一、裝置簡介
重油輕質(zhi)(zhi)化基本(ben)原(yuan)理(li)是(shi)改(gai)變油品的(de)相對分(fen)子(zi)質(zhi)(zhi)量(liang)和(he)氫(qing)(qing)碳比，而改(gai)變相對分(fen)子(zi)質(zhi)(zhi)量(liang)和(he)氫(qing)(qing)碳比往往是(shi)同時(shi)進行的(de)。改(gai)變油品的(de)氫(qing)(qing)碳比有兩條途徑，一是(shi)脫(tuo)碳，二是(shi)加氫(qing)(qing)。
加(jia)氫(qing)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)屬于石油(you)(you)加(jia)工過程的加(jia)氫(qing)路(lu)線，是(shi)(shi)在催化(hua)(hua)(hua)劑存在下(xia)從外界(jie)補(bu)入氫(qing)氣以提高油(you)(you)品(pin)(pin)的氫(qing)碳(tan)比(bi)。加(jia)氫(qing)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)實質上是(shi)(shi)加(jia)氫(qing)和催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)過程的有機(ji)結合，一(yi)方(fang)面能使重質油(you)(you)品(pin)(pin)通過裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反應轉化(hua)(hua)(hua)為汽油(you)(you)、煤(mei)油(you)(you)和柴油(you)(you)等輕(qing)質油(you)(you)品(pin)(pin)，另(ling)一(yi)方(fang)面又(you)可防止(zhi)像催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)那樣生(sheng)成(cheng)大量(liang)焦炭，而且還可將原料(liao)中的硫、氯、氧化(hua)(hua)(hua)合物雜質通過加(jia)氫(qing)除去，使烯烴飽和。
加(jia)(jia)氫(qing)處理(li)裝(zhuang)(zhuang)置不僅能夠(gou)提高(gao)原油(you)的收率，而且可獲得(de)高(gao)質量的輕(qing)質燃(ran)料油(you)。現代化的煉油(you)廠(chang)無不把加(jia)(jia)氫(qing)處理(li)裝(zhuang)(zhuang)置列為必上(shang)項目。根據原料油(you)的不同，預期獲得(de)的產品(pin)類型不同。加(jia)(jia)氫(qing)處理(li)裝(zhuang)(zhuang)置分為加(jia)(jia)氫(qing)精制裝(zhuang)(zhuang)置、加(jia)(jia)氫(qing)脫(tuo)硫(liu)裝(zhuang)(zhuang)置、加(jia)(jia)氫(qing)裂化裝(zhuang)(zhuang)置、潤滑油(you)加(jia)(jia)氫(qing)裝(zhuang)(zhuang)置等類型。這里介紹加(jia)(jia)氫(qing)裂化裝(zhuang)(zhuang)置。
加氫(qing)裂化裝(zhuang)置的(de)原料油(you)(you)主(zhu)要是上游裝(zhuang)置如常減壓(ya)、催化、焦化的(de)重(zhong)質餾分油(you)(you)、渣(zha)油(you)(you)或其混(hun)合(he)物。這些(xie)重(zhong)質油(you)(you)在一定的(de)壓(ya)力、溫度(du)條(tiao)件下(xia)，并在催化劑的(de)作用下(xia)與氫(qing)氣發生化學反應(ying)，從而達(da)到使重(zhong)質油(you)(you)變為優(you)質輕質燃料油(you)(you)的(de)目(mu)的(de)。加氫(qing)裂化裝(zhuang)置的(de)產品主(zhu)要有高級(ji)汽油(you)(you)、航(hang)空煤油(you)(you)、低凝(ning)固點柴(chai)油(you)(you)、石腦油(you)(you)等。
原(yuan)料：重質油等(deng)。產品：輕質油（汽油、煤油、柴油或催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)、裂(lie)解制(zhi)烯烴(jing)的原(yuan)料）。
二(er)、典(dian)型加氫裂(lie)化(hua)裝置的工藝及特點
加(jia)氫裂化裝置生產流(liu)程，按(an)反應器中催化劑(ji)所處的狀態不同，可分為固定床(chuang)(chuang)、沸騰床(chuang)(chuang)和懸浮床(chuang)(chuang)等幾種。
1. 固定床加氫裂化
固定床是指(zhi)將顆粒狀的催化劑放置在反(fan)應(ying)(ying)器內，形成(cheng)靜態催化劑床層。原料油和(he)氫(qing)(qing)氣(qi)經(jing)升(sheng)溫、升(sheng)壓達(da)到反(fan)應(ying)(ying)條件后(hou)進(jin)入反(fan)應(ying)(ying)系統，先進(jin)行加(jia)氫(qing)(qing)精制以(yi)除(chu)去硫、氮(dan)、氧(yang)雜質和(he)二烯烴，再進(jin)行加(jia)氫(qing)(qing)裂化反(fan)應(ying)(ying)。反(fan)應(ying)(ying)產(chan)物(wu)經(jing)降(jiang)(jiang)溫、分(fen)離、降(jiang)(jiang)壓和(he)分(fen)餾后(hou)，目的產(chan)品送出(chu)(chu)裝置，分(fen)離出(chu)(chu)含氫(qing)(qing)較高（80％，90％）的氣(qi)體，作為循環氫(qing)(qing)使用。未轉化油（稱尾油）可以(yi)部分(fen)循環、全部循環或不循環一(yi)次通過。
2. 沸(fei)騰床加氫(qing)裂化
沸(fei)騰床(chuang)（又稱膨(peng)脹(zhang)床(chuang)）工藝(yi)是借(jie)助于(yu)流(liu)體流(liu)速帶動具(ju)有一定顆粒度(du)的催化劑運(yun)動，形成氣、液、固三相床(chuang)層，從而使(shi)氫氣、原料油(you)和催化劑充分(fen)接觸而完成加氫反應(ying)(ying)過程。沸(fei)騰床(chuang)工藝(yi)可以處理金屬含量和殘炭值較高(gao)的原料（如減壓(ya)渣油(you)），并可使(shi)重(zhong)油(you)深度(du)轉化；但反應(ying)(ying)溫度(du)較高(gao)，一般在400～450℃范(fan)圍(wei)內。此(ci)種(zhong)工藝(yi)比較復雜，國(guo)內尚未(wei)工業化。
3. 懸浮(fu)床（漿液床）
加(jia)氫(qing)工藝(yi) 懸(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)床工藝(yi)是(shi)為了(le)適應(ying)非(fei)常劣質(zhi)的原(yuan)料(liao)而重(zhong)新得到重(zhong)視的一(yi)種加(jia)氫(qing)工藝(yi)。其(qi)(qi)原(yuan)理(li)與沸騰床相類(lei)似(si)，其(qi)(qi)基本(ben)流(liu)程是(shi)以細粉狀(zhuang)催(cui)化劑與原(yuan)料(liao)預先混(hun)合，再(zai)與氫(qing)氣一(yi)起進入反(fan)應(ying)器(qi)(qi)自下而上流(liu)動，催(cui)化劑懸(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)于液相中，進行加(jia)氫(qing)裂化反(fan)應(ying)，催(cui)化劑隨著(zhu)反(fan)應(ying)產物(wu)一(yi)起從反(fan)應(ying)器(qi)(qi)頂部(bu)流(liu)出(chu)。該裝置(zhi)能(neng)加(jia)工各種重(zhong)質(zhi)原(yuan)油(you)和普通原(yuan)油(you)渣(zha)油(you)，但裝置(zhi)投(tou)資(zi)大。該工藝(yi)目前在(zai)國(guo)內尚屬研究(jiu)開發階段。
典型加氫裂化裝置的工藝流程如圖2.9所(suo)示。
原料油(you)(you)以常溫(wen)、低壓(ya)(ya)(ya)條件(jian)進(jin)入(ru)裝(zhuang)(zhuang)置，經(jing)過過濾、脫水等，進(jin)入(ru)換(huan)熱(re)器(qi)(qi)逐(zhu)次換(huan)熱(re)，然(ran)(ran)后(hou)(hou)通過高(gao)壓(ya)(ya)(ya)原料油(you)(you)泵加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)。氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)以常溫(wen)、低壓(ya)(ya)(ya)條件(jian)進(jin)入(ru)裝(zhuang)(zhuang)置，然(ran)(ran)后(hou)(hou)通過新氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機，逐(zhu)級(ji)進(jin)行(xing)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)。新氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機一般(ban)為大型往復式壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機。新氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)幾乎不含硫化氫(qing)(qing)等腐(fu)蝕(shi)介質。高(gao)壓(ya)(ya)(ya)新氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)與(yu)循(xun)環氫(qing)(qing)混(hun)(hun)合(he)在一起與(yu)反應流出物進(jin)行(xing)換(huan)熱(re)。從加(jia)(jia)熱(re)爐出來的高(gao)壓(ya)(ya)(ya)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)與(yu)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)原料油(you)(you)混(hun)(hun)合(he)，一起進(jin)入(ru)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)反應器(qi)(qi)進(jin)行(xing)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)反應。此流程稱為爐后(hou)(hou)混(hun)(hun)氫(qing)(qing)。有些生產(chan)裝(zhuang)(zhuang)置則是采用原料油(you)(you)與(yu)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)先混(hun)(hun)合(he)然(ran)(ran)后(hou)(hou)一起進(jin)加(jia)(jia)熱(re)爐加(jia)(jia)熱(re)的流程，稱為爐前(qian)混(hun)(hun)氫(qing)(qing)。
在(zai)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)內進(jin)(jin)行(xing)(xing)的(de)加(jia)氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)為放熱反(fan)(fan)應(ying)，故反(fan)(fan)應(ying)器(qi)需(xu)要(yao)在(zai)不(bu)同的(de)位置通入(ru)高(gao)壓(ya)冷(leng)氫(qing)，以(yi)控制反(fan)(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)的(de)反(fan)(fan)應(ying)溫度(du)。加(jia)氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)采用(yong)的(de)催化(hua)劑(ji)需(xu)要(yao)硫(liu)(liu)維持(chi)其(qi)(qi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)，因(yin)此即使(shi)原料油中(zhong)不(bu)含(han)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)等硫(liu)(liu)化(hua)物(wu)，要(yao)通過催化(hua)劑(ji)的(de)硫(liu)(liu)化(hua)而維持(chi)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)里(li)面有一(yi)定的(de)硫(liu)(liu)含(han)量(liang)。反(fan)(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)的(de)硫(liu)(liu)在(zai)加(jia)氫(qing)反(fan)(fan)應(ying)條件下(xia)與氫(qing)氣結合生(sheng)產(chan)(chan)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)。當原料油中(zhong)含(han)有氮的(de)情況下(xia)，氮會(hui)與氫(qing)氣發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)產(chan)(chan)生(sheng)氨(an)。因(yin)此，從反(fan)(fan)應(ying)器(qi)底部(bu)(bu)流出的(de)混合物(wu)（稱為反(fan)(fan)應(ying)流出物(wu)）富(fu)含(han)氫(qing)氣和硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)，有時候也(ye)含(han)一(yi)定量(liang)的(de)氨(an)。反(fan)(fan)應(ying)流出物(wu)通過換(huan)(huan)熱器(qi)逐(zhu)次進(jin)(jin)行(xing)(xing)換(huan)(huan)熱降溫，然(ran)后(hou)(hou)再通過高(gao)壓(ya)空(kong)冷(leng)器(qi)進(jin)(jin)一(yi)步降溫至露點以(yi)下(xia)，進(jin)(jin)入(ru)高(gao)壓(ya)分離(li)(li)(li)器(qi)，進(jin)(jin)行(xing)(xing)富(fu)余氫(qing)氣和反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成物(wu)的(de)分離(li)(li)(li)。分離(li)(li)(li)器(qi)頂(ding)部(bu)(bu)排(pai)除的(de)循(xun)環氫(qing)進(jin)(jin)入(ru)循(xun)環氫(qing)壓(ya)縮機加(jia)壓(ya)后(hou)(hou)循(xun)環使(shi)用(yong)，分離(li)(li)(li)器(qi)底部(bu)(bu)排(pai)除的(de)反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成物(wu)經降壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)后(hou)(hou)續的(de)分餾部(bu)(bu)分進(jin)(jin)行(xing)(xing)不(bu)同燃料油的(de)分割。從分離(li)(li)(li)器(qi)出來的(de)循(xun)環氫(qing)富(fu)含(han)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)，有時候會(hui)對(dui)其(qi)(qi)先脫硫(liu)(liu)然(ran)后(hou)(hou)再循(xun)環使(shi)用(yong)。分離(li)(li)(li)器(qi)底部(bu)(bu)還會(hui)排(pai)出富(fu)含(han)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)的(de)酸性(xing)(xing)(xing)水等，酸性(xing)(xing)(xing)水經降壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)全廠的(de)酸性(xing)(xing)(xing)水汽(qi)提裝置進(jin)(jin)行(xing)(xing)處理。
三、介質特點
加氫(qing)裂化裝置中包含的特殊的介質有(you)氫(qing)氣、硫化氫(qing)、連(lian)多硫酸、二(er)硫化碳等。
氫與(yu)氟的(de)混合物(wu)在低溫和黑暗環境下就能發生自發性爆(bao)炸(zha)，與(yu)氯的(de)混合比為1：1時，在光照下也(ye)可(ke)爆(bao)炸(zha)，氫氣被列為甲類(lei)易(yi)(yi)燃(ran)氣體，屬(shu)于易(yi)(yi)燃(ran)、易(yi)(yi)爆(bao)介質。氫原子能夠被金(jin)(jin)(jin)屬(shu)吸(xi)附(fu)并(bing)滲(shen)入金(jin)(jin)(jin)屬(shu)內(nei)部，給金(jin)(jin)(jin)屬(shu)帶來一系列的(de)影響，如氫脆、氫鼓(gu)包。在一定(ding)的(de)溫度和壓(ya)力(li)條件下，氫氣可(ke)與(yu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)碳(tan)發生化學反應，生產甲烷，并(bing)引(yin)起金(jin)(jin)(jin)屬(shu)開(kai)裂或鼓(gu)包。氫氣極易(yi)(yi)從(cong)設備(bei)、管道元件的(de)連(lian)接(jie)處逸散出去，給設備(bei)、管道元件的(de)密封增加難度。
硫化氫正常情況(kuang)下是一種易燃的(de)酸性(xing)氣體，濃(nong)度低時(shi)帶惡臭，氣味如(ru)臭雞蛋，濃(nong)度高時(shi)反而沒(mei)有氣味，因為高濃(nong)度的(de)硫化氫可以(yi)麻(ma)痹嗅覺(jue)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(shi)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(er)(er)硫化碳是一(yi)種無色或淡(dan)黃色透(tou)明液體(ti)，有刺(ci)激性(xing)氣味，易揮發(fa)，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多數有機溶劑。二(er)(er)硫化碳具有較高的毒性(xing)，為高度危害介質。極度易燃，具刺(ci)激性(xing)，并(bing)且(qie)在高溫下爆炸(zha)殺傷(shang)性(xing)加倍，高度危險。
四、加氫(qing)裂化裝置的配管設計
主要是對加熱爐、塔、換熱器(qi)、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)壓加氫反(fan)應器(qi)是(shi)裝置中的關鍵設備，工(gong)作條(tiao)件苛刻，制造困難(nan)，價格昂貴。根(gen)據(ju)介質(zhi)是(shi)否直接接觸金屬(shu)器(qi)壁(bi)，分為冷(leng)壁(bi)反(fan)應器(qi)和熱壁(bi)反(fan)應器(qi)兩種結構。反(fan)應器(qi)由筒體(ti)和內部(bu)結構兩部(bu)分組成。
