等，進(jin)(jin)入(ru)(ru)換(huan)熱(re)(re)器(qi)逐次(ci)換(huan)熱(re)(re)，然后(hou)通過(guo)高壓(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)泵加(jia)壓(ya)(ya)。氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)以常溫(wen)、低壓(ya)(ya)條(tiao)件(jian)進(jin)(jin)入(ru)(ru)裝置，然后(hou)通過(guo)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機，逐級(ji)進(jin)(jin)行(xing)加(jia)壓(ya)(ya)。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機一(yi)(yi)般為大型往(wang)復式壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)幾乎不含硫化氫(qing)(qing)(qing)(qing)等腐蝕介質。高壓(ya)(ya)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)與循(xun)環氫(qing)(qing)(qing)(qing)混(hun)(hun)合在一(yi)(yi)起(qi)與反(fan)應(ying)流出(chu)物進(jin)(jin)行(xing)換(huan)熱(re)(re)。從加(jia)熱(re)(re)爐(lu)出(chu)來的(de)高壓(ya)(ya)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)與高壓(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)混(hun)(hun)合，一(yi)(yi)起(qi)進(jin)(jin)入(ru)(ru)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)器(qi)進(jin)(jin)行(xing)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)。此(ci)流程稱(cheng)為爐(lu)后(hou)混(hun)(hun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)。有些(xie)生產裝置則(ze)是采用原(yuan)料(liao)油(you)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)先混(hun)(hun)合然后(hou)一(yi)(yi)起(qi)進(jin)(jin)加(jia)熱(re)(re)爐(lu)加(jia)熱(re)(re)的(de)流程，稱(cheng)為爐(lu)前混(hun)(hun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)。
在(zai)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)內(nei)進(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)為放熱反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，故(gu)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)需要在(zai)不同的(de)(de)位置通(tong)(tong)入(ru)高(gao)壓(ya)冷氫(qing)(qing)(qing)(qing)，以控制反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)溫度。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)采用(yong)的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)需要硫(liu)(liu)(liu)(liu)維持(chi)(chi)其(qi)活性，因此即(ji)使(shi)原料油(you)中(zhong)(zhong)不含(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)等硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)，要通(tong)(tong)過催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)而維持(chi)(chi)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)里面有一定的(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)含(han)量(liang)。反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)在(zai)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)條件下與(yu)(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)結合生(sheng)產(chan)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)。當原料油(you)中(zhong)(zhong)含(han)有氮的(de)(de)情況下，氮會與(yu)(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)發生(sheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)氨。因此，從反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)底部流(liu)出的(de)(de)混合物(wu)(wu)（稱(cheng)為反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)流(liu)出物(wu)(wu)）富(fu)含(han)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)和硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，有時候也含(han)一定量(liang)的(de)(de)氨。反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)流(liu)出物(wu)(wu)通(tong)(tong)過換熱器(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)行(xing)換熱降溫，然后(hou)再(zai)(zai)通(tong)(tong)過高(gao)壓(ya)空冷器(qi)(qi)進(jin)(jin)一步降溫至露點以下，進(jin)(jin)入(ru)高(gao)壓(ya)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)，進(jin)(jin)行(xing)富(fu)余氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)和反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)生(sheng)成物(wu)(wu)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)頂部排除的(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入(ru)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)縮(suo)機加(jia)(jia)壓(ya)后(hou)循(xun)環(huan)使(shi)用(yong)，分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)底部排除的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)生(sheng)成物(wu)(wu)經(jing)降壓(ya)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)后(hou)續的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)餾部分(fen)(fen)(fen)進(jin)(jin)行(xing)不同燃料油(you)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)割。從分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)出來的(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)富(fu)含(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，有時候會對其(qi)先脫硫(liu)(liu)(liu)(liu)然后(hou)再(zai)(zai)循(xun)環(huan)使(shi)用(yong)。分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)底部還會排出富(fu)含(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)酸性水等，酸性水經(jing)降壓(ya)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)全廠的(de)(de)酸性水汽提裝(zhuang)置進(jin)(jin)行(xing)處(chu)理。
三、介質(zhi)特(te)點
加(jia)氫裂化裝置中包含的特殊的介(jie)質有氫氣、硫化氫、連多(duo)硫酸、二硫化碳(tan)等。
氫(qing)與氟的(de)(de)混合物在低溫和黑暗(an)環(huan)境下(xia)就能發(fa)生(sheng)自(zi)發(fa)性爆炸(zha)，與氯的(de)(de)混合比為(wei)1：1時，在光照下(xia)也可爆炸(zha)，氫(qing)氣(qi)(qi)被列為(wei)甲(jia)(jia)類易(yi)(yi)燃氣(qi)(qi)體，屬(shu)(shu)于易(yi)(yi)燃、易(yi)(yi)爆介質。氫(qing)原子能夠被金屬(shu)(shu)吸附并(bing)(bing)滲入金屬(shu)(shu)內部(bu)，給金屬(shu)(shu)帶來一(yi)系列的(de)(de)影響，如氫(qing)脆、氫(qing)鼓(gu)包。在一(yi)定的(de)(de)溫度(du)和壓力條件下(xia)，氫(qing)氣(qi)(qi)可與金屬(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)碳發(fa)生(sheng)化(hua)學反應，生(sheng)產甲(jia)(jia)烷(wan)，并(bing)(bing)引起金屬(shu)(shu)開裂(lie)或(huo)鼓(gu)包。氫(qing)氣(qi)(qi)極易(yi)(yi)從設(she)備、管道(dao)元件的(de)(de)連接處(chu)逸散出(chu)去(qu)，給設(she)備、管道(dao)元件的(de)(de)密封(feng)增加難度(du)。
硫化(hua)氫正常情況(kuang)下是一種易燃(ran)的(de)酸性氣(qi)體(ti)，濃度(du)低時帶惡(e)臭(chou)，氣(qi)味(wei)如臭(chou)雞(ji)蛋，濃度(du)高(gao)時反而沒有氣(qi)味(wei)，因(yin)為高(gao)濃度(du)的(de)硫化(hua)氫可(ke)以(yi)麻痹嗅(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。
二硫化碳(tan)是一(yi)種(zhong)無色或淡黃色透明(ming)液體，有(you)刺激性(xing)氣味(wei)，易揮發，不溶(rong)于水(shui)，溶(rong)于乙(yi)醇、乙(yi)醚等多數有(you)機溶(rong)劑。二硫化碳(tan)具(ju)(ju)有(you)較(jiao)高的毒性(xing)，為高度(du)危(wei)(wei)害(hai)介(jie)質。極度(du)易燃，具(ju)(ju)刺激性(xing)，并且在高溫(wen)下(xia)爆炸殺傷性(xing)加倍(bei)，高度(du)危(wei)(wei)險。
四、加氫裂化裝置的配(pei)管設計
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。
高壓加氫反應器(qi)是裝(zhuang)置中(zhong)的關鍵設備(bei)，工作條件苛刻，制造困難，價格(ge)昂貴。根據介質是否直接接觸金(jin)屬器(qi)壁(bi)(bi)，分為冷(leng)壁(bi)(bi)反應器(qi)和熱壁(bi)(bi)反應器(qi)兩(liang)種(zhong)結構。反應器(qi)由(you)筒體和內(nei)部(bu)結構兩(liang)部(bu)分組成(cheng)。
