加氫裂化裝置課件VIP

第七章 加氫裂化裝置Hydrogen

Cracking

Unit10/19/20231石油化工過程系統(tǒng)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(chǎn)生一部分氣體烴和氫碳比較小的縮合產(chǎn)物——焦炭和渣油，從而使脫碳過程的輕質油收率不會太高。10/19/20232石油化工過程系統(tǒng)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。10/19/20233石油化工過程系統(tǒng)概論第一節(jié)工作原理、工藝流程及特點10/22/20234石油化工過程系統(tǒng)概論一、加氫裂化裝置的特點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(chǎn)汽油、航空煤油和低凝固點柴油;生產(chǎn)方案靈活，可根據(jù)不同季節(jié)要求來改變生產(chǎn) 方案;產(chǎn)品質量好，輕質油收率高。10/22/20235石油化工過程系統(tǒng)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(chǎn)品品種、產(chǎn)品質量、裝置規(guī)模、設備供應條件及裝置生產(chǎn)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：10/22/20236石油化工過程系統(tǒng)概論1.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。2.根據(jù)原料和產(chǎn)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。3.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。10/22/20237石油化工過程系統(tǒng)概論（一）固定床加氫裂化10/22/20238石油化工過程系統(tǒng)概論

固定床是指將顆粒狀的催化劑放置在反應器內(nèi)，形成靜態(tài)催化劑床層。原料油和氫氣經(jīng)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(chǎn)物經(jīng)降溫、分離、降壓和分餾

后，目的產(chǎn)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。根據(jù)原料及目的產(chǎn)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(nèi)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(huán)和尾油全部循環(huán)。10/22/20239石油化工過程系統(tǒng)概論10/22/202310石油化工過程系統(tǒng)概論尾油循環(huán)方案：可增產(chǎn)噴氣燃料和柴油；尾油一次通過流程：除生產(chǎn)一定數(shù)量的發(fā)動機燃料外，還可生產(chǎn)相當數(shù)量的未轉化油(尾油)。這些尾油可用作獲得更高價值產(chǎn)品的原料，如可用尾油生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油的基礎油，或作為催化裂化和裂解制乙烯的原料。10/22/202311石油化工過程系統(tǒng)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。10/22/202312石油化工過程系統(tǒng)概論汽提塔的作用：脫去NH3和H2S以及殘留在油中的氣體。10/22/202313石油化工過程系統(tǒng)概論串聯(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。10/22/202314石油化工過程系統(tǒng)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10/22/202315石油化工過程系統(tǒng)概論圖1-7-2

加氫裂化裝置流程簡圖10/22/202316石油化工過程系統(tǒng)概論加氫裂化裝置的工藝流程10/22/202317石油化工過程系統(tǒng)概論原料油經(jīng)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(nèi)反應后由底部排出，經(jīng)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(wǎng)，生成油送至分餾系統(tǒng)經(jīng)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(chǎn)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。（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(nèi)。10/22/202318石油化工過程系統(tǒng)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(chǎn)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。10/22/202319石油化工過程系統(tǒng)概論第三節(jié)加氫設備10/22/202320石油化工過程系統(tǒng)概論加氫工藝生產(chǎn)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(chǎn)操作的控制也極嚴格。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(jù)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(nèi)部結構兩部分組成。10/22/202321石油化工過程系統(tǒng)概論(一)反應器筒體10/22/202322石油化工過程系統(tǒng)概論

反應器筒體分為冷壁筒和熱壁筒兩種。（二）加氫反應器內(nèi)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(nèi)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。10/22/202323石油化工過程系統(tǒng)概論為此，反應器內(nèi)部需設置必要的內(nèi)部構件，以達到氣液均勻分布為主要目標。典型的反應器內(nèi)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。10/22/202324石油化工過程系統(tǒng)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：起預分配作用，將進來的介質擴散到反應器的整個截面上；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；10/22/202325石油化工過程系統(tǒng)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(xiàn)與催化劑的良好接觸，進而達到徑向和軸向的均

勻分布。10/22/202326石油化工過程系統(tǒng)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。10/22/202327石油化工過程系統(tǒng)概論4.催化劑支撐盤對催化劑及瓷球起支撐作用10/22/202328石油化工過程系統(tǒng)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(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。10/22/202329石油化工過程系統(tǒng)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，就可以卸出全部催化劑。10/22/202