第七章--加氢精制装置

西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论1加氢技术西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论2加氢工艺技术通常涉及加氢精制、加氢处理和加氢裂化三个概念;加氢精制一般是指对某些不能满足使用要求的石油产品通过加氢工艺进行再加工，使之达到规定的性能指标；加氢处理是指对于那些劣质的重油或渣油利用加氢技术进行预处理，主要为了得到易于进行其他二次加工过程的原料，同时获得部分较高质量的轻质油品(这一过程也可叫作加氢精制)；西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论3加氢裂化工艺是重要的重油轻质化加工手段，它是以重油或渣油为原料，在一定的温度、压力和有氢气存在的条件下进行加氢裂化反应，获得最大数量(转化率可达90％以上)和较高质量的轻质油品;日常习惯的说法并不很严格，有时将三种工艺过程统称为催化加氢，甚至简称为“加氢”。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论4第八章加氢精制装置HydrogenRefiningUnit西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论5加氢精制工艺是各种油品在氢压力下进行催化改质的一个统称。它是指在一定的温度和压力、有催化剂和氢气存在的条件下，使油品中的各类非烃化合物发生氢解反应，进而从油品中脱除，以达到精制油品的目的。加氢精制主要用于油品的精制，其主要目的是通过精制来改善油品的使用性能。第一节概述西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论6加氢精制的优点是：（1）原料的范围广，产品灵活性大。可处理一次加工或二次加工得到的汽油、喷气燃料、柴油等，也可处理催化裂化原料、重油或渣油等。（2）液体产品收率高，质量好（安定性好、无腐蚀性）。因此，加氢精制已成为炼油厂中广泛采用的加工过程，也正在取代其他类型的油品精制方法。此外，由于催化重整工艺的发展，可提供大量的副产氢气，为发展加氢精制工艺创造了有利条件。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论7目前我国加氢精制技术主要用于：二次加工汽油和柴油的精制，例如用于改善焦化柴油的颜色和安定性；提高渣油催化裂化柴油的安定性和十六烷值；从焦化汽油制取乙烯原料或催化重整原料。某些原油直馏产品的改质和劣质渣油的预处理，如直馏喷气燃料通过加氢精制提高烟点；减压渣油经加氢预处理，脱除大部分的沥青质和金属，可直接作为催化裂化原料。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论8一、加氢精制的主要化学反应通过加氢精制可使原料油品中烯烃饱和，并脱除其中硫、氧、氮及金属杂质等有害组分。其主要反应包括：1.脱硫生成硫化氢，如：RSR+2H2—2RH+H2S2.脱氮，生成氨(NH3)，如：西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论93.脱氧，生成H2O，如：4.烯烃加氢饱和：在各类烃中，烷烃和环烷烃很少发生反应，而烯烃、二烯烃加氢后生成烷烃。5.加氢脱金属：几乎所有的金属有机化合物在加氢精制条件下都被加氢和分解，生成的金属沉积在催化剂表面上，会造成催化剂的活性下降，并导致床层压降升高。所以加氢精制催化剂要周期性地进行更换。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论10（一）反应操作温度加氢反应是放热反应，需通过限制最高反应温度以限制催化剂上的结焦量和防止产生裂化反应。在正常情况下为：处理直馏汽油馏分和中间馏分油为340～370℃；处理裂化原料油和重馏油为380～420℃；处理润滑油为300～350℃。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论11（二）反应操作压力根据原料油性质，催化剂性能和对生成油的要求不同，压力可在很大范围内变动。目前氢分压多数情况约为6．37MPa，折换成装置操作压力(指反应器内)约为7．85MPa。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论12二、氢气的来源与质量要求加氢精制装置需要供给氢气。氢气来源一般有两种：一是利用催化重整的副产物——氢气，二是采用制氢装置生产的氢气。加氢精制工艺耗氢量要比同样规模的加氢裂化少。在加氢精制装置中有大量的氢气进行循环使用，叫做循环氢。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论13氢的纯度越高，对加氢反应越有利；同时可减少催化剂上的积炭，延长催化剂的使用期限。因此，一般要求循环氢的纯度不小于65％(体)，新氢的纯度不小于70％。氢气中常含有少量的杂质气体，如氧、氯、一氧化碳、二氧化碳以及甲烷等，它们对加氢精制反应和催化剂是不利的，必须限制其含量。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论14第二节加氢精制工艺流程加氢精制的工艺过程多种多样，按加工原料的轻重和目的产品的不同，可分为汽油、煤油、柴油和润滑油等馏分油的加氢精制，其中包括直馏馏分和二次加工产物，此外，还有渣油的加氢脱硫。加氢精制的工艺流程虽因原料不同和加工目的不同而有所区别，但其化学反应的基本原理是相同的。因此，各种石油馏分加氢精制的原理、工艺流程原则上没有明显的区别。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论15如图所示，加氢精制的工艺流程一般包括反应系统、生成油换热、冷却、分离系统和循环氢系统三部分。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论16一、反应系统原料油与新氢、循环氢混合，并与反应产物换热后，以气液混相状态进入加热炉（这种方式称炉前混氢），加热至反应温度进入反应器。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论17反应器进料可以是气相(精制汽油时)，也可以是气液混相(精制柴油或比柴油更重的油品时)。反应器内的催化剂一般是分层填装，以利于注冷氢来控制反应温度。循环氢与油料混合物通过每段催化剂床层进行加氢反应。为什么？西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论18二、生成油换热、冷却、分离系统反应产物从反应器的底部出来，经过换热、冷却后，进入高压分离器。在冷却器前要向产物中注入高压洗涤水，以溶解反应生成的氨和部分硫化氢。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论19反应产物在高压分离器中进行油气分离，分出的气体是循环氢，其中除了主要成分氢外，还有少量的气态烃(不凝气)和未溶于水的硫化氢；分出的液体产物是加氢生成油，其中也溶解有少量的气态烃和硫化氢；生成油经过减压再进入低压分离器进一步分离出气态烃等组分，产品去分馏系统分离成合格产品。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论20三、循环氢系统从高压分离器分出的循环氢经储罐及循环氢压缩机后，小部分(约30％)直接进入反应器作冷氢，其余大部分送去与原料油混合，在装置中循环使用。为了保证循环氢的纯度，避免硫化氢在系统中积累，常用硫化氢回收系统。一般用乙醇胺吸收除去硫化氢，富液(吸收液)再生循环使用，解吸出来的硫化氢送到制硫装置回收硫磺，净化后的氢气循环使用。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论211.换热、炉后混氢进入反应器。2.在反应器催化剂床层反应，硫、氧、氮和金属化合物等即变为易于除掉的物质(通过加氢变为硫化氢、水及氨等)，烯烃同时被饱和。3.加氢生成油经过换热和水冷后依次进入高压，低压分离器。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论22从低压分离器来的加氢生成油与汽提过的加氢生成油换热，并进入加热炉加热，然后进入汽提塔，其作用是把残留在油中的气体及轻馏分汽提掉。汽提塔底出来的生成油经过换热和水冷却后，为加氢精制产品。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论23循环氢脱硫部分原料气自吸收塔底部进入，和来自吸收塔上部下来的贫液溶剂(乙醇胺液)相遇将H2S吸收。吸收塔底部的富液(乙醇氨液)进入溶剂再生塔再生，酸气(H2S)由再生塔顶部出来，经冷却去制硫装置，底部乙醇氨溶液循环使用。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论24第三节设备制造时用材的注意事项（自学）在湿H2S环境下，为防止产生应力腐蚀开裂，设备制造时应满足下列要求：（1）设备制造完毕后，应进行焊后热处理，控制焊缝和热影响区的硬度HB≤200。（2）当采用埋弧自动焊时，不得用陶瓷型焊剂，必须用熔融型焊剂。西南石油大学2020/2/24石油化工过程系统概论25本章重点1.加氢精制的优点有哪些？2.加氢精制的作用是什么？3.加氢精制的反应包括哪些？4.加氢精制的H2来源主要有哪几种？5.为什么要限制加氢反应最高反应温度？6.加氢精制装置工艺流程主要包括哪几个系统？7.为什么要设置循环氢脱硫？8.加氢精制hydrogenrefining