第七章加氫裂化裝置HydrogenCrackingUnit2/4/20231石油化工過程系統概論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。脫碳過程:焦化、催化裂化。缺點：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石油化工過程系統概論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。2/4/20233石油化工過程系統概論第一節工作原理、工藝流程及特點2/4/20234石油化工過程系統概論一、加氫裂化裝置的特點1.對原料油的適應性強，可加工直餾重柴油、催化裂化循環油，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，可根據不同季節要求來改變生產方案;3.產品質量好，輕質油收率高。2/4/20235石油化工過程系統概論二、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。加氫裂化的工業裝置按不同分類方法可分為多種類型：2/4/20236石油化工過程系統概論1.按反應器中催化劑所處的狀態不同，可分為固定床、沸騰床和懸浮床等幾種型式。2.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、一段串聯流程和兩段流程加氫裂化等等。3.按尾油循環方式不同可分為一次通過法、部分循環法和全循環法。2/4/20237石油化工過程系統概論（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，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，作為循環氫使用。未轉化油(稱尾油)可以部分循環、全部循環或不循環一次通過。2/4/20238石油化工過程系統概論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。單段加氫裂化尾油可用三種方案操作：尾油一次通過、尾油部分循環和尾油全部循環。2/4/20239石油化工過程系統概論2/4/202310石油化工過程系統概論尾油循環方案：可增產噴氣燃料和柴油；尾油一次通過流程：除生產一定數量的發動機燃料外，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石油化工過程系統概論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石油化工過程系統概論汽提塔的作用：脫去NH3和H2S以及殘留在油中的氣體。2/4/202313石油化工過程系統概論3.串聯加氫裂化工藝流程串聯流程是兩段流程的發展，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石油化工過程系統概論圖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石油化工過程系統概論圖1-7-2加氫裂化裝置流程簡圖2/4/202316石油化工過程系統概論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回到加氫裂化反應器進行裂化反應。2/4/202317石油化工過程系統概論（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炭值較高的原料(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。2/4/202318石油化工過程系統概論（三）懸浮床(漿液床)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，再與氫氣一起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。2/4/202319石油化工過程系統概論第三節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。2/4/202320石油化工過程系統概論一、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。2/4/202321石油化工過程系統概論(一)反應器筒體反應器筒體分為冷壁筒和熱壁筒兩種。2/4/202322石油化工過程系統概論（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：1.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；2.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；3.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，以減少循環壓縮機的負荷，節省能源。2/4/202323石油化工過程系統概論為此，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。2/4/202324石油化工過程系統概論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，為分配盤的穩定工作創造條件；2/4/202325石油化工過程系統概論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。2/4/202326石油化工過程系統概論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。

2/4/202327石油化工過程系統概論4.催化劑支撐盤對催化劑及瓷球起支撐作用

2/4/202328石油化工過程系統概論5．冷氫箱與再分配盤

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。2/4/202329石油化工過程系統概論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，卸催化劑只要打開底封頭上的卸料口，就可以卸出全