加氢工艺原理与操作

中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作加氢精制装置工艺原理与操作刘玉庆Liuyuqing中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作内容一、加氢精制原理二、加氢精制化学反应三、影响加氢精制反应的主要因素四、工艺原理与装置流程原则图五、工艺操作条件中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作第一部分加氢精制原理中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作一、加氢精制原理加氢精制是油品在一定温度、氢分压和催化剂存在的条件下进行的烯烃和芳烃加氢饱和、脱氧、脱硫、脱氮等化学反应，从而改善油品的贮存安定性、颜色、气味、粘温性能、燃烧性能等指标。中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作第二部分加氢精制化学反应中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作二、加氢精制化学反应加氢精制进行的化学反应主要包括：烯烃和芳烃加氢饱和；含氧、硫、氮非烃类化合物的加氢分解，少量芳烃的开环、断链和缩合反应。如：CmH2m+2—→Cm－nH2(m－n)＋2＋CnH2n烷烃烷烃烯烃CnH2n＋H2—→CnH2n+2烯烃烷烃芳烃加氢：＋3H2-→苯环已烷中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作含氮化合物的加氢：＋4H2－→CH3－CH2－CH2－CH3＋NH3吡咯丁烷+4H2－→+NH3NNH2苯胺环已烷中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作含硫化合物的加氢：RSH＋H2－→RH＋H2S硫醇烷烃RSR`＋2H2－→R`H＋RH＋H2S硫醚烷烃烷烃中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作含氧化合物的加氢：＋H2－→＋H2O苯酚苯环已烷苯进一步反应生成环已烷OH中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作第三部分影响加氢精制反应的主要因素中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作三、影响加氢精制反应的主要因素影响加氢精制反应的主要因素有：温度、压力、空速、氢油比、催化剂的使用性能以及原料油性质等。中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作温度：提高反应温度可以加快反应速度，促进加氢反应进行，从而降低油品中杂质的含量。但温度过高会引起裂解反应，降低产品收率并加快催化剂积炭，损失催化剂的活性。反应温度的高低主要取决于催化剂的使用性能与原料油性质。新的催化剂活性强，初始反应温度较低，但随着催化剂使用时间延长，活性下降，则需要提高反应温度来达到产品质量要求，轻质油品比重质油品所需反应温度低。1.温度中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作2.压力压力：主要是指氢分压，氢分压越高对加氢反应越有利，可以增加加氢深度，有利于杂质的脱除以及抑制催化剂积炭的沉积，但压力越高，对设备材质要求也越高，因此压力的提高是有一定限制的。在加氢精制生产过程中采用工业氢与循环氢混合方法，通过调节循环氢纯度来改变氢分压。加氢精制装置工艺原理与操作3.空速空速：指单位时间内通过单位体积催化剂的物料体积数。空速越高则装置生产能力越大，但反应物料在反应中停留时间越短，不利于反应的完全进行，产品质量受到影响。如空速过低，则生产能力降低，在反应器中停留时间过长会增加裂解导致产品收率降低，催化剂上易积碳。所以空速是有一定限制的，它受到原料油性质、催化剂使用性能、产品质量要求等因素限制，不能随便提高或降低。加氢精制装置工艺原理与操作4.氢油比氢油比：是指在标准状况下纯氢气体积与原料油体积之比。当其它条件确定时，增大氢油比可以提高加氢反应速度，抑制催化剂积炭以及有利于反应热的导出。如果氢油比过大则减少了原料油在反应器中停留时间，反而降低了加氢精制深度，对产品质量不利。对于加氢反应放热较大的原料油则需要较大的氢油比，利用氢气作载体带出反应热量。加氢精制装置工艺原理与操作5.催化剂催化剂：是影响加氢反应最关键的因素，直接影响到产品质量。加氢工艺条件如压力、温度、氢油比、原料油和新氢的组成在很大程度上取决于过程所选用催化剂的性能。选用好的催化剂不但可以降低工艺苛刻程度，而且对降低加工成本，提高经济效益很有利。加氢精制装置工艺原理与操作装置特点三套加氢精制装置全部采用热高分和热低分；采用炉前混氢工艺；采用常压汽提和减压干燥；石蜡加氢装置和微晶蜡加氢装置均有原料预处理系统；使用三种不同的催化剂；润滑油加氢为FV-10，石蜡加氧为RJW一1，微晶蜡加氢为RJW一2；装置还采用了二台21/4Cr一1Mo材质的热壁反应器，一台21/4Cr一1Mo材质的冷壁反应器及一台21/4Cr一1Mo材质的热高分，必须了解在371℃一493℃温度范围内进行操作所引起的脆化现象，同时必须了解在温度低于121℃时可能出现的脆性破坏。中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢装置工艺原理与操作第四部分工艺原理与装置原则流程图加氢精制装置工艺原理与操作1.石蜡加氢精制原理石蜡加氢精制是在不改变石蜡质量的主要指标（含油量、熔点、针入度等）情况下，降低稠环芳烃、着色物质和不稳定物质的含量，脱除含硫、氧、氮化合物，以改进石蜡的颜色、气味和光、热安定性，达到不同使用要求。加氢精制装置工艺原理与操作851工业氢进装置原料石蜡进装置原料预处理泵高压原料泵石蜡产品泵氢气压缩机富气排至燃料气管网新氢至油加氢系统成品石蜡出装置至冷-402去滤-101冷-101换-102滤-102容-104塔-103塔-102塔-101冷-102容-103容-101容-102换-101/1,2反-101炉-101氢气自容-404来石蜡加氢装置原则流程图加氢精制装置工艺原理与操作2.润滑油加氢补充精制原理润滑油基础油加氢精制是除去油品中的含硫、氧、氮化合物，改善油品颜色，贮存安定性，降低酸值。轻度加氢精制不能饱和芳烃，更不能进行加氢裂化，因此粘度指数提高较少。如果使用特殊效能的催化剂，在较苛刻的条件下，使稠环芳烃转化为单环、少环长侧链烃，则可以提高粘度指数，生产高档润滑油。加氢精制装置工艺原理与操作新氢自容-103来原料油进装置高压原料泵油产品泵富气至管-304循环氢至塔-301产品油出装置滤-201冷-203容-206塔-202塔-201空冷-202容-201容-202反-201炉-201工业氢自压缩机来至泵-203换-202换-201空冷-201冷-201去冷-402润滑油加氢装置原则流程图加氢精制装置工艺原理与操作3.微晶蜡加氢精制原理微晶蜡加氢精制的目的是为了除掉氧、硫、氮的化合物，特别是除掉芳烃化合物，降低芳烃含量，改善其颜色、气味和光、热安定性，使之达到工业、药用及食品卫生要求。加氢精制装置工艺原理与操作微晶蜡加氢精制原理含硫、氮等杂原子化合物是影响白油颜色和气味的组分。芳烃具有一定的毒性，多环芳烃的存在还会影响白油的颜色，同时多环芳烃具有致癌的可能性。白油加氢过程的主要目的就是，脱除原料油中的硫、氮等杂质并使芳烃深度饱和，使之满足易碳化物、紫外吸收等指标要求。因此，白油加氢中发生的主要反应有：杂原子化合物氢解反应、芳烃饱和反应。另外也可能发生少量加氢裂化反应，由于该反应导致轻馏分生成，因此应尽量避免其发生。加氢精制装置工艺原理与操作工业氢进装置原料微晶蜡进装置原料预处理泵高压原料泵微晶蜡产品泵氢气压缩机富气至管-304新氢至石蜡加氢成品微晶蜡出装置至冷-402去滤-401冷-401换-403滤-402容-104塔-403塔-402塔-401冷-403容-404容-401容-402换-402/1反-401炉-401换-401换-402/2至容-103进油加氢反-402反-403抗光剂、抗氧剂入产品油微晶蜡加氢装置原则流程图中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作第五部分工艺操作条件中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作1.石蜡加氢1.反应温度℃240～3302.反应压力MPa6.0～7.03.氢分压不小于MPa5.54.体积空速h-10.6～1.05.氢油比（体积）不小于200：16.反应器压差不大于MPa1.07.汽提塔顶温度℃110～1908.干燥塔真空度MPa－0.05～－0.079.原料脱气塔真空塔MPa－0.02～－0.0410.低分压力MPa0.40～0.60中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作2.润滑油加氢1.反应温度℃220～2802.反应压力MPa4.0～4.53.氢分压不小于MPa3.54.体积空速h-10.6～1.25.氢油比（体积）不小于200：16.反应器压差不大于MPa1.07.汽提塔顶温度℃110～1908.干燥塔真空度MPa－0.06～－0.089.低分压力MPa0.40～0.60中石化经济技术研究院（咨询公司）ChinaPetrochemicalConsultingCorporation加氢精制装置工艺原理与操作3.微晶蜡加氢1.反应温度℃240～3302.反应压力MPa6.2～7.53.氢分压不小于MPa6.04.体积空速h-10.3～0.65.氢油比（体积）不小于300：16.反应器压差不大于MPa1.07.汽提塔顶温度℃110～1908.干燥塔真空度MPa－0.05～－0.079.原料脱气塔真空塔MPa－0.01～－0.0310.低分压力MPa0.40～0.60加氢精制装置工艺原理与操作