一(yi)、裝置(zhi)簡介
重油(you)輕質化基本(ben)原理是(shi)(shi)改(gai)變油(you)品(pin)的相對分子質量和氫碳比，而改(gai)變相對分子質量和氫碳比往(wang)往(wang)是(shi)(shi)同時(shi)進行的。改(gai)變油(you)品(pin)的氫碳比有兩條(tiao)途徑，一是(shi)(shi)脫碳，二是(shi)(shi)加氫。
加(jia)氫(qing)裂(lie)(lie)化屬于石油(you)加(jia)工過程的(de)加(jia)氫(qing)路線，是在催(cui)化劑存在下從外(wai)界補入(ru)氫(qing)氣以提高油(you)品的(de)氫(qing)碳比。加(jia)氫(qing)裂(lie)(lie)化實質(zhi)上(shang)是加(jia)氫(qing)和(he)催(cui)化裂(lie)(lie)化過程的(de)有機結合(he)，一方面(mian)能使(shi)重(zhong)質(zhi)油(you)品通過裂(lie)(lie)化反應轉化為汽(qi)油(you)、煤油(you)和(he)柴油(you)等輕質(zhi)油(you)品，另(ling)一方面(mian)又可(ke)防(fang)止像催(cui)化裂(lie)(lie)化那樣生成大量(liang)焦炭(tan)，而且還可(ke)將(jiang)原(yuan)料中的(de)硫(liu)、氯(lv)、氧化合(he)物雜質(zhi)通過加(jia)氫(qing)除去(qu)，使(shi)烯烴飽和(he)。
加(jia)(jia)氫(qing)處理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)不(bu)僅能夠(gou)提高(gao)原油的收率，而(er)且可獲得高(gao)質量的輕質燃(ran)料(liao)油。現代化的煉油廠(chang)無不(bu)把(ba)加(jia)(jia)氫(qing)處理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)列為必(bi)上(shang)項目。根(gen)據原料(liao)油的不(bu)同，預期獲得的產品類型(xing)不(bu)同。加(jia)(jia)氫(qing)處理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)為加(jia)(jia)氫(qing)精制(zhi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、加(jia)(jia)氫(qing)脫硫裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、加(jia)(jia)氫(qing)裂化裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、潤(run)滑油加(jia)(jia)氫(qing)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)等類型(xing)。這里介紹加(jia)(jia)氫(qing)裂化裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)。
加氫(qing)裂(lie)化裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)原料(liao)(liao)油主要是(shi)上游(you)裝置(zhi)(zhi)如(ru)常減壓(ya)、催(cui)化、焦化的(de)(de)(de)重質餾分油、渣油或其混合物。這些(xie)重質油在一定的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)、溫度條件(jian)下(xia)，并在催(cui)化劑的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)與(yu)氫(qing)氣發生化學反應，從而達(da)到使重質油變為優(you)質輕(qing)質燃料(liao)(liao)油的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。加氫(qing)裂(lie)化裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)產品主要有高(gao)級汽(qi)油、航空煤油、低凝固點柴油、石(shi)腦油等(deng)。
原料(liao)：重質油(you)等(deng)。產品：輕質油(you)（汽油(you)、煤(mei)油(you)、柴油(you)或催(cui)化裂化、裂解制烯烴(jing)的原料(liao)）。
二(er)、典(dian)型加氫(qing)裂化裝置的(de)工藝及(ji)特點
加氫裂化裝置(zhi)生產流程，按反應器中催化劑所處的狀態不同(tong)，可(ke)分為固定(ding)床(chuang)、沸騰床(chuang)和(he)懸浮床(chuang)等(deng)幾(ji)種。
1. 固定床(chuang)加氫裂化
固(gu)定床是指將顆粒(li)狀的(de)催化(hua)劑(ji)放置在(zai)反應(ying)(ying)器(qi)內(nei)，形成靜態(tai)催化(hua)劑(ji)床層。原料油和氫(qing)氣經升溫、升壓(ya)達到反應(ying)(ying)條(tiao)件后進(jin)入反應(ying)(ying)系統，先進(jin)行加氫(qing)精(jing)制以除去硫、氮、氧雜質和二烯烴，再進(jin)行加氫(qing)裂化(hua)反應(ying)(ying)。反應(ying)(ying)產物經降溫、分(fen)離(li)、降壓(ya)和分(fen)餾后，目的(de)產品送出裝置，分(fen)離(li)出含氫(qing)較高（80％，90％）的(de)氣體，作為循環(huan)氫(qing)使用。未轉化(hua)油（稱(cheng)尾油）可(ke)以部分(fen)循環(huan)、全部循環(huan)或不循環(huan)一(yi)次通過。
2. 沸騰床加氫裂化(hua)
沸騰床(chuang)(chuang)(chuang)（又(you)稱膨脹床(chuang)(chuang)(chuang)）工(gong)藝(yi)是借(jie)助于(yu)流體流速帶動具有一定(ding)顆粒度(du)的催(cui)化劑運動，形成氣、液、固三相床(chuang)(chuang)(chuang)層，從而(er)使(shi)氫(qing)氣、原料油(you)和(he)催(cui)化劑充分接觸(chu)而(er)完(wan)成加氫(qing)反(fan)應(ying)過程(cheng)。沸騰床(chuang)(chuang)(chuang)工(gong)藝(yi)可以處理(li)金(jin)屬(shu)含量(liang)和(he)殘炭值較高的原料（如(ru)減壓渣油(you)），并可使(shi)重油(you)深(shen)度(du)轉化；但反(fan)應(ying)溫度(du)較高，一般在400～450℃范(fan)圍內(nei)。此種工(gong)藝(yi)比較復雜，國內(nei)尚未工(gong)業化。
3. 懸浮床(chuang)(chuang)（漿液床(chuang)(chuang)）
加(jia)(jia)氫(qing)工(gong)藝(yi) 懸浮床工(gong)藝(yi)是為了適應(ying)非常劣質的原料而重新得到重視的一種加(jia)(jia)氫(qing)工(gong)藝(yi)。其原理與沸(fei)騰(teng)床相類似，其基本流程(cheng)是以細(xi)粉(fen)狀(zhuang)催(cui)化(hua)劑(ji)與原料預先混(hun)合，再與氫(qing)氣(qi)一起進入反(fan)應(ying)器自下而上流動(dong)，催(cui)化(hua)劑(ji)懸浮于液相中，進行加(jia)(jia)氫(qing)裂化(hua)反(fan)應(ying)，催(cui)化(hua)劑(ji)隨著反(fan)應(ying)產物一起從反(fan)應(ying)器頂部流出。該(gai)裝(zhuang)置能加(jia)(jia)工(gong)各種重質原油(you)和普通(tong)原油(you)渣油(you)，但裝(zhuang)置投資大。該(gai)工(gong)藝(yi)目前(qian)在國(guo)內尚(shang)屬研究開發階段。
典型加氫(qing)裂化裝置(zhi)的工藝流(liu)程如圖2.9所示。
原料(liao)油以(yi)常溫、低壓條(tiao)(tiao)件(jian)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)裝置，經過(guo)過(guo)濾、脫水等，進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)換熱器逐(zhu)次(ci)換熱，然后(hou)通過(guo)高壓原料(liao)油泵加(jia)(jia)壓。氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)以(yi)常溫、低壓條(tiao)(tiao)件(jian)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)裝置，然后(hou)通過(guo)新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)壓縮機，逐(zhu)級進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)壓。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)壓縮機一(yi)般為(wei)大型(xing)往復式壓縮機。新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)幾(ji)乎不(bu)含硫化氫(qing)(qing)(qing)(qing)等腐(fu)蝕介(jie)質。高壓新(xin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)與(yu)循環(huan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)混合在一(yi)起(qi)與(yu)反應流出(chu)物(wu)進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)換熱。從(cong)加(jia)(jia)熱爐出(chu)來的高壓氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)與(yu)高壓原料(liao)油混合，一(yi)起(qi)進(jin)(jin)(jin)(jin)入(ru)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)反應器進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)反應。此流程稱為(wei)爐后(hou)混氫(qing)(qing)(qing)(qing)。有些生產(chan)裝置則是采用原料(liao)油與(yu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)先混合然后(hou)一(yi)起(qi)進(jin)(jin)(jin)(jin)加(jia)(jia)熱爐加(jia)(jia)熱的流程，稱為(wei)爐前(qian)混氫(qing)(qing)(qing)(qing)。
在反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)內(nei)進(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)加氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)為(wei)放(fang)熱(re)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)，故(gu)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)需要在不(bu)同的(de)(de)位置通入(ru)高壓(ya)(ya)冷(leng)氫(qing)(qing)，以控制反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)溫度。加氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)采用的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑需要硫(liu)維(wei)持(chi)其(qi)活性(xing)，因此即使(shi)原(yuan)料(liao)油中不(bu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)等硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)，要通過催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)而維(wei)持(chi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)里面(mian)有(you)一定(ding)的(de)(de)硫(liu)含(han)量。反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中的(de)(de)硫(liu)在加氫(qing)(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)條(tiao)件下(xia)與(yu)氫(qing)(qing)氣結合(he)生(sheng)產(chan)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)。當原(yuan)料(liao)油中含(han)有(you)氮的(de)(de)情況下(xia)，氮會(hui)與(yu)氫(qing)(qing)氣發生(sheng)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)產(chan)生(sheng)氨。因此，從反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)底(di)部(bu)(bu)流(liu)出(chu)(chu)的(de)(de)混合(he)物(wu)（稱(cheng)為(wei)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)流(liu)出(chu)(chu)物(wu)）富(fu)含(han)氫(qing)(qing)氣和(he)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)，有(you)時候也含(han)一定(ding)量的(de)(de)氨。反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)流(liu)出(chu)(chu)物(wu)通過換(huan)熱(re)器(qi)(qi)逐次(ci)進(jin)行(xing)(xing)換(huan)熱(re)降溫，然后(hou)(hou)再通過高壓(ya)(ya)空冷(leng)器(qi)(qi)進(jin)一步(bu)降溫至露點(dian)以下(xia)，進(jin)入(ru)高壓(ya)(ya)分(fen)離器(qi)(qi)，進(jin)行(xing)(xing)富(fu)余氫(qing)(qing)氣和(he)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成物(wu)的(de)(de)分(fen)離。分(fen)離器(qi)(qi)頂部(bu)(bu)排除的(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)進(jin)入(ru)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)壓(ya)(ya)縮機加壓(ya)(ya)后(hou)(hou)循(xun)環(huan)(huan)使(shi)用，分(fen)離器(qi)(qi)底(di)部(bu)(bu)排除的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成物(wu)經(jing)降壓(ya)(ya)后(hou)(hou)進(jin)入(ru)后(hou)(hou)續的(de)(de)分(fen)餾部(bu)(bu)分(fen)進(jin)行(xing)(xing)不(bu)同燃料(liao)油的(de)(de)分(fen)割(ge)。從分(fen)離器(qi)(qi)出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)氫(qing)(qing)富(fu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)，有(you)時候會(hui)對其(qi)先脫(tuo)硫(liu)然后(hou)(hou)再循(xun)環(huan)(huan)使(shi)用。分(fen)離器(qi)(qi)底(di)部(bu)(bu)還(huan)會(hui)排出(chu)(chu)富(fu)含(han)硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)酸性(xing)水等，酸性(xing)水經(jing)降壓(ya)(ya)后(hou)(hou)進(jin)入(ru)全廠的(de)(de)酸性(xing)水汽提裝(zhuang)置進(jin)行(xing)(xing)處理。
三、介質特點
加(jia)氫裂化裝置中包(bao)含的(de)特殊的(de)介質有氫氣(qi)、硫(liu)化氫、連多硫(liu)酸、二(er)硫(liu)化碳(tan)等。
氫(qing)與氟的混合物(wu)在(zai)低(di)溫和(he)(he)黑暗環境下(xia)就能發生(sheng)自發性爆(bao)炸，與氯的混合比為1：1時，在(zai)光照下(xia)也可爆(bao)炸，氫(qing)氣(qi)被列(lie)為甲類(lei)易(yi)燃氣(qi)體，屬于易(yi)燃、易(yi)爆(bao)介質(zhi)。氫(qing)原子能夠被金(jin)屬吸附(fu)并滲(shen)入金(jin)屬內(nei)部，給金(jin)屬帶來一(yi)系列(lie)的影響，如氫(qing)脆(cui)、氫(qing)鼓包。在(zai)一(yi)定(ding)的溫度(du)(du)和(he)(he)壓力條件(jian)下(xia)，氫(qing)氣(qi)可與金(jin)屬中的碳發生(sheng)化學反應(ying)，生(sheng)產(chan)甲烷(wan)，并引起金(jin)屬開裂或鼓包。氫(qing)氣(qi)極易(yi)從(cong)設備、管道元(yuan)件(jian)的連接處逸散出去，給設備、管道元(yuan)件(jian)的密封增加難度(du)(du)。
硫化(hua)氫(qing)正常情況下是一種易燃的酸性(xing)氣體，濃度(du)(du)低時(shi)帶(dai)惡臭(chou)，氣味如(ru)臭(chou)雞蛋，濃度(du)(du)高(gao)(gao)時(shi)反而沒(mei)有(you)氣味，因為高(gao)(gao)濃度(du)(du)的硫化(hua)氫(qing)可以(yi)麻痹嗅覺神(shen)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。
二硫化碳是一(yi)種無色或淡黃(huang)色透(tou)明(ming)液體，有刺激(ji)性氣味(wei)，易揮發，不(bu)溶(rong)(rong)于水，溶(rong)(rong)于乙醇、乙醚(mi)等多數有機溶(rong)(rong)劑。二硫化碳具(ju)有較高(gao)的毒(du)性，為高(gao)度(du)危(wei)害(hai)介質。極(ji)度(du)易燃，具(ju)刺激(ji)性，并且在高(gao)溫下爆(bao)炸殺(sha)傷性加倍(bei)，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。
高壓加氫反(fan)應器是裝(zhuang)置中(zhong)的關(guan)鍵設備，工作條件苛(ke)刻，制造(zao)困難，價格(ge)昂貴。根據介質(zhi)是否直接接觸金屬器壁(bi)，分為冷壁(bi)反(fan)應器和(he)熱(re)壁(bi)反(fan)應器兩(liang)種結(jie)構。反(fan)應器由筒體和(he)內部(bu)結(jie)構兩(liang)部(bu)分組成。
