加氢工艺培训教材

1、加氢工艺培训教材近年来山于国家对汽柴油等石化产品的质量要求越来越高，而原料的性质越来越 差，传统的油品加工工艺越来越难以满足要求。美国DuPont公司IsoTherming加氢新 工艺，使用新型加氢反应系统，投资成本和操作费用较低。该工艺通过先用氢气使混 合进料和先前已被加氢处理的液体循环物流处于氢饱和状态，混合进料和循环物流和 反应所需的全部氢气一起进入催化剂床层。当氢气呈液相以溶解氢形式进入反应器 时，整个反应只受内在反应速率（催化剂的有效因素和实际反应速率）的控制。加氢 时，发生的绝大多数反应为高放热反应。被处理过的流体循环物流不仅可向反应提供 大量溶解氢，还可以作为热载体，有助于吸收反

2、应热量，使反应器在更为等温的模式 中运行，同时该技术还可大大减少催化剂的结焦现象。1加氢技术简介1加氢的作用：1）脱除原料油中的S、N、重金属等组分，为后续装置做好准备；2）降低原料油中胶质，残炭值，提高后续装置加工量、产品收率；3）对催化柴油，焦化柴油，直镭柴油等产品进行精制以提高质量；4）使油品中的芳烧饱和，降低油品密度；1.2加氢的种类：1、石脑油加氢通过加氢使得S含量0. 5ppm、X含量0. 5ppm石脑油加氢的约束条件:1）反应床层温度不得高于350C；2）硅含量需严格控制，以防催化剂中毒；3）控制U申的含量；4）辛烷值损失要尽量少；5）注意控制压力降，不能过大。2、煤油加氢通过加

3、氢改善煤油烟点；降硫醇含量；降酸度、环烷炷含量。煤油加氢的约束条件：1）温度控制合适，温度过高会使煤油颜色加深，烟点上升；2）采用钻钮催化剂。3、柴油加氢通过加氢使产品质量得以改进，生产产品低硫柴油和超低硫柴油；同时使柴油中 的芳桂饱和，改善柴油色泽，稳定性；脱蜡，改善柴油凝固点。柴油加氢的约束条件：1）温度限制，随着催化剂活性的降低，为保证产品质量需提高进料油品的温度，但进料温度过高催化剂乂易结焦；2）反应床层温度过高会影响柴油色度；3）压力降不能过大。4、催化原料预处理通过加氢对催化原料脱S,脱匚降原料油密度，降残炭，使芳炷饱和。约束条件：1）反应床层温度，影响反应速率；2）重金属含量过高

4、，会使催化剂中毒；3）压力降过高会影响操作。2加氢技术的发展加氢技术可分为三个阶段：第一阶段为1940 1970年，以提高产率为主，渣油转化技术；第二阶段为1980 2010年，对产品质量要求逐渐提高，以清洁环保为主。第三阶段为2020以后，针对能源紧缺，需将更多重油转化为产品。为能源 充分 利用阶段。3 DuPont IsoTherming 力 口氢1 IsoTherming 加氢工艺IsoTherming油品加氢改质工艺分原料预处理部分，加氢反应部分，热、冷低分部分，分憎部分，新氢压缩机部分等。原料预处理部分：混合原料（包括焦化蜡油、焦化柴油、直憾柴油、催化柴油） 先进入进料过滤器过滤，然

5、后与低硫柴油换热后进入原料缓冲罐，原料进入缓冲罐前 腰控制好温度在150C以下，以防结焦，然后曲进料泵将原料抽出送往后续工段。加氢反应部分：保护床控制总体原则要确保进入床层的液体处于氢饱和状态，可 采取以下措施：（1）每个床层上都要保证一定液位，淹没催化剂；（2）释放气的流 量控制至最小且为固定值，确保有连续的气相不断从反应器床层往外排，确保有氢气 逸出，从而保证油品处于氢饱和状态。反应器床层的液位通过注氢量来控制，液位高 时，加大氢气量，可将液位压下去。热、冷低分部分：主要为热低压分离罐、冷低压分离罐。由于反应过程中有钱盐 生成，会对设备造成腐蚀，因此在油品进冷低压分离器前注水，以洗去镀盐。

6、分镭部分：山热低压分离器底抽出的油进入分憎进料加热炉，然后进入分憎 塔底 部（28层）然后通过分憾工艺分离出各组分。新氢压缩机部分：由进出口分液罐、中间冷却器、往复压缩机组成。制氢装置来 的氢气进入压缩机入口分液罐后，由压缩机升压后送入反应系统。2关键设备介绍（1）、反应器1）反应器关键参数为反应温度、压力及催化剂体积；2）反应器床层数量与氢耗、氢气的溶解度、反应器床层压降有关，同时受加氢 循环泵的相关参数（扬程、流量等）限制。（2）、反应器循环泵反应器循环泵LI的：1）是将溶解有氢气的反应产物循环带入反应器中；2）吸收反应热，使反应器床层温度比传统模式低，生焦量下降。因此泵的可靠性要求高、无

7、泄漏，一般采用高温屏蔽泵以提高整个装置的安全 性。3与传统加氢工艺的比较该套工艺称为等温加氢，因反应热被循环的液体吸收，温升较低，接近等温而得 名。传统工艺靠循环氢压缩机和新氢压缩机提供氢源，在反应器中有气液两相存在， 有H2从气相到液相的传质过程，同时反应产物H2S从液相传质到气相中。而该套工 艺不同于传统技术，采用液相循环。整个反应器为全液相，氢气溶解于油中，少了气 液相的传质过程，没有传质阻力。因此反应器体积相对较小，同时省去了很多高压设 备。热高分、）令高分分别由热低分、）令低分代替，用循环油泵代替了循环氢压缩机， 取消了部分高压换热器，大大降低了投资成本。4化学反应原理1加氢反应原理

8、利用H2把不饱和键饱和、将C-S、C-N键断开变成H2S、NH3及将C-C键断 开，把大分子变成小分子。2反应分类（1）希望发生的反应（正反应）1）脱硫反应；2）脱氮反应；3）脱氧反应；4）脱卤素反应；5）脱金属反应；6）加氢饱和反应（芳桂饱和可提高十六烷值，芳桂开环及支键断开可降低油品密 度）；7）深度有限的裂化反应。（2）不希望发生的反应（副反应）1）过度裂化（如石脑油变瓦斯）。过度裂化床层温度不好控制；2）结焦反应。减少催化剂使用寿命，床层压降上升。3原料的性质原料的性质主要表现在以下儿个方面：1）憎程；2）硫含量；3）氮含量；4）密 度；5）芳桂；6）重金属；7）辛烷值。（1）镭程原料

9、干点高，分子量大，API下降，密度增大，硫化物含量多，重金属含量高（特别是蜡油），催化剂更易中毒，同时加工过程中产品的颜色加深，易产生焦炭，主 要是其中不饱和物高，在有氧条件下很快氧化成胶质，使颜色加深。原料干点增加达一定程度后，干点仅上升一点，其中的硫化物的复杂程度却增加 很多，加工难度也相应增大儿倍。（2）硫含量原料中硫的种类的关系如下表:序号类别沸点C相对反应速度1硫醇169 3361202硫&迷92 198603吩84 18334苯并吩221 43015二苯并吩332 6301注：相对反应速度是以4为基准。越复杂的硫化物因难于接触到活性中心，需要更多的催化剂及反应空速来脱除， 加工难度

10、大。原料中芳炷含量大，十六烷值低，硫化物脱除也相对困难。汽油、煤油、柴油中硫化物的脱除难易程度为汽油v煤油v柴油。硫化物含量高 并非都难脱除，主要取决于其中难于脱除的硫化物的多少，即脱硫转化率与硫的结构有 很大关系。（3）氮含量催化剂为酸性活性中心，氮更易于吸附并占据活性中心。在此惜况下，硫化物脱 除较困难。一般需将氮脱除到一定程度以利于硫的脱除。原料中的氮含量增加，若要得到相同质量的产品，则反应温度需上调。一般氮含 量小于400ppm时，温度上调幅度较大；大于400ppm时则温度上调较缓慢。（4）残炭残炭越高，加氢难度越大。（5）重金属重金属会造成催化剂永久失活，装置设置预加氢反应器主要是吸

11、附重金属，对主 催化剂进行保护。一般情况下，主催化剂中金属含量超过总量的2 3%便不可再生。（6）芳炷原料原料中芳烧含量分布悄况如下表所示：芳桂含量山上表可知，催化柴油加氢精制氢消耗的氢气最大，且双环与三环芳炷加氢饱和 易于单环芳桂。通常情况下，芳桂饱和过程中其含量与反应温度呈抛物线形，存在一个 饱和的最低温度，当反应温度低于该温度时，原料中芳桂含量随温度的上升逐渐下降， 反之则上升。总之，原料性质的相对性对操作的影响可归纳为干点增加、芳炷含量增加、不饱 和桂含量增加、氮含量增加，操作难度均会增大。但是硫含量增加，操作难度是否增大 取决于其中难于脱除的硫化物的含量是否增加。5催化剂1新老催化剂

12、比较老式催化剂挂硫低、活性低、有效成份二硫化钮分散高；新型催化剂挂硫高，活 性高，有效成份分散低。2催化剂活化催化剂一般都是氧化态的，需进行硫化，即活化，才能起到作用。硫化过程不好， 活性可能就不高，不过完全硫化也是相对的。将催化剂活化可采用硫化氢、含硫原料或活化剂顷DMDS、TNPS、DMS）。也 有已硫化好的催化剂，方便简单。但一般不采用此种催化剂，若存放不当，易自然，比 较危险。3催化剂装填为确保床层压降不至于太大，催化剂装填为分级装填，包括稀相装填和密相装填。 稀相装填为瓷球的装填。瓷球主要起保护催化剂并过滤固体颗粒的作用，装填方式为不 同粒径瓷球分层平铺，相对松散。密相装填为催化剂的装填。催化剂入装填器漏斗，底 部山旋转器带动分布管旋转进入反应器内，旋转速度与催化剂粒径大小，反应器直径大 小有关，旋转速度过大或过小都会造成催化剂装填不均匀，影响反应过程，使反应器内 各部分催化剂失效不同步。密相装填并非一次性装填到位，装填一部分后需测量是否均 匀，再继续装填。4催化剂的选择1、催化剂的选择取决于原料性质及产品的质量要求。2、评价催化剂的好坏可从以下儿方面进行：1）活性。衡量反应速率；2）选择性。 正