美国防腐工程师协会(NACE)培训教材-07氢加工装置

第七章 氢加工装置

学习目的

完成本章学习后，你将能够做到：

?用常用术语叙述氢加工装置的目的以及它们是如何工作的

?识别氢加工装置的主要类型并能够区分它们

?识别和讨论氢加工装置中导致这些装置腐蚀的工艺条件

?识别和讨论氢加工装置中常见的八种腐蚀类型

?识别可以用于减缓和防止氢加工装置腐蚀的技术

?识别和讨论有些装置发生的两种不同的材料性能退化机理

?识别可以用于减缓和避免材料性能退化的技术

?识别在氢加工装置中容易发生腐蚀的十一个部位适宜的结构材料

引言

当石油在炼厂加工装置中运转通过系统时，各种各样的杂质会使设备性能减退，甚至使成品油品质下降。氢加工装置除去杂质从而改善了烃原料的品质，并把重质进料转化成附加值更高的轻烃产品。

在有催化剂的条件下，在高温高压富氢环境中，这些原料会发生化学反应。

氢加工装置的类型包括：

?加氢处理装置（包括加氢脱硫装置）– 除去硫和氮

?加氢裂化装置 – 把重质进料裂化成沸点较低的产品

?加氢反应器 – 把氢加到不饱和烃或贫氢烃中

?加氢精制装置 – 除去色素

在加氢处理装置里，硫和氮与氢反应生成硫化氢（H2S）和氨（NH3）。这些化合物对各种类型的加氢处理装置的腐蚀和材料选择影响极大。本章大部分内容就是识别在氢加工装置中发生的各种类型的腐蚀，并要针对这些腐蚀问题选择适宜的材料。

氢加工

最常见的两种氢加工装置是加氢处理装置和加氢裂化装置。

有时候这两种工艺过程合在一起，第一步（加氢处理）除去杂质，第二步作为加氢反应器或加氢裂化装置发挥作用。

从腐蚀而言，这两个步骤最重要的区别是，加氢处理装置的进料含有大量硫和氮，而第二步加氢裂化段没有这样的问题。由于硫、氮、氨一般都会降低第二步中催化剂的活性，所以，在第一步加氢处理阶段要除去这些杂质中的绝大部分。结果，与第一步加氢处理阶段或一步法氢加工过程相比较，第二步加氢裂化段的腐蚀问题小得多，所以很少考虑选用更高级别的材料。一步法加氢裂化装置是个操作高度集中的处理过程，不仅要加氢处理，而且，要把重质烃转化成轻烃产品，并对转化后的烃加氢氢化。

加氢处理

进入炼厂装置的原料常含有大量硫化合物。用加氢处理分解这些硫产品并把进料中的重分子裂化生成更轻的成品油是非常有效的。实际除去的杂质量取决于进料和最终产品的技术规格。图7.1所示是常用的加氢处理装置简化流程图。

反应器内有催化剂，一般操作压力42 kg/cm2至141 kg/cm2（600磅/平方英寸至 2000 磅/平方英寸），操作温度371°C至454°C（700°F 至850°F）。把氢注入进料，进料在进出料换热器和加热炉里加热。在反应器内，或者有时候在多台反应器内，硫和氮

化合物被转化成硫化氢和氨。反应器流出流体经一系列换热器和空冷器被冷却，然后送进分离器。通常，注入水来控制空冷器上游的积垢或腐蚀。

图7.1 加氢处理装置简化流程图

分离器排出气体是氢气、一些非常轻的烃气以及很大比例的硫化氢气体，这些气体通过压缩机循环返回进料。通常在此点加入额外的氢。分离器产生的液态烃通过一系列减压阀送进装置的分馏段。

反应器中生成的几乎全部氨都包含在分离器的水相中。此水中溶解的硫化氢与氨结合生成硫氢铵（NH4HS）和无机盐，如氯化铵。还会存在痕量的氰化物。

加氢裂化

加氢裂化是存在氢的情况下，靠催化剂裂解化合物的过程。由于对中间馏分和燃烧干净的车用燃料的需求不断增长，促进炼厂通过加氢裂化或者两步法氢加工过程增加炼厂转化重烃为轻烃的能力。加氢裂化过程的一大优点是不会产生许多渣油，如焦炭或焦油沥青。

一步法加氢裂化装置中，原料与氢混合，加热，再通过装有催化剂的反应器。见图7.2。

然后，反应器流出物被冷却。以氢气为主的气相再循环返回进料。液态烃送往蒸馏段。

加氢裂化装置中，通常反应器压力从106 kg/cm2至211 kg/cm2（1500磅/平方英寸至3000磅/平方英寸），温度处于343°C至454°C（650°F至 850°F）的范围内。

氢加工的变异形式

有些装置与图7.1和图7.2所示的两种基本流程不同。在有些减压残渣脱硫装置中，反应器流出物从反应器直接进入分离容器，只有很少一部分事先经过冷却。热的蒸汽和液体流体分离后被分别冷却。

有些装置中另一个常见的工艺是用高压胺吸收塔除去循环氢流体里的硫化氢。

在这些另类流程中，蒸馏系统也有很大差别。有些装置在分馏塔之前安排有硫化氢汽提塔。结构配置的不同也影响到腐蚀问题，本章下文将详细叙述这个问题。