加氢裂化操作规程20040714.doc

加氢裂化操作规程 1 Q SYQ SY DSDS 0101 SHCH 038 2004SHCH 038 2004 6060 万吨万吨 年加氢裂化装置操作规程年加氢裂化装置操作规程 20042004 年年 7 7 月发行月发行 20042004 年年 7 7 月执行月执行 独山子石化分公司炼油厂加氢裂化车间独山子石化分公司炼油厂加氢裂化车间 加氢裂化操作规程 2 审核 生产技术处处长 审核人 生产调度处处长 审核人 机动处处长 审核人 安全质量环保处处长 审核人 炼油厂总工程师 炼油厂总负责 加氢裂化操作规程 3 前 言 6 1 范围 6 2 引用标准 6 3 定义 6 第一篇 工艺技术规程 8 4 装置概况 8 4 1 总体概况 8 4 2 主要技术特点 8 5 装置生产原理 9 6 工艺流程概述 12 6 1 反应系统流程 12 6 2 分馏系统流程 13 6 3 氢气系统流程 15 6 4PSA 系统流程 15 7 物料平衡 15 8 主要原料和产品性质 16 9 装置平面图 20 10 质量控制指标和工艺技术条件 22 10 1 原材料性质指标 22 10 2 产品质量指标 23 10 3 化验分析项目 24 10 4 操作指标 27 10 5 技术经济指标 30 11 主要原材料和动力供应 30 11 1 原料系统 30 11 2 化工原材料系统 31 11 3 蒸汽系统 33 11 4 给水系统 33 11 5 空气系统 34 11 6 氮气系统 34 11 7 电系统 34 11 8 燃料系统 36 11 9 火炬系统 36 11 10 污油 污水系统 36 11 11 动力供应指标 37 11 12 装置对外联系 37 第二篇 工艺岗位操作规程 40 12 概 况 40 13 装置开工 停工处理操作法 40 13 1 装置开工一般程序与方法 40 13 2 装置正常停工一般程序和方法 76 14 DCS ESD 控制系统操作法 86 14 1GUS 系统 86 14 2 ESD 系统 98 14 3 仪表及自动控制规程 115 15 反应系统操作法 126 15 1 岗位的任务和职责 126 15 2 操作因素分析 126 15 3 正常操作法 129 加氢裂化操作规程 4 15 4 反应系统联锁逻辑图及联锁说明 134 15 5 非正常操作法 137 15 6 精制油取样操作法 138 15 7 阻垢剂加注法 141 15 8 原料过滤器操作法 142 16 分馏系统操作法 147 16 1 岗位任务和职责 147 16 2 操作因素分析 147 16 3 正常操作法 149 16 4 分馏系统联锁逻辑图 159 16 5 非正常操作法 161 16 6 缓蚀剂加入法 163 17 PSA 系统 165 17 1 岗位的任务和职责范围 165 17 2 正常操作法 165 17 3 程控阀门逻辑状态表 177 17 4 报警 联锁功能说明 179 17 5 非正常操作法 180 17 6 PSA 装置的开停工 183 第三篇 设备岗位操作规程 188 18 循环氢压缩机操作法 188 19 往复式压缩机操作规程 212 19 1 新氢机 C 1002A B 操作法 212 19 2 重整氢压缩机 C 3001A B 解吸气压缩 C 3002A B 操作法 220 20 加氢裂化高压进料泵 P 1001A B 操作法 227 21 加氢裂化高压注水泵 P 1002A B 操作法 231 22 通用设备操作规程 233 22 1 注硫 注氨泵 计量泵 操作法 233 22 2 离心泵操作法 235 22 3 螺杆泵 齿轮泵操作法 241 22 4 空冷风机操作法 243 22 5 加热炉鼓风机操作法 245 22 6 水环式真空泵操作法 246 22 7 加热炉操作法 248 22 8 加热炉烟道挡板电液执行机构操作法 258 22 9 冷换设备的操作法 262 22 10 蒸汽发生器的操作法 262 22 11 特殊阀门操作法 263 第四篇 安全环保技术规程 265 23 安全技术规定 265 24 化学危险品安全技术 274 25 消防设施 安全防护用品 289 26 应急处理 294 26 1 应急组织及职责 294 26 2 加氢裂化装置应急预案 295 26 2 1 应急预案目录 295 26 2 2 加氢裂化装置紧急停工方案 295 26 2 3 循环压缩机 C1001 故障 298 26 2 4 反应器飞温事故 301 26 2 5 反应进料中断 303 26 2 9 热炉炉管泄漏着火爆炸事故 307 加氢裂化操作规程 5 26 2 4 高压法兰泄漏着火事故 308 26 2 5 循环氢压缩机与补充氢压缩机房泄漏事故 309 26 2 6 热油泵房火灾事故 311 26 2 7 液态烃泄漏事故 313 26 2 8 停电事故应急预案 314 26 2 9 停仪表风事故应急预案 316 26 2 10 停循环水事故应急预案 318 26 2 11 3 5Mpa 蒸汽中断事故应急预案 319 26 2 12 中毒窒息事故 320 26 2 13 高空坠落事故 320 26 2 14 烧伤事故 322 26 2 15 触电事故 323 27 三废 分布 治理及综合利用情况 329 第五篇 作业活动规程 330 第六篇 装置设备一览表 337 29 1 机泵明细表 337 29 2 塔类 339 29 3 容器 342 29 4 冷换设备 353 29 5 空冷 356 29 6 加热炉 357 29 7 安全阀 358 附录 原则流程图 360 加氢裂化操作规程 6 前前 言言 本标准是在独石化公司炼油厂 60 万吨 年加氢裂化初步设计 主要设备供应商提供的相关资料 装置试车 方案的基础上编写而成 用于指导开工阶段装置的正常生产及异常操作 为试行版操作规程 目前车间资料有 限 编制过程难免出现各类错误 欢迎批评指正 本标准由炼油厂标准化委员会提出 本标准由炼油厂生产技术处归口 本标准起草单位 加氢裂化车间 本标准于 2004 年 1 月开始编制 本标准负责编制人员 工艺 花小兵 设备 沈颂秋 安全 范卫东 本标准其他参加编制人员 王自顺 田海波 李永甲 张立 陈东 唐绍泉 胡勇 苏欣 车间审核 任 斌 1 1 范围范围 本标准规定了加氢裂化装置的工艺原理 工艺流程 工艺指标 主要设备及岗位操作法 装置的安全 和环境保护要求 装置应急处理等内容 本标准适用于独山子石油化工公司炼油厂加氢裂化装置 2 2 引用标准引用标准 下列标准包含的条文 通过在本标准中引用而构成标准的条文 在标准发布时 所示版本均有效 使 用本标准的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性 3 3 定义定义 本标准采用下列定义 3 1 加氢裂化 加氢裂化工艺是典型的催化转化过程 现代炼油技术中是指通过加氢反应使原料油中的 10 和 10 以上的分子变小的那些加氢工艺 从石油加工的工艺过程定义为 原料油在高温 高压 临氢及催化 剂存在的情况下 进行加氢脱金属 HDM 脱硫 HDS 脱氮 HDN 脱氧 HDO 芳烃饱和 分子骨架 结构重排及裂解等反应 以制取轻质燃料 乙烯料或高档润滑油基础油的催化转化过程 3 2 空速 单位时间内每单位体积催化剂所通过的原料油体积数 空速决定了反应物流在催化剂床层的停 留时间 空速的倒数为空时 指物料在催化剂床层的相对停留时间 即反应时间 空速有体积比和质量 比 其中体积比较常用 3 3 氢油比 指每小时单位体积的进料与实际通过的循环氢气的标准体积量的比值 也可用摩尔比 一般 原料油按照 100 时的体积计算 3 4 BAT 床层平均温度 是床层入口和出口温度的简单算术平均值 3 5 CAT 有些资料上用 WABT 来表示 催化剂平均温度 指各个床层平均温度 BAT 的加权的平均值 即 每个 BAT 乘以该床层催化剂占整个床层催化剂总重量的百分数 然后相加 其总和就是催化剂平均温度 3 6 转化率 指原料转化为产品的百分率 是表示反应深度的指标 可用 1 产品中 350 馏份 原料中 350 馏份 100 计算出操作条件下的转化率 也有资料用产品中低于进料初馏点的量和总原料量的 比值来表示 当有循环油存在时 转化率有单程转化率和总转化率之分 单程转化率计算时 原料油指新鲜原料和 循环油之和 总转化率计算时 原料油仅指新鲜原料 3 7 催化剂 指能改变化学反应速率 而本身在反应结束时性质没有改变的物质 3 8 结垢速率 为对催化剂结垢进行补偿而升高反应温度的速率 典型的操作中结垢速率为 2 月 3 9 芳潜 指芳烃潜含量 表征重石脑油作为重整料的质量指标 主要指重石脑油中环烷烃的含量 3 10 冰点 轻质油品在规定条件下冷却至出现结晶 然后再使其升温至所形成的结晶消失时一瞬间的最 低温度 是评定喷气燃料的重要质量指标之一 3 11 烟点 又称无烟火焰高度 是指油料在一个标准灯具内 在规定条件下做点灯实验可能达到的不冒 烟时的火烟高度 单位为 mm 是衡量喷气燃料燃烧是否完全和生成积炭倾向的重要指标之一 烟点越低 加氢裂化操作规程 7 生成积碳的可能性越小 3 12 BMCI 值 又称关联指数或芳烃指数 是依据油品的馏程和密度建立起来的关联指数 其建立基础是 设正己烷的 BMCI 值是 0 苯的 BMCI 值是 100 BMCI 值的大小表示了油品中芳香烃含量的高低 其计 算公式为 BMCI 48460 t 体 437 7 d15 6 456 8 它是乙烯料的重要指标 BMCI 值越小 乙烯收率 越高 3 13 闪点 用专用仪器在规定条件下将油品加热 其所逸出的油气与空气组成的混合气 遇明火时发生 瞬间着火的最低温度 油品的沸点范围越低 馏分越轻 其闪点越低 反之其闪点越高 3 14 十六烷值 是表示柴油抗爆性的指标 人为规定正十六烷的十六烷值为 100 甲基萘的十六烷值 为 0 把以上两种物质按比例混合 配成一系列标准燃料 然后将待测柴油与标准燃料相比较 如果它与 某一标准燃料的爆震程度相当 则该标准燃料中所含正十六烷的体积分数即为该柴油的十六烷值 该值越 大 柴油的抗爆性越好 3 15 粘度指数 是指油品粘度随温度变化特性的一个约定值 粘度指数越高 表示油品的粘温性质越好 即 粘度随温度的变化值越小 3 16 残炭 油品在隔绝空气的情况下加热会蒸发 裂解和缩合 生成一种具有光鳞片的焦炭状残留物 用残留物占油品的质量百分数表示 残炭是评价油品在高温条件下生成焦炭倾向的指标 3 17 苯胺点 是以苯胺为溶剂与油品按 1 1 体积混合时的临界溶解温度 反映了油品的组成特性 烷烃 最高 环烷和烯烃居中 多环芳烃最低 3 18 折光率 指光在真空中的速度与在物质中的速度之比 反映了油品的组成特性 正构烷烃的折光率最 小 按异构烷 烯烃 环烷的顺序逐渐增大 芳烃最高 3 19 PSA 是变压吸附 Pressure swing adsorption 的缩写 变压吸附是指以多孔固体物质 吸附剂 内 部表面对气体分子的物理吸附 范德华力 为基础 利用相同压力下吸附剂对气体混合物中需要组分和不 需要组分的吸附能力的不同 和高压利于吸附 低压利于脱附的性质 所进行的升压吸附提纯和降压脱附 再生的循环过程 3 20 全循环 指加氢裂化工艺过程中 原料油品经过加氢反应后 未转化为希望产品的油品 尾油 全部 返回到原料中 再次进入反应器参与加氢裂化反应的工艺过程 相对应的 一次通过 指的就是尾油不返回到原料中 再次参与加氢裂化反应的工艺过程 目前多数 炼油企业 部分循环 工艺过程的较多 3 21 氢分压 氢分压一般以反应器入口处的氢纯度乘以反应总压来表示 在加氢裂化的反应器中 氢气仅 是多组分物流中的一个组成部分 其在气相中的分压据道尔顿定律应是氢气在气相中的摩尔分率乘以总压 因反应器入 出口的氢纯度变化较大 这一方法误差较大 氢分压是影响加氢裂化反应的决定因素 3 22 沸石 它是一种硅铝酸盐 其骨架结构中有被离子和水分占据的腔 而这些离子和水分可自由移动 可进行离子交换和可逆脱水 沸石是瑞典科学家 Baron Cranstedt 在 1756 年发现的一种天然矿石 它在吹管焰强热 能冒泡呈 沸腾状 故此得名 3 23 分子筛 它是具有一般分子大小的均匀微孔的物质 其据有效孔径可筛分出大小不同的流体分子 它包括天然及人工合成的沸石 炭分子筛 微孔玻璃等 注意 具有分子筛作用的不仅是沸石 也不 是所有沸石均可做分子筛 3 24 压缩比 指压缩机排出压力与吸入压力之比 压缩比越大 离心式压缩机所需级数越多 其功耗也 越大 3 25 临界转速 当离心式机械在某一转数下运行时 由于轴的自振和强迫振动的频率相等或成比例时会 发生很大的振动 此时的转数称为转子的临界转数 3 26 喘振 当压缩机入口流量低或出口压力高时 机组会出现流量 压力快速大幅度上下振动 机体有 强烈振动和噪声 轴的串动加大等现象 此现象称为喘振 加氢裂化操作规程 8 第一篇第一篇 工艺技术规程工艺技术规程 4 4 装置概况装置概况 4 14 1 总体概况总体概况 独山子石化公司炼油厂馏份油加氢裂化装置由中石化洛阳工程公司设计院完成工艺设计 装置由 60 万吨 年馏份油加氢裂化装置和 0 5 104 m3n h 重整氢提纯装置构成 生产用氢主要由乙烯厂 1 5 104 m3n h 制氢装置提供 按 8000 小时 年设计 装置主要包括反应系统 含轻烃吸收 低分气脱硫 分馏系统 机组系统 含 PSA 系统 装置公称规模为 60 104 t a 实际处理量为 57 104 t a 操作弹性为 60 110 由于加氢裂化装置是独山子石化分公司调整产品结构的主要手段 根据独山子石化分公司加工总流程 的安排 加氢裂化装置主要以克拉玛依油田管输油 哈萨克斯坦含硫原油等为主的减二线 减三线 减四 线和部分丙烷轻脱油为原料 产品方案按生产石脑油 航煤 柴油 乙烯原料及轻 中 重质润滑油料的 工艺方案 同时 装置还副产少量干气 出装置脱硫后作为燃料气 低分气脱硫后去重整氢提纯装置作为 PSA的氢气原料之一 装置采用一段串联部分循环流程 同时兼顾按最大乙烯料方案操作的可能 4 24 2 主要技术特点主要技术特点 4 2 1 反应部分流程特点 4 2 1 1 装置反应部分采用一段串联工艺 反应器按两台串联设计 分别装填标准公司 的 815HC 6 4 4 8 和 RM 5030 2 5 保护剂 DN 200 1 3 2 5 精制剂 Z 722 2 5 裂化剂 4 2 1 2 采用热高分工艺流程 提高反应流出物热能利用率 降低能耗 节省操作费用 同时避免稠环芳 烃在空冷器管束中的沉积和堵塞 4 2 1 3 反应器为热壁结构 床层间设急冷氢 4 2 1 4 装置内设置自动反冲洗过滤器 对原料油缓冲罐采用燃料气覆盖措施 以防止原料油与空气接触 从而减轻高温部位的结焦程度 4 2 1 5 反应部分高压换热器采用双壳 双弓型式 强化传热效果 提高传热效率 4 2 1 6 冷 热高压分离器和热低压分离器均采用立式容器 节省占地面积 4 2 1 7 采用炉前混氢流程 以避免进料加热炉出口温度过高和炉管结焦 4 2 1 8 新氢压缩机选用二台往复式压缩机 由同步电机驱动 每台能力为 100 循环氢压缩机选用离 心式 由背压式汽轮机驱动 不设备机 由于循环氢压缩机操作工况多 介质分子量变化大 压缩机转速 变化范围大 根据工厂蒸汽实际情况 采用背压式汽轮机驱动 变转速调节 适应性强 以满足各种工况 的操作需要 4 2 1 9 循环油循环至原料油缓冲罐前与新鲜原料混合 直接由原料油泵升压 不单独设置高温高压的循 环油泵 节省投资和占地面积 4 2 1 10 在热高分气空冷器入口和冷低分入口冷却器的入口分别设注水设施 避免铵盐在低温部位的沉 积 4 2 1 11 加氢精制反应器入口温度通过调节加热炉燃料来控制 各床层入口温度通过调节急冷氢量来控 制 4 2 1 12 为长周期运转 在原料油预处理部分设置注阻垢剂设施 4 2 1 13 为防止反应部分奥氏体不锈钢设备在停工期间可能产生的连多硫酸应力腐蚀 设计考虑装置停 工时反应部分进行中和清洗的临时设施接口 4 2 2 分馏部分流程特点 4 2 2 1 分馏部分第一个塔为脱丁烷塔 塔所需热量由塔底重沸炉提供 将 C4 4组分分至塔顶 尽量减少 塔底带硫的可能 保证轻 重石脑油及航煤产品腐蚀合格 4 2 2 2 设轻烃吸收塔 以冷低分油为吸收油 提高液化气回收率 4 2 2 3 油品分馏采用常压塔 减压塔方案 常压塔出轻石脑油 重石脑油 航煤和柴油 减压塔出乙烯 料和轻 中 重质润滑油料 常压塔和减压塔设进料加热炉 常压塔 减压塔方案可实现蜡油与柴油的清 晰分割 尤其可减少循环油中柴油产品量 避免柴油二次裂解 增加柴油收率 减压塔操作具有灵活性 加氢裂化操作规程 9 可生产高档润滑油组分 4 2 2 4 热低分油和换热后的冷低分油分别进入脱丁烷塔的不同塔板 冷低分油依次换热 充分回收柴油 和轻 中 重质润滑油料物流的热量 4 2 2 5 设低分气脱硫设施 脱硫后低分气进重整氢提纯装置回收氢气 5 5 装置生产原理装置生产原理 原料进入装置与氢气混合 经加热到一定温度首先进入精制反应器 用床层冷氢控制合适的反应温度 在保护剂和精制催化剂的作用下 发生加氢脱金属 HDM 加氢脱硫 HDS 加氢脱氮 HSN 加氢脱氧 HDO 及不饱和烃 烯烃类 芳烃 的加氢饱和等反应 生成杂质很低 且氮含量 10ppm 的精制油 然 后进入裂化反应器 用床层冷氢控制合适的反应温度 继续在裂化催化剂和后精制催化剂作用下 发生加 氢异构化和裂化 包括开环 反应及部分精制反应 获得所需转化率下产品分布的裂化气 经初步降压降 温分离后 大部分气相进入循环气系统 经循环机后在反应系统循环使用 维持反应系统压力和反应系统 所需氢气 为保证循环气中的氢纯度 则由新氢机不断补充反应系统氢气的不足 小部分气相经本装置脱 硫塔后 与重整氢一起做 PSA 原料 液相则先进入脱丁烷和脱乙烷塔 进一步气液相分离 分离出液化气 干气和反应生成油 液化气出装置去二催化碱洗 干气经本装置轻烃吸收塔后 出装置去干气脱硫装置 生成油先进入常压塔 分离出轻 重石脑油 航煤 柴油和尾油 轻 重石脑油 航煤 柴油分别出装置 而尾油则进入减压塔 经过减压蒸馏 生产出乙烯料 轻 中 重润滑油 分别出装置 其中部分的尾油 循环到原料过滤器的入口再次加氢裂化 5 1 反应原理 加氢裂化工艺过程的反应概括为两类 加氢精制 一般指杂原子烃中杂原子的脱除反应如加氢脱金属 HDM 加氢脱硫 HDS 加氢脱氮 HSN 加氢脱氧 HDO 及不饱和烃 烯烃类 芳烃 的加氢饱和 这些反应主要发生在单段串联流程 的第一反应器或两段流程的第一段 加氢裂化 烃类的加氢异构化和裂化 包括开环 反应 发生在单段串联流程的第二反应器或两段流 程的第二段 5 1 15 1 1 加氢精制反应加氢精制反应 5 1 1 1 加氢脱金属 就是通过加氢工艺从重油中把含金属的有机杂质脱除 金属组分主要浓集在 540 以上的馏分中 石油中的金属组分主要是钒和镍 就馏份油加氢裂化装置 而言 进料中还含有在原油一次加工过程中产生的铁 一般与硫 氮 氧等杂原子以化合物或络合物状态 存在 在加氢脱硫 氮 氧时 也脱除了金属 相对而言 加氢脱金属反应进行比较容易 这些金属组分无论以任何形式在催化剂上沉积都可能造成催化剂微孔堵塞或催化剂活性位的破坏而 导致催化剂失活 为降低床层催化剂失活速率和保证装置长周期运行 在精制反应前部床层一般装填大孔 径 活性相对不高的保护剂 用于脱除进料中的金属组分 被脱除的金属组分在催化剂微孔 表面或间隙 间沉积 所以对保护剂床层来讲 必须具备较强的容金属性 否则将造成床层压降在短时间内升高 严重 时装置必须停工进行撇顶处理 因此 对装置长周期运行而言要严格控制进料中重金属含量 5 1 1 2 加氢脱硫 石油馏分中的硫分布规律 石油馏分中典型的含硫化物主要硫醇类 RSH 二硫化物 RSSR 硫醚类与杂 环化合物 噻吩硫 苯并苯酚 二苯并苯酚和萘苯并苯酚及其烷基衍生物等 直馏馏分中 硫的浓度一 般随着沸点的升高而增加 但硫醇含量较高的石油 低沸点馏分的含硫量更高些 杂环硫化物在直馏馏分 中占硫化物的三分之二 在裂化馏分中硫化物基本上是杂环硫化物 石油馏分中的各类含硫化合物的 c s 键是比较容易断裂的 c s 键断裂后生成相应烃类和硫化氢 最 难脱除的是 4 6 位烷基二苯并噻吩 如 硫 醇 硫 醚 二硫化物 噻吩 RR H2 H2 HSS H2 RH2H2H2 S S R R HH2 H2S R R SR S R H2R S H R S 2 2H R 加氢裂化操作规程 10 有机化合物的加氢脱硫是放热反应 基本上是不可逆的 不存在热力学限制 随温度升高 平衡常 数越小 从热力学分析较高的压力和较低的温度有利于加氢脱硫反应 在加氢脱硫反应过程中 不仅有机硫化物有自阻作用 同时碱性氮化物是加氢脱硫反应最强的阻滞剂 之一 5 1 1 3 加氢脱氮 石油馏分中的氮化物随着沸点的升高而增加 在较轻的馏分中 单环 双环杂环氮化物占支配地位 而稠环含氮化合物则浓集在较重的馏分中 氮化物可分为非碱性氮化物和碱性氮化物 氮化物是加氢反应 尤其是裂化 异构化和氢解反应的强阻滞剂 而且研究表明 油品的使用性能尤其是安定性与 HDN 深度和 氮含量有关 石油馏分中含氮化合物主要是吡咯类和吡啶类含氮杂环化合物 也有少量胺类和腈类 加氢脱氮反应涉及三类反应 杂环加氢饱和 芳烃加氢饱和 C N 键的氢解 最终生成烃类和氨 如胺类 吡啶 喹啉 脱氮比脱硫难 是强放热反应 在含稠环杂环氮化屋较多的 HDN 工业实践中 为了得到令人满意的脱 氮率 往往采取较高的反应温度和压力 前者是 为了提高氢解反应速率 后者是为了提高杂环氮化物加 氢产物浓度 氮化物具有其强吸附性而对其他加氢反应具有及强的阻滞作用 而其他加氢反应只能轻度阻滞加氢脱 氮反应 在某些环境中 加氢脱硫和加氢脱氧反应实际还促进了加氢脱氮反应的进行 同时 由于氮化物 的强吸附性 其自阻滞效应和彼此阻滞效应都较明显 5 1 1 4 加氢脱氧 石油馏分中的氧含量远远低于硫氮化合物 通常在 0 1 以下 有机氧化物主要以羟酸和酚类为主 加氢脱氧反应机理上一种先加氢后脱氧 与加氢脱氮相似 一种直接脱氧 与加氢脱硫相似 酚类 脱氧比羟酸困难 环烷酸 酚 S H2 N H S C4H10SH H2H2 C4H10 H2S N H2 H2 CH3 CH4 2NH2 H2 C5H12 NH3 N N H2 N H2 NH2 C3H7 H2 C3H7 NH3 RR H2 H NH2NH3 OH H2 H2O COOH 3H2 CH3 2H2O 加氢裂化操作规程 11 呋喃 原料中的硫化物对加氢脱氧反应有弱阻滞效应 氮化物对加氢脱氧反应有较强的阻滞效应 同时 氧 化物的自阻滞效应较小 5 1 1 5 不饱和烃的加氢饱和反应 直馏石油馏分加氢裂化原料中的不饱和烃主要是芳烃 基本上不含烯烃 二次加工产品作为原料时 则会有一定的烯烃甚至有一些二烯烃 但烯烃加氢反应很快 是强放热反应 如 烯烃 二烯烃 5 1 1 6 芳烃加氢饱和 石油馏分中的芳烃主要是四类 单环 双环 三环和多环芳烃 多环芳烃主要存在与 350 的高沸 点馏分中 中间馏分主要含前三种芳烃 其类型和含量取决于原料来源 芳烃加氢的目的在于 生产芳烃含量满足产品规格要求的汽油 柴油和高粘温指数的润滑油基础油 提供优质的 FCC 进料和水蒸汽裂解生产乙烯的原料 芳烃加氢饱和反应是从某些含杂质原子芳香化合物中 脱除杂原子和把多环芳烃转化为轻质馏分过程中必不可少的步骤 多环芳烃在催化剂表面强吸附可能进一 步转化为重质缩聚芳烃并最终转化为焦碳导致催化剂失活 芳烃除发生侧链断裂外 还会发生芳烃的加氢饱和反应 多环芳烃加氢反应遵循逐环加氢原则 第一 个环加氢容易 随环数增加 难度越来越大 芳烃加氢反应是物质的量减少的可逆的放热反应 作为放热反应 就意味着正反应 加氢 的加氢活 化能低于其逆反应 脱氢 提高反应温度 脱氢反应速率的增值大于加氢反应 平衡常数降低 故随着 反应温度的提高 芳烃转化率会出现一个最高点 与此最高点对应的温度就是最优加氢温度 低于这一温 度为动力学控制 高于此点为热力学控制 从热力学角度 高温操作不利于芳烃加氢 但作为摩尔数减少 的反应 高压有利于加氢反应 双环以上的聚核芳烃加氢是逐环进行的 高压是必要的 要想在相对低的 温度下进行 必须开发加氢活性更高的新催化剂 5 1 1 7 综述 a 以上各反应主要发生在精制段 各反应相互抑制和促进 机理复杂 体现拉平效应 b 碱性性氮化物对加氢脱硫 加氢脱氧 芳烃加氢反应存在抑制作用 c 芳烃 多环 加氢抑制加氢脱硫 加氢脱氮 d 加氢脱硫生成 H2S 促进 C N 键的氢解 促进加氢脱氮和芳烃饱和 e 各反应的反应速率依次 加氢脱金属 二烯烃加氢饱和 加氢脱硫 加氢脱氧 单烯烃饱和 加 氢脱氮 芳烃饱和 f 工业上为获得好的产品质量 一般选用高温高压操作条件以达到高的杂质脱除率 5 1 25 1 2 加氢裂化反应加氢裂化反应 减压蜡油是加氢裂化的典型进料 它是大分子链烷烃 单 双 多环环烷烃 烷基单 双 多环芳烃 及环烷 芳烃组成的复杂混合物 原料油各类烃分子的加氢裂化反应 与催化裂化过程类同 从化学反应 的角度看 加氢裂化反应是催化裂化反应叠加加氢反应 其反应历程都遵循羰离子 正碳离子 反应机理 和正碳离子 位处断链的原则 所不同的是 加氢裂化过程自始至终伴有加氢反应 加氢裂化与催化裂化的区别 只是由于加氢活性中心的存在 使其产物基本上是饱和的 主要差别是 在催化裂化条件下 多环芳烃首先吸附在催化剂表面 随即脱氢缩合为焦碳 而使催化剂迅速失活 而在 加氢裂化条件下 多环芳烃可以以加氢饱和转化为单环芳烃 基本上不会积碳 催化剂寿命可延长数年 5 1 2 15 1 2 1 主要特点主要特点 a 多环芳烃加氢裂化以逐环加氢 开环的方式进行 生成小分子的烷烃及环烷 芳烃 b 两环以上的环烷烃 发生异构 开环裂解 最终生成单环环烷烃及较小分子的烷烃 c 单环芳烃 环烷烃比较稳定 不易开环 主要是断侧链或侧链异构 并富积在石脑油中 d 烷烃异构 裂化同时进行 反应生成物中的异构烃含量 一般超过其热力学平衡值 e 烷烃的加氢裂化在其正碳离子的 位处断链 很少生成 C3 以下的低分子烃 加氢裂化的液体产品 O H2 C4H10 H2O RCRC H2 CC R CRCCC RCRCCC H2 RCRC H2 RCRC Q 加氢裂化操作规程 12 收率高 f 非烃化合物基本上完全转化 烯烃也基本全部饱和 加氢裂化的产品质量好 5 1 2 25 1 2 2 烃类的加氢裂化反应烃类的加氢裂化反应 a 烷烃 烯烃的反应 裂化反应 烷烃 烯烃生成分子更小的烷烃 CnH2n 2 H2 CmH2m 2 C c m H2 n m 2 CnH2n 2H2 CmH2m 2 C c m H2 n m 2 异构化反应 在加氢裂化过程 烷烃均发生异构化反应 从而使产物中异构烃与正构烃的比值较高 此类反应与催化剂上加氢活性与酸性活性有关 如催化剂酸性活性强 反应异构化程度高 加氢活性强 异构化则低 环化反应 烷烃 烯烃会发生部分环化而生成环烷烃 b 环烷烃的反应 环烷烃在加氢裂化催化剂上的反应主要是脱烷基 六员环的异构和开环反应 环烷正碳离子比烷烃的 正碳离子裂化困难 只有在苛刻的条件下 环烷正碳离子才发生 键断裂 带长侧链的单环环烷烃主要发生断链反应 不带长链后 先异构化转化为比原有碳原子少的环烷烃后 断环成为相应碳原子的烷烃 环烷烃加氢裂化的两个基本特性 大量异构化先于 键断裂 环内的 C C 键断裂慢 c 芳烃的反应 在裂化段 单环芳烃和断环环烷烃多 芳烃易发生侧链断裂 同时发生芳香环被加氢饱和 多环芳烃很快被部分加氢成为双环烷基苯类 易于开裂成为芳烃的侧链 然后侧链再断裂 直至生成 较小分子的单环芳烃 多环烷烃也易发生开环反应生成单环烷烃 单环烷烃加氢裂化成烷烃的相对反应数率仅 0 2 基本是加氢 开环 脱烷基 在侧链的单环环烷烃 或单环芳烃易发生侧链断裂反应 5 1 2 35 1 2 3 烃类的异构化反应烃类的异构化反应 异构化反应对加氢裂化加氢裂化最终产品的质量有着重要的影响 可明显改善汽油的辛烷值和柴油 润滑油的低温性能 a 烷烃的加氢异构化 在双功能催化剂上的烷烃异构化反应是通过正碳离子反应机理进行的 异构化本身是正碳离子链反应 的一部分 该反应包括链引发 正碳离子异构化和链传播 链传播是指烷基正碳离子与原料正烷烃分子之 间的反应 负氢离子从原料正烷烃分子中转移到异构烷基正碳离子 后者变成异构烷烃 而原料的正构烷 烃变成正构烷基正碳离子 并在酸性位上继续进行正碳离子的异构化反应 于是导致烷烃异构化的正碳离 子链反应得以传播下处 低温有利于异构化反应 压力对异构化的化学平衡影响很小 b 环烷烃的加氢异构化 在双功能催化剂上主要是五 六员环烷烃之间的相互转化 烷基侧链的异构烷基在环上的迁移和烷基 数目的变化 环上侧链减少及环碳原子数减少的异构化反应为吸热反应 但热效应很小 平衡常数也不大 c 烷基芳烃异构化 主要有烷烃侧链在芳环上的迁移和侧链数目及结构的变化等 支链减少的烷基苯异构化反应是吸热反应 5 25 2 蒸馏原理蒸馏原理 蒸馏是将一个液体混合物加热 使它完全或部分汽化 并将其气体全部或部分冷凝的过程 这种汽化 与冷凝的方式也可以重复多次进行 这样 得到冷凝液的组成与原料油混合物有一定差别 从而实现混合 物的分离与提纯 加氢裂化装置的分馏部分就是利用反应生成物中各组分相对挥发度的不同而将其分离为 不同馏分的 反应生成油经过加热后依次进入各分馏塔内 在塔内气相由下而上 液相由上而下 气 液 充分接触 进行传质和传热 液相中轻组分向气相扩散 气相中重组分向液相扩散 从而实现轻重组分的 分离 在塔的不同部位开出几条侧线抽出口 就可以得到不同组成的馏分 产品 5 35 3 吸收原理吸收原理 利用不同组分在特定溶剂中溶解度的不同进行组分分离的过程 即吸收 吸收是一物理过程 就其过 程而言 高压低温有利于吸收的进行 实际操作中也是依据此原理进行生产操作 6 6 工艺流程概述工艺流程概述 全装置工艺流程按反应系统 含轻烃吸收 低分气脱硫 分馏系统 机组系统 含 PSA 系统 进行 加氢裂化操作规程 13 描述 6 16 1 反应系统流程反应系统流程 减压蜡油由工厂罐区送入装置经原料升压泵 P1027 A B 后 和从二丙烷罐区直接送下来的轻脱沥 青油混合 在给定的流量和混合比例下原料油缓冲罐 V1002 液面串级控制下 经原料油脱水罐 V1001 脱水后 与分馏部分来的循环油混合 通过原料油过滤器 FI1001 除去原料中大于 25 微米的颗粒 进 入原料油缓冲罐 V1002 V1002 由燃料气保护 使原料油不接触空气 自原料油缓冲罐 V1002 出来的原料油经加氢进料泵 P1001A B 升压后 在流量控制下与混合氢混合 依次经热高分气 混合进料换热器 E1002 反应流出物 混合进料换热器 E1001A B 反应进料加热炉 F1001 加热至反应所需温度后进入加氢精制反应器 R1001 R1001 设三个催化剂床层 床层间设急冷 氢注入设施 R1001 反应流出物进入加氢裂化反应器 R1002 进行加氢裂化反应 两个反应器之间设急冷 氢注入点 R1002 设四个催化剂床层 床层间设急冷氢注入设施 R1001 反应流出物设有精制油取样装置 用于精制油氮含量监控取样 由反应器 R1002 出来的反应流出物经反应流出物 混合进料换热器 E1001 的管程 与混合原料油换热 以尽量回收热量 在原料油一侧设有调节换热器管程出口温度的旁路控制 紧急情况下可快速的降低反应 器的入口温度 换热后反应流出物温度降至 250 进入热高压分离器 V1003 热高分气体经热高分气 混合进料换热器 E1002 换热后 再经热高分气空冷器 A1001 冷至 49 进入冷高压分离器 V1004 为了防止热高分气在冷却过程中析出铵盐堵塞管路和设备 通过注水泵 P1002A B 将脱盐水注入 A1001 上游管线 也可根据生产情况 在热高分顶和热低分气冷却器 E1003 前进行间歇注水 冷却后的热高 分气在 V1004 中进行油 气 水三相分离 自 V1004 底部出来的油相在 V1004 液位控制下进入冷低压分离 器 V1006 自 V1003 底部出来的热高分油在 V1003 液位控制下进入热低压分离器 V1005 热低分气气 相与冷高分油混合后 经热低分气冷却器 E1003 冷却到 40 进入冷低压分离器 V1006 自 V1005 底 部出来的热低分油进入分馏部分的脱丁烷塔第 29 层塔盘 自 V1006 底部出来的冷低分油分成两路 一路 作为轻烃吸收塔 T1011 的吸收油 吸收完轻烃的富吸收油品由 T 1011 的塔底泵 P 1016 再打回进冷低 分油的进脱丁烷塔线 依次经冷低分油 柴油换热器 E1004 冷低分油 减一线换热器 E1005A B 冷 低分油 减二线换热器 E1014 和冷低分油 减底油换热器 E1015 分别与柴油 减一线油 减二线油 和减底油换热后进入脱丁烷塔第 22 层塔盘 V1004 底部排出的含硫污水 V1006 底部排出的含硫污水及分 馏部分 V1007 V1008 排出的含硫污水合并 送至装置外 V1006 气相先进入低分气缓冲罐 V1022 后 进入低分气脱硫塔 T1010 底部 脱硫使用的贫胺液 由干气脱硫装置提供 外来贫胺液与柴油在套管换热器 E1024 换热后 进入缓冲罐 V1024 经贫胺 液泵 P1017 A B 加压后 进入低分气脱硫塔 T1010 上部 T1010 内装三层填料 贫胺液与低分气在 填料塔内逆流接触 脱除低分气中的硫化氢 塔顶脱硫低分气在压控条件下去 PSA 装置 塔底富胺液靠自 压返回干气脱硫装置再生后 返回加氢裂化装置循环使用 轻烃吸收塔 T1011 内装两层填料 来自脱丁烷塔 脱乙烷塔的两股塔顶气混合后进入塔底空间 来自反应部分的冷低分油作为吸收油进入塔顶空间 在填料内进行汽液接触 完成吸收过程 塔顶气体在 压力控制下去装置外脱硫 塔底富吸收油经富吸收油泵 P1016A B 升压后与冷低分油混合进入脱丁烷塔 6 26 2 分馏系统流程分馏系统流程 自反应部分来的热低分油和换热后的冷低分油分别进入脱丁烷塔 T1001 第 28 22 层塔盘 T1001 共有 40 层浮阀塔盘 塔顶气经脱丁烷塔顶空冷器 A1002 脱丁烷塔顶后冷器 E1009 冷却至 40 后进 入脱丁烷塔顶回流罐 V1007 进行油 水 气三相分离 罐中分离出的塔顶干气在压力控制下至轻烃吸 收塔 T1011 V1007 的油相分两路 一路经脱丁烷塔顶回流泵 P1003A B 升压后在流量和塔顶温度串 级控制下作为 T1001 回流 另一路经脱乙烷塔进料泵 P1004A B 升压后在 V1007 液位和流量串级控制 下进入脱乙烷塔 T1002 的第二段填料上部 V1007 分水包排出的含硫污水与反应部分含硫污水一起排出 装置 脱丁烷塔底油在流量及 T1001 液位控制下作为常压塔 T1003 的进料 T1001 热量由塔底重沸炉 F1002 提供 脱丁烷塔底油经脱丁烷塔底重沸炉泵 P1006A B 升压后分两路在流量控制下进入 F1002 加热后返回到 T1001 底部 F1002 的出口温度由调节 F1002 燃料气量来控制 脱乙烷塔 T1002 设置 3 段散堆填料 塔顶气相经脱乙烷塔顶冷凝冷却器 E1010 冷却至 40 后 进入脱乙烷塔顶回流罐 V1008 V1008 的压力通过调节塔顶气的排出量来控制 塔顶气体去轻烃吸收塔 T1011 回收液态烃 V1008 液体经脱乙烷塔顶回流泵 P1005A B 升压后全部作为塔顶回流 脱乙烷塔 采用重沸器 E 1013 汽提 汽提热源为航煤 塔底物流经液化石油气冷却器 E1016 冷却至 40 作为 液化气送出装置 脱丁烷塔底油分四路在流量控制下进入常压塔进料加热炉 F1003 加热至 350 进入 T1003 第 53 加氢裂化操作规程 14 层塔盘 T1003 设置 60 层浮阀塔盘 炉出口的温度由调节 F1003 燃料气量来控制 塔顶气相经常压塔顶空 冷器 A1003 冷却至 54 后进入常压塔顶回流罐 V1009 V1009 的压力通过调节燃料气的进入或排出 量来控制 从而使 T1003 的操作压力恒定 由 V1009 排出的低压燃料气体引至火炬系统 由 V1009 底部抽 出的塔顶液经常压塔顶回流泵 P1007A B 升压后在流量和塔顶温度串级控制下作为 T1003 的塔顶回流 V 1009 内多余的油品经轻石脑油泵 P 1026 升压后经轻石脑油冷却器 E1011 冷却至 40 在流量及 V1009 液位控制下作为轻石脑油产品出装置 V1009 分水包排出的污水进入装置内的含油污水系统 重石脑油馏份自 T1003 第 15 块板抽出 自流进入有 10 块浮阀塔盘的重石脑油汽提塔 T1004 该 塔的进料流率由塔底液位来控制 T1004 顶油气返回到 T1003 第 14 块塔板 T1004 热量由重石脑油汽提塔 底重沸器 E1007 提供 其热源为航煤 重沸器的换热量由热源的旁路和进口调节阀控制 汽提后的重 石脑油产品由 T1004 底抽出 经重石脑油泵 P1008A B 升压后经重石脑油空冷器 A1004 冷却至 60 再进重石脑油冷却器 E1012 冷却至 40 后在流量控制下送出装置 航煤馏份自 T1003 第 29 块板抽出 自流进入有 10 块浮阀塔盘的航煤汽提塔 T1005 该塔的进料 流率由塔底液位来控制 T1005 顶油气返回到 T1003 第 27 块塔板 T1005 热量由航煤汽提塔底重沸器 E1008 提供 其热源为常压塔底循环油 重沸器的换热量由热源的旁路和进口调节阀控制 汽提后的 航煤产品由 T1005 底抽出 经航煤泵 P1009A B 升压后依次作为重石脑油汽提塔 脱乙烷塔的重沸热源 再经航煤空冷器 A1005 冷却至 60 再进航煤冷却器 E1006 冷却至 45 后在流量控制下送出装置 柴油馏份自 T1003 第 43 块板抽出 一路自流进入有 10 块浮阀塔盘的柴油汽提塔 T1006 该塔的 进料流率由塔底液位来控制 T1006 顶油气返回到 T1003 第 41 块塔板 T1006 塔底用 1 0MPa 过热蒸汽汽 提 汽提后的柴油产品由 T1006 底抽出 经柴油泵 P1010A B 升压后经冷低分油 柴油换热器 E1004 换热至 120 再经贫胺液加热换热器 E1024 后柴油空冷器 A1006 冷却至 50 后在流量控制下送出 装置 另一路经中段回流泵 P1025 A B 去蒸汽发生器 E1022 产 1 0MPa 后返回 T1003 第 41 层塔板 上 做为中段的回流 T1003 塔底用 1 0MPa 过热蒸汽汽提 T1003 塔底油经尾油泵 P1011A B 升压后分两路 一路在流 量和塔底液位的串级控制下作为航煤汽提塔重沸器 E1008 热源 降温后作为循环油循环至反应部分原 料过滤器 FT 1001 的入口 另一路在 T1003 底液位控制下分成两股进入减压塔进料加热炉 F1004 为了降低加热炉出口温度和炉管内油气分压 在炉管的适当部位注入蒸汽 注汽后的炉管适当扩径 加热 炉出口温度由调节燃料气量来控制 经加热炉升温至 375 进入减压塔 T1007 第 4 段规整填料下 为了降低闪蒸段压力 提高拔出率 T1007 精馏段全部采用规整填料 以保证闪蒸段压力 70mmHg 提馏段采用 ZUPAC2 0 规整填料约 2 5 米 塔顶气经减顶预冷器 E1022 A B 进行部分冷凝冷却 凝液进 入减顶油水分离罐 V1010 气体进入减顶一级抽空器 EJ1002 塔顶负压 40 mmHg 由 EJ1002 及后部抽 空器来保持 EJ1002 用低压蒸汽 1 0MPa 作动力 EJ1002 出来的水蒸汽和不凝气进入减顶一级抽空冷 却器 E1017 进行部分冷凝冷却 凝液进入 V1010 气体进入减顶二级抽空器 EJ1003 EJ1003 仍用低 压蒸汽 1 0MPa 作动力 EJ1003 出口气体进入减顶二级抽空冷却器 E1018 进行部分冷凝冷却 凝液 进入 V1010 气体至常压塔进料加热炉 F1003 低压火嘴燃掉 以免污染大气 V1010 内少量污油由罐液位 控制 通过减顶污油泵 P1018 自启动把油间断排至污油总管 V1010 中冷凝水在界位控制下进入装置内 含油污水系统 乙烯料自 T1007 塔顶第 1 段填料下部的集油箱抽出 经乙烯料泵 P1012A B 升压 经过减顶空冷器 A1007 冷却至 70 后 分成两路 一路大部分乙烯料馏份在塔顶温度和流量串级控制下作为塔顶回流 以控制塔顶温度 另一路 作为乙烯料产品在设定的流量和第 1 段填料下部集油箱液位串级控制下送出装 置 减一线馏分自 T1007 塔顶第 2 段填料下部的集油箱抽出 自流进入减一线汽提塔 T1008 T1008 采用 ZUPAC2 0 规整填料约 2 5 米 该塔的进料流率由第 2 段填料下部集油箱液位控制 T1008 塔顶油气返 回到 T1007 第 2 段填料下部 T1008 塔底用 1 0MPa 过热蒸汽汽提 经汽提的减一线馏分由减一线汽提塔底 泵 P1013A B 升压后经减一线油 冷低分油换热器 E1005 A B 换热至 120 再经减一线空冷器 A1008 冷却至 70 在设定的流量和 T1008 塔底液位串级控制下作为轻质润滑油料送出装置 减二线馏分自 T1007 塔顶第 3 段填料下部的集油箱抽出 自流进入减二线汽提塔 T1009 T1009 采用 ZUPAC2 0 规整填料约 2 5 米 该塔的进料流率由第 3 段填料下部集油箱液位控制 T1009 塔顶油气返 回到 T1007 第 3 段填料下部 T1009 塔底用 1 0MPa 过热蒸汽汽提 经汽提的减二线馏分由减二线汽提塔底 泵 P1014A B 升压后经冷低分油 减二线油换热器 E1014 换热至 160 再经减二线空冷器 A1009 冷却至 70 在设定的流量和 T1009 塔底液位串级控制下作为中质润滑油料送出装置 T1007 塔底用 1 0MPa 过热蒸汽汽提 T1007 塔底油经减底油泵 P1015A B 升压后 经冷低分油 减底油换热器 E1015 换热至 175 再经减底油空冷器 A1010 冷却至 70 在塔底液位和流量的串级 加氢裂化操作规程 15 控制下作为重质润滑油