（化学工艺专业论文）大连石化氢网设置.pdf

大连石化公司氢网设置 李凤岭( 化学工艺) 指导教师：刘晨光 摘要 随着各国对燃料油质量要求的逐步提高，炼油厂需要建设大量 的加氢装置。由于炼厂的加氢能力逐年上升，对氢气的需求量也大 幅度增加，氢气的成本也在逐年上升。因此，氢气的合理利用变得 越来越重要。本文通过对中国石油大连石化分公司2 0 0 0 万吨年加 工进口含硫原油技术改造工程完成后的全厂生产情况进行了介绍。 对各个生产氢气装置和消耗氢气装置也进行了详细的介绍，同时做 出了全厂的氢气平衡图。炼厂在生产过程中会遇到很多种生产工 况，针对不同的生产工况，炼厂需要对全厂的生产平衡进行重新的 评估。通过对各个加氢装置操作初期和操作末期的氢气消耗情况研 究，分别做出了全厂各个加氢装置操作初期和操作末期的氢气平衡 图；通过对渣油加氢装置单系列停工换剂时各个装置的氢气消耗情 况研究，做出了全厂在渣油加氢装置单系列停工换剂时的氢气平衡 图；通过对全厂联合停工时加工方案及氢气平衡情况的研究，做出 了在全厂联合停工时的氢气平衡图；这些不同工况下的氢气平衡情 况对于将来全厂的操作很有意义。 关键词：氢气平衡：制氢：加氢；生产工况 i n t r o d u c t i o no fh y d r o g e nn e tf o rp e t r o c h i n ad a l i a n p e t r o c h e m i c a lc o m p a n y l if e n g - l i n g ( c h e m i c a lp r o c e s s i n g ) d i r e c t e db yl i u c h e l a g u a n g a b s t r a c t t h er e f i n e r yn e e d st ob u i l dm a n yh y d r o p r o c e s s i n gu n i t sb e c a u s e t h eq u a l i t yr e q u i r e m e n to ff u e lo i li sm o r ea n dm o r et i g h t s o ，t h e r ew i l l c o n s u m em o r eh y d r o g e na n dt h ec o s to fh y d r o g e nw i l lb eh i g h e rt h a n b e f o r e t h ep r o p e ru s eo fh y d r o g e ni sv e r yi m p o r t a n tf o rt h er e f i n e r y f o rt h er e a s o n sm e n t i o n e da b o v e t h i sa r t i c l ew i l li n t r o d u c et h e c o n d i t i o n so fp e t r o c h i n ad a l i a np e t r o c h e m i c a lc o m p a n ya f t e ri t s e x p a n s i o na n dg i v et h ed i a g r a mo ft h eh y d r o g e nb a l a n c e ，t h er e f i n e r y w i l lm e e tal o to fo p e r a t i n gc a s e sd u r i n gp r o c e s s i n g s ot h er e f i n e r y n e e d st oe v a l u a t et h ep r o d u c t i o nb a l a n c eb a s e do nt h ev a r i e t yo ft h e o p e r a t i n gc a s e s t h i sa r t i c l eg i v e st h eh y d r o g e nb a l a n c ed i a g r a msa t s o ra n de o rb a s e do ni n v e s t i g a t i n gt h eh y d r o g e nc o n s u m p t i o nf o r h y d r o p r o c e s s i n gu n i t s t h i sa r t i c l eg i v e st h eh y d r o g e nb a l a n c ed i a g r a m a to n et r a i nv r d su n i ts h u td o w nf o rc a l a l y s tr e p l a c e m e n tb a s e do i l i n v e s t i g a t i n g t h e h y d r o g e nc o n s u m p t i o no fh y d r o p r o e e s s i n g u n i t s d u r i n go n et r a i nv r d su n i ts h u td o w n t h i sa r t i c l eg i v e st h eh y d r o g e n b a l a n c ed i a g r a m sa tt h er e f i n e r yb l o c k ss h u td o w nf o rt h em a i n t e n a n c e b a s e do nt h e i n v e s t i g a t i n g t h e h y d r o g e nc o n s u m p t i o n o f h y d r o p r 6 c e s s i n gu n i t sd u r i n gt h er e f i n e r yb l o c k s s h u td o w n t h e s e h y d r o g e nb a l a n c ed i a g r a m sw i l lb ev e r yi m p o r t a n tf o rt h er e f i n e r y s o p e r a t i n gi nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：h y d r o g e nb a l a n c e ；h y d r o g e nm a n u f a c t u r i n g ， h y d r o p r o c e s s i n g ；o p e r a t i n gc a s e s 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中 国石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 应! 盈必聊年 黼印年 f 黾jh 6 as 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 进入2 1 世纪后，随着人们对环境保护和生存环境的重视，对 清洁燃料的质量要求越来越苛刻，对车用燃料油中杂质含量的要求 有非常严格的限制。，车用燃料油的主要杂质为：硫、烯烃和芳烃【”。 硫可使汽车尾气转化催化剂中毒，还可能引发致癌物质。柴油 中硫含量多，会使柴油尾气排放中的硫酸盐增多，引发人体呼吸系 统疾病并可能致癌。 烯烃使发动机功率下降，尾气中的n o 。排放量增加，还会引发 致癌物质。 芳烃使汽车尾气中的毒物( 如苯) 、n o 。和c o 含量增加。 为了把这些杂质脱出，需要建设大量的加氢装置。随着加氢装 置的大规模的建设，对氢气的消耗量也大幅度增加。优质、稳定的 高纯氢气已经成为新世纪炼油企业提高轻油收率、改善产品质量不 可缺少的基本原料。因此，一个设置合理的氢网、优化整个炼厂的 氢气资源对炼油厂非常重要【2 1 。 1 1 世界各地炼油厂对氢气需求的持续增长 1 1 1 世界各国对车用燃料油质量要求日益变严 1 1 1 1 美国对车用燃料油质量要求【1 1 9 9 0 年美国国会通过清洁空气法修正案( c a a a ) ，开始对汽 油组成做出规定，限制汽油中的苯、芳烃、烯烃和硫含量，并用含 氧化合物代替芳烃和烯烃来提高汽油辛烷值。这种汽油在美国称为 “新配方汽油( r f g ) ”，其他国家称为清洁汽油。具体汽油质量指 标见表1 1 。 美国的柴油消耗量远小于汽油消耗量。为了减少柴油汽车尾气 排放的污染物，美国从1 9 9 3 年1 0 月开始强制执行低硫和限制芳烃 含量，加- i , i 执行的标准还要更严格一些。2 0 0 0 年底美国环保局宣布， 从2 0 0 6 年6 月开始实施，把清洁柴油的含硫量降到低于1 5 # g g 。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 具体柴油质量指标见表1 - 2 。 表i - 1 美国清洁汽油主要质量指标 1 1 1 2 欧盟对车用燃料油质量要求 在1 9 9 0 年美国清洁空气法修正案颁布并开始调整汽油组成后， 欧盟国家的汽车工业与炼油工业一道提出了减少汽车尾气排放污 染物计划。规定从2 0 0 5 年开始必须生产和使用完全符合a u t oo i li i 标准要求的超低硫汽油。汽油具体各项指标见表1 3 。 欧洲的柴油用量远高于汽油。欧盟规定从2 0 0 5 年开始必须生 产和使用完全符合a u t oo i li i 标准要求的柴油。柴油各项指标见表 1 4 。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 表1 - 4 欧盟柴油主要质量指标 指标1 9 9 6 年 2 0 0 0 年2 0 0 5 年 硫，# g g 密度，k g m 3 十六烷值 稠环芳烃， t 9 5 ， 5 0 0 4 9 3 7 0 3 5 0 5 1 1 1 3 6 0 5 l 1 1 1 ，1 1 3 日本对车用燃料油质量要求 日本从1 9 9 6 年开始使用清洁汽油，1 9 9 7 年开始使用清洁柴油， 2 0 0 5 开始把清洁汽油和清洁柴油的硫含量降低到5 0 u g g 。汽油和柴 油具体的指标见表l ，5 和表1 - 6 。 表卜5 日本清洁汽油主要质量指标 指标1 9 9 6 年 2 0 0 0 年2 0 0 5 年 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 1 1 1 4 中国对车用燃料油质量要求 为适应大城市的环保需要，于2 0 0 5 年1 月1 日起，向北京供 应的汽、柴油质量达到欧标准：从2 0 0 6 年7 月1 日起，向北京、 上海、广州三大城市供应的汽、柴油质量达到欧l 标准；2 0 0 5 年7 月1 日向全国供应的汽、柴油质量达到欧标准。汽油的质量指标 见表1 7 ，柴油的质量指标见表1 - 8 。 表1 72 0 0 5 、2 0 0 7 年车用汽油标准 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 十六烷值 氧化安定性， m e , l o o m l 9 5 馏出温度 密度k g m 3 ( 2 0 ) 最大硫含量，魄 多环芳烃，( m m ) 4 9 2 5 3 7 0 8 2 0 8 6 0 5 0 0 5 8 3 4 0 8 2 0 8 2 5 5 0 8 1 1 2 炼厂加工含硫原油和重质原油比例逐年增大 经过1 0 0 多年的开采，世界上低硫轻质原油的产量已经越来越 少。目前，世界上含硫原油( 硫含量在o 5 0 o - - 2 o ) 和高硫原油( 含 硫在2 以上) 的产量已占原油总产量的7 5 以上，其中含硫量在 1 以上的原油产量已占到原油总产量的5 5 以上，含硫在2 以上 的高硫原油的产量也占到3 0 以上。在1 9 9 7 年生产的3 4 7 5 m t 原油 中，中东占3 0 1 ，北美占1 9 2 ，非洲占1 0 8 ，亚太占1 0 5 ， 前苏联占1 0 5 ，中南美占9 5 ，欧洲占9 4 。中东和拉美生产 的原油几乎全是硫含量在1 以上的含硫原油和高硫原油，前苏联 所生产的原油7 5 以上是含硫原油和高硫原油，只有非洲、北美和 亚太地区的低硫原油产量稍多一些。 就原油的密度而言，1 9 7 0 , - - 1 9 9 0 年炼厂加工的原油，相对密度 北美从0 8 5 2 9 上升到0 8 5 8 6 ，拉美从0 8 3 2 9 上升到o 8 8 3 0 ，非洲 从0 8 3 0 4 上升到0 8 4 2 0 ，亚太从o 8 3 2 9 上升到0 8 3 8 5 。2 0 世纪9 0 年代中期全球炼厂加工的原油，平均相对密度为0 8 5 1 4 ，平均硫含 量是0 9 ；预计2 l 世纪初几年内平均相对密度将上升到0 8 6 3 3 ， 平均硫含量将上升到1 6 ，同时，原油中v 、n i 和铁等重金属含 量也呈上升趋势。 6 4 虬 ：3 叩m 姗 虬 ：3 一一珈 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 1 1 3 炼厂加氢能力逐年增加 现在中馏分油的需求量相对增长，汽油消耗量相对下降，同时 清洁燃料在全世界范围内的推广，都将促进各个炼油厂加氢能力的 逐年增加【5 】o 世界炼油厂主要炼油装置的加工能力见表1 - 9 。 表1 - 9 世界炼油厂主要炼油装置的加工能力 随着加氢工艺得到越来越广泛的应用，对氢气的需求也迅速增 加。 1 2 制氢和加氢技术简介 1 2 1 制氢技术介绍 工业制氢的方式有很多种【6 1 ，一般有电解水制氢法、化石燃料 制氢法、太阳能制氢法【7 b 】、生物质气化制氢法1 9 - 1 0 和微生物制氢法。 炼油厂根据其自身的特点，一般主要采用化石燃料制氢法中的重油 部分氧化法制氢技术和轻烃水蒸汽转化法。 1 2 1 1 部分氧化制氢技术f 1 1 l 用重质油制取氢气，其原料有原油、重油、减压渣油和沥青等。 部分氧化技术是指重质油经气化剂( 氧气和蒸汽) 雾化，再与 氧气在高温下( 1 3 0 0 1 4 0 0 。c ) 进行的不完全燃烧，即部分氧化， 生成以c o 、h 2 为主的合成气的反应，没有催化剂参与。重质油是 多种高级烃的混合物，其中硫以元素硫、硫化氢、硫醚、噻吩等形 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 式出现。重质油与氧气、蒸汽均匀混合并被其雾化，通过喷嘴喷入 气化炉，在炉高温辐射热下，立即进行升温蒸发、燃烧、裂解、转 化四个过程，其总反应为： c m h n s ，+ 0 2 - - ，m c o + ( u 2 一r ) h 2 + r h 2 s + q 重质油气化生产裂解气技术经过几十年的发展，国际上具有代 表性的技术有德士舌( t e x a c o ) 工艺、壳牌( s h e l l ) 工艺。两种工 艺流程气化条件相似，工艺过程大体相同。而在进炉物料预热程度、 操作压力高低、设备结构、余热利用、脱除炭黑方面各具特色，形 成各自的技术。 通过从高温裂解气冷却和热量回收方式不同分为两大流程，即 激冷流程和废热回收流程，t e x a c o 采用激冷流程，而s h e l l 采用的 废热回收流程。 部分氧化工艺复杂，主要包括气化、变换反应、复杂的脱c 0 2 、 h 2 s 系统及克劳斯回收系统。主要设备包括气化炉、喷头、急冷室 ( 或废热锅炉) 、变换反应器、换热器、压缩机等约2 0 0 台( 套) ， 部分设备需采用合金材料、钛材及碳钢内衬环氧树脂：部分氧化制 氢还需要庞大的空分系统，生产lm 3 n 工业氢，约需要0 5m 3 n 纯 度为9 9 5 的氧气，整个工程投资巨大，能耗高。 部分氧化法优点是使用的原料几乎没有限制。因此这项技术与 全厂总流程规划在一起，通过采用低副价值的石油焦、脱油沥青、 减压渣油为原料，可以做到“汽电联产”，为全厂提供廉价的氢气、 氮气、氧气、蒸汽和电力，解决高硫焦、脱油硬质沥青的出路问题。 “部分氧化汽电联产”工程能够起到提供全厂水、电、汽、风等 公用工程的作用，在国外被称为是炼厂的“公用工程岛”。 据粗略统计，全球炼油厂通过部分氧化法制取的氢也仅占氢气 来源的4 ，限制其发展和工业应用的主要原因不是技术本身问题， 而是工程投资太大，氢气成本高。在同样规模下，部分氧化法制氢 装置投资是轻烃水蒸汽转化的2 5 3 5 倍。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 1 2 1 2 水蒸汽转化制氢技术 1 2 - 1 3 1 水蒸汽转化制氢，原料一般是气体原料和轻油。其规格要求如 下： 气体原料：烯烃 1 ； 轻油干点 1 9 0 ，芳烃含量 1 3 ；环烷烃 3 6 ；硫含量 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 大连石化公司正在进行加工进口含硫原油技术改造工程，改 造后的原油加工能力将达到2 0 0 0 万吨侔。由于整个改造项目预计 将于2 0 0 8 年全部完成，所以本文将主要介绍改造后全厂的情况。 2 2 改造后大连石化公司的情况 2 2 1 新建装置规模、工艺技术路线 表2 3 新建及改扩建装置规模、工艺技术路线 装置名称和规模工艺技术路线 1 0 0 0 万吨年常减压蒸馏 2 2 0 万吨年连续重整 3 6 0 万吨侔加氢裂化 3 0 0 万吨年渣油加氢脱硫 6 0 0 万吨，年柴油加氢精制 2 0 万立时制氢 2 7 万吨侔硫磺回收 减压深拔 连续重整技术 单段双系列全循环技术 固定床渣油加氢工艺 深度加氢脱硫工艺 水蒸气转化制氢工艺 两级c l a u s 硫磺回收+ ra r 尾气处理 2 2 2 原油品种及性质 改造后大连石化公司将加工大庆原油4 5 0 万屯年，1 0 0 0 万吨， 年俄罗斯原油和5 5 0 万吨年中东混合原油，其主要性质见表2 - 4 。 2 2 3 工艺总流程说明 大连石化公司改造后原油及各馏分的加工方案说明如下。 2 2 3 1 原油加工 二蒸馏装置规模为4 5 0 万吨年，加工大庆原油。 一蒸馏装置规模为6 0 0 万吨年，常压蒸馏，加工5 5 0 万吨年 俄罗斯含硫原油，其常压渣油一部分进3 0 0 万吨年渣油加氢脱硫装 置( 以下简称渣油加氢脱硫装置) ，其余部分送1 0 0 0 万吨年常减压 蒸馏装置减压部分。 1 0 0 0 万吨年常减压蒸馏装置( 以下简称三蒸馏) 加工4 5 0 万 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 吨，年俄罗斯含硫原油和5 5 0 万屯年中东油，其减压部分加工三蒸 馏和一蒸馏装置生产的常压渣油。 表2 - 4 俄罗斯原油及中东混合原油主要性质汇总表 2 2 3 2 减压渣油加工 全厂减压渣油按性质可划分为低硫大庆原油减压渣油和含硫 的俄罗斯原油及中东油的减压渣油。 ( 1 ) 大庆减压渣油 由于大庆减压渣油具有低硫、低重金属、较低残炭、较高氢含 量等特点，进行催化裂化加工较为经济，在催化裂化装置掺渣比允 许的情况下，宜尽可能直接作为催化裂化原料。 ( 2 ) 俄罗斯及中东原油减压渣油 俄罗斯及中东减压渣油具有含硫高以及残炭和重金属含量相 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 对较高等特点，不能宣接作为重油催化裂化原料，拟采用如下n - r 方案：经渣油加氢脱硫装置处理使原料中残炭、金属含量、硫含量 大幅度降低后作为重油催化裂化原料。 全厂重油平衡详见表2 5 。 表2 - 5 全厂重油平衡表( t y 吨年) 2 2 3 3 蜡油加工 大庆原油减压蜡油主要用于生产润滑油基础油及石蜡，其余部 分作为催化裂化原料。蜡下油进三催化作原料。 三蒸馏装置生产的减压蜡油全部进3 6 0 万吨年加氢裂化装置 ( 以下简称加氢裂化装置) 加工。全厂蜡油平衡详见表2 - 6 。 表2 _ 6 全厂蜡油平衡表( t y 吨年) 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 2 2 3 4 柴油馏分加工 ( 1 ) 直馏柴油馏分 直馏柴油馏分须经加氢精制以满足产品规格要求，考虑产品质 量升级的趋势及产品出1 2 1 市场的要求，加氢精制后的直馏柴油产品 可作为生产满足欧排放标准柴油规格的柴油调和组分，且硫含量 小于5 0 t z g g ( 2 ) 直馏轻柴油馏分 直馏轻柴油馏分经加氢精制后硫含量小于5 0 # g g ，可作为全厂 柴油调合组份，或直接作为航煤产品出装置。 ( 3 ) 催化裂化柴油馏分( l c o ) 催化裂化柴油馏分硫含量高，芳烃含量高，十六烷值低。采用 加氢精制，可使精制后的柴油硫含量小于5 0 0 # g l g ，十六烷值达到 3 3 ，安定性明显改善。 全厂柴油、轻柴油及煤油平衡详见表2 7 。柴油产品性质见表 2 8 。 表2 7 全厂柴油；轻柴油及煤油平衡表( 万吨年) 墨篡 妻釜誉善4 譬熙篥骚誉，燃 一蒸馏直馏轻柴油7 0 6 8 三蒸馏直馏轻柴油1 3 1 5 6 加氢裂化航煤4 5 5 8 大庆直馏柴油 8 2 4 0 大庆直馏常三线2 3 4 0 一蒸馏直馏柴油 1 2 7 0 81 2 7 0 8 三蒸馏直馏柴油 2 2 4 5 82 2 4 5 8 重催柴油1 0 16 74 4 ，0 05 7 6 7 三催化柴油 4 3 3 34 3 3 3 渣油脱硫柴油3 43 7 8 2 4 0 8 0 00 2 5 91 5 1 4 3 43 7 7 0 6 8 1 3 l ，5 6 4 5 5 8 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 表2 - 8 柴油产品性质汇总表 2 2 3 5 石脑油加工 由于汽油产品新规格对烯烃含量的限制逐渐升级，高辛烷值汽 油需求逐年增加，在对催化汽油采取降烯烃措施的同时，建设2 2 0 万吨年连续重整装置( 以下简称二重整) ，将重石脑油转化成高辛 烷值汽油调合组分，同时为加氢装置提供副产氢气。 产品中石脑油可直接作为化工轻油，供应国内市场或出口。两 套连续重整装置除生产高辛烷值汽油外，为满足市场需求，生产2 0 万吨年甲苯、4 9 5 4 万吨年混合二甲苯外售，为确保成品汽油规格 中苯含量不超标，抽提生产苯1 8 2 7 万吨年。全厂石脑油及汽油平 衡详见表2 - 9 。汽油产品性质见表2 1 0 。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 表2 - 9 全厂石脑油及汽油平衡表( 万吨年) 性质符号 欧1 1 1 9 3 号欧9 7 号 指标性质指标性质 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 2 2 3 6 液化气及干气流向 ( i ) 液化气流向 表2 1 1 全厂装置液化气产用平衡表 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 ( 2 ) 干气流向 表2 - 1 2 全厂装置于气产用平衡表 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 2 2 3 7 硫平衡 全厂的酸性气中h 2 s 总量共计2 8 5 3 万吨年，各装置产生h 2 s 量汇总见表2 1 3 。霸建3x9 万吨年硫回收装置，才能满足生产和环 保要求。 表2 - 1 3 各装置产生m s 量汇总表( 万吨年) 装置名称h 2 s 量 重油催化裂化 三催化 轻烃回收 石脑油加氢 渣油加氢脱硫 加氢裂化 轻柴油加氢精制 柴油加氢精制 催化柴油加氢精制 合计 全厂硫平衡见表2 1 4 。 表2 - 1 4 全厂硫平衡表( 万吨年) 2 2 3 8 燃料气和燃料油平衡 ( 1 ) 大连石化分公司原油加工量2 0 0 0 万吨年时，由于催化加 工总量4 6 7 9 7 万吨，年，仅占原油加工量的2 3 4 0 ，催化干气产量 比技术改造前大大减少。而且常减压干气、部分催化干气等全厂燃 铊 叭 跖 胛 m 胂 苈 瑚 眦 呲 ! 曼 吼 蝴 册 幡 姗 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 料气产量仅为1 9 3 3 万屯年( 占原油加工量约o 9 7 ) 。经过燃料 气产用平衡，还需补液化石油气1 4 3 0 万吨年。 对于以加氢、重整和制氢装置为主体的炼厂而言，自产的燃料 气供装置使用是供不应求的。因此，生产装置用燃料气应加以限制。 生产装置中以下加热炉应首先保证供燃料气： 二重整装置反应炉。 三套加氢装置反应炉。 制氢装置转化炉。 硫回收装置尾气焚烧和在线还原炉。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章大连石化公司介绍 ( 2 ) 全厂燃料平衡详见表2 1 5 。 表2 1 5 全厂燃料平衡表( t y 吨年) 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 第3 章大连石化公司氢网介绍 大连石化公司渣油加氢脱硫、加氢裂化、加氢精制等装置的总加 氢能力为1 3 6 0 万吨年，共需氢气2 2 7 万吨年左右。一、二重整装 置生产的重整氢约9 7 万吨年( 其中二重整的重整氢为贫料状况下产 量，。r 此外，渣油加氢脱硫和加氢裂化还可回收氢气约1 6 万吨，年。 因此，还需建设两套1 0 1 0 4 m 3 n h 的制氢装置。制氢所需原料为二重 整p s a 尾气和液化石油气。 3 1 用氢系统介绍 3 1 1 加氢裂化装置 3 6 0 万吨年加氢裂化装置引进美国u o p 公司加氢裂化专利技术。 3 1 1 1 反应部分技术 ( 1 ) 反应部分采用单段双系列流程，外甩约5 的尾油。双系列 部分包括循环氢加热炉、加氢裂化反应器、高压换热器，其工艺特点 是： 加氢裂化催化剂采用含少量分子筛的无定型催化剂。该剂具有良 好的中馏分油选择性：产品结构稳定，初期和末期变化小；具有良好 的抗原料油中有机硫、有机氮的能力，可以不单独设置加氢精制反应 器。 循环油直接进入精制段，与常规的一段串联全循环流程循环油返 回裂化段相比，特点是不设高压、高温循环油泵，不设裂化段高压加 热炉。 易于实现装置今后的扩能改造，反应部分主要设备的水力学考虑 了原料油和循环油全量通过，今后扩能改造改为部分循环或生产润滑 油原料时，更容易实现。 ( 2 ) 采用热高分流程 一般加氢裂化装置反应部分可分为冷高分流程和热高分流程。 冷、热高分流程的主要不同点是热分流程需要设置热高压分离器及相 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 应设备。反应部分要考虑的因素是两种流程情况下的循环氢纯度、溶 解氢量、加热炉负荷的变化以及由此所引起的主要设备规格及投资变 化以及操作成本的增减。 冷分流程反应流出物被冷却至适当的温度，一般为4 0 - 6 0 。冷 分流程可以通过控制分离温度增强生成油吸收常规气体组份c l 、c 2 、 c 3 、c 4 的能力和低温的生成油对氢气的溶解能力低，从而提高了循 环氢纯度，但冷分流程损失了反应流出物中相当数量的热能。 热分流程可以提高反应流出物物流的热能利用率、降低反应流出 物冷却负荷、降低冷却换热设备面积，特别重要的一点是，可避免稠 环芳烃在空冷器管束中的沉积和堵塞，但是，它会降低循环氢的氢浓 度。 热分流程的核心是根据反应流出物的特性，处理好循环氢纯度 和热能利用率的优化问题，其关键参数是确定热高分分离温度。热高 分温度的确定需对循环氢纯度、热高分油量以及分馏部分用能进行综 合考虑，进行反复的模拟计算综合平衡后确定。 针对本装置所加工的原料油较重，干点较高，且操作周期较长达 三年，操作末期平均反应温度高，稠环芳烃积聚的问题更显得突出， 因此采用热高压分离流程。 ( 3 ) 设置循环氢脱硫设施 循环氢物流中硫化氢浓度数值的大小，除和原料油硫含量高低有 关外，还和原料油氮含量、加氢生成油的性质以及高压分离器的操作 压力、温度和注入洗涤水的数量有关：循环氢中硫化氢浓度的高低， 除影响设备及管线的材质外，还对催化剂的饱和反应的能力有一定的 影响。 该装置所加工的原料油硫含量、氮含量较高，设置循环氢脱硫塔 脱除反应部分产生的硫化氢，可以提高循环氢的氢纯度，降低反应部 分的操作压力和设计压力，从而降低装置的投资；还可以降低分馏部 分汽提塔硫化氢负荷，较低的硫化氢含量有利于液化石油气的回收。 ( 4 ) 采用炉后混氢流程，反应部分加热炉为氢气加热炉，避免 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 反应加热炉加热二相介质，引起炉内结焦和炉内介质分配不均匀；还 可有效降低系统压力降。 3 1 1 2 分馏部分技术 分馏部分流程按加氢裂化生成油组分分离顺序确定，其目的是将 反应生成油分馏成各种可适应市场需要的油品，以取得最大限度的经 济效益，它包含了产品分离度、产品回收率、分离过程用能效率、流 程合理性、复杂性及灵活性等因素。 ( 1 ) 采用汽提塔方案 采用该流程，可保证塔底物流中不含硫化氢，避免了后续设备腐 蚀问题。 ( 2 ) 分馏塔设航煤汽提塔和柴油汽提塔，设置航煤和柴油中段 回流系统。柴油产品和柴油中段回流发生t o m p a 蒸汽，航煤产品和 航煤中段回流发生o 6 m p a 蒸汽。 ( 3 ) 航煤汽提塔底热源由未转化油提供，柴油汽提塔热源由重 沸炉提供。 3 1 1 3 物料平衡 ( 1 ) 操作初期物料平衡 操作初期物料平衡的有关数据见表3 - 1 所示。 ( 2 ) 操作末期物料平衡 操作末期物料平衡的有关数据见表3 2 所示。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 3 1 2 渣油加氢装置 3 1 2 13 0 0 万吨年渣油加氢装置介绍 采用雪佛龙公司( c l g ) 的固定床渣油加氢脱硫专利技术。该专 利技术满足操作周期8 0 0 0 h 、柴油产品硫含量不大于5 0 0 p g g 、加氢 常渣产品硫含量不大于o 3 5 w t 、残炭不大于5 5 w t 、n i w 不大于 1 5 t i g g 的要求。 ( 1 ) 反应部分采用单开单停( 单开单停是指装置内二个系列分 别停工更换催化剂或正常生产，装置的大检修仍为三年，同其它工艺 装置同步) 。由于渣油加氢脱硫装置的设计操作周期与其它主要生产 装置不一致( 渣油加氢脱硫装置的设计操作周期为1 年) ，从全厂生 产安排的角度，采用单开单停方案可以解决以下问题： 渣油加氢脱硫装置为重油催化裂化装置提供6 0 以上的原料，渣 油加氢脱硫装置停工换剂期间，影响重油催化裂化装置进料量。 全厂高硫渣油没有其它加工手段，渣油加氢脱硫装置停工换剂到 开工正常需一个半月，全厂需对该装置的原料储存做出安排。 渣油加氢脱硫装置采用单开单停方案在正常生产时，增加了原油 调配的灵活性，如当增炼低硫油而含硫原油炼量降低时，有可能单开 一个系列，达到节能降耗的目的。 ( 2 ) 反应器床层设置。 反应器设置单床层，易于催化剂装卸，尤其是卸催化剂。本装置 操作周期为1 0 年，根据同类装置的现场生产经验，估计不仅第一台 反应器卸催化剂较为困难，即使第二台反应器卸剂难度也较大。 ( 3 ) 反应器直径及内构件的选择 渣油加氢脱硫装置的反应物流在反应器中的液相质量速度是影 响液流分配及传质的重要因素，质量速度过低影响传质，质量速度过 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 高，则导致较高的床层压降，因此，必须采用合适的反应器直径，将 质量速度和压降控制在一定的范围之内。另外，在相同的操作条件下， 反应器直径增大则反应器壁厚增加，反应器总重量增加，投资增高。 该装置采用反应器直径为5 2 m 。 ：( 4 ) 循环氢脱硫塔前设高压离心式分离器除去携带的液体烃类， 减少循环氢脱硫塔的起泡倾向，有利于循环氢脱硫的正常操作。 ( 5 ) 设置汽提塔及分馏塔 分馏部分流程设置方案，采用主汽提塔+ 分馏塔方案，反应产 物首先在汽提塔通过蒸汽汽提除去轻烃和硫化氢，汽提塔顶产品为塔 顶气和粗轻汽油，汽提塔采用合适的压力，塔顶含硫干气去轻烃回收 装置，塔底油进入分馏塔，分馏塔顶产品为汽油，塔底产品为加氢渣 油，设侧线柴油汽提塔。该方案在汽提塔除去轻烃和硫化氢，改善后 部的操作环境，降低分馏塔材质要求，减少了动设备，操作可靠。 3 1 2 23 0 0 万吨，年渣油加氢装置物料平衡 ( 1 ) 操作初期物料平衡 表3 - 3 初期物料平衡 ( 2 ) 操作末期物料平衡 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 表3 _ 4 末期物料平衡 3 1 3 直馏柴油加氢装置 3 1 3 14 0 0 万吨年直馏柴油加氢装置介绍 该单元采用s h e l l 公司的最新生产超低硫柴油的柴油加氢脱硫 工艺，工艺包由s h e l l 公司提供。 ( 1 ) 反应部分 流程设计采用s h e l l 公司的一体化汽提塔系统，反应部分只设 置热高压分离器及冷高压分离器。 热高压分离器温度为2 0 5 ，在此温度下，不会造成铵盐( n 地c i ) 沉淀而堵塞混合进料反应流出物换热器，而且此工作温度也是在所 需的加热炉燃烧负荷与热高分气空冷器尺寸之间达到平衡搭配的温 度。 加氢过程中生成的h 2 s 和n h 3 ，在一定温度下会生成n h 4 h s 结 晶，沉积在空冷器管束中，引起系统压降增大。因此，在热高分气空 冷器上游注入洗涤水溶解铵盐，避免铵盐结晶析出。洗涤水来自分馏 部分汽提塔顶气的凝结水及汽提塔顶注入的锅炉给水。 通过设置反应器床层间注急冷油设施，以控制下一床层入口温 度，急冷油为部分经冷却的热高分油。反应器入口温度通过调节加热 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连右化公司氢网介绍 炉燃料来控制。 热高分气空冷器入口设置洗涤油注入系统，作为提高循环氢纯度 的经济有效的方法。洗涤油为来自分馏部分的部分冷低分油，洗涤油 注入泵与原料油泵共用备泵。 设循环氢脱硫设施，减少硫化氢对装置设备与管材的腐蚀。循环 氢脱硫塔入口设分液罐，减少烃类对循环氢脱硫塔的影响，从而保证 循环氢脱硫塔的正常操作。 ( 2 ) 分馏部分 在一体化汽提塔配置中，产品汽提塔还包括加氢脱硫装置常规的 四分离器中的热低压分离器功能。汽提塔在0 7 0 8 m p a ( g ) 压力下 工作，中压蒸汽用作汽提媒介，在这种压力下操作汽提塔，将汽提塔 尾气脱硫后可直接送出单元无需安装尾气压缩机。 产品汽提塔塔顶气经冷却后，为三相混合物流入冷低压分离器， 同时冷高压分离器油相及酸性水也进入冷低压分离器，不再单独设置 汽提塔顶回流罐。冷低压分离器将进入的物流分为四种物流： 设置减压干燥塔，以此来使产品满足水质指标。干燥塔污油可以 循环到干燥塔的入口。 在正常操作条件下，减压干燥塔的废气将通过小型水封罐和油气 分液罐进入加热炉。在加热炉停车或分液罐达到高高液位时，废气通 过分液罐进火炬。在开工时候，废气将直接就地排放。可在废气流中 注入低压蒸汽，用来稀释及熄灭该气流的火焰。 3 1 3 24 0 0 万吨年直馏柴油加氢装置物料平衡 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 3 1 4 轻柴油加氢装置 3 1 4 12 0 0 万吨年轻柴油加氢装置介绍 该单元采用s h e l l 公司的最新轻柴油加氢脱硫工艺，工艺包由 s h e l l 公司提供。 ( 1 ) 反应部分 为防止原料油与空气接触生成聚合物和胶质，引起换热器结垢， 原料油缓冲罐采用装置自产脱硫干气进行气封。 采用炉前混氢方案，提高换热器效率和减缓结焦程度。 反应部分采用冷高分流程。 反应器入口温度通过调节原料加热炉燃料来控制。 正常操作不注水，但预留注水口。 为确保催化剂、高压设备和操作人员的安全，在冷高压分离器上 设有紧急泄压设施。具体如下： 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 生产灵活性好，可根据工厂需要，生产精制轻柴油或煤油。 ( 2 ) 分馏部分 分馏部分设有产品汽提塔及减压干燥塔。 产品汽提塔塔顶馏出h 2 、h 2 s 和小分子烃；塔顶酸性气经酸性气 压缩机压缩后送柴油加氢单元脱硫；塔底油至减压干燥塔。 塔底热源为1 0 m p a 蒸汽。 减压干燥塔，深拔在汽提塔底油中的h 2 、h 2 s 、小分子烃和水分， 以保证航煤产品银片腐蚀和闪点合格。干燥塔污油可以循环到干燥塔 的入口。 减压干燥塔采用真空抽空器系统。可降低抽空器的蒸汽耗量，从 而使抽空器系统比水环式真空泵更加经济。 设置减压干燥塔，使产品满足水含量要求。干燥塔污油可以循环 到干燥塔的入口。 3 1 4 2 物料平衡 表3 - 7 轻柴油方案初期物料平衡表 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 3 1 5 催化柴油加氢装置 3 1 5 11 0 0 万吨年催化柴油加氢装置介绍 1 0 0 万吨年柴油加氢装置始建于1 9 9 8 年3 月，由原大连石化公 司设计院设计，率先采用抚顺石油化工研究院开发的“m c i 技术，装 置设计年加工能力为8 0 万吨，设计操作条件为：反应压力8 01 v i v a 、 反应温度2 9 8 3 3 2 、空速1 4 1h 一、氢油比4 0 0 ：1 。精制催化剂为沈 阳催化剂厂生产的f h 5 ，改质催化剂为抚顺石油三厂催化剂厂生产 的“3 9 6 3 ”。该装置于1 9 9 9 年7 月建成投产，解决了大连石化公司柴 油产品质量低、难以出厂的问题。随着3 5 0 万吨年重油催化裂化装 置的建成投产，大连石化分公司原油加工能力达到1 0 0 0 万吨年，催 化柴油产量达到1 4 0 万吨年，为了满足催化柴油加氢精制的需要， 0 2 年1 0 月末对8 0 万吨年柴油加氢装置进行了扩能改造，装置未做 大的改动，只更换了成品油表、低分液控阀、低分压控阀及塔液控阀， 主要是采用标准亚洲太平洋公司d n 3 1 1 0 催化剂以提高空速，使装置 加工能力达到1 0 0 万吨年。标准亚洲太平洋公司d n 一3 1 1 0 催化剂在 国内尚属首次应用。0 5 年3 月装置进行了停检：在这次停检中更换了 加热炉空气预热器：加热炉炉管支架得到维修；对冷、换设备检维修； 尾气脱硫、新氢线甩头；部分管线更改以及对反应器上层进行了处理。 即催化剂撇头、上层催化剂卸出进行了筛选，更换了79 5 吨d n 一3 1 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 催化剂和7 1 1 吨的保护剂，解决了柴油加氢反应器压差大这一大问 题。 3 1 5 1 1 0 0 万吨年催化柴油加氢装置物料平衡情况 表3 - 9 催化柴油加氢物料平衡表 3 1 6 石脑油加氢装置 3 1 6 1 石脑油加氢装置介绍 本装置是根据大连石化分公司生产新区全厂总加工流程安排，在 1 0 0 0 万吨，年常减压蒸馏联合装置内新建一套3 8 0 万吨年石脑油加氢 处理单元，该装置的原料为俄罗斯宣馏石脑油、混合石脑油、催化重 汽油和加氢裂化重石脑油的混合物料，主要生产加氢石脑油，为轻烃 回收单元提供原料，进而为连续重整联合装置提供合格的精制石脑油 原料。 本装置采用s h e l lg l o b a ls o l u t i o ni n t e r n a t i o n a l 公司石脑油加氢技 术，并采用引进的c r i t e r i o nd n 。2 0 0 型催化剂。 装置特点 ( 1 ) 石脑油加氢由于需要处理杂质及烯烃含量较高的催化汽油， 故采用引进的d n - - 2 0 0 催化剂；并采用全馏分加氢和氢气循环流程， 补充氢由全厂氢气管网提供。 ( 2 ) 设置进料缓冲罐可以保证混合石脑油迸料流量的稳定和实 现气液分离( 从上游装置来的石脑油馏分或汽油馏分各股物料的流量 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 时刻变化，并有可能带有气相) 。进料缓冲罐采用管网氢气进行气封， 可以避免因原料油与空气接触而生成聚合物和胶质。 ( 3 ) 混合石脑油经过进料过滤器和聚结器的过滤，除去原料中 的固体颗粒及游离水，可以有效地保护催化剂床层。 ( 4 ) j j h 氢过程屯生成的h 2 s 和n h 3 ，在一定温度下产生锭盐结晶， 沉积在换热器中会爵起系统压降增大，因此在低温位的预加氢进料 产物换热器前设置注水设施，防止铵盐结晶。 3 1 6 2 物料平衡 表3 1 03 8 0 万吨年石脑油加氢装置物料平衡 3 2 产氢系统介绍 3 2 1 制氢装置 3 2 1 _ 1 制氢装置介绍 本装置为大连石化分公司2 0 0 0 万吨年加工进口含硫原油技术改 造工程新建项目。根据全厂氢气平衡结果，需要新建2 x 1 0 x 1 0 4 n m 3 h 制氢装置，为新建的3 6 0 万吨年加氢裂化装置、3 0 0 万吨年渣油加氢 脱硫装置、6 0 0 万吨年柴油加氢联合装置等装置提供合格的氢源。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章大连石化公司氢网介绍 新建制氢装置为两套完全独立的装置每一套装置都包括造气单 元和p s a 提纯单元。单套装置的公称产氢能力为1 0 x 1 0 4n m 3 h ，操作 弹性为4 0 - - 1 1 0 。装置设计为连续运转3 年，年开工时数为8 4 0 0 d 、时。 制氢装置的主要生产任务是为全厂加氢装置提供合格的工业氢。 其中造气单元引进丹麦h a l d o r t o p s o e a s 公司( h t a s ) 的工艺技术， 采用轻烃水蒸汽转化的工艺路线