第七章-加氫精制裝置

加氫技術(shù)2/1/20231石油化工過程系統(tǒng)概論加氫工藝技術(shù)通常涉及加氫精制、加氫處理和加氫裂化三個概念;加氫精制一般是指對某些不能滿足使用要求的石油產(chǎn)品通過加氫工藝進行再加工，使之達到規(guī)定的性能指標(biāo)；加氫處理是指對于那些劣質(zhì)的重油或渣油利用加氫技術(shù)進行預(yù)處理，主要為了得到易于進行其他二次加工過程的原料，同時獲得部分較高質(zhì)量的輕質(zhì)油品(這一過程也可叫作加氫精制)；2/1/20232石油化工過程系統(tǒng)概論加氫裂化工藝是重要的重油輕質(zhì)化加工手段，它是以重油或渣油為原料，在一定的溫度、壓力和有氫氣存在的條件下進行加氫裂化反應(yīng)，獲得最大數(shù)量(轉(zhuǎn)化率可達90％以上)和較高質(zhì)量的輕質(zhì)油品;日常習(xí)慣的說法并不很嚴(yán)格，有時將三種工藝過程統(tǒng)稱為催化加氫，甚至簡稱為“加氫”。2/1/20233石油化工過程系統(tǒng)概論第八章加氫精制裝置

HydrogenRefiningUnit2/1/20234石油化工過程系統(tǒng)概論加氫精制工藝是各種油品在氫壓力下進行催化改質(zhì)的一個統(tǒng)稱。它是指在一定的溫度和壓力、有催化劑和氫氣存在的條件下，使油品中的各類非烴化合物發(fā)生氫解反應(yīng)，進而從油品中脫除，以達到精制油品的目的。加氫精制主要用于油品的精制，其主要目的是通過精制來改善油品的使用性能。第一節(jié)概述2/1/20235石油化工過程系統(tǒng)概論加氫精制的優(yōu)點是：（1）原料的范圍廣，產(chǎn)品靈活性大。可處理一次加工或二次加工得到的汽油、噴氣燃料、柴油等，也可處理催化裂化原料、重油或渣油等。（2）液體產(chǎn)品收率高，質(zhì)量好（安定性好、無腐蝕性）。因此，加氫精制已成為煉油廠中廣泛采用的加工過程，也正在取代其他類型的油品精制方法。此外，由于催化重整工藝的發(fā)展，可提供大量的副產(chǎn)氫氣，為發(fā)展加氫精制工藝創(chuàng)造了有利條件。2/1/20236石油化工過程系統(tǒng)概論

目前我國加氫精制技術(shù)主要用于：二次加工汽油和柴油的精制，例如用于改善焦化柴油的顏色和安定性；提高渣油催化裂化柴油的安定性和十六烷值；從焦化汽油制取乙烯原料或催化重整原料。某些原油直餾產(chǎn)品的改質(zhì)和劣質(zhì)渣油的預(yù)處理，如直餾噴氣燃料通過加氫精制提高煙點；減壓渣油經(jīng)加氫預(yù)處理，脫除大部分的瀝青質(zhì)和金屬，可直接作為催化裂化原料。2/1/20237石油化工過程系統(tǒng)概論一、加氫精制的主要化學(xué)反應(yīng)通過加氫精制可使原料油品中烯烴飽和，并脫除其中硫、氧、氮及金屬雜質(zhì)等有害組分。其主要反應(yīng)包括：1.脫硫生成硫化氫，如：RSR+2H2—2RH+H2S2.脫氮，生成氨(NH3)，如：2/1/20238石油化工過程系統(tǒng)概論3.脫氧，生成H2O，如：4.烯烴加氫飽和：在各類烴中，烷烴和環(huán)烷烴很少發(fā)生反應(yīng)，而烯烴、二烯烴加氫后生成烷烴。5.加氫脫金屬：幾乎所有的金屬有機化合物在加氫精制條件下都被加氫和分解，生成的金屬沉積在催化劑表面上，會造成催化劑的活性下降，并導(dǎo)致床層壓降升高。所以加氫精制催化劑要周期性地進行更換。2/1/20239石油化工過程系統(tǒng)概論（一）反應(yīng)操作溫度

加氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，需通過限制最高反應(yīng)溫度以限制催化劑上的結(jié)焦量和防止產(chǎn)生裂化反應(yīng)。在正常情況下為：處理直餾汽油餾分和中間餾分油為340～370℃；處理裂化原料油和重餾油為380～420℃；處理潤滑油為300～350℃。2/1/202310石油化工過程系統(tǒng)概論（二）反應(yīng)操作壓力根據(jù)原料油性質(zhì)，催化劑性能和對生成油的要求不同，壓力可在很大范圍內(nèi)變動。目前氫分壓多數(shù)情況約為6．37MPa，折換成裝置操作壓力(指反應(yīng)器內(nèi))約為7．85MPa。2/1/202311石油化工過程系統(tǒng)概論二、氫氣的來源與質(zhì)量要求加氫精制裝置需要供給氫氣。氫氣來源一般有兩種：一是利用催化重整的副產(chǎn)物——氫氣，二是采用制氫裝置生產(chǎn)的氫氣。加氫精制工藝耗氫量要比同樣規(guī)模的加氫裂化少。在加氫精制裝置中有大量的氫氣進行循環(huán)使用，叫做循環(huán)氫。2/1/202312石油化工過程系統(tǒng)概論

氫的純度越高，對加氫反應(yīng)越有利；同時可減少催化劑上的積炭，延長催化劑的使用期限。因此，一般要求循環(huán)氫的純度不小于65％(體)，新氫的純度不小于70％。氫氣中常含有少量的雜質(zhì)氣體，如氧、氯、一氧化碳、二氧化碳以及甲烷等，它們對加氫精制反應(yīng)和催化劑是不利的，必須限制其含量。2/1/202313石油化工過程系統(tǒng)概論第二節(jié)加氫精制工藝流程加氫精制的工藝過程多種多樣，按加工原料的輕重和目的產(chǎn)品的不同，可分為汽油、煤油、柴油和潤滑油等餾分油的加氫精制，其中包括直餾餾分和二次加工產(chǎn)物，此外，還有渣油的加氫脫硫。加氫精制的工藝流程雖因原料不同和加工目的不同而有所區(qū)別，但其化學(xué)反應(yīng)的基本原理是相同的。因此，各種石油餾分加氫精制的原理、工藝流程原則上沒有明顯的區(qū)別。2/1/202314石油化工過程系統(tǒng)概論如圖所示，加氫精制的工藝流程一般包括反應(yīng)系統(tǒng)、生成油換熱、冷卻、分離系統(tǒng)和循環(huán)氫系統(tǒng)三部分。2/1/202315石油化工過程系統(tǒng)概論一、反應(yīng)系統(tǒng)原料油與新氫、循環(huán)氫混合，并與反應(yīng)產(chǎn)物換熱后，以氣液混相狀態(tài)進入加熱爐（這種方式稱爐前混氫），加熱至反應(yīng)溫度進入反應(yīng)器。2/1/202316石油化工過程系統(tǒng)概論反應(yīng)器進料可以是氣相(精制汽油時)，也可以是氣液混相(精制柴油或比柴油更重的油品時)。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑一般是分層填裝，以利于注冷氫來控制反應(yīng)溫度。循環(huán)氫與油料混合物通過每段催化劑床層進行加氫反應(yīng)。為什么？

2/1/202317石油化工過程系統(tǒng)概論二、生成油換熱、冷卻、分離系統(tǒng)反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器的底部出來，經(jīng)過換熱、冷卻后，進入高壓分離器。在冷卻器前要向產(chǎn)物中注入高壓洗滌水，以溶解反應(yīng)生成的氨和部分硫化氫。2/1/202318石油化工過程系統(tǒng)概論反應(yīng)產(chǎn)物在高壓分離器中進行油氣分離，分出的氣體是循環(huán)氫，其中除了主要成分氫外，還有少量的氣態(tài)烴(不凝氣)和未溶于水的硫化氫；分出的液體產(chǎn)物是加氫生成油，其中也溶解有少量的氣態(tài)烴和硫化氫；生成油經(jīng)過減壓再進入低壓分離器進一步分離出氣態(tài)烴等組分，產(chǎn)品去分餾系統(tǒng)分離成合格產(chǎn)品。2/1/202319石油化工過程系統(tǒng)概論三、循環(huán)氫系統(tǒng)從高壓分離器分出的循環(huán)氫經(jīng)儲罐及循環(huán)氫壓縮機后，小部分(約30％)直接進入反應(yīng)器作冷氫，其余大部分送去與原料油混合，在裝置中循環(huán)使用。為了保證循環(huán)氫的純度，避免硫化氫在系統(tǒng)中積累，常用硫化氫回收系統(tǒng)。一般用乙醇胺吸收除去硫化氫，富液(吸收液)再生循環(huán)使用，解吸出來的硫化氫送到制硫裝置回收硫磺，凈化后的氫氣循環(huán)使用。2/1/202320石油化工過程系統(tǒng)概論1.換熱、爐后混氫進入反應(yīng)器。2.在反應(yīng)器催化劑床層反應(yīng)，硫、氧、氮和金屬化合物等即變?yōu)橐子诔舻奈镔|(zhì)(通過加氫變?yōu)榱蚧瘹?、水及氨?，烯烴同時被飽和。3.加氫生成油經(jīng)過換熱和水冷后依次進入高壓，低壓分離器。2/1/202321石油化工過程系統(tǒng)概論從低壓分離器來的加氫生成油與汽提過的加氫生成油換熱，并進入加熱爐加熱，然后進入汽提塔，其作用是把殘留在油中的氣體及輕餾分汽提掉。汽提塔底出來的生成油經(jīng)過換熱和水冷卻后，為加氫精制產(chǎn)品。2/1/202322石油化工過程系統(tǒng)概論循環(huán)氫脫硫部分原料氣自吸收塔底部進入，和來自吸收塔上部下來的貧液溶劑(乙醇胺液)相遇將H2S吸收。吸收塔底部的富液(乙醇氨液)進入溶劑再生塔再生，酸氣(H2S)由再生塔頂部出來，經(jīng)冷卻去制硫裝置，底部乙醇氨溶液循環(huán)使用。2/1/202323石油化工過程系統(tǒng)概論第三節(jié)設(shè)備制造時用材的注意事項（自學(xué)）在濕H2S環(huán)境下，為防止產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，設(shè)備制造時應(yīng)滿足下列要求：（1）設(shè)備制造完畢后，應(yīng)進行焊后熱處理，控制焊縫和熱影響區(qū)的硬度HB≤200。（2）當(dāng)采用埋弧自動焊時，不得用陶瓷型焊劑，必須用熔融型焊劑。2/1/202324石油化工