汽油加氢装置操作规程.doc

汽油加氢装置操作规程 60 104t a 汽油加氢装置操作汽油加氢装置操作规程规程 发行版本 发行版本 A 受控编码 受控编码 加氢装置操作法 1 第一章第一章 工艺技术规程工艺技术规程 1 1 1 概述 1 1 1 1 设计依据 1 1 1 2 设计原则 1 1 1 3 设计范围 1 1 1 4 选择性加氢脱硫单元概况 1 1 1 5 自控水平 2 1 1 6 平面位置 2 1 1 7 公用工程消耗 2 1 1 8 主要技术经济指标 3 1 2 原料及产品的主要技术规格 4 1 2 1 原料性质 4 1 2 2 产品性质 5 1 2 3 保护剂 催化剂及化学品性质及组成 6 1 3 装置物料平衡 8 1 4 主要操作条件 9 1 5 工艺流程简述 10 1 5 1 汽油切割部分 10 1 5 2 加氢反应部分 汽提部分 10 1 5 3 催化剂硫化 11 1 5 4 催化剂初活稳定 11 1 5 5 轻汽油脱硫醇部分 11 1 6 工艺技术特点 18 1 7 主要设备特点 19 1 8 装置消耗指标 19 1 9 装置能耗及节能措施 23 1 9 1 装置能耗 23 1 9 2 节能措施 23 1 10 生产控制分析 23 第二章第二章 操作指南操作指南 25 2 1 反应系统操作 26 2 1 1 反应器温度控制 26 2 2 汽提系统操作法 31 2 2 1 目的 31 2 2 2 汽提塔的操作要点 31 2 2 3 汽提塔操作因素分析 32 第三章第三章 开工规程开工规程 33 第四章第四章 停工规程停工规程 44 第五章第五章 专用设备工艺规程与操作法专用设备工艺规程与操作法 46 5 1 冷换设备操作法 46 5 1 1 换热器的投用与切除 46 5 2 机泵操作法 54 5 2 1 离心泵的操作法 54 5 2 2 柱塞计量泵操作法 67 5 3 注水及注缓蚀剂操作 75 加氢装置操作法 2 5 4 烟道风机的操作规程 76 5 5 加热炉操作法 77 5 5 1 加热炉的工作原理 77 5 5 2 加热炉的点火及停炉 78 5 5 3 加热炉维修与保养 80 5 6 循环氢压缩机 81 5 6 1 系统简介 81 5 6 2 工作原理 81 5 6 3 仪控保护系统 83 5 6 4 开车和停车 83 5 6 5 正常运行参数及注意事项 85 第六章第六章 事故处理事故处理 86 6 1 事故处理总则 86 6 2 事故处理 87 6 3 事故处理后的开工操作 94 第七章第七章 安全技术与环境保护安全技术与环境保护 95 7 1 一般安全技术规定 95 7 2 特殊危险操作 96 7 3 生产过程中危害因素分析 97 7 4 主要防范措施 101 7 5 主要污染源和主要污染物 103 7 6 设计采用的环保标准 105 7 7 环境保护措施 105 7 8 装置内外关系 106 第八章第八章 附录附录 108 8 1 设备规格表 108 加氢装置操作法 1 第一章第一章 工艺技术规程工艺技术规程 1 11 1 概述概述 1 1 11 1 1 设计依据设计依据 1 设计合同及其技术附件 2 项目会议纪要 3 有关科研单位基础技术数据 4 建设单位提供的相关资料 公用工程条件等 5 其他相关资料 1 1 21 1 2 设计原则设计原则 1 认真贯彻执行国家有关标准 规范和相关规定 2 选用国内外先进的工艺技术 提高装置的技术水平 3 在满足装置的工艺要求 安全卫生要求 环境保护要求的前提下选用合理 可靠 优良 的工艺路线及设备 尽量节省投资 增加效益 1 1 31 1 3 设计范围设计范围 设计范围 60 104t a汽油加氢装置界区内全部设计 1 1 41 1 4 选择性加氢脱硫单元概况选择性加氢脱硫单元概况 1 规模 60 104t a 加工下限 40 104t a 加工上限 72 104t a 2 建设性质 新建 3 组成 轻重汽油切割 反应 压缩机 脱硫醇等部分 3 原料 催化汽油 氢气 自系统管道送入装置 4 主要产品 精制轻汽油 加氢重汽油 自装置管道送至系统 5 生产制度 本装置年开工时数按8000小时设计 连续生产 实行 四班三倒 制 定员 共20人 未计入管理人员 见表1 1 1 表1 1 1 装置定员表 加氢装置操作法 2 操作操作定员备注 序号岗位名称 班数人 班小计 管理人员 1 班长 414 2 内操人员 414 3 外操人员 428 4 工艺工程师 2 5设备工程师2 合计 420 1 1 51 1 5 自控水平自控水平 本装置为连续生产过程 采用DCS集中控制 对主要参数采用自动控制 以保证生产装置的安 全操作 平稳运行 提高产品质量和经济效益 次要参数则在控制室内实现集中指示 记录 操作 人员可根据工艺参数的变化采取相应的调整 以达到控制质量目的 所有仪表二次信号均引入中心 控制室 不需经常观察的参数 则设置就地检测仪表 为保证安全生产 在重要的工艺部分设置紧 急停车 放空系统 设置独立ESD系统 在装置内设置可燃气体和有毒气体检测报警器 1 1 61 1 6 平面位置平面位置 本装置位于江苏新海石化有限公司内中部区域 装置周边设施及装置内布置满足现行标准规范 要求 1 1 71 1 7 公用工程消耗公用工程消耗 表1 1 2 公用工程消耗表 用量 序 号 名 称规 格单位 小时用量年用量 104 来 源备 注 1 电10000V 380V KW h1374 051042 96 配电室 2 蒸汽 1 0MPa 250 t10 558 44 系统管网 3 循环水 0 4MPa 32 t265 4212 32 系统管网 4 除盐水 0 5MPa 40 t6 55 2 系统管网 5 氮气0 4MPa 常 Nm3144115 2 系统管网 6 净化风0 6MPa 常 Nm36048 系统管网 加氢装置操作法 3 7 非净化风0 6MPa 常 Nm310080 系统管网间断 最 大 8 燃料气 0 4MPa 40 t0 1650 132 系统管网 1 1 81 1 8 主要技术经济指标主要技术经济指标 表1 1 3 主要技术经济指标 序号名 称单 位数 量备 注 1 设计规模 t a60 104 2 原料 辅助材料 2 1 原料 a 催化汽油 t a60 104 b 氢气 t a664 2 2 主要辅助材料及催化剂 a FBN 保护剂 m34 2 开工前一次装入 b SHT 1 催化剂 m36 8 开工前一次装入 c FZC 100 保护剂 m30 9 开工前一次装入 d FZC 102B 保护剂 m31 8 开工前一次装入 e FGH 21 催化剂 m36 8 开工前一次装入 f FGH 31 催化剂 m312 4 开工前一次装入 g 惰性瓷球 m310 92 开工前一次装入 硫化剂 DMDS 或 CS2 开工时使用 hDMDSt1 1 理论需要量 1 1t 准备 1 6t i 缓蚀剂 t a4 0 贫胺液 t a4 104 3 占地面积 m26195 建筑面积 m2135 4 三废 排放量 4 1 烟气 t a3 77 104 4 2 含硫污水 t a2 4 104 4 3 含油污水 t a4000 间断 最大 4 4 废催化剂 m3 a10 07 厂家回收 年均 加氢装置操作法 4 4 5 废瓷球 m3 a3 64 年均 5 定员人 20 6 能耗 kg 标油 t 17 878 7 工艺设备总台数 7 1 反应器台 2 7 2 塔器台 5 7 3 容器台 30 7 4 换热器台 17 7 5 加热炉台 1 7 6 空冷器片 6 7 7 过滤器台 3 7 8 机泵台 35 7 9 压缩机台 2 1 2 1 2 原料及产品的主要技术规格原料及产品的主要技术规格 1 2 11 2 1 原料性质原料性质 1 2 1 1原料油 原料油为催化汽油 原料油性质见表1 2 1 表1 2 1 原料油性质 性 质催化汽油 LCNHCN 比例 m 1004060 密度 g cm3 20 0 7260 6700 780 硫含量 g g 800801263 硫醇性硫 g g 2 57 0 族组成 荧光法 烷烃 49 056 036 0 加氢装置操作法 5 烯烃 32 041 022 0 芳烃 29 03 042 0 RON9394 591 5 馏程 D86 IBP413580 10 5538100 50 9942133 90 16860178 FBP18975190 1 2 1 2新氢 本装置所需氢气为新海石化制氢装置所产氢气 自系统管网送来 温度 40 压力 1 9MPa g 组成 V H2 99 99 CH4 平衡 CO CO2 20 g g N2 平衡 合计 100 1 2 21 2 2 产品性质产品性质 主要产品为精制轻汽油 加氢重汽油 见表1 2 2 表 1 2 2 预期产品性质 性 质 精制轻汽油加氢重汽油 密度 g cm3 20 0 6700 780 硫含量 g g 70140 硫醇性硫 g g 1012 0 族组成 烷烃 56 043 0 烯烃 41 015 0 加氢装置操作法 6 芳烃 3 042 0 RON94 588 5 初馏点 3580 10 38100 50 42133 90 60178 终馏点 75190 1 2 31 2 3 保护剂 催化剂及化学品性质及组成保护剂 催化剂及化学品性质及组成 表 1 2 3 保护反应器 FBN 02 系列鸟巢保护剂主要物理性能 尺寸 规格比表面积 m2 m3 空隙率 单重 g 堆密度 kg m3 平均抗压强度 kN 粒 42 横向 FBN 02 45 17 80 目84674 232761 0 48 纵向 33 横向 FBN 03Mini 25 13 300 目154471 88 5740 0 9 纵向 表 1 2 4 SHT 1 加氢催化剂主要性质 项目指标分析方法 化学组成 m WO3 MoO3 NiO28 5 36 5比色法 物理性质 外形三叶草型目测 尺寸 mm 1 3 1 6 2 8 卡尺 孔容 mL g 1 0 29低温氮吸附 比表面积 m2 g 1 170低温氮吸附 侧压强度 N cm 1 150渐进式强度仪 装填密度 g cm 3 0 80 表 1 2 5 保护剂物化性质 保护剂及催化剂牌号FZC 100FZC 102B 孔容 mL g 10 15 0 300 60 0 80 比表面积 m2 g 11 30260 330 加氢装置操作法 7 形状七孔拉西环 直径 mm15 0 18 04 9 5 2 长度 mm3 0 8 03 0 10 0 堆积密度 g cm 30 75 0 850 44 0 50 压碎强度 N cm 1 200 N 粒 20 表 1 2 6 FGH 21 FGH 31 催化剂的理化性质 催化剂牌号FGH 21FGH 31 孔容 mL g 1 0 45 0 40 比表面积 m2 g 1 240 210 形状圆柱条圆柱条 直径 mm2 5 3 01 3 1 6 长度 mm3 0 8 03 0 10 0 堆积密度 g cm 30 65 0 750 70 0 80 压碎强度 N cm 1 100 80 活性炭主要指标和要求 活性炭床层使用周期为 3 4 年 类型 椰壳活性炭 片状 粒度分布 3 5 目 物化指标 表观密度 0 45 0 5g ml 强度 98 碘值 1050mg g 水分含量小于 10 实验指标 磺化酞菁钴吸附实验 6 碱吸附量 0 5 g g 碱中磨损实验 96 磺化酞菁钴主要指标 磺化酞菁钴首次使用按固定床活性炭的量计算 约占活性炭质量的 4 以后床层再生 时催化剂用量酌减 最低不少于 2 主要指标 碱不溶物 3 钴含量 6 除臭精制液主要指标 加氢装置操作法 8 密度 20 kg m3 1000 1100 PH 值 8 脱硫醇活性 SRSH 10ppm 或博士试验阴性 碱液主要指标 氢氧化钠溶液 别名液碱 火碱 苛性钠 分子式 NaOH 外观 无色透明液体 质量标准 执行 GB T 11199 2006 表 1 2 7 烧碱质量指标 质 量 指 标 项 目 优级品一级品合格品 氢氧化钠 30 0 30 0 30 0 氯化钠 0 004 0 007 0 01 碳酸钠 0 02 0 04 0 06 三氧化二铁 0 0003 0 0005 0 0005 1 31 3 装置物料平衡装置物料平衡 表 1 3 1 装置物料平衡表 项目物料名称 m kg ht d 104t a 备注 催化汽油 100 075000180060 新氢 0 11831 9920 0664 进 料 合计 100 11750831801 99260 0664 精制轻汽油 44 633450802 826 76 加氢重汽油 55 441553997 2733 24 出 料 干气 0 11801 9220 0664 加氢装置操作法 9 合计 100 11750831801 99260 0664 1 4 1 4 主要操作条件主要操作条件 表 1 4 1 主要操作条件 项 目指 标 名 称单 位设 计 参 数 空速 h 15 5 氢油体积比 反应器入口 300 1 反应温度 入口 180 出口 195 加氢精制一反应器 R 2701 反应器入口压力 MPa g 2 5 空速 h 13 0 氢油体积比 反应器入口 300 1 反应温度 一段 入口 235 SOR 280 EOR 出口 250 SOR 305 EOR 反应温度 二段 入口 245 SOR 290 EOR 出口 275 SOR 318 EOR 反应器入口压力 MPa2 1 加 氢 精 制 二 反 应 器 R 2702 总耗氢 相对于重汽油总量 m 0 2 塔顶温度 73 3 进料温度 130 4 塔底温度 155 2 预分馏塔 C 2701 塔顶压力 MPa g 0 05 塔顶温度 89 进料温度 126 2 塔底温度 164 2 汽提塔 C 2702 塔顶压力 MPa g 0 1 塔顶温度 40 进料温度 40 塔底温度 41 循环氢脱硫塔 C 2703 塔顶压力 MPa g 1 4 气液分离罐温度 40 加氢装置操作法 10 D 2703 压力 MPa g 1 6 出口温度 235 SOR 280 EOR 反应进料炉 F 2701 负荷 KW1266 反应注水流量 t h3 0 入口温度 40 入口压力 MPa g 1 4 出口压力 MPa g 2 5 循环氢压缩机 K 2701 循环氢量 Nm3 h23500 1 5 1 5 工艺流程简述工艺流程简述 1 5 11 5 1 汽油切割部分汽油切割部分 催化裂化汽油由催化装置送至本装置后进入催化汽油聚结器 D 2719 再进入催化汽 油缓冲罐 D 2701 经催化汽油泵 P 2701A B 催化汽油 1 0MPa 蒸气凝结水换热器 E 2701 催化汽油 重汽油换热器 E 2702 催化汽油 二反产物换热器 E 2703 换 热后 进预分馏塔 C 2701 进行轻重汽油的切割 塔顶轻汽油送至脱硫醇部分进行脱硫醇 塔底重汽油经重汽油泵 P 2702A B 催化汽油 重汽油换热器 E 2702 重汽油过滤器 SR 2701A B 送入重汽油缓冲罐 D 2702 1 5 21 5 2 加氢反应部分 汽提部分加氢反应部分 汽提部分 重汽油经反应进料泵 P 2704A B 提压后与循环氢压缩机 K 2701A B 增压后的循环 氢气混合 混合物料经混合进料 二反产物换热器 E 2705A B 与二反产物进行换热 加热 到一反进料要求温度后 在加氢精制一反应器 R 2701 进行二烯饱和反应 一反产物再经 一反产物 二反产物换热器 E 2706 反应进料加热炉 F 2701 加热到二反进料要求温 度后进入加氢精制二反应器 R 2702 进行加氢脱硫反应 为防止反应器床层温度过高 通 过急冷氢控制加氢精制二反应器 R 2702 的二床层入口温度 从加氢精制二反应器出来的 二反产物经汽提塔底再沸器 E 2709 一反产物 二反产物换热器 E 2706 混合进料 二反产物换热器 E 2705A B 催化汽油 二反产物换热器 E 2703 换热后再经二反产物 加氢装置操作法 11 空冷器 EC 2702A D 二反产物后冷器 E 2711 冷却到 40 后进入气液分离罐 D 2703 在气液分离器罐进行气液分离 气体进入循环氢脱硫塔 C 2703 与贫胺液进行逆 向吸收 脱除循环氢中 H2S 后进入循环压缩机 K 2701A B 作为循环氢和急冷氢使用 液体部分经加氢生成油 产品换热器 E 2707A C 换热后进入汽提塔 C 2702 脱除产品中 的 C1 C2 H2S 等轻组分 塔底流出物经加氢生成油 产品换热器 E 2707A C 产品水冷 器 E 2710 冷却 与经过脱硫醇的轻汽油混合后作为产品送出装置 从反应器出来的物料含有 H2S NH3 等杂质 为防止铵盐堵塞 在催化汽油 二反产物换 热器 E 2703 换热器入口和二反产物空冷器 EC 2702A D 入口管线上增设注除盐水系统 1 5 31 5 3 催化剂硫化催化剂硫化 硫化采用湿法硫化 设注硫剂泵 P 2709A B 和注硫剂槽 D 19206 等设施 硫化时 引入直馏汽油进装置 经过预分馏塔塔 C 2701 跨线进入反应系统 硫化过 程不进切割塔 反应系统建立氢气循环 硫化剂由注硫剂泵 P 2709A B 注入反应进料 泵 P 2704A B 入口线 在反应进料泵 P 2704 A B 入口处与直馏汽油混合 经正常反 应流程 依次对一反 R 2701 和二反 R 2702 内催化剂进行硫化 反应器出口的物流经 换热器 E 2705A B EC 2702A D E 2711 冷却后在气液分离罐 D 2703 进行气液分离 罐 顶气体进行循环 液体经硫化循环线返回原料油缓冲罐 D 2702 入口线循环使用 硫化过 程生成的水从气液分离罐罐底排出 1 5 41 5 4 催化剂初活稳定催化剂初活稳定 初活稳定由直馏汽油一次通过 初活稳定流程与正常操作流程相同 不再详述 1 5 51 5 5 轻汽油脱硫醇部分轻汽油脱硫醇部分 轻汽油脱硫醇包括轻汽油预碱洗 抽提脱硫醇 碱剂再生及反抽提油水洗三部分 1 1 轻汽油预碱洗部分轻汽油预碱洗部分 硫化氢和碱液之间的反应 加氢装置操作法 12 H2S 2NaOH Na2S 2H2O 来自预分馏后轻汽油与碱液在文丘里管 M 2731 内混合 再经静态混合器 M 2732 充分接触反应 然后进入装有碱液的预碱洗罐 D 2732 轻汽油和碱的混合物入口在碱界 位上 在罐中沉降分离 预碱洗后的汽油从罐顶流出 去抽提脱硫醇 控制轻汽油在预碱洗 罐的流速 避免夹带碱渣 为防止硫化氢进入脱硫醇碱液再生系统 造成催化剂和活性炭中 毒 要保证在预碱洗罐 D 2732 的停留时间在 1 小时以上 预碱洗出口管线上设采样口 定期进行 H2S 含量分析 以确定是否更换碱液 预碱洗碱液设采样口 定期分析碱浓度 可 由脱硫醇再生后的贫碱液或新碱液间断补充更换 2 2 抽提脱硫醇部分抽提脱硫醇部分 轻汽油中的硫醇碱抽提反应如下 RSH NaOH NaRS H2O 溶剂抽提脱硫醇采用两级逆流抽提 都采用静态混合器组作为反应设备 确保油剂接触 传质效果的同时降低设备投资 轻汽油自二级抽提罐沉降罐压出 进入砂滤塔再经聚结器脱 除溶剂后出装置 自预碱洗来的轻汽油与二级脱硫醇后的半贫溶剂经静态混合器 M 2733A B 充分混合 完成一级抽提反应后 进一级抽提沉降罐 D 2733 沉降分离 富溶剂由一级抽提沉降罐 D 2733 底部富液溶剂泵 P 2732A B 抽出 经界位控制去再生部分 轻汽油自一级抽 提沉降罐 D 2733 顶压出 去二级反应静态混合器 M 2734 与再生后的贫溶剂充分接触 进行二级脱硫醇 然后在二级抽提沉降罐 D 2734 中沉降分离 脱硫醇合格的轻汽油从二 级抽提沉降罐 D 2734 顶部去聚结分离器脱去微量溶剂后去产品调和 二级抽提沉降罐 D 2734 底部的半贫溶剂由半贫溶剂泵 P 2733A B 抽出 经界位控制送至一级反应混 合器 M 2733A B 前 由于一二级抽提过程都采用强混合 所以一级抽提沉降罐 D 2733 和二级抽提沉降罐 D 2734 要有足够的沉降分离时间 设计剂油混合物停留时间要大于 1 小时 轻汽油出装置管路上设采样口 采样分析脱硫醇效果 作为抽提操作调整的依据 循环 剂管路上设采样口 采样分析循环溶剂浓度 3 3 溶剂再生部分溶剂再生部分 加氢装置操作法 13 溶剂再生部分发生的化学反应主要为硫醇钠的氧化和碱液的再生反应 4NaRS O2 2H2O 催化剂 2RSSR 4NaOH 自一级抽提沉降罐 D 2733 来的富溶剂与净化风 反抽提油经静态混合器 M 2735A B 预混合 进入碱液再生塔 C 2732 下部 经过塔内填料段进行再生反应 抽提 剂溶解的硫醇钠被氧化成二硫化物 并溶解于反抽提油中 混合物料自塔顶压出进三相分离 罐 D 2735 进行分离 尾气经压控送入硫磺尾气焚烧炉 经再生的贫溶剂由贫溶剂泵 P 2734A B 循环使用 反抽提油越过罐内隔板自一侧罐底由反抽提油泵 P 2735A B 抽出 部分由流量控制去再生静态混合器 M 2735A B 前循环使用 部分经反抽提油液位控制去 水洗静态混合器 M 2736 水洗后反抽提油由罐顶出 送至加氢催化汽油聚结器 D 2719 前 反抽提油与来自水洗循环泵 P 2736A B 的除盐水经水洗静态混合器 M 2736 接触 将反抽提油中可能夹带的微量碱洗掉 在水洗沉降分离罐 D 2736 中反抽提油和水被分离 水循环使用 循环溶剂各段 如贫溶剂 半贫溶剂 富溶剂管线上均设采样口 用于碱浓度和硫化物 的分析 作为换补溶剂的参考 反抽提油和水洗水设采样口 分析反抽提油的硫含量和水洗 水的 PH 值 作为反抽提油进出量调节和水洗补水的参考 1 5 61 5 6 反应工艺原理 反应工艺原理 1 1 工艺原理 工艺原理 烃类化合物中以芳烃的辛烷值为最高 而烯烃次之 也是高辛烷值组分 FRIPP 通过对我国 FCCN 性质研究发现其呈现高烯烃 低芳烃含量的特征 可见烯烃是我国 FCCN 辛烷值来源的重要 组分 对高烯烃含量的我国 FCCN 如果采用常规加氢脱硫方法 会因烯烃的大量饱和而大幅度降 低汽油辛烷值 因此 在 FCCN 加氢脱硫过程中 如何减小辛烷值损失成为 OCT MD 技术开发的 关键 OCT MD 技术是根据 FCCN 中硫 烯烃 芳烃含量的分布特点 将 FCCN 切割为 LCN 和 HCN 两个汽油馏分 由于 LCN 烯烃含量高 硫含量低且以硫醇硫为主 采用纤维膜或碱洗抽提工 艺可以将硫醇硫脱除 而且可以避免这部分高辛烷值烯烃组分加氢饱和 减少 FCCN 的辛烷值损失 HCN 烯烃含量相对较低 硫含量较高 且以噻吩类硫为主 在选择性加氢脱硫催化剂作用下 通过 缓和条件进行加氢脱硫反应 使芳烃基本不饱和 烯烃也得到最大程度的保留 从而实现在脱硫的 同时辛烷值损失最小 采用以上技术路线 可以使 FCCN 的硫含量在大幅度降低的同时 汽油辛烷 加氢装置操作法 14 值损失最小 此外 在选择性加氢脱硫过程中因气相 H2S 浓度高 易与烯烃分子结合生成硫醇硫 加之 HCN 中的硫醇硫多以大分子 高支链的型式存在 加氢过程中硫醇硫很难彻底脱除 会造成产品硫 醇含量超标 因此 加氢脱硫后的 HCN 脱硫醇工艺进行脱臭处理 HCN 加氢脱硫过程为强放热反应 反应热主要来自烯烃的加氢饱和 约 125kJ mol 烯烃 原则 上烯烃饱和度越高其反应放热量越大 温升就越高 而温升的提高又会增加反应的苛刻度 造成更 深度的烯烃饱和 因此良好的催化剂脱硫选择性 适宜的工艺操作条件下的催化剂床层温升的控制 将是 OCT MD 技术的关键 多段床层更有利于温升的控制 本装置反应器设计采用两段床层 中间 通过冷氢控制第二床层的温度 2 2 主要化学反应主要化学反应 OCT MD 装置加氢反应部分发生的主要反应有 含硫 含氮 含氧化合物等杂原子烃类的加氢分解反应 少量的烯烃 二烯烃及芳烃的加氢饱和反应 此外 在 FCCN 加氢改质过程中 还存在少量的二烯烃 烯烃或芳烃缩合生焦的副反应 焦炭 的生成会堵塞催化剂孔道 覆盖催化剂活性中心 从而引起催化剂活性下降 催化剂上积炭的多少 除了与原料油的化学组成有关外 与催化剂的性能和反应条件有密切的关系 一定温度下 较高的 氢分压有利于减少催化剂上的焦炭生成 加氢脱硫 HDS 反应 在加氢精制条件下 HCN 中的含硫化合物进行氢解 转化成相应的烃和 H2S 从而达到降低 HCN 硫含量的目的 主要的脱硫反应如下 1 硫醇 RSH H2 RH H2S 2 硫醚 RSR H2 R SH RH H2 R H H2S 3 二硫化物 RSSR H2 R SH RSH R H RH H2S H2 R H H2S 二硫化合物加氢反应转化为烃和 H2S 要经过生成硫醇的中间阶段 即首先在 S S 键上断开 生成硫醇 再进一步加氢生成烃和硫化氢 中间生成的硫醇也能转化为硫醚 4 噻吩 噻吩加氢反应 4H2 C4H8 H2S C4H10 S O 加氢装置操作法 15 研究表明 硫醇 硫醚 二硫化合物的加氢脱硫反应在比较缓和的条件下容易进行 环状硫化 物加氢脱硫相对比较困难 需要较苛刻的条件 它们的反应活性顺序如下 RSH RSSR RSR 噻吩 硫化物的氢解反应都是放热反应 一些硫化物氢解反应热的数据见表 14 不同类型的硫化物的氢解反应热 反应反应热 H kJ mol RSH H2 RH H2S 71 4 R S R 2H2 RH R H H2S 117 6 2H2 C4H10 H2S 121 8 4H2 C4H10 H2S 281 4 对于放热反应 提高温度 不利于提高平衡转化率 但对大多数硫化物加氢脱硫反应来说 在 相当宽的温度和压力范围内 其脱硫反应的化学平衡常数都是很大的 因此在实际的加氢过程中 对大多数含硫化合物来说 决定脱硫率高低的因素是反应速率 而不是化学平衡 加氢脱氮 HDN 反应 HCN 中氮化物可分为三类 脂肪胺及芳香胺类 吡啶类的碱性氮杂环化合物 吡咯类 的非碱性氮化物 在各族氮化物中 脂肪胺类的反应能力最强 芳香胺类次之 碱性或非碱性氮化 物 特别是多环氮化物很难反应 在加氢精制过程中 氮化物在催化剂作用下加氢转化为 NH3和相 应的烃 从而除去 HCN 加氢脱氮的主要反应有 1 胺类 R NH3 H2 RH NH3 2 吡啶类 C5H11NH2 C5H12 NH3 吡啶加氢生成哌啶的反应很快达到平衡 而哌啶加氢生成正戊胺的反应是慢反应 是吡啶加氢 脱氮反应的控制步骤 3 吡咯类 C4H9NH2 C4H10 NH3 S S O N NH NH NH 2H2 H2 H2 3H2 H2 H2 加氢装置操作法 16 由以上可以看出 一般杂环氮化物的加氢脱氮反应首先是杂环加氢饱和 然后是环的一个 C N 键断裂 即氢解 最后是生成胺类或苯胺类中间化合物 C N 氢解 氮以 NH3的型式脱除 HCN 的氮化合物多为脂肪胺类 较难加氢的烷基杂环氮化物含量极少 因此 HCN 加氢精制过 程中 氮含量可以脱除到较低的水平 二烯烃 烯烃加氢反应 二烯烃加氢 HCN 含有少量的二烯烃 二烯烃容易缩合生焦 引起催化剂床层顶部大量积炭 造成反应器压 降过大 因此 在 FCCN 加氢过程中 二烯烃的加氢饱和是很重要的反应 需要首先将其脱除 二烯烃的加氢反应速度很快 且放热量大 反应可表示如下 R CH CH CH CH R 2H2 R CH CH CH R 烯烃加氢 烯烃加氢饱和反应速度较快 且放出大量的热 反应式可表示如下 R CH CH R H2 R CH CH R 在 OCT MD 装置中 烯烃加氢饱和是不希望的 烯烃加氢反应 不仅增加氢耗 更重要的是 会因为强放热 造成床层温度升高 使更多的烯烃加氢饱和 造成 HCN 辛烷值大幅度下降 在催 化剂良好的脱硫活性 选择性以及适宜的工艺条件选定时 对反应温升的控制是减少烯烃加氢反应 的关键 芳烃加氢反应 HCN 的芳烃多为单环芳烃 C8 C10芳烃占 80 左右 芳烃的辛烷值很高 加氢饱和后 辛烷 值下降较大 因此 在 HCN 加氢脱硫过程中 应尽量减少芳烃的加氢饱和 芳香环的加氢饱和是可逆的放热反应 反应热在 63 71kJ mol 之间 因此 随着温度的升高 芳烃转化率会出现一个最高点 低于此点温度为动力学控制区 高于此点温度为热力学控制区 芳 烃加氢反应有以下规律 a 芳烃加氢反应的平衡常数随温度升高而减小 b 在相对较低的反 应温度下 327 芳烃加氢饱和反应的平衡常数都较小 因而必须在较高的压力下才能有利于提 高平衡转化率 为减少烯烃 芳烃的加氢饱和 需严格控制各催化剂床层温升 由于加氢脱硫反应总放热量不 大 床层温升主要来自烯烃饱和 因此尽可能避免烯烃加氢反应最为重要 含氧化合物加氢反应 HCN 含氧化合物主要是少量的酚类物质和环烷酸 其中酚类物质是较好的抗氧剂 有利于提高 汽油的诱导期 但在加氢过程中 这些物质与氢气反应 生成相应的烃类和水 如 1 苯酚 加氢装置操作法 17 H2 H2O 2 环烷酸 3 H2 2H2O 3 3 主要工艺参数 主要工艺参数 OCT MD 装置加氢反应部分的主要工艺参数有反应温度 反应分压 体积空速以及氢油比 反应温度 加氢过程为放热反应 工业装置通常采用绝热反应器 提高反应温度会使加氢精制反应速度加快 升高反应温度提高了反应速度常数 因而提高反应 速度 在本装置设计的温度范围内 FCCN 加氢脱硫 加氢脱氮 烯烃加氢饱和 芳烃加氢均不存在 热力学限制 因此提高反应温度 加氢脱硫 脱氮 烯烃加氢饱和 芳烃加氢饱和的能力均会提高 因而过高的反应温度导致产品辛烷值的下降 在实际操作中 在满足产品质量要求的情况下 尽可 能采用较低的反应温度 氢分压 对于装置的设计 操作来说 压力参数有两种表示方法 即反应总压和氢分压 对于加氢反应 过程来说 影响反应的直接因素是反应物流中的氢分压 而不是反应总压 氢分压的大小不仅受到 反应总压的影响 而且与补充新氢的组成及纯度 循环氢的组成及纯度 氢油比 反应氢耗以及反 应原料油性质等因素有关 为了方便和简化 反应器入口氢分压一般用反应器入口气体 指新氢和循环氢 中氢气的纯度 乘以总压来表示 这样 当新氢和循环氢纯度一定时 氢分压就与装置总压成正比 本装置所涉及 的氢分压采用了这一定义方法 由于加氢反应是体积缩小的反应 提高氢分压有利于加氢反应的进行 HDS HDN 烯烃饱和 的活性将增加 提高氢分压还有利于减少缩合和叠合反应的发生 并改善碳平衡向着有利于减少积 炭方向进行 但过高的氢分压将导致烯烃过多加氢饱和 使汽油产品辛烷值损失增大 体积空速 体积空速是指单位时间内每单位体积催化剂上通过的原料油的体积 如果取体积空速 LHSV 的倒数 1 LHSV 则 表示了物料在催化剂床层的相对停留时间 空速是加氢反应中的重要参数 相同条件下 空速越大 表示催化剂的活性越高 在催化剂选 定的情况下 加氢过程的空速大小取决于原料油的性质 产品质量指标及其他操作条件 空速过大 往往会导致反应深度的下降 空速低可以在较低温度下达到高的脱硫率 但是 降低空速也降低了 OH COOH R CH3 R 加氢装置操作法 18 装置的加工能力 太低的空速也会加剧催化剂表面的结焦率以及烯烃的过度饱和 本装置设计催化剂 FGH 20 FGH 11 的体积空速为 3h 1 氢油比 在工业装置上通用的体积氢油比是指在单位时间内进入反应器的氢气的标准体积与进入反应器 的原料油的体积 20 之比 在加氢过程中 如果不涉及反应工程的影响 仅就反应过程而言 氢油比的变化其实质是影响 反应过程的氢分压 氢气为反应物之一 大量氢气的存在可以保护催化剂 减少积炭 此外 还能带出反应热 使 反应器内温度均匀 因此放热量大时 氢油比也大 增加氢油比可以少量地增加脱硫率 降低催化剂床层温升 较高的氢油比还有助于减缓催化剂 表面的结焦速度 延长催化剂的使用周期 1 6 1 6 工艺技术特点工艺技术特点 本装置工艺技术特点如下 1 反应部分采用成熟的炉前混氢流程 操作方便 流程简化 传热效率高 汽提部 分采用蒸汽直接汽提流程 2 装置的加氢精制二反应器 分别按一定比例装填了不同型号的催化剂 适当的催 化剂装填比例 使得反应热分布在最佳位置 催化剂床层温度通过打冷氢控制 3 在加热炉前面增加一个小反应器 用于饱和二烯烃 减缓加热炉炉管及反应器顶 部结焦 延长装置运转周期 2 原料缓冲罐采用燃料气保护 注水罐等采用氮气保护 防止与空气接触 3 为防止原料中固体杂质进入反应床层 堵塞催化剂 过早造成压降 采用了自动 反冲洗过滤器 4 高压空冷器前注水 以防止铵盐结晶析出 堵塞空冷器和管路 5 催化剂再生采用器外再生方案 6 预分馏塔塔底采用重沸器 7 采用硫化态催化剂 加氢装置操作法 19 8 由强碱 NaOH 与轻汽油中的硫醇反应生成硫醇钠 硫醇钠溶于碱液中 从而从 轻汽油中脱除 带有抽提油的碱液在催化剂作用下通入空气使硫醇氧化为二硫化物脱除再生 再生脱除了硫醇后的碱液循环使用 可以避免大量碱渣的产生 1 7 1 7 主要设备特点主要设备特点 本装置共有静设备 55 台和 6 片空冷器 其中加氢反应器 2 台 塔器 5 台 换热器 17 台 容 器 30 台 加热炉 1 台 设备特点如下 1 加氢精制反应器 R 2701 R 2702 操作介质为油气 H2 H2S 操作温度 340 以下 操作压力 2 1MPa 以下 主体受压部分选用 15CrMoR H 材料 采用板焊结构 内表面采用不锈钢 堆焊结构 2 气液分离罐 操作介质含有 H2 H2S 为湿 H2S 腐蚀环境 故选用 Q345R R HIC 钢 此 种钢能在低湿 H2S 环境下具有显著的抗应力腐蚀裂纹能力 3 反应进料加热炉 辐射对流型立管圆筒加热炉 热负荷 1266KW 炉底设燃料气燃烧器 炉管材质为 ASTM 213 TP321 4 循环氢压缩机 两台 往复式 采用电机驱动方式 1 8 1 8 装置消耗指标装置消耗指标 表 1 8 1 用水量表 给 水 t h排 水 t h 序号使用地点及用 途 除盐水新鲜水循环水循环水含硫污水含油污水 备注 1 循环氢压缩机 K 2701A B 60 460 4 2 反应进料泵 P 2704A B 11 3 汽提塔顶水冷器 E 2708 77 4 产品水冷器 E 2710 135135 5 二反产物后冷 器 E 2711 6262 6 反应注水 33 7 预分馏塔顶空冷 器 EC 2701A B 3 5 加氢装置操作法 20 8 脱硫醇水洗水 0 7 9 其他 20 0 0 5 间断 合计 6 5 20 0 265 4265 430 5 最大 6 5 30 0 318 48318 483 50 5 表 1 8 2 用电量表 设备数 台 设备容量 kW 序号名 称 总计工作总计工作 计算负荷 kW 年工作时 间 h 年用电量 104kW h 1催化汽油泵 P 701A B 21904523 8800019 04 2重汽油泵 P 2702A B 21904520 1800016 08 3预分馏塔顶回流泵 P 2703A B 211507544 9800035 92 4反应进料泵 P 2704A B 21320160105 111800084 08 5注水泵 P 2705A B 21603012 380009 84 6精制重汽油泵 P 2706A B 211507537 6800030 08 7 汽提塔顶回流泵 P 19204A B 21115 51 180000 88 8贫胺液泵 P 2708A B 21603013 2800010 56 9 注硫剂泵 缓蚀剂泵 P 2709A B 211 50 750 480000 32 10污油泵 P 2710 1118 518 59 420001 88 11废胺液泵 P 2711 1118 518 58 820001 76 12含硫污水泵 P 2712A B 21115 52 980002 32 13轻汽油进料泵 P 2731A B 211105537 5800030 14富液泵 P 2732A B 2122116 780005 36 15半贫液泵 P 2733A B 21442213 2800010 56 16贫液泵 P 2734A B 21603020 8800016 64 17反抽提油泵 P 2735A B 2130159 780007 76 18水洗循环泵 P 2736A B 21115 53 380002 64 19碱液泵 P 2737 11555534 4800027 52 20 预分馏塔顶空冷器 EC 2701A B 1616888888800070 4 加氢装置操作法 21 21预分馏塔顶空冷器管道泵44303030800024 22 二反产物空冷器 EC 2702A D 44888888800070 4 23循环氢压缩机 K 2701A B 2116008006828000545 6 24 循环氢压缩机辅助润滑油泵电 机 21841 580001 2 25循环氢压缩机油池电加热器212010210000 2 26 循环氢压缩机主电机空间加热 器 21210 610000 06 27循环氢压缩机水泵电机21157 5380002 4 28循环氢压缩机水站水箱加热器1120202010002 29循环氢压缩机注油器211 10 550 5580000 44 30循环氢压缩机注油器加热器210 40 20 210000 02 31循环氢压缩机盘车机构2163310000 3 32电动吊车1130303010003 33电动葫芦1199910000 9 34烟气引风机1111111180008 8 合计32411804 5 1374 05 1042 96 表 1 8 3 蒸汽用量表 蒸汽用量 t h 序号使用地点及用途 1 0MPa g 3 5MPa g 备注 1E 2704A B10 55 2E 2731 1 间断 3 伴热 分水包加热 0 7 间断 合计 10 55 表 1 8 4 压缩空气用量表 用量 Nm3 h 序号使用地点及用途 非净化风净化风 备注 1 仪表用风 60 加氢装置操作法 22 2 吹扫再生 400 间断 合计 400 60 表 1 8 5 氮气用量表 序号使用地点及用途用量 Nm3 h备注 1 压缩机油氮封 保护及容器充氮保 护 96 连续 2 水罐充氮保护 24 连续 3 贫胺液罐充氮保护 24 连续 4 开停工 置换 吹扫及事故 800 间断 最大 合计 144 800 连续 间断 表 1 8 6 燃料气用量表 序号使用地点及用途用量 Kg h备注 1 反应进料加热炉 F 2101 125 2 原料罐保护 25 3 汽油切割塔回流罐保护 15 燃料气 合计 165 表 1 8 7 辅助材料用量表 序号名称一次装入量 m3备注 1 保护剂 FBN 4 2 2 催化剂 SHT 1 6 8 3 保护剂 FZC 100 0 9 4 保护剂 FZC 102B 1 8 5 催化剂 FGH 21 6 8 6 催化剂 FGH 31 12 4 7 瓷球 3 00 加氢装置操作法 23 1 9 1 9 装置能耗及节能措施装置能耗及节能措施 1 9 11 9 1 装置能耗装置能耗 表 1 9 1 能耗指标及计算表 消耗量单耗能耗指标序号项目 单位数量单位数量单位数量 能耗 kg 标油 t 1 循环水 t h265 4t t3 54 kg 标油 t 0 10 354 2 凝结水 t h 10 55t t 0 14 kg 标油 t 7 65 1 071 3 电 Kwh1374 0 5 Kwh t18 32 kg 标油 Kwh 0 28285 18 4 燃料气 t h0 165t t0 0022 kg 标油 t 10002 2 5 净化风 Nm3 h60Nm3 t2 02 kg 标油 Nm3 0 0380 08 6 1 0MPa 蒸 汽 t h10 55t t0 14 kg 标油 t 7610 64 7 除盐水 t h6 5t t0 09 kg 标油 t 2 30 207 8 氮气 Nm3 h144Nm3 t1 92 kg 标油 t 0 150 288 能耗合计 17 878 1 9 21 9 2 节能措施节能措施 1 优化换热方案 充分回收反应产物及精制汽油的热量 2 装置各部分需冷却的物料及产品尽量选用空气冷却器 以节省用水 1 10 1 10 生产控制分析生产控制分析 生产控制分析项目及频次见表 1 10 1 表 1 10 1 生产控制分析表 加氢装置操作法 24 分析项目轻馏分 LCN重馏分 HCN精制重汽油 汽提塔 回流物料 密 度1 次 24h1 次 24h1 次 24h 硫含量1 次 24h1 次 24h1 次 24h 硫醇硫1 次 24h1 次 24h1 次 24h 氮含量不定期不定期不定期 溴价不定期不定期不定期 FIA 族组成1 次 24h1 次 24h1 次 24h PONA 不定期不定期不定期 不定期 馏 程1 次 24h1 次 24h1 次 24h 辛烷值不定期不定期不定期 铜片腐蚀不定期 蒸气压不定期 诱导期 采样点编号 采样地点P 2703 出口P 2704 出口 精制重汽油出装 置线 P 2707 出口 分析项目气液分离罐顶气循环氢 脱硫后 干气 气体组成不定期不定期不定期 硫化氢含量1 次 24h1 次 24h不定期 H2O 不定期 采样点编号 采样地点 C 2703 顶D 2704 出口D 2711 顶 分析项目富胺液 密 度不定期 浓 度不定期 硫含量不定期 采样点编号 采样地点富胺液出装置线 加氢装置操作法 25 分析频次 取样点分析项目控制指标 开工正常 压力 MPa 温度 分析方法 采样点编 号 比重1 次 天必要时 GB1884 馏程1 次 天必要时 GB255 RSH 1 次 班1 次 班 GB 1792 P 2731A B 出 口 总硫1 次 班1 次 班 1 040 SH T 0253 SC 01 RSH 1 次 天必要时 GB 1792总硫 1 次 天 必要时 SH T 0253 D 2732 油出 口 铜片腐蚀 11 次 班1 次 天 0 9540 GB5096 SC 02 RSH 1 次 天必要时 GB 1792 总硫1 次 天必要时 SH T 0253 SR 2731A B 出口 铜片腐蚀1 次 天必要时 0 9040 GB5096 SC 03 RSH 1 次天必要时 GB 1792 反抽提油线 总硫1 次 天必要时 0 8540 SH T 0253 SC 04 总硫 70ppm 1