加氢裂化

加氢裂化装置加氢裂化的工业装置有多种类型按反应器的作用又分为一段法和两段法。

两段法包括两级反应器，第一级作为加氢精制段，除掉原料油中的氮、硫化物。

第二级是加氢裂化反应段。

一段法的反应器只有一个或数个并联使用。

一段法固定床加氢裂化装置的工艺流程是原料油、循环油及氢气混合后经加热导入反应器。

反应器内装有粒状催化剂，反应产物经高压和低压分离器，把液体产品与气体分开，然后液体产品在分馏塔蒸馏获得产品石油馏分。

一段法裂化深度较低，一般以减压蜡油为原料，生产中间馏分油为主。

二段法裂化深度较深，一般以生产汽油为主。

加氢是指石油馏分在氢气及催化剂作用下发生化学反应的加工过程，加氢过程可分为加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、加氢异构化等，下面重点介绍加氢裂化加工过程（一）装置的发展加氢技术最早起源于20世纪20年代德国的煤和煤焦油加氢技术，第二次世界大战以后，随着对轻质油数量及质量的要求增加和提高，重质馏分油的加氢裂化技术得到了迅速发展。

1959年美国谢夫隆公司开发出了Isocrosking加氢裂化技术，其后不久环球油品公司开发出了Lomax加氢裂化技术，联合油公司开发出了Uicraking加氢裂化技术。

加氢裂化技术在世界范围内得到了迅速发展。

早在20世纪50年代，中国就已经对加氢技术进行了研究和开发，早期主要进行页岩油的加氢技术开发，60年代以后，随着大庆、胜利油田的相继发现，石油馏分油的加氢技术得到了迅速发展，1966年中国建成了第一套4000kt/a的加氢裂化装置。

进入20世纪90年代以后，国内开发的中压加氢裂化及中压加氢改质技术也得到了应用和发展。

（二）装置的主要类型加氢装置按加工目的可分为：加氢精制、加氢裂化、渣油加氢处理等类型，这里主要介绍加氢裂化装置。

加氢裂化按操作压力可分为：高压加氢裂化和中压加氢裂化，高压加氢裂化分离器的操作压力一般为16MPa左右，中压加氢裂化分离器的操作压力一般为9．OMPa左右。

加氢裂化按工艺流程可分为：一段加氢裂化流程、二段加氢裂化流程、串联加氢裂化流程。

一段加氢裂化流程是指只有一个加氢反应器，原料的加氢精制和加氢裂化在一个反应器内进行。

该流程的特点是：工艺流程简单，但对原料的适应性及产品的分布有一定限制。

二段加氢裂化流程是指有两个加氢反应器，第一个加氢反应器装加氢精制催化剂，第二个加氢反应器装加氢裂化催化剂，两段加氢形成两个独立的加氢体系，该流程的特点是：对原料的适应性强，操作灵活性较大，产品分布可调节性较大，但是，该工艺的流程复杂，投资及操作费用较高。

串联加氢裂化流程也是分为加氢精制和加氢裂化两个反应器，但两个反应器串联连接，为一套加氢系统。

串联加氢裂化流程既具有二段加氢裂化流程比较灵活的特点，又具有一段加氢裂化流程比较简单的特点，该流程具有明显优势，如今新建的加氢裂化装置多为此种流程，本节所述的流程即为此种流程。

（一）重点部位1．加热炉及反应器区加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分加热炉、加氢反应加热器、高压换热器等设备，其中大部分设备为高压设备，介质温度比较高，而且加热炉又有明火，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。

⒉高压分离器及高压空冷区高压分离器及高压空冷区内有高压分离器及高压空冷器，若高压分离器的液位控制不好，就会出现严重问题。

主要危险为火灾、爆炸和H2S中毒，因此该区域是安全上重点防范的区域。

3．加氢压缩机厂房加氢压缩机厂房内布置有循环氢压缩机、氢气增压机，该区域为临氢环境，氢气的压力较高，而且压缩机为动设备，出现故障的机率较大，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸中毒，是安全上重点防范的区域。

4．分馏塔区分馏塔区的设备数量较多，介质多为易燃、易爆物料，高温热油泵是应重点防范的设备，高温热油一旦发生泄漏，就可能引起火灾事故，分馏塔区内有大量的燃料气、液态烃及油品，如发生事故，后果将十分严重，此外，脱丁烷塔及其干气、液化气中H2S浓度高，有中毒危险，因此该区域也是安全上重点防范的区域。

（二）主要设备⒈加氢反应器加氢反应器多为固定床反应器，加氢反应属于气—液—固三相涓流床反应，加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种：冷壁反应器内有隔热衬里，反应器材质等级较低；热壁反应器没有隔热衬里，而是采用双层堆焊衬里，材质多为2×1/4Cr—1M0。

加氢反应器内的催化剂需分层装填，中间使用急冷氢，因此加氢反应器的结构复杂，反应器人口设有扩散器，内有进料分配盘、集垢篮筐、催化剂支承盘、冷氢管、冷氢箱、再分配盘、出口集油器等内构件。

加氢反应器的操作条件为高温、高压、临氢，操作条件苛刻，是加氢装置最重要的设备之一。

2．高压换热器反应器出料温度较高，具有很高热焓，应尽可能回收这部分热量，因此加氢装置都设有高压换热器，用于反应器出料与原料油及循环氢换热。

现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可以实现纯逆流换热，提高换热效率，减小高压换热器的面积。

管箱多用螺纹锁紧式端盖，其优点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。

高压换热器的操作条件为高温、高压、临氢，静密封点较多，易出现泄漏，是加氢装置的重要设备。

3．高压空冷高压空冷的操作条件为高压、临氢，是加氢装置的重要设备，中国华北地区某炼油厂中压加氢裂化装置，高压空冷两次出现泄漏，使装置被迫停工处理，因此，高压空冷的设计、制造及使用也应引起重视。

4．高压分离器高压分离器的工艺作用是进行气—油—水三相分离，高压分离器的操作条件为高压、临氢，操作温度不高，在水和硫化氢存在的条件下，物料的腐蚀性增强，在使用时应引起足够重视。

另外，加氢装置高压分离器的液位非常重要，如控制不好将产生严重后果，液位过高，液体易带进循环氢压缩机，损坏压缩机，液位过低，易发生高压窜低压事故，大量循环氢迅速进入低压分离器，此时，如果低压分离器的安全阀打不开或泄放量不够，将发生严重事故。

因此，从安全角度讲高压分离器是很重要的设备。

⒌反应加热炉加氢反应加热炉的操作条件为高温、高压、临氢，而且有明火，操作条件非常苛刻，是加氢装置的重要设备。

加氢反应加热炉炉管材质一般为高Cr、Ni的合金钢，如TP347。

加氢反应加热炉的炉型多为纯辐射室双面辐射加热炉，这样设计的目的是为了增加辐射管的热强度，减小炉管的长度和弯头数，以减少炉管用量，降低系统压降。

为回收烟气余热，提高加热炉热效率，加氢反应加热炉一般设余热锅炉系统。

6．新氢压缩机新氢压缩机的作用就是将原料氢气增压送入反应系统，这种压缩机一般进出口的压差较大，流量相对较小，多采用往复式压缩机。

往复式压缩机的每级压缩比一般为2—3．5，根据氢气气源压力及反应系统压力，一般采用2～3级压缩。

往复式压缩机的多数部件为往复运动部件，气流流动有脉冲性，因此往复式压缩机不能长周期运行，多设有备机。

往复式压缩机一般用电动机驱动，通过刚性联轴器连接，电动机的功率较大、转速较低，多采用同步电机。

7．循环氢压缩机循环氢压缩机的作用是为加氢反应提供循环氢。

循环氢压缩机是加氢装置的“心脏”。

如果循环氢压缩机停运，加氢装置只能紧急泄压停工。

循环氢压缩机在系统中是循环作功，其出人口压差一般不大，流量相对较大，一般使用离心式压缩机。

由于循环氢的分子量较小，单级叶轮的能量头较小，所以循环氢压缩机一般转速较高（8000—10000r/nfin），级数较多（6～8级）。

循环氢压缩机除轴承和轴端密封外，几乎无相对摩擦部件，而且压缩机的密封多采用干气式密封和浮环密封，再加上完善的仪表监测、诊断系统，所以，循环氢压缩机一般能长周期运行，无需使用备机。

循环氢压缩机多采用汽轮机驱动，这是因为蒸汽汽轮机的转速较高，而且其转速具有可调节性。

8．自动反冲洗过滤器加氢原料中含有机械杂质，如不除去，就会沉积在反应器顶部，使反应器压差过大而被迫停工，缩短装置运行周期。

因此，加氢原料需要进行过滤，现在多采用自动反冲洗过滤器。

自动反冲洗过滤器内设约翰逊过滤网，过滤网可以过滤掉≥25/1m的固体杂质颗粒，当过滤器进出口压差大于设定值（0．1～0．18MPa）时，启动反冲洗机构，进行反冲洗，冲洗掉过滤器上的杂质。

⒈开工时的危险因素及其防范措施⑴加氢反应系统干燥、烘炉加氢装置反应系统干燥、烘炉的目的是除去反应系统内的水分，脱除加热炉耐火材料中的自然水和结晶水，烧结耐火材料，增加耐火材料的强度和使用寿命。

加热炉煤炉时，装置需引进燃料气，在引燃料气前应认真做好瓦斯的气密及隔离工作，一般要求燃料气中氧含量要小于1．0%。

防止瓦斯泄漏及窜至其他系统。

加热炉点火要彻底用蒸汽吹扫炉膛，其中不能残余易燃气体。

加热炉烘炉时应严格按烘炉曲线升温、降温，避免升温过快，耐火材料中的水分迅速蒸发而导致炉墙倒塌。

⑵加氢反应器催化剂装填催化剂装填应严格按催化剂装填方案进行，催化剂装填的好坏对加氢装置的运行情况及运行周期有重要影响。

催化剂装填前应认真检查反应器及其内构件，检查催化剂的粉尘情况，决定催化剂是否需要过筛。

催化剂装填最好选择在干燥晴朗的天气进行，保证催化剂装填均匀，否则在开工时反应器内会出现偏流或“热点”，影响装置正常运行。

催化剂装填时工作人员须要进入反应器工作，因此，要特别注意工作人员劳动保护及安全问题，需要穿劳动保护服装，带能供氧气或空气的呼吸面罩，进反应器工作人员不能带其他杂物，以防止异物落入反应器内（一般催化剂装填由专业公司专业人员进行）。

⑶加氢反应系统置换加氢反应系统置换分为两个阶段，即空气环境置换为氮气环境、氮气环境置换为氢气环境。

在空气环境置换为氮气环境时需要注意，置换完成后系统氧含量应<1%，否则系统引入氢气时易发生危险；在氮气环境置换为氢气环境时应注意，使系统内气体有一个适宜的平均分子量，以保证循环氢压缩机在较适宜的工况下运行，一般氢气纯度为85%较为适宜。

⑷加氢反应系统气密加氢反应系统气密是加氢装置开工阶段一项非常重要的工作，气密工作的主要目的是查找漏点，消除装置隐患，保证装置安全运行。

加氢反应系统的气密工作分为不同压力等级进行，低压气密阶段所用的介质为氮气，氮气气密合格后用氢气作低压气密。

由于加氢反应器材质具有冷脆性，一般要求系统压力大于2．0MPa时，反应器器壁温度不小于100℃，所以，氢气2．0MPa气密通过以后，首先开启循环氢压缩机，反应加热炉点火，系统升温，当反应器器壁温度大于100℃后，系统升压，作高压阶段气密。

⑸分馏系统冷油运分馏系统冷油运的目的是检查分馏系统机泵、仪表等设备情况，分馏系统冷油运应注意工艺流程改动正确，做到不跑油、不窜油。

⑹分馏系统热油运分馏系统热油运的目的是检查分馏系统设备热态运行状况，为接收反应生成油作好准备。

分馏系统升温到100~C左右时应注意系统切水，防止泵抽空。