加氢精制装置工艺原理与操作

中国石化股份有限公司荆门分公司企业标准100万吨/年柴油加氢装置工艺技术操作规程Q/JSH J0401·XX—20051 范围本规程主要规定了荆门分公司100万吨/年柴油加氢精制装置的工艺原理、流程、开停工操作法、岗位操作法及事故处理方案等内容。

本规程适用于荆门分公司100万吨/年柴油加氢精制装置的生产操作。

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Q/JSH G1101·01—2003 工艺技术操作规程管理标准3 工艺概述3.1 加氢精制的工艺原理加氢精制就是在一定的工艺条件下，通过催化剂的作用，原料油与H2接触，脱除原料油中的硫、氮、氧及金属等杂质，并使烯烃饱和以提高油品使用性能的过程。

3.1.1主要化学反应3.1.1.1 加氢脱硫硫是普遍存在于各种石油中的一种重要杂元素，原油中硫含量因产地而异，典型的含硫化合物如硫醇类RSH、二硫化物RSR’、硫醚类RSR’与杂环含硫化合物噻吩等。

加氢脱硫反应如下：3.1.1.2 加氢脱氮氮是天然石油中的一种重要元素，其中石油中的氮多以杂环芳香化合物的形式存在，也有少量如苯胺类非杂环化合物；及吡啶、吡咯、喹啉及其衍生物等双环、多环、杂环氮化物。

氮化物可分为碱性化合物和非碱性化合物，其中五员氮杂环的化合物为非碱性化合物，其余为碱性化合物。

在加氢过程中非碱性化合物通常转变为碱性化合物。

几种含氮化合物的氢解反应如下：3.1.3 加氢脱氧石油中的含氧化合物含量远低于硫、氮化合物，通常石油馏分中的有机氧化物以羧酸（如环烷酸）和酚类为主，醚类、羧酸、苯酚类、呋喃类。

3.1.4 加氢脱金属反应石油中一般含有金属组分，其含量因原油的产地不同而各异，其存在形式以金属络合物存在，它们的存在对炼制过程原料油的性质影响很大，金属组分以任何形式在催化剂上沉积都可以造成孔堵塞或催化活性位的破坏而导致催化剂失活，此外，在热加工中金属组分会促进焦炭的形成。

柴油加氢改质装置柴油加氢改质装置一工艺原理1 加氢精制加氢精制主要反应为加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、烯烃与芳烃的饱和加氢，以及加氢脱金属。

其典型反应如下（1）脱硫反应：在加氢精制条件下石油馏分中的含硫化合物进行氢解，转化成相应的烃和H2S，从而硫杂原子被脱掉。

化学反应方程式：二硫化物：RSSR+ 3H2 →RH + RH + 2H2S二硫化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成硫醚。

噻吩与四氢噻吩的加氢反应：’’噻吩加氢产物中观察到有中间产物丁二烯生成，并且很快加氢成丁烯，继续加氢成丁烷苯并噻吩在50－70大气压和425℃加氢生成乙基苯和硫化氢：对多种有机含硫化物的加氢脱硫反应进行研究表明：硫醇、硫醚、二硫化物的加氢脱硫反应多在比较缓和的条件下容易进行。

这些化合物首先在C-S键，S-S 键发生断裂，生成的分子碎片再与氢化合。

环状含硫化物加氢脱硫较困难，需要苛刻的条件。

环状含硫化物在加氢脱硫时，首先环中双键发生加氢饱和，然后再发生断环再脱去硫原子。

各种有机含硫化物在加氢脱硫反应中的反应活性，因分子结构和分子大小不同而异，按以下顺序递减：RSH＞RSSR＞RSR＞噻吩噻吩类化合物的反应活性，在工业加氢脱硫条件下，因分子大小不同而按以下顺序递减：噻吩>苯并噻吩>二苯并噻吩>甲基取代的苯并噻吩（2）脱氮反应石油馏分中的含氮化合物可分为三类： a 脂肪胺及芳香胺类b 吡啶、喹啉类型的碱性杂环化合物c 吡咯、咔唑型的非碱性氮化物在各族氮化物当中，脂肪胺类的反应能力最强，芳香胺（烷基苯胺）等较难反应。

无论脂肪族胺或芳香族胺都能以环状氮化物分解的中间产物形态出现。

碱性或非碱性氮化物都是比较不活泼的，特别是多环氮化物更是如此。

这些杂环化合物存在于各种中间馏分，特别是重馏分，以及煤及油母页岩的干馏或抽提产物中。

第2章加氢精制的工艺原理2.1 加氢精制工艺原理加氢精制是在一定的温度、压力、氢油比和空速条件下，原料油、氢气通过反应器催化剂床层，在加氢精制催化剂的作用下，把油品中所含的硫、氮、氧等非烃类化合物转化成为相应的烃类与易于除去的硫化氢、氨和水。

加氢精制的优点是：原料油的围宽，产品灵活性大，液体产品收率高，产品质量好。

无论是加工高硫原油的炼油厂，还是加工低硫原油的炼油厂，都广泛采用这种方法改善油品的质量。

通过加氢精制可以改善油品的颜色、安定性等特性，生产出高质量的油品。

轻柴油加氢精制，主要是脱硫和脱氮，从而改善油品的气味、颜色和安定性。

也有一些直馏煤油和轻柴油进行深度加氢，使芳烃变成环烷烃，提高柴油的十六烷值，改善燃烧性能。

二次加工轻柴油除了经加氢精制脱除硫、氮、氧化物外，由于柴油中还含有一定量的烯烃和胶质，它们很不安定，容易变色，生成沉渣，经过加氢精制可以改善其安定性。

直馏煤油馏分加氢精制生产喷气燃料主要是脱硫醇，从而改善油品的色度、酸值，提高喷气燃料的烟点。

某些品种的原油得到的催化裂化原料会含有较多的重芳烃和重金属，它们易使催化剂中毒，碱性氮化物能抑制催化剂活性，并使结焦速度加快，经加氢精制处理后可提高装置的处理能力，改善产品质量。

加氢技术的关键是催化剂。

2.2 加氢精制的化学反应加氢精制的主要反应有加氢脱硫、脱氮、脱氧、脱金属以与不饱和烃的加氢饱和反应。

2.2.1 脱硫反应所有的原油都含有一定量的硫，但不同原油的含硫量相差很大，从万分之几到百分之几。

从目前世界石油产量来看，含硫和高硫原油约占75%。

石油中的硫分布是不均匀的，它的含量随着馏分沸程的升高而呈增多的趋势。

其中汽油馏分的硫含量最低，而减压渣油的硫含量则最高，对我国原油来说，约有50%的硫集中在减压渣油中。

由于部分含硫化合物对热不稳定，在蒸馏过程中易于分解，因此测得的各馏分的硫含量并不能完全表示原油中硫分布的原始状况，其中间馏分的硫含量有可能偏高，而重馏分的含硫量有可能偏低。

加氢工艺原理与操作加氢工艺是一种利用氢气与物质发生反应，将其加氢处理的工艺。

加氢工艺主要应用于炼油、化工、制药等领域，可以改善产品性能，提高产品质量，降低环境污染。

加氢工艺的原理是利用氢气分子的活性和易于与其他物质发生反应的特性，将氢气从气态导入液态或固态物质中，与其发生反应，改变其物理性质或化学性质。

加氢工艺的操作主要包括氢气的供应，反应体系的控制和废气的处理。

氢气的供应是加氢工艺的基础。

一般情况下，氢气通过管道或气瓶输送到加氢设备中。

在输送过程中，需要进行氢气的压力和流量的调节，确保氢气供应的稳定性和适应性。

反应体系的控制是加氢工艺的关键。

反应体系的温度、压力、反应物浓度等参数对加氢反应的影响很大。

在加氢反应过程中，需要根据具体反应物的性质和反应条件的要求，进行温度、压力和反应物浓度的调控，以达到预期的加氢效果。

废气的处理是加氢工艺的一个重要环节。

加氢反应过程中，产生的废气中可能含有一定量的氢气和其他有害气体。

为了防止废气对环境的污染，需要进行废气的收集和处理。

一般情况下，废气通过抽气系统排放到废气处理设备中，经过吸附、洗涤等方法，将其中的有害物质去除或转化为无害物质，然后将净化后的气体排放到大气中。

加氢工艺具有广泛的应用前景。

在炼油领域，加氢工艺可以将高硫原油转化为低硫产品，降低汽油、柴油等燃油中硫含量，减少与空气中氧气反应生成二氧化硫的可能，从而降低大气污染物排放。

在化工领域，加氢工艺可以用于合成氨、加氢精制化学品等重要的工业化学过程。

在制药领域，加氢工艺可以用于合成药物，改善药物的药效和质量。

总结起来，加氢工艺是一种利用氢气与物质发生反应的工艺。

其原理是利用氢气分子的活性，改变物质的物理性质或化学性质。

加氢工艺的操作包括氢气的供应、反应体系的控制和废气的处理。

加氢工艺具有广泛应用前景，在炼油、化工、制药等领域有重要的应用价值。

加氢操作规程第⼀章装置概况第⼀节装置简介⼀、装置概况:装置由中国⽯化集团公司北京设计院设计，以重油催化裂化装置所产的催化裂化柴油、顶循油，常减压装置⽣产的直馏柴油和焦化装置所产的焦化汽油、焦化柴油为原料，经过加氢精制反应，使产品满⾜新的质量标准要求。

新《轻柴油》质量标准要求柴油硫含量控制在0.2%以内，部分⼤城市车⽤柴油硫含量要求⼩于0.03%。

这将使我⼚的柴油出⼚⾯临严重困难，本装置可对催化柴油、直馏柴油、焦化汽柴油进⾏加氢精制，精制后的柴油硫含量降到0.03%以下，满⾜即将颁布的新《轻柴油》质量标准，缩⼩与国外柴油质量上的差距，增强市场竞争⼒。

该项⽬与50万吨/年延迟焦化装置共同占地⾯积为217m×103m即22351m2；装置建设在140万吨/年重油催化裂化装置东侧，与50万吨/年延迟焦化装置建在同⼀个界区内，共⽤⼀套公⽤⼯程系统和⼀个操作室。

本装置由反应（包括新氢压缩机、循环氢压缩机部分）、分馏两部分组成。

装置设计规模：120×104t/a。

⼆、设计特点:1、根据⼆次加⼯汽、柴油的烯烃含量较⾼，安定性差，胶质沉渣含量多的特点，本设计选⽤了三台⼗五组⾃动反冲洗过滤器，除去由上游装置带来的悬浮在原料油中的颗粒。

2、为防⽌原料油与空⽓接触氧化⽣成聚合物，减少原料油在换热器、加热炉炉管和反应器中结焦，原料缓冲罐采⽤氮⽓或燃料⽓保护。

3、反应器为热壁结构，内设两个催化剂床层，床层间设冷氢盘。

4、采⽤国内成熟的炉前混氢⼯艺，原料油与氢⽓在换热器前混合，可提⾼换热器的换热效果，减少进料加热炉炉管结焦，同时可避免流体分配不均，具有流速快、停留时间短的特点。

5、为防⽌铵盐析出堵塞管路与设备，在反应产物空冷器和反应产物/原料油换热器的上游均设有注⽔点。

6、分馏部分采⽤蒸汽直接汽提，脱除H2S、NH3，并切割出付产品⽯脑油。

7、反应进料加热炉采⽤双室⽔平管箱式炉,炉底共设有32台附墙式扁平焰⽓体燃烧器，⼯艺介质经对流室进⼊辐射室加热⾄⼯艺所需温度，并设有⼀套烟⽓余热回收系统，加热炉总体热效率可达90%。

加氢反应器的工作原理是什么.1.2工艺原理1、加氢精制的反应原理加氢精制的主要反应有以下几种:一、烯烃饱和：是不饱的单烯、双烯通过加氢后,变成饱和的烷烃;如：１、R-C=C-R+H2→R-C-C-R....+Q２、R-C=C-C=C-R'+H2→R-C=C-C-C-R'+H2→R-C-C-C-C-R'二、脱硫反应在反应条件下,原料中含硫化合物进行氢解,转化成相应的烃和硫化氢,从而硫原子被脱除;如：硫醇：R-S-H+H2→R-H2+SH2硫醚：R-S-R'+H2→R-S-H+R'-H+H2→R-H+R'-H+SH2二硫化物：R-S-S-R'+H2→R-S-H+R'-S-H+2H2→R-H+R'-H+2SH2二硫化物加氢转化为烃和硫化氢需经过生成硫醇的中间阶段,即首先在s-s键上断裂,生成硫醇,再进一步加氢生成烃和硫化氢,中间生成的硫醇也转化成硫醚; 而噻吩环状含硫物,在加氢脱硫时首先定环中双键,发生饱和,然后再发生断环脱硫,脱硫反应速度因分子结构按以下顺序递减：RSH>RSSR>RSR'>噻吩三、加氢脱氮反应石油馏分中的含氮化合物可分为三类：１、脂肪胺及芳香胺类；２、吡啶、喹啉类型的碱性杂环化合物；３、吡咯、茚入咔唑型的非碱性氮化物,氮化物加氢发生氢解反应生成NH3和烃如：胺类：R-NH2+H2→RH+NH31吡啶2喹啉由此可见：所有的含氮化合物氢解时都要向胺转化,再进一步氢解生成烃和氨;反应速度：脂肪胺〉芳香胺〉吡啶类型碱性杂环化合物〉吡咯类型的非碱性氮化物;由于氮化物的分子结构都比较复杂,且都很稳定,故而氢解反应需要的条件比较苛刻,要求氢分压在15Mpa,温度在400℃,能脱除96％左右的氮,故此加氢裂化设计压力为16Mpa,而且精制的空速不能过高;四、脱氧反应原油中含氧化合物有环烷酸、脂肪酸酯和醚、酚等,含氧化合物发生氢解反应后生成烃和水;这些含氧化合物在加氢精制的条件下很快发生分解;从反应速度上来看,硫化物>氧化物>氮化物五、加氢脱金属反应原料中含有少量的金属杂质,如：砷、铝、磷、铜、铁、镍、矾等,他们有的来自原油,有的来源于贮存或上游装置的加工过程的腐蚀;这些金属化合物在加氢精制过程中,发生氢解反应,生成金属都沉积在催化剂表面上造成催化剂失活,并导致催化剂床层压差上升,当床层压差上升到一定值时就须更换催化剂,进行撇头,故而在正常生产时要注意原料中的金属杂质量和床层压差的变化;2、加氢裂化反应原理加氢裂化反应的结果,很大程度上取决于催化剂的加氢活性和酸性活性中心的配比;加氢裂化催化剂可分为高加氢活性和低酸性活性,和低加氢活性和高酸性活性两种,前者以加氢为主,故而产品中的轻组分少,液收大,饱和烃含量大,而后者是以裂化为主,产品中轻组分多,干气产量大,转化率高,不饱和烃含量高;１、烷烃的加氢裂化反应H2CnH2n+2CmH2m+2+Cn-mH2n-m+2烷烃加氢裂化随分子量的增加而加快,而且C-C键断裂一般都是在分子的中间部位;因为中间部位的C-C键能最小,故而易发生断链;２、环烷烃的加氢裂化一般带侧链的环烷烃加氢反应时大都发生断侧链反应,而单环环烷烃或短侧链单环环烷烃一般比较稳定,它们分解是通过异构化生成五元环衍生物的断环产物;双环烷烃在加氢裂化时首先发生一个环的异构化,生成五元环衍生物而后断裂,当反应继续进行时,第二个环断裂;３、芳烃加氢反应苯在加氢条件下的反应过程：首先生成六元环烷烃,后发生异构化,五元环开环和侧链断开：稠环芳烃加氢,首先是：一个芳环加氢,接着生成的环烷环发生异构化,后断裂,然后进行第二个环的加氢,如此继续下去;。

加氢精制工艺流程
《加氢精制工艺流程》
加氢精制是一种重要的炼油工艺，用于将原油中的硫、氮等杂质以及不饱和化合物去除，从而提高燃料的品质。

下面我们来了解一下加氢精制工艺的流程。

首先，原油经过加热，使其成为易于处理的状态。

然后，原油进入加氢反应器，与氢气在高温高压的环境下发生化学反应。

在反应器内，硫化物和氮化物会与氢气发生反应，生成硫化氢和氨气，这使得原油中的硫和氮杂质被去除。

接下来，通过分离装置将产生的硫化氢和氨气与反应后的油品分离开来，以便进行后续处理。

分离后的油品含有较高含硫量的硫化物，这时需要通过一系列的洗涤和吸附过程来进一步去除硫化物和其他杂质，以提高油品的纯度。

最后，经过连续的处理和分离，得到的产品就是高质量的燃料油品，能够满足汽车等机械设备的使用需求。

总的来说，加氢精制工艺是通过氢气的加氢反应，去除原油中的硫、氮等杂质，并通过一系列的化学和物理处理，得到高品质的燃料产品。

这一工艺在提高石油产品品质、保护环境等方面发挥着重要作用。