一、裝置簡介
重油(you)輕質(zhi)化基本原理是(shi)(shi)改(gai)變(bian)油(you)品(pin)的(de)相(xiang)(xiang)對分(fen)子質(zhi)量和氫(qing)碳(tan)比，而改(gai)變(bian)相(xiang)(xiang)對分(fen)子質(zhi)量和氫(qing)碳(tan)比往往是(shi)(shi)同(tong)時進行的(de)。改(gai)變(bian)油(you)品(pin)的(de)氫(qing)碳(tan)比有兩條途(tu)徑，一是(shi)(shi)脫(tuo)碳(tan)，二是(shi)(shi)加(jia)氫(qing)。
加(jia)(jia)氫裂化(hua)屬于(yu)石油(you)(you)(you)加(jia)(jia)工過(guo)程的加(jia)(jia)氫路線(xian)，是在(zai)催(cui)化(hua)劑存在(zai)下從外界補入氫氣以提高油(you)(you)(you)品的氫碳(tan)比。加(jia)(jia)氫裂化(hua)實質上(shang)是加(jia)(jia)氫和催(cui)化(hua)裂化(hua)過(guo)程的有機結合(he)，一(yi)方面能使(shi)重質油(you)(you)(you)品通過(guo)裂化(hua)反應轉(zhuan)化(hua)為汽(qi)油(you)(you)(you)、煤油(you)(you)(you)和柴油(you)(you)(you)等輕質油(you)(you)(you)品，另一(yi)方面又可防止(zhi)像催(cui)化(hua)裂化(hua)那(nei)樣生成(cheng)大(da)量焦炭(tan)，而且還可將(jiang)原料中(zhong)的硫、氯、氧化(hua)合(he)物雜質通過(guo)加(jia)(jia)氫除去，使(shi)烯烴(jing)飽和。
加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)不(bu)僅能夠(gou)提高原(yuan)油(you)(you)的(de)(de)(de)收(shou)率(lv)，而(er)且可獲得(de)高質量的(de)(de)(de)輕質燃料油(you)(you)。現(xian)代化的(de)(de)(de)煉油(you)(you)廠無(wu)不(bu)把加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)列為(wei)必上(shang)項目。根據原(yuan)料油(you)(you)的(de)(de)(de)不(bu)同，預期獲得(de)的(de)(de)(de)產品類(lei)型(xing)不(bu)同。加(jia)(jia)氫(qing)(qing)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)分為(wei)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)精制(zhi)裝(zhuang)置(zhi)、加(jia)(jia)氫(qing)(qing)脫硫裝(zhuang)置(zhi)、加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化裝(zhuang)置(zhi)、潤滑油(you)(you)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裝(zhuang)置(zhi)等類(lei)型(xing)。這里介紹加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化裝(zhuang)置(zhi)。
加氫(qing)裂化裝置(zhi)的(de)(de)原料油(you)(you)主要是上游裝置(zhi)如常減(jian)壓(ya)、催(cui)化、焦化的(de)(de)重質(zhi)餾分油(you)(you)、渣油(you)(you)或其混合物。這些重質(zhi)油(you)(you)在一定(ding)的(de)(de)壓(ya)力(li)、溫度條(tiao)件(jian)下(xia)，并在催(cui)化劑的(de)(de)作(zuo)用下(xia)與氫(qing)氣發生化學反應，從而(er)達(da)到使重質(zhi)油(you)(you)變為優質(zhi)輕質(zhi)燃料油(you)(you)的(de)(de)目的(de)(de)。加氫(qing)裂化裝置(zhi)的(de)(de)產品主要有高級汽油(you)(you)、航空(kong)煤油(you)(you)、低凝固點柴油(you)(you)、石(shi)腦油(you)(you)等。
原料：重質油(you)等。產品：輕(qing)質油(you)（汽油(you)、煤油(you)、柴油(you)或催化裂化、裂解制烯烴的原料）。
二、典型加(jia)氫裂化(hua)裝(zhuang)置的工藝(yi)及(ji)特點(dian)
加氫裂化(hua)裝(zhuang)置生(sheng)產流程，按反應器中催化(hua)劑所處的狀態不同(tong)，可分為固(gu)定(ding)床、沸騰床和懸(xuan)浮床等幾(ji)種。
1. 固定(ding)床加氫裂(lie)化
固(gu)定(ding)床(chuang)是(shi)指將顆粒狀的催化(hua)劑放置(zhi)在反(fan)應(ying)器內，形(xing)成靜態催化(hua)劑床(chuang)層。原(yuan)料油和氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)經(jing)升(sheng)溫、升(sheng)壓達到反(fan)應(ying)條(tiao)件(jian)后(hou)進入反(fan)應(ying)系(xi)統，先進行加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)精制以除(chu)去硫、氮、氧雜(za)質和二烯烴(jing)，再進行加(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)裂化(hua)反(fan)應(ying)。反(fan)應(ying)產(chan)物經(jing)降(jiang)溫、分離(li)、降(jiang)壓和分餾后(hou)，目的產(chan)品(pin)送(song)出裝置(zhi)，分離(li)出含氫(qing)(qing)(qing)(qing)較高（80％，90％）的氣(qi)體(ti)，作為循(xun)環氫(qing)(qing)(qing)(qing)使用。未轉(zhuan)化(hua)油（稱(cheng)尾油）可以部分循(xun)環、全部循(xun)環或(huo)不循(xun)環一次(ci)通(tong)過。
2. 沸騰(teng)床(chuang)加氫裂化
沸(fei)騰床(chuang)(chuang)（又稱(cheng)膨脹(zhang)床(chuang)(chuang)）工(gong)藝(yi)是借助于流(liu)體流(liu)速帶動具有(you)一定顆粒度(du)的催化(hua)(hua)劑運動，形成(cheng)氣、液、固三(san)相(xiang)床(chuang)(chuang)層，從而使(shi)氫氣、原(yuan)料油和催化(hua)(hua)劑充分(fen)接觸(chu)而完成(cheng)加氫反(fan)應過程(cheng)。沸(fei)騰床(chuang)(chuang)工(gong)藝(yi)可以(yi)處理金屬含量(liang)和殘炭值較(jiao)(jiao)高的原(yuan)料（如減壓渣油），并可使(shi)重油深度(du)轉化(hua)(hua)；但(dan)反(fan)應溫度(du)較(jiao)(jiao)高，一般在400～450℃范圍內(nei)。此種工(gong)藝(yi)比較(jiao)(jiao)復雜，國內(nei)尚未工(gong)業(ye)化(hua)(hua)。
3. 懸浮床（漿(jiang)液床）
加氫(qing)工(gong)藝(yi) 懸浮床工(gong)藝(yi)是(shi)為了適應(ying)(ying)非常劣質的原(yuan)(yuan)料而重新得到重視的一種(zhong)加氫(qing)工(gong)藝(yi)。其原(yuan)(yuan)理與(yu)沸騰床相(xiang)類似，其基本流程是(shi)以細粉狀催化(hua)(hua)劑與(yu)原(yuan)(yuan)料預先混合，再與(yu)氫(qing)氣(qi)一起(qi)進入反應(ying)(ying)器(qi)自下(xia)而上流動(dong)，催化(hua)(hua)劑懸浮于液相(xiang)中，進行(xing)加氫(qing)裂化(hua)(hua)反應(ying)(ying)，催化(hua)(hua)劑隨著反應(ying)(ying)產物一起(qi)從反應(ying)(ying)器(qi)頂部流出。該裝置(zhi)能加工(gong)各種(zhong)重質原(yuan)(yuan)油和普通原(yuan)(yuan)油渣(zha)油，但(dan)裝置(zhi)投資大。該工(gong)藝(yi)目(mu)前在國(guo)內尚屬研究(jiu)開發(fa)階段。
典型加氫裂化(hua)裝(zhuang)置的工藝(yi)流(liu)程如圖2.9所(suo)示。
原料(liao)油以(yi)常(chang)溫、低(di)(di)壓(ya)(ya)條(tiao)件進(jin)(jin)(jin)入裝(zhuang)置，經過(guo)(guo)過(guo)(guo)濾、脫水等，進(jin)(jin)(jin)入換熱(re)器(qi)逐(zhu)次換熱(re)，然(ran)后(hou)(hou)通過(guo)(guo)高(gao)壓(ya)(ya)原料(liao)油泵(beng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)。氫(qing)氣以(yi)常(chang)溫、低(di)(di)壓(ya)(ya)條(tiao)件進(jin)(jin)(jin)入裝(zhuang)置，然(ran)后(hou)(hou)通過(guo)(guo)新(xin)氫(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)機，逐(zhu)級進(jin)(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)。新(xin)氫(qing)壓(ya)(ya)縮(suo)機一般為大型往復(fu)式壓(ya)(ya)縮(suo)機。新(xin)氫(qing)氣幾乎不含硫化氫(qing)等腐蝕介質。高(gao)壓(ya)(ya)新(xin)氫(qing)氣與循環氫(qing)混(hun)合(he)在(zai)一起與反(fan)應流出物進(jin)(jin)(jin)行(xing)換熱(re)。從加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)出來(lai)的高(gao)壓(ya)(ya)氫(qing)氣與高(gao)壓(ya)(ya)原料(liao)油混(hun)合(he)，一起進(jin)(jin)(jin)入加(jia)(jia)氫(qing)反(fan)應器(qi)進(jin)(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)氫(qing)反(fan)應。此流程(cheng)稱(cheng)為爐(lu)后(hou)(hou)混(hun)氫(qing)。有些生(sheng)產裝(zhuang)置則是采用(yong)原料(liao)油與氫(qing)氣先混(hun)合(he)然(ran)后(hou)(hou)一起進(jin)(jin)(jin)加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)加(jia)(jia)熱(re)的流程(cheng)，稱(cheng)為爐(lu)前(qian)混(hun)氫(qing)。
在反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)內進(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)加氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)為放熱(re)反(fan)(fan)(fan)應(ying)，故反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)需要(yao)在不同(tong)的(de)(de)(de)(de)位(wei)置通(tong)入(ru)高(gao)壓(ya)冷(leng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，以(yi)控制(zhi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)溫(wen)度(du)。加氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)采用(yong)的(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)需要(yao)硫(liu)(liu)維持(chi)其活性，因此即使原(yuan)料(liao)油中(zhong)不含(han)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)等硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)，要(yao)通(tong)過(guo)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)而(er)維持(chi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)里面有一定(ding)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)含(han)量。反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)在加氫(qing)(qing)(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)條(tiao)件下(xia)與(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)結合生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)。當原(yuan)料(liao)油中(zhong)含(han)有氮(dan)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，氮(dan)會與(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)發生(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)(fan)(fan)應(ying)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)氨(an)。因此，從反(fan)(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)(bu)(bu)流(liu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)混合物(wu)(wu)（稱為反(fan)(fan)(fan)應(ying)流(liu)出(chu)物(wu)(wu)）富含(han)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)和硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，有時候也(ye)含(han)一定(ding)量的(de)(de)(de)(de)氨(an)。反(fan)(fan)(fan)應(ying)流(liu)出(chu)物(wu)(wu)通(tong)過(guo)換(huan)熱(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)逐次進(jin)行(xing)(xing)換(huan)熱(re)降(jiang)(jiang)溫(wen)，然后(hou)(hou)再通(tong)過(guo)高(gao)壓(ya)空(kong)冷(leng)器(qi)(qi)(qi)(qi)進(jin)一步降(jiang)(jiang)溫(wen)至露點以(yi)下(xia)，進(jin)入(ru)高(gao)壓(ya)分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)，進(jin)行(xing)(xing)富余氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)和反(fan)(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)分(fen)離(li)。分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)頂部(bu)(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)(de)循(xun)環氫(qing)(qing)(qing)(qing)進(jin)入(ru)循(xun)環氫(qing)(qing)(qing)(qing)壓(ya)縮機加壓(ya)后(hou)(hou)循(xun)環使用(yong)，分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)(bu)(bu)排除的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)物(wu)(wu)經降(jiang)(jiang)壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)入(ru)后(hou)(hou)續的(de)(de)(de)(de)分(fen)餾部(bu)(bu)(bu)分(fen)進(jin)行(xing)(xing)不同(tong)燃料(liao)油的(de)(de)(de)(de)分(fen)割(ge)。從分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)出(chu)來的(de)(de)(de)(de)循(xun)環氫(qing)(qing)(qing)(qing)富含(han)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，有時候會對其先脫硫(liu)(liu)然后(hou)(hou)再循(xun)環使用(yong)。分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)(bu)(bu)還會排出(chu)富含(han)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)酸性水(shui)(shui)等，酸性水(shui)(shui)經降(jiang)(jiang)壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)入(ru)全廠的(de)(de)(de)(de)酸性水(shui)(shui)汽提裝置進(jin)行(xing)(xing)處理(li)。
三、介質(zhi)特點
加氫(qing)裂化(hua)裝置中(zhong)包含的特(te)殊的介(jie)質有氫(qing)氣、硫化(hua)氫(qing)、連(lian)多硫酸(suan)、二硫化(hua)碳等。
氫(qing)(qing)與(yu)氟的(de)(de)混(hun)合(he)物(wu)在(zai)低溫和黑暗(an)環境下就能(neng)發生自發性爆炸，與(yu)氯(lv)的(de)(de)混(hun)合(he)比為1：1時(shi)，在(zai)光照下也可爆炸，氫(qing)(qing)氣被列為甲類易(yi)燃氣體，屬(shu)(shu)于易(yi)燃、易(yi)爆介質(zhi)。氫(qing)(qing)原子能(neng)夠被金(jin)(jin)屬(shu)(shu)吸附并滲入金(jin)(jin)屬(shu)(shu)內(nei)部(bu)，給(gei)(gei)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)帶(dai)來一(yi)系列的(de)(de)影響，如氫(qing)(qing)脆、氫(qing)(qing)鼓(gu)包。在(zai)一(yi)定的(de)(de)溫度(du)和壓力條件(jian)下，氫(qing)(qing)氣可與(yu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中的(de)(de)碳發生化(hua)學(xue)反應(ying)，生產甲烷，并引起金(jin)(jin)屬(shu)(shu)開裂或(huo)鼓(gu)包。氫(qing)(qing)氣極(ji)易(yi)從設(she)備(bei)、管(guan)道(dao)元件(jian)的(de)(de)連(lian)接處逸(yi)散(san)出去(qu)，給(gei)(gei)設(she)備(bei)、管(guan)道(dao)元件(jian)的(de)(de)密封增(zeng)加(jia)難度(du)。
硫化氫(qing)正常(chang)情況下是一種易燃的(de)酸性氣(qi)體，濃度(du)低時帶(dai)惡臭(chou)，氣(qi)味如臭(chou)雞蛋，濃度(du)高時反而沒有(you)氣(qi)味，因為高濃度(du)的(de)硫化氫(qing)可以麻痹嗅覺神經(jing)。
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(ao)氏(shi)體不銹鋼(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(hua)碳(tan)是一種(zhong)無(wu)色或(huo)淡黃色透明液體(ti)，有(you)刺(ci)激性(xing)氣味，易(yi)揮發(fa)，不溶于水，溶于乙(yi)醇、乙(yi)醚等(deng)多數有(you)機(ji)溶劑。二(er)硫化(hua)碳(tan)具(ju)有(you)較高(gao)(gao)的毒性(xing)，為高(gao)(gao)度危(wei)害介質。極度易(yi)燃，具(ju)刺(ci)激性(xing)，并且在(zai)高(gao)(gao)溫下爆炸(zha)殺(sha)傷性(xing)加(jia)倍，高(gao)(gao)度危(wei)險。
四、加氫(qing)裂化裝置的(de)配管設計
主要是對加熱爐、塔、換(huan)熱(re)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(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)是(shi)裝置中(zhong)的關(guan)鍵設備，工(gong)作條件(jian)苛刻，制造困難，價(jia)格昂貴。根據(ju)介質是(shi)否直接接觸金(jin)屬(shu)器(qi)(qi)壁(bi)，分(fen)為冷壁(bi)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)和(he)熱(re)壁(bi)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)兩種結(jie)構。反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)由筒(tong)體和(he)內部結(jie)構兩部分(fen)組成。
