一、裝置簡介(jie)
重油輕質(zhi)(zhi)化(hua)基(ji)本原理是改變(bian)油品(pin)的(de)相(xiang)對分子質(zhi)(zhi)量(liang)和(he)氫(qing)(qing)碳(tan)比，而改變(bian)相(xiang)對分子質(zhi)(zhi)量(liang)和(he)氫(qing)(qing)碳(tan)比往往是同時進行的(de)。改變(bian)油品(pin)的(de)氫(qing)(qing)碳(tan)比有兩條途徑(jing)，一是脫碳(tan)，二是加(jia)氫(qing)(qing)。
加(jia)氫(qing)裂(lie)化屬(shu)于石油(you)加(jia)工過(guo)程的(de)加(jia)氫(qing)路線，是在(zai)催(cui)化劑存在(zai)下從外界補入(ru)氫(qing)氣以提高油(you)品的(de)氫(qing)碳(tan)比。加(jia)氫(qing)裂(lie)化實質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)是加(jia)氫(qing)和催(cui)化裂(lie)化過(guo)程的(de)有機結合，一(yi)方面能使重質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)油(you)品通(tong)(tong)過(guo)裂(lie)化反應(ying)轉化為汽油(you)、煤油(you)和柴油(you)等輕質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)油(you)品，另(ling)一(yi)方面又可(ke)防(fang)止像(xiang)催(cui)化裂(lie)化那樣生成大(da)量焦炭(tan)，而(er)且還(huan)可(ke)將原料中的(de)硫、氯(lv)、氧化合物雜質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)通(tong)(tong)過(guo)加(jia)氫(qing)除去，使烯(xi)烴飽(bao)和。
加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處理裝置不(bu)(bu)(bu)(bu)僅能夠提(ti)高(gao)原油的收率，而且可獲得高(gao)質(zhi)量的輕(qing)質(zhi)燃料(liao)(liao)油。現代化(hua)的煉(lian)油廠無不(bu)(bu)(bu)(bu)把加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處理裝置列為必上(shang)項目。根(gen)據原料(liao)(liao)油的不(bu)(bu)(bu)(bu)同，預期(qi)獲得的產品類型不(bu)(bu)(bu)(bu)同。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處理裝置分(fen)為加(jia)(jia)氫(qing)(qing)精(jing)制裝置、加(jia)(jia)氫(qing)(qing)脫(tuo)硫裝置、加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝置、潤(run)滑油加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裝置等類型。這里介紹加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)裝置。
加氫(qing)(qing)裂化裝置(zhi)的(de)原料油(you)(you)主要(yao)是上游裝置(zhi)如常(chang)減壓、催化、焦(jiao)化的(de)重質餾分(fen)油(you)(you)、渣油(you)(you)或其(qi)混(hun)合物。這些重質油(you)(you)在一定的(de)壓力(li)、溫度條件下(xia)，并在催化劑的(de)作用下(xia)與(yu)氫(qing)(qing)氣發生化學反應，從而達到使重質油(you)(you)變(bian)為(wei)優質輕質燃料油(you)(you)的(de)目的(de)。加氫(qing)(qing)裂化裝置(zhi)的(de)產品主要(yao)有高級汽油(you)(you)、航空煤油(you)(you)、低凝固點柴油(you)(you)、石腦油(you)(you)等。
原料(liao)(liao)：重質(zhi)油(you)等(deng)。產品：輕質(zhi)油(you)（汽油(you)、煤油(you)、柴油(you)或催化裂化、裂解制烯烴的原料(liao)(liao)）。
二、典型加氫裂化裝置的工(gong)藝及特點
加氫(qing)裂(lie)化(hua)裝置(zhi)生產流程，按反應(ying)器中催化(hua)劑(ji)所處的狀態(tai)不同，可(ke)分為固(gu)定床(chuang)(chuang)(chuang)、沸騰(teng)床(chuang)(chuang)(chuang)和(he)懸(xuan)浮床(chuang)(chuang)(chuang)等幾(ji)種。
1. 固(gu)定床加氫裂化(hua)
固定床(chuang)是指(zhi)將(jiang)顆(ke)粒狀的催(cui)化(hua)(hua)劑放置在反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)內，形成靜態催(cui)化(hua)(hua)劑床(chuang)層。原料油和(he)氫(qing)氣(qi)經升溫、升壓(ya)達(da)到反(fan)(fan)(fan)應(ying)條件(jian)后進(jin)入反(fan)(fan)(fan)應(ying)系統，先進(jin)行加(jia)氫(qing)精制以(yi)除去硫、氮、氧雜(za)質和(he)二烯(xi)烴，再進(jin)行加(jia)氫(qing)裂化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)產物經降(jiang)(jiang)溫、分(fen)離(li)、降(jiang)(jiang)壓(ya)和(he)分(fen)餾(liu)后，目的產品(pin)送出裝置，分(fen)離(li)出含氫(qing)較高（80％，90％）的氣(qi)體，作為循(xun)環氫(qing)使用。未轉化(hua)(hua)油（稱尾油）可(ke)以(yi)部分(fen)循(xun)環、全部循(xun)環或不循(xun)環一次(ci)通過。
2. 沸(fei)騰床加(jia)氫裂化
沸騰(teng)床(chuang)（又稱膨脹(zhang)床(chuang)）工藝是借助于流(liu)體(ti)流(liu)速帶動(dong)具(ju)有一定顆粒度的催化劑運動(dong)，形成氣、液、固三相(xiang)床(chuang)層，從而使(shi)氫氣、原料油(you)(you)和(he)催化劑充分(fen)接觸(chu)而完(wan)成加氫反應過程。沸騰(teng)床(chuang)工藝可以處理金屬含(han)量和(he)殘炭值較(jiao)高的原料（如減壓渣油(you)(you)），并可使(shi)重油(you)(you)深度轉化；但反應溫度較(jiao)高，一般(ban)在400～450℃范(fan)圍內。此種(zhong)工藝比較(jiao)復雜，國(guo)內尚未工業(ye)化。
3. 懸浮床（漿液床）
加氫(qing)工(gong)(gong)藝(yi) 懸(xuan)浮(fu)床工(gong)(gong)藝(yi)是(shi)為了適應(ying)非常劣質的(de)原料而重(zhong)新得到重(zhong)視的(de)一(yi)種加氫(qing)工(gong)(gong)藝(yi)。其原理與沸騰床相類似，其基本流程是(shi)以細(xi)粉狀催化(hua)(hua)劑(ji)與原料預先混(hun)合(he)，再與氫(qing)氣一(yi)起進入反(fan)應(ying)器自下而上流動，催化(hua)(hua)劑(ji)懸(xuan)浮(fu)于液相中，進行加氫(qing)裂化(hua)(hua)反(fan)應(ying)，催化(hua)(hua)劑(ji)隨著(zhu)反(fan)應(ying)產物一(yi)起從反(fan)應(ying)器頂部(bu)流出。該裝(zhuang)置能加工(gong)(gong)各種重(zhong)質原油和普通原油渣油，但裝(zhuang)置投資大。該工(gong)(gong)藝(yi)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流程(cheng)如圖2.9所示。
原(yuan)料(liao)油(you)以常溫、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)條(tiao)件進(jin)(jin)入(ru)(ru)裝(zhuang)置，經過過濾、脫水等(deng)，進(jin)(jin)入(ru)(ru)換熱(re)(re)器(qi)逐次換熱(re)(re)，然(ran)后通(tong)過高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)泵加壓(ya)(ya)(ya)(ya)。氫(qing)氣以常溫、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)條(tiao)件進(jin)(jin)入(ru)(ru)裝(zhuang)置，然(ran)后通(tong)過新(xin)氫(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)，逐級進(jin)(jin)行加壓(ya)(ya)(ya)(ya)。新(xin)氫(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)一(yi)般為大型往復式(shi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機(ji)。新(xin)氫(qing)氣幾(ji)乎(hu)不(bu)含硫化氫(qing)等(deng)腐(fu)蝕介(jie)質。高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)新(xin)氫(qing)氣與循環氫(qing)混(hun)(hun)合(he)在一(yi)起與反(fan)應流出物進(jin)(jin)行換熱(re)(re)。從(cong)加熱(re)(re)爐出來的高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)氫(qing)氣與高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)原(yuan)料(liao)油(you)混(hun)(hun)合(he)，一(yi)起進(jin)(jin)入(ru)(ru)加氫(qing)反(fan)應器(qi)進(jin)(jin)行加氫(qing)反(fan)應。此流程稱為爐后混(hun)(hun)氫(qing)。有些生產裝(zhuang)置則(ze)是采(cai)用原(yuan)料(liao)油(you)與氫(qing)氣先混(hun)(hun)合(he)然(ran)后一(yi)起進(jin)(jin)加熱(re)(re)爐加熱(re)(re)的流程，稱為爐前混(hun)(hun)氫(qing)。
在(zai)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)為放熱反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，故反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)需要在(zai)不同的(de)(de)位(wei)置通入(ru)(ru)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)冷(leng)氫(qing)(qing)(qing)，以(yi)控制反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度。加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)采用(yong)(yong)的(de)(de)催化(hua)劑需要硫(liu)(liu)維持其活性，因(yin)此(ci)即使(shi)(shi)(shi)原料油(you)中(zhong)(zhong)不含硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)等硫(liu)(liu)化(hua)物(wu)(wu)，要通過催化(hua)劑的(de)(de)硫(liu)(liu)化(hua)而維持反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)里(li)面(mian)有一定(ding)的(de)(de)硫(liu)(liu)含量。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)硫(liu)(liu)在(zai)加(jia)氫(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)條件下(xia)與氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)結(jie)合生(sheng)(sheng)產硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)。當原料油(you)中(zhong)(zhong)含有氮的(de)(de)情(qing)況下(xia)，氮會與氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)發生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產生(sheng)(sheng)氨(an)。因(yin)此(ci)，從(cong)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)底部流出的(de)(de)混(hun)合物(wu)(wu)（稱為反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流出物(wu)(wu)）富(fu)含氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)和(he)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)，有時(shi)候(hou)也含一定(ding)量的(de)(de)氨(an)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)流出物(wu)(wu)通過換(huan)熱器(qi)(qi)(qi)逐次進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)換(huan)熱降(jiang)溫，然(ran)后(hou)再(zai)通過高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)空冷(leng)器(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)一步降(jiang)溫至露點以(yi)下(xia)，進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)分離(li)器(qi)(qi)(qi)，進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)富(fu)余氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)和(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)物(wu)(wu)的(de)(de)分離(li)。分離(li)器(qi)(qi)(qi)頂部排(pai)除的(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮機加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)后(hou)循(xun)環(huan)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)，分離(li)器(qi)(qi)(qi)底部排(pai)除的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)物(wu)(wu)經降(jiang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)后(hou)續的(de)(de)分餾部分進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)不同燃料油(you)的(de)(de)分割。從(cong)分離(li)器(qi)(qi)(qi)出來的(de)(de)循(xun)環(huan)氫(qing)(qing)(qing)富(fu)含硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)，有時(shi)候(hou)會對其先脫硫(liu)(liu)然(ran)后(hou)再(zai)循(xun)環(huan)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)。分離(li)器(qi)(qi)(qi)底部還會排(pai)出富(fu)含硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)酸性水等，酸性水經降(jiang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)全廠的(de)(de)酸性水汽(qi)提裝置進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)處理。
三(san)、介質特(te)點
加氫(qing)裂化裝置中包含的特殊(shu)的介(jie)質有氫(qing)氣(qi)、硫(liu)化氫(qing)、連多硫(liu)酸、二硫(liu)化碳等。
氫與(yu)氟的(de)(de)混合物(wu)在(zai)低溫和(he)黑(hei)暗環境下就能(neng)發(fa)生(sheng)自發(fa)性爆炸，與(yu)氯的(de)(de)混合比為(wei)1：1時(shi)，在(zai)光照下也可爆炸，氫氣被列為(wei)甲類(lei)易(yi)(yi)(yi)燃(ran)氣體，屬(shu)于易(yi)(yi)(yi)燃(ran)、易(yi)(yi)(yi)爆介質。氫原(yuan)子能(neng)夠被金(jin)屬(shu)吸附并(bing)滲(shen)入金(jin)屬(shu)內部，給金(jin)屬(shu)帶來一系列的(de)(de)影響，如氫脆、氫鼓(gu)包。在(zai)一定的(de)(de)溫度和(he)壓力條件下，氫氣可與(yu)金(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)碳發(fa)生(sheng)化學反(fan)應，生(sheng)產甲烷，并(bing)引起金(jin)屬(shu)開裂或鼓(gu)包。氫氣極易(yi)(yi)(yi)從(cong)設備(bei)、管(guan)道元(yuan)件的(de)(de)連接處逸散(san)出去，給設備(bei)、管(guan)道元(yuan)件的(de)(de)密封增加難度。
硫化氫(qing)正(zheng)常情況下是一種易燃(ran)的酸性氣體，濃(nong)(nong)度低時(shi)帶(dai)惡臭，氣味(wei)如臭雞蛋，濃(nong)(nong)度高時(shi)反而沒(mei)有氣味(wei)，因為高濃(nong)(nong)度的硫化氫(qing)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(shi)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(tan)是一種(zhong)無色或淡黃色透明液(ye)體(ti)，有刺激性(xing)(xing)氣味(wei)，易揮發，不溶(rong)(rong)于(yu)水，溶(rong)(rong)于(yu)乙醇、乙醚等多數有機溶(rong)(rong)劑。二硫(liu)化碳(tan)具有較高(gao)的毒性(xing)(xing)，為高(gao)度(du)危(wei)害介質。極(ji)度(du)易燃，具刺激性(xing)(xing)，并且(qie)在高(gao)溫下爆炸殺傷性(xing)(xing)加倍，高(gao)度(du)危(wei)險。
四、加氫裂化裝置的配管設計
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(ya)加(jia)氫反應器(qi)(qi)是裝置中(zhong)的關鍵(jian)設(she)備，工作條件苛(ke)刻，制(zhi)造困難(nan)，價格昂(ang)貴。根(gen)據介質是否直接接觸金屬(shu)器(qi)(qi)壁(bi)，分為冷壁(bi)反應器(qi)(qi)和熱壁(bi)反應器(qi)(qi)兩種(zhong)結(jie)構。反應器(qi)(qi)由筒體和內(nei)部結(jie)構兩部分組(zu)成。
