潤滑油高壓加氫裝置總體概況

1、潤滑油高壓加氫 裝置總體概況1.1 裝置簡介本裝置是由中國石化總公司北京設計院設計，年加工 能力為 30萬噸的潤滑油加氫裝置。全裝置共有設備 144 臺， 裝置總投資 64000 萬元，位置處于石化公司生產(chǎn)區(qū)內(nèi)制氫裝 置以東，空分裝置以南，占地面積 11610m2， 1999 年 4 月破 土動工，于 2000 年 12 月投產(chǎn)，各項主要技術指標均已達到 設計要求。1.1.1 裝置特點克石化 30 萬噸 /年潤滑油高壓加氫裝置是屬于高溫、 高 壓、臨氫催化工藝過程的一套裝置。通過采用高壓催化加氫 對潤滑油料進行加氫改質(zhì)、臨氫降凝和加氫補充精制，通過 選擇催化劑、工藝條件、原料可生產(chǎn)出不同粘度等

2、級的潤滑 油基礎油?？烧{(diào)制優(yōu)質(zhì)的變壓器油、冷凍機油和橡膠填充油 等，其質(zhì)量水平達到國際先進水平，輕脫油還可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì) 的 HVIW120BS 和 HVIW150BS 光亮油（指標中粘度指數(shù)除 外）。該工藝過程具有良好的原料適應性和產(chǎn)品的靈活性。本裝置采用北京石油化工科學研究院三段加氫工藝， 第 一段加氫處理采用較苛刻的加氫條件，對潤滑油料進行加氫 改質(zhì)；第二段臨氫降凝采用專門的催化劑，在臨氫狀況下， 降低基礎油的凝點；第三段加氫補充精制用來改善基礎油的 氧化安定性和光安定性，反應條件較緩和。裝置工藝流程具有如下特點 :1、30 萬噸/年潤滑油高壓加氫裝置采用北京石科院提供的專項技術。工藝流程為

3、加氫處理一-常壓汽提一-臨氫降 凝 加氫補充精制 常減壓分餾。是國內(nèi)第一套全部采 用國內(nèi)技術的潤滑油高壓加氫裝置。2、 四臺反應器均為熱壁式反應器，其中R-101 是專門 針對克石化廠原料中重金屬含量較高的情況而設的保護反 應器，保證裝置長周期平穩(wěn)運行。3、新 氫壓 縮 機 K-101A/B 和降 凝 循環(huán)氫 壓 縮機 K-201A/B 各共用一臺電機。4、四臺加熱爐全部采用對流 -輻射型臥管立式爐。由于 原料變化頻繁且工況復雜，因此加熱爐設計彈性較大。由于 減壓爐汽化量較大，為了減小壓力降避免爐管內(nèi)超臨界速度 出現(xiàn)，減壓爐出口爐管進行適當擴徑。根據(jù)工藝介質(zhì)，操作 條件的要求，除減壓爐外其它三

4、臺均為單排管雙面輻射，燃 燒器為底燒附墻扁平焰瓦斯燃燒器。5、處理段采用熱高分，熱低分，不僅多回收了熱量， 而且節(jié)省了空冷器的投資，減少了冷卻負荷。6、減壓塔(C-303)是由天津大學提供技術的規(guī)整填料 塔，其特點是分餾精度高，壓降小，可最大限度的降低減壓 爐(F-302)的出口溫度。7、裝置運行靈活性很大，加氫處理單獨開工時降凝催化劑可以氫活化。全裝置可以建立五種循環(huán)方式（油相 ）。&為防止空冷（A-101、A-201）結銨鹽及循環(huán)氫中 NH3 的聚積，在 A-101 、 A-201 入口均設有注水設施。9、降凝催化劑設有氫活化流程，并專門為此設了分子 篩干燥罐 （D-204） ，分

5、子篩的活化采用離線方式。10、加氫處理系統(tǒng)， 與降凝精制系統(tǒng)分別有各自的催化 劑硫化流程，加氫處理系統(tǒng)并設有平時補硫設施。11 、為防止常壓汽提塔和常壓分餾塔的腐蝕， 在這兩個 塔頂上設有注緩蝕劑的設施。12、 本裝置設有原料自動反沖洗過濾器（SR-102），該過 濾器能脫除大于 25um 的顆粒。13、本裝置在原料罐及幾個中間罐 （D-102、D-103、D-200） 上設有氮封設施，防止油品與空氣接觸。14、本裝置設置一套三重冗余的緊急事故聯(lián)鎖停車系統(tǒng)（ESD），并設置在中心控制室，配置操作臺，打印機及機柜。 并與 DCS 以 MODBVS 方式進行通訊。15、 新氫壓縮機返回流量的控制，

6、確保了壓縮機的出入 口壓力穩(wěn)定，設置了新氫出口壓力與入口壓力選擇控制回 路，通過調(diào)節(jié)新氫的返回量來實現(xiàn)。16、 循環(huán)氫流量低或反應器進料流量低時，每臺加熱爐 均設有進料低低聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，在切斷進料的同時切斷燃料氣。17、兩個反應系統(tǒng)壓力是通過各自循環(huán)氫壓縮機入口分 液罐外排氣量來控制的。18、本裝置在反應器差壓、 壓力測量管路上設有冷氫反 吹系統(tǒng)，以防止催化劑顆粒進入導壓管，在反吹管線上設有 可調(diào)式孔板。1.1.2 裝置組成潤滑油高壓加氫裝置由二大系統(tǒng)組成， 即反應系統(tǒng)和分 餾系統(tǒng)，反應系統(tǒng)由高壓加氫處理 -高壓臨氫降凝和高壓加氫 補充精制組成。而分餾系統(tǒng)由常壓及減壓分餾構成。反應系 統(tǒng)的處理

7、 - 降凝 -補充精制三段同為一個壓力等級，均為 15.0MPa 以上氫分壓。處理段為獨立的循環(huán)氫系統(tǒng)，降凝和 補充精制合在一起為一個循環(huán)氫系統(tǒng)。分別由各自的循環(huán)氫 壓縮機驅動。兩個系統(tǒng)共用一套新氫壓縮機。高壓加氫處理段是裝置最重要部分， 潤滑油改質(zhì)主要在 這段完成，該段催化劑使用的是在我廠中壓加氫處理裝置上 使用過的 RL-1 ，在處理反應器中主要進行的是油品的深度脫 硫、脫氮、稠環(huán)芳烴加氫飽和、裂化開環(huán)，及少量異構化反 應，使原料油改質(zhì)，提高粘溫性能和內(nèi)在質(zhì)量。高壓臨氫降凝采用催化劑為 RDW-1 型催化劑，該催化 劑在我廠臨氫降凝裝置上使用過，降凝段作用主要是改善油 品低溫流動性，降低油

8、品傾點，為除去降凝過程中產(chǎn)生的少 量烯烴，以及殘余多環(huán)芳烴進一步加氫飽和，改善油品的安定性，在降凝段之后，還設有高壓加氫補充精制，所使用催化劑為RJW-2，該劑是我廠的初次使用，原用于石蠟加氫補 充精制裝置上。裝置分餾系統(tǒng)操作目的是將三段加氫后的混合油經(jīng)常 減壓蒸餾分餾為氣體、汽油、煤油、柴油以及輕、中、重質(zhì) 潤滑油等目的產(chǎn)品。裝置除主要生產(chǎn)流程外， 還設有催化劑硫化系統(tǒng)， 降凝 催化劑氫活化系統(tǒng)等。裝置工程設計由中國石化北京設計院 （簡稱北京設計院或 BDI ）完成。1.1.3 原料來源 本裝置原料來自稠油蒸餾減二線、減三線以及丙烷脫瀝青油。1.1.4 主要產(chǎn)品及副產(chǎn)品（1） 主要產(chǎn)品： 輕

9、質(zhì)潤滑油、 中質(zhì)潤滑油、 重質(zhì)潤滑油。（2） 副產(chǎn)品：汽油、煤油、柴油。1.2 工藝原理1.2.1 本裝置反應原理克拉瑪依石化公司 30萬噸 /年潤滑油高壓加氫裝置采用 北京石油化工科學院（簡稱石科院或RIPP）三段加氫工藝的技 術，流程為加氫處理一-常壓汽提一-臨氫降凝一-加氫補 充精制一-產(chǎn)品分餾。其原理是蒸餾潤滑油餾分和丙烷輕脫 油通過加氫處理發(fā)生脫硫、脫氮、多環(huán)芳烴飽和脫氧（主要 脫除環(huán)烷酸） 、裂化等一系列的潤滑油改質(zhì)反應，加氫處理 的產(chǎn)物經(jīng)過氣液分離、常壓汽提后，進入臨氫降凝反應器， 通過選擇性蠟裂解反應，使?jié)櫥偷哪c降低，降凝的產(chǎn)物 直接進入加氫補充精制反應器， 進一步進行脫氮

10、、 烯烴飽和、 芳烴飽和等反應，以改善潤滑油的氧化安定性、光安定性和 顏色。1.2.2 加氫反應基本原理加氫精制是餾分油在一定氫分壓下進行催化改質(zhì)的統(tǒng) 稱，是指在催化劑和氫氣存在下，石油餾分中含硫、氮、氧 的非烴組分和有機金屬化合物分子發(fā)生脫除硫、氮、氧和金 屬的氫解反應，烯烴和芳烴分子發(fā)生加氫反應使其飽和。通 過加氫精制可以改善油品的氣味、顏色和安定性，提高油品 的質(zhì)量，滿足環(huán)保及使用要求。石油餾分加氫精制過程的主要反應包括：含硫、含氮、 含氧化合物等非烴類的加氫分解反應；烯烴和芳烴（主要是 稠環(huán)芳烴）的加氫飽和反應；此外還有少量的開環(huán)、斷鏈和 縮合反應。這些反應一般包括一系列平行順序反應，

11、構成復 雜的反應網(wǎng)絡，而反應深度和速率往往取決于原料油的化學 組成、催化劑以及過程的工藝條件。一般來說，氮化物的加 氫最為困難，要求條件最為苛刻，在滿足脫氮的條件下，也 能滿足脫硫、脫氧的要求。（1）加氫脫硫反應硫化物的存在對油品的使用帶來很大影響，含有有機硫 的燃料在燃燒過程中生成二氧化硫從而造成環(huán)境污染。硫在 石油餾分中的含量一般隨餾分沸點的上升而增加。含硫化合 物主要是硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩、苯并噻吩和二苯并 噻吩（硫芴）等物質(zhì)。含硫化合物的加氫反應，在加氫精制 條件下石油餾分中的含硫化合物進行氫解，轉化成相應的烴 和H2S，從而硫雜原子被脫掉。幾種含硫化合物的加氫精制 反應如下：硫

12、醇通常集中在低沸點餾分中，隨著沸點的上升硫醇含 量顯著下降， 300C的餾分中幾乎不含硫醇。硫醇加氫時 發(fā)生C-S鍵斷裂，硫以硫化氫形式脫除。R.SH + Ha RH + H3S硫醚存在于中沸點餾分中，300 500 C餾分的硫化物中，硫醚可占50%重質(zhì)餾分中，硫醚含量一般下降。硫醚 加氫時首先生成硫醇，再進一步脫硫。KSR'+HaR'SHi-RH、R'H+H3S二硫化物一般含于110C以上餾分中，在 300 C以上餾分中其含量無法測定。二硫化物加氫反應轉化為烴和H2S,要經(jīng)過生成硫醇的中間階段，首先在S-S鍵上斷開，生成硫醇，在進一步加氫生成硫化氫，在氫氣不足條件下，

13、中間生 成的硫醇也能轉化成硫醚。RSSR+Ha2RSH 2RH+H2S'rsr+日筋雜環(huán)硫化物是中沸點餾分中的主要硫化物。沸點在400 C以上的雜環(huán)硫化物，多屬于單環(huán)環(huán)烷烴衍生物，多環(huán) 衍生物的濃度隨分子環(huán)數(shù)增加而下降。噻吩與四氫噻吩的加氫反應首先是雜環(huán)加氫飽和，然后是C-S鍵斷裂（開環(huán)）生成硫醇，（中間產(chǎn)物有丁二烯生成，并且很快加氫成丁烯）最后加氫成丁烷和硫化氫。苯并噻吩加氫反應如下:V 亠 冷H崗H 丄 C4Hl0H2S二苯并噻吩（硫芴）加氫反應如下:CcO 亠 E +S對多種有機含硫化合物的加氫脫硫反應進行的研究表明：硫醇、硫醚、二硫化物的加氫脫硫反應多在比較緩和的條件下容易進行

14、。這些化合物首先在C-S鍵、S-S鍵發(fā)生斷 裂生成的分子碎片再與氫化合。和氮化物加氫脫氮反應相 似，環(huán)狀硫化物的穩(wěn)定性比鏈狀硫化物高，且環(huán)數(shù)越多，穩(wěn) 定性越高，環(huán)狀含硫化合物加氫脫硫較困難，條件較苛刻。 環(huán)狀硫化物在加氫脫硫時，首先環(huán)中雙鍵發(fā)生加氫飽和，然 后再發(fā)生斷環(huán)脫去硫原子。各種有機含硫化物在加氫反應過程中的反應活性，因分 子結構和分子大小不同而異，按以下順序遞減：硫醇（RSH）二硫化物（RSSR） 硫醚（RSR ）氫化噻吩噻吩。噻吩類化合物的反應活性，在工業(yè)加氫脫硫條件下，因 分子大小不同而按以下順序遞減：噻吩苯并噻吩二苯并 噻吩甲基取代的苯并噻吩。（ 2 ）加氫脫氮反應 氮化物的存在對油品的使用有很大的影響。含有機氮化 物的燃料燃燒時會排放出 NOx 污染環(huán)境；作為催化過程的進 料