加氢(裂化)装置生产运行影响因素
加氢裂化装置运行问题分析及经验总结
加氢裂化装置运行问题分析及经验总结摘要：某石化公司120万吨/年加氢裂化装置在本周期运行期间出现加氢精制反应器床层压降上涨问题，影响装置安全平稳长周期运行。
本文对加氢精制反应器床层压降上涨问题产生原因进行深入分析，对处理措施及检修施工等进行说明，对日常生产问题的处理有一定的指导借鉴作用。
关键词：催化剂；加氢裂化；撇头；压降；重石脑油氮含量1 导言某石化公司120万吨/年加氢裂化装置加氢精制反应器（R-101）第一床层（保护剂和催化剂）压降自2017年7月起上涨趋势明显，最高值达到0.58MPa，严重影响了装置正常平稳运行。
根据整体生产平衡安排，120万吨/年加氢裂化装置于2017年12月25日停工撇头检修，2018年1月4日投料开车成功，消除了制约装置平稳运行的瓶颈。
2 加氢裂化装置概况某石化公司120万吨/年加氢裂化装置由中国石化工程建设有限公司总体设计，采用中国石油化工股份有限公司大连（抚顺）石油化工研究院一段串联全循环加氢裂化技术，原设计加工能力80万吨/年，于1999年6月建成投产；2005年扩能改造至120万吨/年，改为一次通过操作模式。
加氢精制反应器（R-101）装填FRIPP研发的FF-66精制催化剂，加氢裂化反应器（R102）装填FRIPP研发的FC-60裂化催化剂。
3 加氢精制反应器压降上升原因分析120万吨/年加氢裂化装置加氢精制反应器（R-101）第一床层（保护剂和催化剂）压降自2017年7月起上涨趋势明显，最高值达到0.58MPa，严重影响了装置正常平稳运行。
3.1 反应系统紧急泄压造成初始压降偏高自2016年装置检修开工以来，该装置反应系统在三个月内经历了三次紧急泄压，分别为：（1）2016年检修开工阶段，因高压换E105泄漏启动紧急泄压。
R101压降维持在0.25Mpa；（2）2016年10月29日，脱丁烷塔底泵P203密封泄漏启动紧急泄压。
R101压降维持在0.35 Mpa左右；（3）2016年12月30日，高分安全阀故障起跳，造成反应系统泄压。
石油化工技术《加氢裂化主要影响因素》
我们知道，加氢裂化反响总体是个放热反响，而放出热量的多少与反响温度是有直接关系的。因为前面我们介绍过，提高反响温度，将会使反响速度加快，而加氢裂化反响又是个放热反响，因此释放出的反响热也会增加。如果这些反响热不能够及时的移走，将会进一步导致反响器内温度的升高，如此下去，将会形成恶性循环，导致催化剂床层温度骤然升高，也即工业上所说的飞温，其后果那么会使催化剂的寿命缩短，严重时可能会引起设备或管线的爆炸事故。因此，反响温度是加氢裂化过程须严格控制的操作参数。
一、反响压力的影响
〔小组讨论：压力增加对反响有何影响？教师总结〕
具体讲授：它是一个重要的操作参数，在加氢裂化过程中，反响压力的影响是通过氢分压来表达的。系统中的氢分压取决于操作压力、氢油比、循环氢纯度以及原料的汽化率。
提高氢分压有利于加快加ห้องสมุดไป่ตู้裂化的反响速度，提高反响物的转化率。同时，保持一定的反响压力，有利于提高催化剂对原料中多环芳烃和硫、氮、氧等非烃类化合物的氢解活性，从而改善产品的质量。另外，提高氢分压还有利于抑制不饱和烃的缩合反响，从而减缓催化剂的积炭速度，延长催化剂的使用周期。
但是，提高氢油比并不总是对反响有利的，比方氢油比增大，会使得单位时间内流过催化剂床层的气体量增加，流速加快，反响物在催化剂床层里的停留时间缩短，反响时间减少，不利于加氢反响的进行。同时，氢油比过大会导致系统的压降增大，动力消耗和投资就增加。所以氢油比并不是越大越好。
浅谈水含量对加氢裂化装置长周期运行的影响
1 水的带入方式 水含有氢原子以及氧原子，在其生成方式
上，可归纳两大类：直接带入或者以氧化物的 形式带入反应体系，通过加氢过程生成水。加氢 裂化过程反应系统内存在的水分以及水蒸气，按 照上述分类，细分为直接带入：①原料油中溶解 的水；②催化剂在运输或者储存过程中吸附的水 分；③补充氢气中带入的水分。反应生成：①原 料中含氧化合物加氢生成水；②氢气中含有的一 氧化碳和二氧化碳加氢反应生成的水；③氧化型 催化剂在硫化过程中，被硫取代的氧加氢生成 的水。
一般来说，水的含量较低，在反应系统内 是以气态形式与催化剂接触，浓度低，对于催 化剂基本没有影响。但浓度增加后，直到最终 以液态水或高浓度水蒸气与催化剂接触将会致
收稿日期：2019–03–15。 作者简介：王仲义，大学本科，高级工程师，毕业 于大庆石油学院化学工程与工艺专业，主要从事加 氢裂化工艺技术研究工作。 基金项目：中国石油化工股份有限公司合同项目 （No118004 –7）。
通过对卸出的旧催化剂进行性质分析（见表 2，其中比表面积为再生后数据），可以看出，精 制催化剂的平均直径降低了约 0.5 mm，比表面积 降低了约 10%，裂化催化剂的平均直径降低了约 1mm，比表面积降低了约 12%，同步可以看出水 对于催化剂的外形以及活性均存在影响。
表 2 催化剂使用前后物化性质的变化
加氢裂化反应影响因素
加氢裂化反应影响因素1．反应温度反应温度是装置最重要的工艺参数，必须严格控制。
由于加氢裂化反应的活化能比较高，因此提高反应温度，可使加氢裂化速度加快。
反应产物中低沸点组成的含量增加，而环烷烃含量会下降，异构烷烃与正构烷烃的比例下降。
反应温度过高，加氢的平衡转化率会下降，反应温度过低，则裂化反应速度过慢，为了充分发挥催化剂效能和适当提高反应速度，需保持一定的反应温度，反应温度决定于催化剂性能，产品性能和原料性质。
原料中氮化物的存在会使催化剂的酸性和活性下降。
为了保持所需反应深度，也必须提高反应温度。
通常在运转初期，催化剂活性较高，反应温度可以适当低一些。
运转后期，由于催化剂表面积碳增加，催化剂活性下降，为了保持一定的裂化深度，则反应温度就要逐步提高一些。
加氢裂化是一个大量放热的反应过程。
反应温度增加则反应速度加快，但是释放出来的反应热也相应增加，因此，必须通过在各床层注入冷氢来控制催化剂床层温度，以保护催化剂。
2．反应压力反应压力是影响加氢精制和加氢裂化反应的主要因素之一。
反应压力的实际因素是氢分压。
氢分压提高，可促进加氢精制与裂化反应的进行，所得的产品含硫，含氮化合物减少，更重要的是可减少结焦，保持催化剂活化，提高催化剂的稳定性。
反应器中的氢分压等于油汽加上循环氢的总压与氢气占全部气体分子数的乘积。
本装置补充氢纯度确定为99.9%。
从经济角度出发，不采用提高补充氢纯度的办法来提高氢分压。
3．氢油比氢油体积比有两种，其一是反应器入口的氢油比，其二是总冷氢油比。
反应器入口氢油比是每小时通过反应器内氢气（循环氢气+新氢）体积与每小时通过的原料油体积之比。
（单位为Nm3 /m3）。
总冷氢油体积比是每小时通入反应器的总冷氢气体积总和与每小时通过的原料油体积之比。
在加氢反应器中只有一部分氢气起反应。
大部分氢气仍以自由状态存在。
采用高氢油比，可提高氢分压，有利于传质和加氢反应的进行，在一定范围内防止油料在催化剂表面结焦。
蜡油加氢裂化装置氢耗的影响因素分析及措施
蜡油加氢裂化装置氢耗的影响因素分析及措施摘要：在炼油企业降耗增效的大形势下，降低氢耗对于降低加工成本尤为重要。
蜡油加氢处理装置的氢耗在加工成本中占很大比例。
为了降低蜡油加氢处理装置的氢耗，有必要分析其影响因素并提出改进建议，为车间节能生产提供参考。
基于此，对蜡油加氢裂化装置氢耗的影响因素分析及措施进行研究，以供参考。
关键词：新氢；反应温度；原料组分；溶解损失；转化率引言加热炉的燃料气消耗在炼油装置能耗中占有相当大的比例，少则20%～30%，多则80%～90%，加热炉技术水平及操作性能极大地影响着炼油装置的能源消耗水平。
因此，提高加热炉热效率，降低燃料气消耗，对降低能耗具有十分重要的意义。
1氢耗的影响因素1.1溶解损失在氢气循环过程中，一部分氢气会溶解在热高压分离器(简称热高压分离器)和冷高压分离器(简称冷高压分离器)的液相中，称为溶解损失。
相关研究文献指出，180℃和240℃的高温是两个拐点。
在80℃左右，循环氢的体积分数最低。
当温度高于180℃时，循环氢的体积分数随着温度的升高而逐渐增加。
当温度超过240℃时，循环氢体积分数的增加趋势减缓。
考虑到循环氢浓度和设备的承受能力，装置的高温应为240℃～260℃。
对于高冷含量，降低操作温度有利于提高氢气纯度，但温度过低和高压空冷器、高压换热器负荷过重会导致能耗过高。
综合考虑，冷高分操作温度应控制在45℃～55℃。
1.2压力控制装置的压力控制采用循氢机入口的压力控制器控制新氢返回量和循氢机入口分液罐顶排放循环氢来控制，这样可以有效控制系统压力，又可以对临氢系统的氢分压进行调节，这种方式避免了循环氢连续排放造成的氢气浪费。
1.3浓度一般钢材在水溶液中，浓度越高，越容易产生硫化物应力腐蚀开裂。
有日本资料报导：当水溶液中的浓度低于50～60ppm时，应力腐蚀开裂的可能性很低。
对任何一种钢，都存在一个浓度的门限值，超过此门限值都可发生应力腐蚀开裂。
Troiano曾对16Mn钢试样进行研究，考察常温下浓度对裂纹扩展的影响，试验结果表明，常温条件下，钢材内部裂纹扩展非常缓慢。
加氢(裂化)装置生产运行管理及事故处理
（三）正常生产过程中的工艺安全管理 3．操作安全事项
仪表
仪表线路投运前，应对所有仪表进行以下的检查：
•确认所有仪表能投入使用和性能符合要求。
•当在自动控制状态下运行时，改变给定值的过程应逐步进行，以防止剧 烈波动。 •在往调节阀逐步引入所要求的空气讯号前，确认所有自动控制器均处于 “手动”位置，以便在切往“自动”时，调节阀能处于正确位置。 •定期观察所有温度计、压力表和在调节阀上的空气压力讯号，并注意其 有否变化，如显示有变化时，则表明设备内可能有异常情况的迹象。 •有些联锁系统具有除了自动停的系统以外还有手动停系统，除非是在紧 急事故时，否则不得按动该手停按钮。
（三）正常生产过程中的工艺安全管理 3．操作安全事项 对下述操作规定，应视为对装置安全平稳操作所需的基本规则而加以遵守：
阀门
送气体或蒸汽的阀门，每一次开启1/10圈。仔细地观察阀门有无异常现
①应经常小心开启、关闭阀门。对输送液体的阀，每一次开启1/4圈；对输
象。如果一切正常，阀门需全开，将阀门全开后并回转一圈。
单一的或按一定比例混合的原料油进入装置，经与反应器流出物换热升 温，再与经加热炉升温的循环氢混合后进入加氢精制反应器，该反应器流出
物与循环油和经加热Байду номын сангаас升温的循环氢混合后进人加氢裂化反应器。裂化反应
器流出物与原料油、循环氢换热降温，并冷却到要求的温度进人高压分离器 (高分)。 高分顶部的循环氢经压缩、换热、加热升温后与原料油混合后进人反应 器。补充的氢气从装置外来，升压后进入反应系统。高分下部的液体油分水 后进入分馏部分，分割成<C4、轻石脑油、重石脑油、柴油以及塔底未转化 油。未转化油可排出装置，也可作为循环油返回反应器。
加氢裂化装置优化运行生产航煤技术攻关
加氢裂化装置优化运行生产航煤技术攻关随着我国对航空煤油需求的不断增加，加氢裂化装置的优化运行生产对于航煤技术攻关变得尤为重要。
加氢裂化技术是航煤生产中的关键环节，其优化运行将直接影响航煤质量和产量。
为了提高航煤的质量和产量，降低生产成本，我国科研人员不断进行技术攻关，积极寻求技术创新，推动加氢裂化装置的优化运行生产。
一、加氢裂化技术在航煤生产中的地位加氢裂化技术是将原油或者重质油转化成航空煤油的主要方法之一，也是目前航煤生产中使用最为广泛的技术之一。
加氢裂化技术可以将原油中的重质烃类分子在催化剂的作用下裂解成较轻质的烃类物质，可提高航煤的产量、改善航煤的质量、降低航煤的硫含量、降低航煤的芳烃和烯烃含量，保障航煤的需求。
加氢裂化技术在航煤生产中的地位非常重要。
随着对航煤的需求不断增加，对加氢裂化装置的技术要求也在不断提高，如何实现加氢裂化装置的优化运行已成为当前航煤技术攻关的重要课题。
二、加氢裂化装置存在的问题1. 催化剂的选择问题：催化剂是加氢裂化装置的重要组成部分，直接影响加氢裂化反应的效率和产物的质量。
目前，我国在加氢裂化催化剂研究上与国际先进水平还存在一定差距，催化剂的稳定性和活性需要进一步提高。
2. 操作参数的优化问题：加氢裂化装置的操作参数对于反应效率和产物质量也有着重要的影响，而当前加氢裂化装置在运行过程中，参数调节仍然存在很多困难，导致反应效率和产品质量不能得到最大程度的提高。
3. 能源消耗问题：加氢裂化装置的运行需要耗费大量的能源，目前仍缺乏有效的节能减排技术，导致能源消耗较大。
以上问题的存在导致了加氢裂化装置在航煤生产中的运行存在一定的问题和障碍，严重影响了航煤的产量和质量。
如何解决这些问题，实现加氢裂化装置的优化运行，成为当前航煤技术攻关的重点和难点。
为了解决加氢裂化装置存在的问题，提高航煤的产量和质量，我国科研人员积极开展技术攻关，推动加氢裂化装置的优化运行生产。
主要进行以下几方面的技术攻关：1. 催化剂的研发和优化：加氢裂化装置中的催化剂是影响航煤质量和产量的关键因素之一。
加氢裂化装置优化运行生产航煤技术攻关
加氢裂化装置优化运行生产航煤技术攻关为了提高航煤的品质，同时降低其生产成本，加氢裂化装置的优化运行成为了一项具有重要意义的技术攻关。
针对这一问题，本文将从以下三个方面进行探讨：加氢裂化装置的工艺原理和流程；装置优化运行的必要性和挑战；装置优化运行中的关键技术和应用方法。
一、加氢裂化装置的工艺原理和流程加氢裂化是利用催化剂和氢气使长链烃分子在高温下断裂成短链分子的工艺。
加氢裂化装置的主要部件包括加氢反应器、分馏塔、冷却器等。
其工艺流程如下图所示：[插入图片]在这一工艺中，原料油进入加氢反应器后，在氢气的存在下，经过高温高压的加氢反应，长链烃分子被断裂成短链烃分子。
随着反应的进行，反应器中不断有新的短链分子生成，同时也有短链分子进一步加氢，生成更短的分子。
这时，分馏塔将反应产物分为轻质和重质两部分，轻质部分包含甲烷、乙烷、丙烷等气态产品，重质部分则包含乙烯、丙烯、苯等液态产品。
最后，这些产品经过冷却器冷却，通过分选装置分离出不同产品。
二、装置优化运行的必要性和挑战加氢裂化装置的优化运行主要是为了提高产品的催化裂化效率和产品品质，同时降低生产成本。
具体来说，装置优化运行的必要性体现在以下几个方面：1.提高产品的品质。
通过优化反应的温度、压力、质量比等因素，可以使产物中不同组分的含量得到有效控制，从而提高产品的品质和附加值。
2.降低生产成本。
装置优化运行可以帮助企业在提高产品品质的同时，尽可能降低生产成本，提高经济效益和市场竞争力。
3.优化反应系统的安全性。
优化加氢裂化装置的运行参数，可以有效减少一些不必要的反应失控和事故风险，保证生产过程的稳定性和安全性。
然而，装置优化运行所面临的挑战也不容忽视。
首先，加氢裂化反应机理较为复杂，其反应产物不仅涉及到烃类气体和液体，还可能出现其他非烃类物质，例如硫化物、酸性物等。
其次，不同反应物质的加工条件和要求也不尽相同，因此在不同的工作状态下对不同反应物质进行加工还需要进行针对性的优化。
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1．反应温度的影响和控制
加氢精制、加氢裂化反应均为强放热反应，提高反应温度可以加快 反应速度。联合油公司认为：分子筛型裂化催化剂的床层温度若超过正 常温度12～13℃，裂化反应速度将增加一倍；催化剂床层温度若超过正 常温度25℃，裂化反应速度将增加四倍。
如前所述，加氢过程为强放热反应，随着反应的深人，释放出的热 量越来越大。因此在工业加氢装置上，沿反应器轴向存在催化剂床层温 升。
第一节 工艺因素的影响
一、工艺参数 （一）反应压力 1．压力（氢分压）对反应过程和装置长周期运行的影响
重质烃/非烃化合物的加氢裂化需要完成加氢脱硫（HDS）、加氢脱氮 （HDN）、芳烃饱和以及裂化形成的轻质产物的再加氢，这些都与氢气的存在 及其压力密切相关。压力的变化不仅影响过程的反应速率，而且作为具有加氢、 脱氢双重性能的金属组元，在压力不够高时，往往受到热力学平衡的影响。其 次是加氢裂化工艺由于所加工的原料性质、转化深度及对产品分布及质量的要 求有所不同，因此其反应压力范围变化相当大。目前在工业上使用的装置，其 操作压力一般在7.0～2.0MPa之间变动，以上情况清楚表明，反应压力与加氢裂 化工艺过程关系密切，它是一个十分关键的操作参数，也是与其他炼油轻质化 工艺最大的不同点。
在加氢装置中，发生过低压分离器因超压而破裂的事故。低压分离 器一般按2～3MPa设计（有些设计压力更低。由于其位于高压分离器之后， 当高压分离器液位控制系统失灵、阀组故障，压空窜压；或低压分离器 安全阀失灵，都ห้องสมุดไป่ตู้导致低压分离器超压破裂。
2 ．反应压力对安全的影响
典型事故
我国某厂25万t/a加氢裂化装置高压油泵房蒸汽云爆炸。该装置运行不到 一年，由于油泵换泵期间，泵不上量，而泵出口未装单向阀，造成高压氢 气倒泄到油泵房，引发爆炸，45人死亡，58人受伤，厂房及设备遭到严重 毁坏，炸毁厂房4000多m2，损失极其惨重，停工两个月后才恢复生产。
速失活而不能长期运转。
2．反应压力对安全的影响
泄露的危害
由于高压反应系统压力较高，加热炉出入口、高压换热器、反应 器出入口等部位又是加氢处理过程中氢气温度最高的部位，在氢气中 还混有同等温度的油气。如果一旦发生泄漏，高温、高压氢气-油气混 合物会发生自燃，或因高速的气流喷出产生的静电火花而引燃或爆炸。
一旦发生此类事故，后果是非常严重的，可能造成严重的经济损 失和人员伤亡。国内外多套装置都曾发生过泄漏事故。因此加热炉出 入口、高压换热器、反应器出入口等部位的法兰处、高压临氢部位均 是防止氢气泄漏的重点部位。
2．反应压力对安全的影响
高压窜低压的危害
由于加氢裂化反应系统为高压，压力最高可达18.0 MPa，而在高压 和低压相连部位，会因仪表失灵、操作不当、处理其他事故时发生高压 窜低压的事故，此类事故如处理不当，可能产生低压容器爆炸的恶性后 果。
反应器各床层的温度主要是通过调节加热炉出口温度、在各床层间 注入一定量的冷氢来控制。注人冷氢的目的是排除过多的反应热，调节 催化剂床层温度，使其分布更为合理、更有效地利用催化剂，实现长周 期运行。同时冷氢的设置也可防止因过度加氢反应而导致的床层温度失 控，为装置的安全提供保障。在一段串联加氢裂化工艺中，裂化催化剂 床层平均反应温度控制主要依靠调节冷氢量实现。
对于VGO原料而言，在其他反应参数相对不变的条件下，氢分压对转化深度 产生正的影响。
重质馏分油的加氢裂化，当转化率相同时，其产品的分布基本与压力无关。 反应氢分压是影响产品质量的重要参数，特别是产品中的芳烃含量与反应氢
分压有很大的关系。 反应氢分压对催化剂失活速度也有很大的影响，过低的压力将导致催化剂快
加氢裂化反应主要由酸性功能 催化剂作用下产生的裂化反应和加 氢活性催化剂作用下产生的加氢反 应组成，典型的反应热见表1。
反应类型 脱硫 脱氮 脱氧 芳烃饱和 烯烃饱和 加氢裂化
反应热kJ/m3H2 2449.3～2993.6 2449.3～2993.6 2449.3～2993.6 1507.2～3014.4 5024.2～5610.3 1884.1～2428.3
第一章 加氢（裂化）装置生产运行影响因素
加氢裂化工艺是石油化工工业中最重要的催化加工工 艺之一，集炼油技术、高压技术和催化技术为一体，是重 质馏分油深度加工的主要工艺之一，同时又是一个事故多 发的工艺过程。
加氢裂化工艺是使石油烃原料在催化剂、压力、临氢 和一定温度条件下发生裂化转化、去除重金属、硫、氮、 氧化合物，生产洁净石油产品的工艺过程。该工艺过程复 杂、大型转动设备多；与其他炼油装置相比，更其有高温、 高压、临氢、物料危险性高的特殊性；这些因素决定加氢 裂化属于危险性大、风险高的工艺过程。
1．压力（氢分压）对反应过程和装置长周期运行的影响
催化剂的活性稳定性是决定工业装置运转周期的重要因素，它直接关系到 过程的技术经济指标。加氢裂化在较高反应温度的作用下，在完成所希望的裂解 和加氢反应的同时，由于原料中含有一定数量的稠环芳烃、、沥青质、非烃化合 物等，要产生一定程度的叠合及缩合反应，这些缩合反应所生成的高聚物是生成 积炭的前驱物质，它将导致催化剂表面的积炭生成，而积炭的生成和增加则将导 致催化剂活性中心的损失，使催化剂失活而降低催化剂的寿命，这又与反应压力 有关。当提高氢气压力时可以抑制焦炭生成而减缓催化剂失活，从而延长装置的 运转周期。
反应氢分压也是影响产品质量的最重要因素，无论使用哪种工艺过程，重质 原料在轻质化过程中都要进行脱硫、脱氮、烯烃和芳烃饱和等加氢反应，从而大 大改变产品质量。
1．压力（氢分压）对反应过程和装置长周期运行的影响
氢分压对加氢裂化的影响
影响加氢裂化反应结果的反应物流中的氢分压，它与物料组成和性质、反应 条件、过程氢耗和总压以及氢油比等因素有关。
Ｅ厂加氢裂化装置高压分离器排放酸性水时，造成串压，导致低压的酸性 水罐被炸飞。
1987年3月22日7时，英国格朗季蒙斯炼油厂加氢裂化装置低压分离器因超 压发生爆炸，并继而发生大火。事故造成一人死亡，装置严重损坏，经济 损失7850万美元。
（二）反应温度 1．反应温度的影响和控制
反应温度是影响加氢裂化反应 的重要因素，反应温度对转化率的 影响十分灵敏，二者之间具有良好 的线性关系，对产品质量和产品分 布产生决定性的影响。