一、裝置簡(jian)介
重油(you)(you)輕質(zhi)化基本原(yuan)理是改(gai)變油(you)(you)品(pin)的(de)相對分(fen)子質(zhi)量和(he)氫碳(tan)(tan)(tan)比(bi)，而改(gai)變相對分(fen)子質(zhi)量和(he)氫碳(tan)(tan)(tan)比(bi)往往是同時進行的(de)。改(gai)變油(you)(you)品(pin)的(de)氫碳(tan)(tan)(tan)比(bi)有兩條途徑，一(yi)是脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)，二是加氫。
加氫(qing)(qing)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)屬于石(shi)油(you)加工過(guo)程的加氫(qing)(qing)路線，是在催化(hua)(hua)(hua)劑存在下從(cong)外界補入氫(qing)(qing)氣以提(ti)高(gao)油(you)品(pin)的氫(qing)(qing)碳比。加氫(qing)(qing)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)實質(zhi)上是加氫(qing)(qing)和催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程的有機結合，一方(fang)面能使重質(zhi)油(you)品(pin)通過(guo)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)為(wei)汽油(you)、煤(mei)油(you)和柴油(you)等輕質(zhi)油(you)品(pin)，另一方(fang)面又可防止像催化(hua)(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)那樣(yang)生(sheng)成大量焦炭，而(er)且還(huan)可將(jiang)原料中的硫、氯、氧化(hua)(hua)(hua)合物(wu)雜質(zhi)通過(guo)加氫(qing)(qing)除去，使烯烴(jing)飽和。
加(jia)氫(qing)(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)不(bu)僅能夠提高原油(you)(you)(you)的(de)收(shou)率(lv)，而且可(ke)獲(huo)得(de)高質量的(de)輕質燃料油(you)(you)(you)。現代化(hua)的(de)煉油(you)(you)(you)廠無不(bu)把加(jia)氫(qing)(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)列為必上項目。根據原料油(you)(you)(you)的(de)不(bu)同，預期獲(huo)得(de)的(de)產品類型(xing)不(bu)同。加(jia)氫(qing)(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)分為加(jia)氫(qing)(qing)精制裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)脫硫裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、潤滑油(you)(you)(you)加(jia)氫(qing)(qing)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)等(deng)類型(xing)。這里介紹加(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)。
加(jia)(jia)氫(qing)裂化(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)的原(yuan)料(liao)油(you)(you)(you)主要(yao)是(shi)上游裝(zhuang)置(zhi)如(ru)常減壓、催(cui)化(hua)(hua)、焦化(hua)(hua)的重(zhong)質(zhi)餾分油(you)(you)(you)、渣油(you)(you)(you)或(huo)其混合物(wu)。這些重(zhong)質(zhi)油(you)(you)(you)在(zai)一(yi)定(ding)的壓力、溫度條件下，并在(zai)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的作(zuo)用下與氫(qing)氣發生(sheng)化(hua)(hua)學反(fan)應，從而達到使重(zhong)質(zhi)油(you)(you)(you)變(bian)為優(you)質(zhi)輕質(zhi)燃料(liao)油(you)(you)(you)的目的。加(jia)(jia)氫(qing)裂化(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)的產(chan)品主要(yao)有高級汽油(you)(you)(you)、航(hang)空(kong)煤油(you)(you)(you)、低凝固點柴油(you)(you)(you)、石腦油(you)(you)(you)等。
原料：重(zhong)質油等。產品(pin)：輕質油（汽油、煤油、柴油或催化(hua)裂(lie)化(hua)、裂(lie)解制烯(xi)烴的原料）。
二、典(dian)型加(jia)氫裂化裝置(zhi)的工(gong)藝(yi)及特點
加氫裂化(hua)裝(zhuang)置生產流程，按反應(ying)器中催化(hua)劑(ji)所處的狀態不同，可分(fen)為固(gu)定床、沸騰床和懸浮(fu)床等幾(ji)種(zhong)。
1. 固定(ding)床加(jia)氫裂化(hua)
固定床是指將顆粒狀的催(cui)化(hua)劑(ji)放置在反(fan)應(ying)器內，形成靜態催(cui)化(hua)劑(ji)床層。原料油和(he)氫(qing)(qing)(qing)氣經(jing)升溫(wen)、升壓(ya)達到反(fan)應(ying)條件后(hou)進入(ru)反(fan)應(ying)系(xi)統，先進行加(jia)氫(qing)(qing)(qing)精制以除去(qu)硫、氮(dan)、氧(yang)雜質和(he)二烯烴，再進行加(jia)氫(qing)(qing)(qing)裂化(hua)反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)產(chan)(chan)物(wu)經(jing)降溫(wen)、分(fen)(fen)離(li)(li)、降壓(ya)和(he)分(fen)(fen)餾后(hou)，目的產(chan)(chan)品送出(chu)裝置，分(fen)(fen)離(li)(li)出(chu)含(han)氫(qing)(qing)(qing)較(jiao)高（80％，90％）的氣體，作為循(xun)(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)使用。未(wei)轉化(hua)油（稱尾油）可以部分(fen)(fen)循(xun)(xun)環(huan)、全部循(xun)(xun)環(huan)或(huo)不循(xun)(xun)環(huan)一(yi)次通過。
2. 沸(fei)騰床加氫裂化
沸(fei)騰床（又稱膨(peng)脹床）工(gong)藝是借助于流(liu)體流(liu)速帶動(dong)具(ju)有一(yi)定顆粒度的(de)催(cui)化(hua)劑運動(dong)，形成氣、液、固三(san)相床層，從(cong)而(er)使(shi)氫(qing)氣、原料(liao)油和催(cui)化(hua)劑充(chong)分接觸而(er)完成加氫(qing)反(fan)應過程。沸(fei)騰床工(gong)藝可以處理金屬(shu)含量和殘炭(tan)值較(jiao)高的(de)原料(liao)（如減壓渣油），并(bing)可使(shi)重油深度轉(zhuan)化(hua)；但反(fan)應溫(wen)度較(jiao)高，一(yi)般在(zai)400～450℃范圍內(nei)(nei)。此種工(gong)藝比較(jiao)復雜，國(guo)內(nei)(nei)尚(shang)未(wei)工(gong)業化(hua)。
3. 懸浮床(chuang)（漿液床(chuang)）
加氫(qing)工(gong)(gong)藝 懸(xuan)浮(fu)床工(gong)(gong)藝是為了適(shi)應(ying)非常劣質的原料而(er)重新得到重視的一種(zhong)加氫(qing)工(gong)(gong)藝。其原理與(yu)沸騰床相類似，其基本流(liu)程是以細(xi)粉狀催化(hua)劑與(yu)原料預先混(hun)合，再與(yu)氫(qing)氣一起進入反(fan)應(ying)器(qi)自下而(er)上流(liu)動，催化(hua)劑懸(xuan)浮(fu)于液相中，進行加氫(qing)裂化(hua)反(fan)應(ying)，催化(hua)劑隨著反(fan)應(ying)產(chan)物(wu)一起從反(fan)應(ying)器(qi)頂部流(liu)出。該(gai)裝置能加工(gong)(gong)各種(zhong)重質原油和普通原油渣油，但(dan)裝置投資大。該(gai)工(gong)(gong)藝目前在國內尚(shang)屬研究開發階(jie)段。
典(dian)型(xing)加氫裂化(hua)裝置的工藝(yi)流程(cheng)如圖2.9所示(shi)。
原(yuan)料(liao)油(you)(you)以常(chang)溫(wen)、低壓(ya)(ya)條(tiao)(tiao)件進(jin)入裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，經(jing)過過濾、脫水等(deng)，進(jin)入換(huan)熱(re)(re)器逐(zhu)次換(huan)熱(re)(re)，然后(hou)通(tong)過高(gao)壓(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)(you)泵加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)。氫(qing)氣(qi)以常(chang)溫(wen)、低壓(ya)(ya)條(tiao)(tiao)件進(jin)入裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，然后(hou)通(tong)過新(xin)氫(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)，逐(zhu)級進(jin)行(xing)加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)。新(xin)氫(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)一(yi)般(ban)為大型往(wang)復式壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)。新(xin)氫(qing)氣(qi)幾乎不(bu)含硫化氫(qing)等(deng)腐蝕介(jie)質。高(gao)壓(ya)(ya)新(xin)氫(qing)氣(qi)與循環氫(qing)混合(he)在一(yi)起(qi)(qi)與反(fan)應流(liu)(liu)出(chu)物進(jin)行(xing)換(huan)熱(re)(re)。從加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐出(chu)來的(de)高(gao)壓(ya)(ya)氫(qing)氣(qi)與高(gao)壓(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)(you)混合(he)，一(yi)起(qi)(qi)進(jin)入加(jia)(jia)(jia)氫(qing)反(fan)應器進(jin)行(xing)加(jia)(jia)(jia)氫(qing)反(fan)應。此流(liu)(liu)程(cheng)稱(cheng)為爐后(hou)混氫(qing)。有些生產裝(zhuang)置(zhi)(zhi)則是采用(yong)原(yuan)料(liao)油(you)(you)與氫(qing)氣(qi)先混合(he)然后(hou)一(yi)起(qi)(qi)進(jin)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)的(de)流(liu)(liu)程(cheng)，稱(cheng)為爐前混氫(qing)。
在反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內(nei)進(jin)(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)為(wei)放熱(re)(re)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)需要在不同的(de)(de)(de)位置通(tong)入高(gao)壓(ya)(ya)冷(leng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，以(yi)(yi)控制反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度。加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)采用的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)劑(ji)需要硫(liu)(liu)(liu)維(wei)持其(qi)活性，因此(ci)即使原(yuan)料油(you)中不含(han)(han)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)等硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)物，要通(tong)過(guo)催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)而維(wei)持反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)里面有(you)一定的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)含(han)(han)量。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)在加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件下(xia)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)結合生(sheng)產(chan)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。當原(yuan)料油(you)中含(han)(han)有(you)氮的(de)(de)(de)情況下(xia)，氮會(hui)與氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)發生(sheng)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)氨。因此(ci)，從(cong)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)流出(chu)的(de)(de)(de)混合物（稱為(wei)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流出(chu)物）富(fu)含(han)(han)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)和(he)(he)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，有(you)時(shi)候也含(han)(han)一定量的(de)(de)(de)氨。反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流出(chu)物通(tong)過(guo)換熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)行(xing)(xing)換熱(re)(re)降(jiang)(jiang)溫，然后(hou)(hou)(hou)再(zai)通(tong)過(guo)高(gao)壓(ya)(ya)空冷(leng)器(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)一步降(jiang)(jiang)溫至露(lu)點以(yi)(yi)下(xia)，進(jin)(jin)入高(gao)壓(ya)(ya)分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)行(xing)(xing)富(fu)余氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)和(he)(he)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)物的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離(li)(li)。分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)頂部(bu)(bu)排(pai)除的(de)(de)(de)循環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)入循環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮機加(jia)壓(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)循環(huan)使用，分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)排(pai)除的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)物經(jing)降(jiang)(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)入后(hou)(hou)(hou)續的(de)(de)(de)分(fen)(fen)餾部(bu)(bu)分(fen)(fen)進(jin)(jin)行(xing)(xing)不同燃料油(you)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)割。從(cong)分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)出(chu)來的(de)(de)(de)循環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)富(fu)含(han)(han)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，有(you)時(shi)候會(hui)對其(qi)先脫硫(liu)(liu)(liu)然后(hou)(hou)(hou)再(zai)循環(huan)使用。分(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)還會(hui)排(pai)出(chu)富(fu)含(han)(han)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)酸(suan)性水等，酸(suan)性水經(jing)降(jiang)(jiang)壓(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)入全(quan)廠的(de)(de)(de)酸(suan)性水汽提(ti)裝置進(jin)(jin)行(xing)(xing)處理。
三(san)、介質特點(dian)
加氫裂(lie)化(hua)(hua)裝置中包含的特殊的介質有(you)氫氣、硫化(hua)(hua)氫、連多硫酸、二(er)硫化(hua)(hua)碳(tan)等。
氫與(yu)氟(fu)的(de)混合物在低溫和黑暗環境(jing)下就能(neng)發(fa)(fa)生自發(fa)(fa)性爆(bao)炸(zha)(zha)，與(yu)氯的(de)混合比(bi)為1：1時，在光照下也可爆(bao)炸(zha)(zha)，氫氣(qi)被(bei)列(lie)為甲類易(yi)燃(ran)氣(qi)體，屬于易(yi)燃(ran)、易(yi)爆(bao)介(jie)質(zhi)。氫原子能(neng)夠被(bei)金(jin)屬吸附(fu)并(bing)滲入金(jin)屬內部(bu)，給金(jin)屬帶來一系列(lie)的(de)影響(xiang)，如氫脆(cui)、氫鼓包。在一定的(de)溫度(du)(du)和壓力(li)條件(jian)下，氫氣(qi)可與(yu)金(jin)屬中的(de)碳發(fa)(fa)生化學反應，生產甲烷，并(bing)引起(qi)金(jin)屬開裂或(huo)鼓包。氫氣(qi)極易(yi)從(cong)設(she)備(bei)、管道元(yuan)件(jian)的(de)連接處逸散出(chu)去，給設(she)備(bei)、管道元(yuan)件(jian)的(de)密封增加難度(du)(du)。
硫(liu)化氫正常情況下是(shi)一種(zhong)易(yi)燃的酸性(xing)氣體，濃(nong)度低時帶惡臭(chou)，氣味如臭(chou)雞蛋，濃(nong)度高時反(fan)而沒有氣味，因為高濃(nong)度的硫(liu)化氫可以(yi)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)是一種無色或淡黃色透明液(ye)體，有刺(ci)激性(xing)(xing)氣味，易揮(hui)發，不溶(rong)于水，溶(rong)于乙醇(chun)、乙醚等多數有機溶(rong)劑。二硫化碳(tan)具(ju)有較(jiao)高的(de)毒性(xing)(xing)，為高度危(wei)害(hai)介質。極度易燃，具(ju)刺(ci)激性(xing)(xing)，并且(qie)在高溫下爆(bao)炸殺(sha)傷性(xing)(xing)加倍(bei)，高度危(wei)險(xian)。
四、加氫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。
高壓(ya)加(jia)氫反(fan)應器是(shi)裝置中的(de)關鍵設(she)備，工作(zuo)條件苛刻，制造困難，價格昂貴。根據介質是(shi)否(fou)直接接觸金屬(shu)器壁(bi)，分(fen)為冷(leng)壁(bi)反(fan)應器和熱壁(bi)反(fan)應器兩種結(jie)構(gou)。反(fan)應器由筒(tong)體和內部結(jie)構(gou)兩部分(fen)組成。
