第八章加氫裂化裝置HydrogenCrackingUnit2/4/20231煉油裝備技術重油輕質化基本原理是改變油品的相對分子質量和氫碳比，而改變相對分子質量和氫碳比往往是同時進行的。改變油品的氫碳比有兩條途徑，一是脫碳，二是加氫。熱加工過程，如焦化、催化裂化都屬于脫碳過程，它們的共同特點是要減小一部分油料的氫碳比，因此不可避免地要產生一部分氣體烴和氫碳比較小的縮合產物——焦炭和渣油，從而使脫碳過程的輕質油收率不會太高。2/4/20232煉油裝備技術加氫裂化屬于石油加工過程的加氫路線，是在催化劑存在下從外界補入氫氣以提高油品的氫碳比。加氫裂化實質上是加氫和催化裂化過程的有機結合，一方面能使重質油品通過裂化反應轉化為汽油、煤油和柴油等輕質油品，另一方面又可防止像催化裂化那樣生成大量焦炭，而且還可將原料中的硫、氯、氧化合物雜質通過加氫除去，使烯烴飽和。因此，加氫裂化具有輕質油收率高、產品質量好的突出優(yōu)點。2/4/20233煉油裝備技術第一節(jié)工作原理、工藝流程及特點2/4/20234煉油裝備技術一、加氫裂化裝置的特點加氫裂化裝置是將重質油轉化為輕質油的一種加工手段，其特點是：1.對原料油的適應性強，可加工直餾重柴油、催化裂化循環(huán)油，焦化餾出油，甚至可用脫瀝青重殘油生產汽油、航空煤油和低凝固點柴油;2.生產方案靈活，可根據不同季節(jié)要求來改變生產方案;3.產品質量好，輕質油收率高。2/4/20235煉油裝備技術二、加氫裂化工藝裝置的類別加氫裂化是一個集催化反應技術、煉油技術和高壓技術于一體的工藝裝置，其工藝流程的選擇與催化劑性能、原料油性質、產品品種、產品質量、裝置規(guī)模、設備供應條件及裝置生產靈活性等因素有關。加氫裂化的工業(yè)裝置按不同分類方法可分為多種類型：2/4/20236煉油裝備技術按反應器中催化劑所處的狀態(tài)不同，可分為固定床、沸騰床和懸浮床等幾種型式。根據原料和產品目的不同，還可細分出很多種型式，如：餾分油加氫裂化、渣油加氫裂化以及單段流程、一段串聯(lián)流程和兩段流程加氫裂化等等。按尾油循環(huán)方式不同可分為一次通過法、部分循環(huán)法和全循環(huán)法。2/4/20237煉油裝備技術（一）固定床加氫裂化

固定床是指將顆粒狀的催化劑放置在反應器內，形成靜態(tài)催化劑床層。原料油和氫氣經升溫、升壓達到反應條件后進入反應系統(tǒng)，先進行加氫精制以除去硫、氮、氧雜質和二烯烴，再進行加氫裂化反應。反應產物經降溫、分離、降壓和分餾后，目的產品送出裝置，分離出含氫較高（80％，90％）的氣體，作為循環(huán)氫使用。未轉化油(稱尾油)可以部分循環(huán)、全部循環(huán)或不循環(huán)一次通過。2/4/20238煉油裝備技術根據原料及目的產品的不同，固定床加氫裂化大致分為下列幾種流程。

1.單段加氫裂化流程單段加氫裂化流程中只有一個反應器，原料油加氫精制和加氫裂化在同一反應器內進行。反應器上部為精制段，下部為裂化段。這種流程用于由粗汽油生產液化氣、由減壓蠟油或脫瀝青油生產噴氣燃料和柴油。單段加氫裂化可用三種方案操作：尾油一次通過、尾油部分循環(huán)和尾油全部循環(huán)。2/4/20239煉油裝備技術2/4/202310煉油裝備技術采用尾油循環(huán)方案，可增產噴氣燃料和柴油；采用尾油一次通過流程，除生產一定數量的發(fā)動機燃料外，還可生產相當數量的未轉化油(尾油)。這些尾油可用作獲得更高價值產品的原料。如可用尾油生產高粘度指數潤滑油的基礎油，或作為催化裂化和裂解制乙烯的原料。2/4/202311煉油裝備技術

2.兩段加氫裂化流程兩段加氫裂化流程中有兩個反應器，分別裝有不同性能的催化劑。第一個反應器中主要進行原料油的精制；第二個反應器中主要進行加氫裂化反應，形成獨立的兩段流程體系。2/4/202312煉油裝備技術汽提塔的作用：脫去NH3和H2S以及殘留在油中的氣體。2/4/202313煉油裝備技術3.串聯(lián)加氫裂化工藝流程串聯(lián)流程是兩段流程的發(fā)展，其主要特點在于：使用了抗硫化氫抗氨的催化劑，因而取消了兩段流程中的汽提塔(即脫氨塔)，使加氫精制和加氫裂化兩個反應器直接串聯(lián)起來，省掉了一整套換熱、加熱、加壓、冷卻、減壓和分離設備。2/4/202314煉油裝備技術圖1-7-1加氫裂化裝置流程示意圖此流程屬于什么加氫裂化工藝流程？簡述其工藝流程2/4/202315煉油裝備技術圖1-7-2加氫裂化裝置流程簡圖2/4/202316煉油裝備技術加氫裂化裝置的工藝流程原料油經過濾、脫水后進入緩沖罐，由高壓泵升壓后與氫氣(包括循環(huán)氫與新氫氣)混合后一起進入換熱器與反應生成物換熱至300℃左右，然后進加熱爐預熱(另一種流程是原料油不進加熱爐而只有循環(huán)氫進加熱爐預熱，在爐出口與換熱后的原料油混合，這種流程可以減少爐管結焦)，預熱后從反應器頂部進入，在反應器內反應后由底部排出，經與新鮮原料、循環(huán)氫換熱后再進入空冷器冷卻，冷凝下來的油和不冷凝的油氣和氫氣進入高壓分離器，油氣分離，氫氣從高壓分離器頂部排出，大部分進循環(huán)氫壓縮機，反應生成油由底部排出，降壓后送至低壓分離器，油、氣再次分離，氣體送燃料氣管網，生成油送至分餾系統(tǒng)經分餾塔、汽提塔、脫丁烷塔等分餾后得到汽油、航空煤油、柴油等產品。第三種流程中分餾塔底的尾油再全部循環(huán)回到加氫裂化反應器進行裂化反應。2/4/202317煉油裝備技術加氫裂化裝置的操作范圍如下：操作溫度380～450℃，操作壓力8～20MPa，采用的催化劑含有Pt、Pd、W、Mo、Ni、Co等金屬氧化物作為加氫組分，以硅酸鋁、氟化氧化鋁或結晶硅鋁酸鹽為擔體。原料油經加氫、裂化、異構化等反應轉化為輕質油品，收率一般達100％(體積)，可得到優(yōu)質重整原料及高辛烷值汽油；航空煤油和低傾點柴油。同時產品含硫、氮、烯烴低，安定性好。2/4/202318煉油裝備技術（二）沸騰床加氫裂化沸騰床(又稱膨脹床)工藝是借助于流體流速帶動具有一定顆粒度的催化劑運動，形成氣、液、固三相床層，從而使氫氣、原料油和催化劑充分接觸而完成加氫反應過程。沸騰床工藝可以處理金屬含量和殘?zhí)恐递^高的原料(如減壓渣油)．并可使重油深度轉化；但反應溫度較高，一般在400~450℃范圍內。此種工藝比較復雜，國內尚未工業(yè)化。2/4/202319煉油裝備技術（三）懸浮床(漿液床)加氫工藝懸浮床工藝是為了適應非常劣質的原料而重新得到重視的一種加氫工藝。其原理與沸騰床相類似，其基本流程是以細粉狀催化劑與原料預先混合，再與氫氣一向進入反應器自下而上流動，催化劑懸浮于液相中，進行加氫裂化反應，催化劑隨著反應產物一起從反應器頂部流出。該裝置能加工各種重質原油和普通原油渣油，但裝置投資大。該工藝目前在國內尚屬研究開發(fā)階段。2/4/202320煉油裝備技術第三節(jié)加氫設備加氫工藝生產裝置的主要設備是在高溫、高壓及有氫氣和硫化氫存在的條件下運行的，故其設計、制造和材料的選用等要求都很高，對生產操作的控制也極嚴格。2/4/202321煉油裝備技術一、高壓加氫反應器高壓加氫反應器是裝置中的關鍵設備，工作條件苛刻，制造困難，價格昂貴。根據介質是否直接接觸金屬器壁，分為冷壁反應器和熱壁反應器兩種結構。反應器由筒體和內部結構兩部分組成。2/4/202322煉油裝備技術(一)反應器筒體反應器筒體分為冷壁筒和熱壁筒兩種。2/4/202323煉油裝備技術（二）加氫反應器內件加氫反應是在高溫高壓及有腐蝕介質（H2、H2S）的條件下操作，除了在材質上要注意防止氫腐蝕及其他介質的腐蝕以外，加氫反應器還應保證：反應物(油氣和氫)在反應器中分布均勻，保證反應物與催化劑有良好的接觸；及時排除反應熱，避免反應溫度過高和催化劑過熱．以保證最佳反應條件和延長催化劑壽命；在反應物均勻分布的前提下，反應器內部的壓力降不致過大，以減少循環(huán)壓縮機的負荷，節(jié)省能源。2/4/202324煉油裝備技術為此，反應器內部需設置必要的內部構件，以達到氣液均勻分布為主要目標。

典型的反應器內構件包括：入口擴散器、氣液分配盤、去垢籃筐、催化劑支持盤、急冷氫箱及再分配盤、出口集合器等，如圖所示。2/4/202325煉油裝備技術

1、入口擴散器

入口擴散器是介質進入反應器遇到的第一個部件。作用：（1）起預分配作用，將進來的介質擴散到反應器的整個截面上；（2）消除氣、液介質對分配盤的垂直沖擊，為分配盤的穩(wěn)定工作創(chuàng)造條件；2/4/202326煉油裝備技術

2.分配盤

采用分配盤是為了均布反應介質，改善其流動狀況，實現與催化劑的良好接觸，進而達到徑向和軸向的均勻分布。2/4/202327煉油裝備技術

3.去垢籃筐在加氫反應器的頂部催化劑床層上有時設有去垢籃筐，與床層上的磁球一起對進入反應器的介質進行過濾。去垢籃一般均勻地布置在床層上表面，籃筐周圍充填適量的大顆粒瓷球，以增加透氣性。2/4/202328煉油裝備技術

4.催化劑支撐盤催化劑支撐盤由T形梁、格柵、絲網及磁球組成。

T形梁的兩邊搭在反應器器壁的凸臺上，其頂部逐漸變尖，以減少阻力。格柵則放在T形梁和凸臺上。格柵上平鋪一層粗不銹鋼絲網，和一層細不銹鋼絲網，上面就可以裝填磁球和催化劑了。2/4/202329煉油裝備技術

5．冷氫箱與再分配盤

冷氫箱與再分配盤置于兩個固定床層之間。在冷氫箱中打入急冷用的冷氫，是為了導走加氫反應所放出的反應熱，控制反應物溫度不超過規(guī)定值。冷氫管噴出的氫氣流與上床層來的反應物初步混合后進入冷氫箱，在此進行均勻混合。冷氫箱底部是均布開孔的噴液塔盤，氣液兩相均勻噴射到下層的再分配盤上，再分配盤與頂分配盤結構一樣，起到對下床層截面均勻分配的作用。2/4/202330煉油裝備技術有些設計自催化劑支持盤到再分配盤之間設置幾個連通管，內填充瓷球，