一、裝置(zhi)簡介(jie)
重(zhong)油輕(qing)質(zhi)化基本原理是改(gai)變油品的相對分(fen)(fen)子(zi)質(zhi)量和氫(qing)碳(tan)比，而改(gai)變相對分(fen)(fen)子(zi)質(zhi)量和氫(qing)碳(tan)比往(wang)往(wang)是同時進(jin)行的。改(gai)變油品的氫(qing)碳(tan)比有兩條途徑(jing)，一(yi)是脫(tuo)碳(tan)，二是加氫(qing)。
加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)裂(lie)化屬(shu)于(yu)石(shi)油加(jia)工過程的(de)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)路(lu)線，是在催化劑存在下從外界補入氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣以提高(gao)油品(pin)的(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)碳比(bi)。加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)裂(lie)化實質上(shang)是加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)和(he)催化裂(lie)化過程的(de)有機(ji)結合，一(yi)方(fang)面能使重質油品(pin)通過裂(lie)化反應轉(zhuan)化為汽油、煤油和(he)柴油等(deng)輕質油品(pin)，另一(yi)方(fang)面又(you)可防止像催化裂(lie)化那樣生成大(da)量焦炭，而且還可將(jiang)原(yuan)料中(zhong)的(de)硫(liu)、氯、氧化合物雜質通過加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)除(chu)去，使烯(xi)烴飽和(he)。
加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)不僅能夠(gou)提(ti)高原(yuan)油(you)的(de)收率，而且可獲(huo)得(de)高質量(liang)的(de)輕質燃料油(you)。現(xian)代化的(de)煉油(you)廠無不把(ba)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)列為(wei)必(bi)上項目。根據原(yuan)料油(you)的(de)不同，預期獲(huo)得(de)的(de)產(chan)品類型(xing)不同。加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)處理(li)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)分為(wei)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)精制裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)脫硫裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、潤滑油(you)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)等(deng)類型(xing)。這里介紹加(jia)(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。
加氫裂(lie)化(hua)(hua)裝置(zhi)(zhi)的原料油(you)(you)(you)(you)主要是上游裝置(zhi)(zhi)如(ru)常減(jian)壓(ya)、催(cui)化(hua)(hua)、焦化(hua)(hua)的重(zhong)質(zhi)餾(liu)分油(you)(you)(you)(you)、渣油(you)(you)(you)(you)或其混(hun)合物。這(zhe)些重(zhong)質(zhi)油(you)(you)(you)(you)在(zai)一定的壓(ya)力、溫度(du)條件下，并(bing)在(zai)催(cui)化(hua)(hua)劑的作(zuo)用(yong)下與氫氣發生化(hua)(hua)學反應，從(cong)而達到使重(zhong)質(zhi)油(you)(you)(you)(you)變為優質(zhi)輕質(zhi)燃料油(you)(you)(you)(you)的目的。加氫裂(lie)化(hua)(hua)裝置(zhi)(zhi)的產品主要有高級汽油(you)(you)(you)(you)、航(hang)空煤油(you)(you)(you)(you)、低(di)凝固點(dian)柴油(you)(you)(you)(you)、石腦油(you)(you)(you)(you)等(deng)。
原料：重質(zhi)油(you)(you)(you)等。產(chan)品：輕質(zhi)油(you)(you)(you)（汽(qi)油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)或催化裂(lie)(lie)化、裂(lie)(lie)解(jie)制烯烴的(de)原料）。
二、典型加氫裂化裝(zhuang)置的(de)工藝及特點(dian)
加氫裂化(hua)(hua)裝置生產流程，按反應(ying)器中催化(hua)(hua)劑所處的(de)狀態不同，可分為(wei)固定(ding)床、沸騰(teng)床和懸浮床等幾種。
1. 固定床加(jia)氫(qing)裂(lie)化
固定(ding)床是指將顆粒狀的催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)放置在反(fan)應器內(nei)，形(xing)成靜(jing)態(tai)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)床層。原料油和氫氣經(jing)升溫、升壓達到反(fan)應條件后進入(ru)反(fan)應系(xi)統，先進行(xing)加(jia)氫精制(zhi)以除去硫、氮(dan)、氧雜質和二烯烴，再進行(xing)加(jia)氫裂化(hua)(hua)反(fan)應。反(fan)應產物經(jing)降溫、分(fen)離(li)、降壓和分(fen)餾后，目(mu)的產品送出裝置，分(fen)離(li)出含氫較(jiao)高（80％，90％）的氣體，作為循(xun)環氫使用(yong)。未(wei)轉化(hua)(hua)油（稱尾油）可(ke)以部(bu)(bu)分(fen)循(xun)環、全部(bu)(bu)循(xun)環或(huo)不循(xun)環一次通過。
2. 沸(fei)騰床加氫裂化
沸騰(teng)床(chuang)(chuang)(chuang)（又稱膨脹床(chuang)(chuang)(chuang)）工藝(yi)是(shi)借助于(yu)流體流速帶(dai)動具有一定顆(ke)粒度的催化劑運(yun)動，形成氣、液(ye)、固三(san)相(xiang)床(chuang)(chuang)(chuang)層，從而使(shi)氫氣、原料(liao)油和催化劑充分(fen)接觸而完成加(jia)氫反(fan)應過(guo)程(cheng)。沸騰(teng)床(chuang)(chuang)(chuang)工藝(yi)可以(yi)處理金屬含量和殘炭值較(jiao)高的原料(liao)（如減壓渣(zha)油），并可使(shi)重油深度轉化；但反(fan)應溫(wen)度較(jiao)高，一般在400～450℃范圍(wei)內。此種工藝(yi)比較(jiao)復雜，國內尚未工業化。
3. 懸浮床(chuang)（漿液床(chuang)）
加(jia)(jia)氫(qing)工(gong)藝 懸(xuan)浮(fu)床工(gong)藝是為了適應(ying)非常劣質(zhi)的原(yuan)料(liao)而重(zhong)新得到(dao)重(zhong)視(shi)的一種加(jia)(jia)氫(qing)工(gong)藝。其原(yuan)理與沸騰床相(xiang)類似，其基本流程是以細(xi)粉狀催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)與原(yuan)料(liao)預先混合，再與氫(qing)氣一起(qi)(qi)進入反(fan)應(ying)器(qi)自下而上流動，催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)懸(xuan)浮(fu)于液相(xiang)中(zhong)，進行加(jia)(jia)氫(qing)裂化(hua)(hua)反(fan)應(ying)，催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)隨著反(fan)應(ying)產物一起(qi)(qi)從反(fan)應(ying)器(qi)頂部流出(chu)。該裝置能加(jia)(jia)工(gong)各種重(zhong)質(zhi)原(yuan)油和普通(tong)原(yuan)油渣油，但裝置投資大(da)。該工(gong)藝目前在國內尚屬研究開發階段(duan)。
典型加(jia)氫裂化裝置的工藝流程如圖2.9所示。
原料(liao)(liao)油(you)(you)以常(chang)溫、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)條件進入(ru)(ru)裝(zhuang)(zhuang)置，經過過濾、脫水等(deng)(deng)，進入(ru)(ru)換熱(re)器逐(zhu)次換熱(re)，然后(hou)(hou)(hou)通過高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)原料(liao)(liao)油(you)(you)泵加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。氫(qing)(qing)氣(qi)以常(chang)溫、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)條件進入(ru)(ru)裝(zhuang)(zhuang)置，然后(hou)(hou)(hou)通過新(xin)(xin)氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)，逐(zhu)級進行加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。新(xin)(xin)氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)一(yi)般為(wei)大型往復式壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)。新(xin)(xin)氫(qing)(qing)氣(qi)幾乎不(bu)含硫化(hua)氫(qing)(qing)等(deng)(deng)腐蝕介(jie)質。高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)新(xin)(xin)氫(qing)(qing)氣(qi)與循環氫(qing)(qing)混合(he)在一(yi)起與反應(ying)(ying)流(liu)出物進行換熱(re)。從加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)出來的高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氫(qing)(qing)氣(qi)與高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)原料(liao)(liao)油(you)(you)混合(he)，一(yi)起進入(ru)(ru)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)反應(ying)(ying)器進行加(jia)(jia)氫(qing)(qing)反應(ying)(ying)。此流(liu)程(cheng)稱(cheng)為(wei)爐(lu)后(hou)(hou)(hou)混氫(qing)(qing)。有些生(sheng)產裝(zhuang)(zhuang)置則(ze)是(shi)采用(yong)原料(liao)(liao)油(you)(you)與氫(qing)(qing)氣(qi)先(xian)混合(he)然后(hou)(hou)(hou)一(yi)起進加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)加(jia)(jia)熱(re)的流(liu)程(cheng)，稱(cheng)為(wei)爐(lu)前混氫(qing)(qing)。
在(zai)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)(de)加氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)為放熱(re)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)，故反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)需要(yao)在(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)位置(zhi)通入高壓(ya)(ya)冷氫(qing)(qing)(qing)，以控制反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)溫度。加氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)采用(yong)的(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)需要(yao)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)維持其活性，因(yin)(yin)此即使原(yuan)料油中(zhong)(zhong)不(bu)含(han)(han)(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)等硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)，要(yao)通過催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)而維持反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)里(li)面有(you)一定的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)含(han)(han)(han)量。反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)在(zai)加氫(qing)(qing)(qing)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)條件下與氫(qing)(qing)(qing)氣結合生產硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)。當原(yuan)料油中(zhong)(zhong)含(han)(han)(han)有(you)氮(dan)的(de)(de)(de)情(qing)況下，氮(dan)會(hui)與氫(qing)(qing)(qing)氣發生反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)產生氨(an)。因(yin)(yin)此，從反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)底(di)部流出(chu)(chu)的(de)(de)(de)混(hun)合物(wu)(wu)(wu)(wu)（稱為反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)流出(chu)(chu)物(wu)(wu)(wu)(wu)）富(fu)(fu)含(han)(han)(han)氫(qing)(qing)(qing)氣和(he)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)，有(you)時(shi)候也含(han)(han)(han)一定量的(de)(de)(de)氨(an)。反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)流出(chu)(chu)物(wu)(wu)(wu)(wu)通過換熱(re)器(qi)(qi)(qi)逐次(ci)進(jin)(jin)(jin)行(xing)換熱(re)降(jiang)溫，然(ran)后(hou)再通過高壓(ya)(ya)空冷器(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)一步降(jiang)溫至露點以下，進(jin)(jin)(jin)入高壓(ya)(ya)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)(jin)行(xing)富(fu)(fu)余氫(qing)(qing)(qing)氣和(he)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生成(cheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)分(fen)離。分(fen)離器(qi)(qi)(qi)頂部排除的(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)(ya)縮機(ji)加壓(ya)(ya)后(hou)循(xun)環(huan)使用(yong)，分(fen)離器(qi)(qi)(qi)底(di)部排除的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)生成(cheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)經(jing)降(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)入后(hou)續的(de)(de)(de)分(fen)餾部分(fen)進(jin)(jin)(jin)行(xing)不(bu)同燃料油的(de)(de)(de)分(fen)割(ge)。從分(fen)離器(qi)(qi)(qi)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)富(fu)(fu)含(han)(han)(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)，有(you)時(shi)候會(hui)對(dui)其先脫硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)然(ran)后(hou)再循(xun)環(huan)使用(yong)。分(fen)離器(qi)(qi)(qi)底(di)部還會(hui)排出(chu)(chu)富(fu)(fu)含(han)(han)(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)酸性水等，酸性水經(jing)降(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)入全(quan)廠的(de)(de)(de)酸性水汽提(ti)裝置(zhi)進(jin)(jin)(jin)行(xing)處理。
三、介質特點
加氫裂化裝置中包含的(de)特殊的(de)介質有氫氣(qi)、硫化氫、連多硫酸(suan)、二硫化碳等。
氫(qing)與氟的(de)混(hun)合(he)物在(zai)低溫和黑暗環境下就(jiu)能發(fa)生(sheng)自發(fa)性(xing)爆炸，與氯的(de)混(hun)合(he)比為1：1時(shi)，在(zai)光照下也可(ke)爆炸，氫(qing)氣(qi)(qi)被(bei)列為甲(jia)類易燃氣(qi)(qi)體，屬(shu)(shu)(shu)于易燃、易爆介質。氫(qing)原(yuan)子能夠被(bei)金屬(shu)(shu)(shu)吸(xi)附并滲入金屬(shu)(shu)(shu)內部，給(gei)金屬(shu)(shu)(shu)帶來一系列的(de)影響，如(ru)氫(qing)脆、氫(qing)鼓包(bao)。在(zai)一定的(de)溫度和壓(ya)力條(tiao)件下，氫(qing)氣(qi)(qi)可(ke)與金屬(shu)(shu)(shu)中(zhong)的(de)碳發(fa)生(sheng)化(hua)學反應，生(sheng)產甲(jia)烷，并引起金屬(shu)(shu)(shu)開裂或鼓包(bao)。氫(qing)氣(qi)(qi)極易從(cong)設(she)備、管(guan)道元(yuan)件的(de)連(lian)接處逸(yi)散出去，給(gei)設(she)備、管(guan)道元(yuan)件的(de)密封增加難度。
硫化氫正常(chang)情況下是一種易燃(ran)的(de)酸性(xing)氣體(ti)，濃度低時帶(dai)惡臭(chou)，氣味如臭(chou)雞蛋，濃度高(gao)(gao)時反(fan)而沒有氣味，因為高(gao)(gao)濃度的(de)硫化氫可以麻痹(bi)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(bu)銹鋼(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(er)硫化碳是一種(zhong)無色(se)或淡(dan)黃色(se)透明液體，有刺(ci)激性氣味，易揮發(fa)，不溶(rong)(rong)于(yu)水，溶(rong)(rong)于(yu)乙(yi)醇、乙(yi)醚等多(duo)數有機溶(rong)(rong)劑。二(er)硫化碳具有較高的毒性，為高度危害介質。極度易燃，具刺(ci)激性，并且在高溫下爆炸(zha)殺傷性加倍，高度危險。
四、加氫(qing)裂化裝置的配管設(she)計
主要是對加熱爐、塔、換熱(re)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。
高壓加氫反應(ying)器(qi)(qi)(qi)是裝置(zhi)中的關鍵設備，工(gong)作條件苛刻(ke)，制造困難，價格昂貴。根據介質(zhi)是否直接接觸金屬器(qi)(qi)(qi)壁(bi)(bi)，分為冷壁(bi)(bi)反應(ying)器(qi)(qi)(qi)和(he)熱壁(bi)(bi)反應(ying)器(qi)(qi)(qi)兩種(zhong)結構。反應(ying)器(qi)(qi)(qi)由筒體和(he)內部結構兩部分組成。
