炼油厂工艺设备介绍-加氢装置其它设备41页PPT

2013-8-17 2
加氢裂化装置原理、流程及特点
加氢裂化是将大分子的重质油转化为广泛使用的小分子 的轻质油的一种加工手段。可加工直馏柴油、催化裂化循环 油、焦化馏出油，也可用脱沥青重残油生产汽油、航煤和低 凝固点柴油。加氢裂化装臵是炼油厂最重要的的生产装臵之 一，在高温、高压、临氢状态下操作。 加氢裂化装臵的工艺流程主要有三种类型方法： ⑴ 一次通过法：所产尾油不参加循环。 ⑵ 部分循环法：所产尾油一部分参加循环，一部分排出 装臵。 ⑶ 全部循环法：所产尾油全部参加循环，不排尾油。 加氢裂化装臵主要设备有加氢精制反应器、加氢裂化反 应器、加热炉、高压热交换器、高压空冷器、高、低压分离 器、高温高压临氢管道、高温阀门等。详见图1、图2、图3、 图4。
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H1
H2
H3
凸台
H4
H5
s-k H6
1
图5
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热壁加氢反应器
13
加氢裂化装置常用材料
设备名称
加氢精制、裂化反应器 （设计温度≤ 450 ℃/设 计压力8～20MPa） 高压热交换器（温度≤ 260 ℃)
选用材质
板2.25Cr-1Mo(SA387Gr22CL2) +6.5mm(Tp309+347) 堆焊层 或+4mm(TP347)单层浅熔深堆焊 锻2.25Cr-1Mo(SA336F22CL2) + 6.5mm(Tp309+347) 堆焊层或+4mm(TP347)单层浅熔深堆焊 管程：反应流出物：管箱（碳钢、碳钼钢＋4～6mm CA;铬钼钢＋3mm CA)管板（碳钢、碳钼钢、铬钼钢 ＋ 8mmTP309+347) 壳程：循环氢、原料：壳体（碳钢、碳钼钢、铬钼 钢＋ 3mm CA） 管程：反应流出物：管箱（铬钼钢＋3mm 1Cr18Ni9Ti 复合板 或 +6.5mm Tp309+347堆焊层 或 +4mmTP347) 管板(铬钼钢＋8mmTP309+347或铬 钼钢＋8mmTP410) 壳程：循环氢、原料：壳体（铬钼钢＋4mm CA；或 ＋3mm 1Cr18Ni9Ti 复合板；或+4mmTP347；或 +6.5mm Tp309+347堆焊层） 14

5024 4415 21135 23715 32160 65865 152314
t/d 3600 55.536 3655.537 120.5784 105.96 507.24 569.16 771.84 1580.76 3655.537
防止原料中固体杂质带入反应床层，采用原料自动反冲 洗过滤器。
催化剂采用干法硫化工艺。 选用低氮油注氨的催化剂钝化方案。
2019年6月15日
大庆石化公司炼油厂加氢裂化装置
装置特点
催化剂采用器外再生方案。 分馏塔设中段回流，回收热量，降低能耗。 蒸汽凝结水、分流塔顶冷凝水、及污水汽提净化 水回用，节省除盐水。 本装置运行条件苛刻，采用DCS进行实时控制。 为确保装置安全运行，设置紧急停车系统ESD。
大庆石化公司炼油厂加氢裂化装置
1、装置物料平衡
装置物料平衡表
物料
W%
原料油
入 工业氢 方 合计
100 1.54 101.54
气体
3.35
轻石脑油 出 重石脑油 方 航煤
2.94 14.09 15.81
柴油
21.44
尾油
43.91
合计
101.54
2019年6月15日
Kg/h 150000
2314 152314
CH3 + CH3
H2
H3C
CH3 CH3
2019年6月15日
大庆石化公司炼油厂加氢裂化装置
二、生产方法及反应机理
单环芳烃加氢饱和：
R
+ 3H2
R
多环芳烃加氢饱和：
R
+ 2H2 R
R
R
+ 2H2
R
+ 3H2

2. 分配盘
目前，国内加氢反应器所使用的反应物流分配器，按其作用原理大致可分为溢流 式和抽吸喷射式两类；反应物流分配盘应不漏液，安装后须进行测漏试验，即在 分配盘上充水至100mm高，在5分钟内其液位下降高度，以不大于5mm为合格；分配 盘安装的水平度要求，对于喷射式的分配器，包括制造公差和在载荷作用下的绕 度在内，其分配盘的水平度应控制为±5mm~±6mm；对于溢流式的分配器，其分配 盘安装的水平度要求更严格一些。
氢脆的敏感性一般是随钢材的强度的提高而增加，钢的显微组织 对氢脆也有影响。钢材氢脆化的程度还与钢中的氢含量密切相关。强 度越高，只要吸收少量的氢，就可引起很严重的脆化。
对于操作在高温高压氢环境下的设备，在操作状态下，器壁中会 吸收一定量的氢。在停工的过程中，由于冷却速度太快，钢中的氢来 不及扩散出来，造成过饱和氢残留在器壁内，就可能在温度低于150℃ 时引起亚临界裂纹扩展，对设备的安全使用带来威胁。
反应器内设置有入口扩散器、 积垢篮、卸料管、催化剂支撑盘、 出口捕集器、气液反应物流分配盘、 冷氢箱、熱电偶保护管和出口收集 器等反应器内构件。
1. 入口扩散器
来自反应器入口的介质首先经过入口扩散器， 在上部锥形体整流后，经上下两挡板的两层 孔的节流、碰撞后被扩散到整个反应器截面 上。
其主要作用为：一是将进入的介质扩散到反 应器的整个截面上；二是消除气、液介质对 顶分配盘的垂直冲击，为分配盘的稳定工作 创造条件；三是通过扰动，促使气液两相混 合
气中蠕变强度会下降。特别是由于二次应力(如热应力或由冷作加工所 引起的应力)的存在会加速高温氢腐蚀。
高温氢腐蚀的防止措施 高温高压氢环境下高温氢腐蚀的防止措施主要是选用耐高温氢腐
蚀的材料，工程设计上都是按照原称为“纳尔逊(Nelson)曲线”来选 择的。

高分罐
LIC 排污
循环氢
LI 低分罐
图5—9 高分罐液位控制示意图
高分罐液位是油相液面高度。偏
高油相和气相分离效果将下降，偏低易形 成高压串低压导致分馏塔操作紊乱。
高分罐界位是水相与油相的界面
高度。偏高油带水，偏低水带油。
高分罐液位的影响因素：
1、高分罐与低分罐压差变化； 2、原料泵出口流量变化； 3、高分罐温度变化。
精制柴油十六烷值偏低，说明反应没有达到部分达到了第2步反应， 也即反应深度不够工艺要求。
1、反应温度偏低； 2、反应压力偏低；
3、催化剂活性偏低； 4、空速偏大。
1、塔顶压力偏 低； 2、塔顶温度偏 高；
精制油从低分罐来 原料泵
回流罐 粗汽油
分 馏 塔
粗汽油干点偏高？
柴油出装置
塔底的轻组分没有气化 上升到塔顶：
低分气
高
分
罐
低
分
分
馏
罐
塔
图5—10 低分罐压力控制示意图
低分罐的作用，一是分担些分馏塔
顶负荷，再是环节高压直接到低压而导致 分离塔的操作紊乱。
低分罐压力的影响因素：
1、高分罐压力变化； 2、分馏塔压力变化； 3、低分罐顶气体出口流量变化； 4、低分罐出口换热器的压降变化。
低分气
从高分罐来 低分罐
石脑油去催化重整装置
分
馏
塔
精制柴油溴价不合格的原
因？
柴油出装置
精制油从低分罐来 原料泵
回流罐
石脑油去催化重整装置
分馏Βιβλιοθήκη 塔精制柴油硫含量超标？
柴油出装置
循环氢压缩机
2、高分罐排污力度 不够工艺要求
新氢

常减压装置简介 • 常压塔中，塔顶油气经与常顶空冷冷却、 冷凝到40℃进入常顶回流罐，部分打回流， 部分与初顶来的石脑油混合送往吸收稳定 塔。常顶不凝气与初顶不凝气混合后送至 气体压缩机压缩到0.5MPa，再送到气体脱 硫装置。稳定塔顶液化气送到脱硫塔进行 脱硫，稳定塔底石脑油作为乙烯装置裂解 料。
催化裂化工艺流程介绍-反应再生部分
催化裂化工艺流程介绍-反应再生部分
各进料油在高效喷嘴混合室内和雾化蒸汽混合后， 被雾化成小油滴进入提升管。与来自再生器（塔 102）的高温催化剂（～700℃）接触立即汽化、 反应，产生的反应油气携带催化剂以活塞流沿提 升管向上流动，为控制反应温度，提升管上部注 入终止剂。在提升管出口设有粗旋，使催化剂与 油气迅速分离，减少二次反应。提升管出口温度 控制在500－510℃
炼油厂生产工艺简介
中国石油化工股份有限公司 齐鲁分公司胜利炼油厂
典型炼油厂加工方案 • 根据目的产品不同，炼油厂的原油加工方 案大体上可以分为三种基本类型。 • 燃料型：主要产品用做燃料的石油产品。 除了生产部分重质原料油以外，减压馏分 油和减压榨油通过各种轻质化途径转换为 各种轻质原料。
典型炼油厂加工方案
lcv110二加氢来高压新氢来自脱蜡或压机出口d111d106k101硫磺贫胺液原料d109lv114缓蚀剂e106e105pcv112尾气去脱硫k101t洗涤水g106fcv117d104fcv122d103f101fv123tcv102火炬hcv115d102去c601或psa硫磺lcv108r101酸性水排凝去e101b前去e102a前g102去二加氢闪蒸汽去g103c102lcv107去乙供罐区e101abe102ab汽油e104pv122e100c10110mpa蒸汽e103pv126lv115d101d108fcv116除氧水d11010mpa蒸汽lcv102lcv124循环氢lcv103去硫磺集中再生lv116e107abj102j101lcv106e108tcv106产品汽油e110fcv104污油污水g104d104洗涤水污水去双塔lv121lv122lv123g101图1加氢精制车间05mta石脑油加氢精制装置原则流程图柴油加氢石脑油加氢工艺简介柴油加氢石脑油加氢工艺简介由界区来的原料油进入加氢原料缓冲罐d106脱水脱出的水改去污水处理装置经脱水后的焦化汽油由进料泵g101a或b抽出经反应进料控制阀fcv104换热器e107ab管程与塔底石脑油产品换热然后与氢气混合进e101ab壳程与蒸汽发生器e100管程来的加氢反应产物进行换热最后经加热炉f101加热至要求温度自上而下流经加氢精制反应器r101

2(1、) 高低压温空湿冷H2器S腐的复蚀腐蚀与层选材—根据H2S含量，腐蚀情况选择
– CrMo钢 碳钢管束每管程入口管端加设防冲衬管。
3、湿H2S腐蚀损伤形式 当注水来源发生变化时，必须检查。
– CrMo钢+不锈钢堆焊层 在缺少液态水的情况下，它会直接由气相冷凝变成固态晶体。
Hydrogen Atom
在缺少液态水的情况下，它会直接由气相冷凝P变≤成0.固008态，晶体。
不锈钢堆焊层
高压空冷器的翅片形式(抗热疲劳)
S≤0.002，
高压空冷器出口管线的冲蚀
1.2≤Mn≤1.36
高压空冷出口弯管和中入度口湿胀H管2S区腐的蚀环境
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解决加工高硫原油的加氢空冷器系统腐蚀
解决腐蚀环境，主要包括工艺、物料分配均 匀性、原料的控制、注水、操作以及缓蚀剂 等；从调研以及国外的研究实践看，有一些 实际做法和指导性意见，可以做到改善腐蚀 环境，减缓腐蚀，但是考虑实际情况复杂又 不断变化，目前还没有一套绝对可靠的对策。
提高空冷器（换热器）的抗腐蚀性能，主要 就是采用抗腐蚀性好的材料、提高制造质量。 从国外的实验和经验以及国内大连西太平洋 的高压加氢空冷器（合金825）的使用（已使 用十年）情况看，基本上可以到达抗腐蚀的 效果。但合金825价格昂贵,国内商不能生产. 双相不锈钢可能是将来的替代品.
32
3、湿H2S腐蚀损伤形式
HIC / SWC
Blistering
SSC
SOHIC
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4、湿H2S腐蚀环境下的材料选择 碳钢管束每管程入口管端加设防冲衬管。
Steel with typical small imperfections
785Dg2Pc+6.

15.09.2020
石油化工过程系统概论
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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。
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石油化工过程系统概论
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为什么？
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。
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℃。
（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。
15.09.2020
石油化工过程系统概论
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二、氢气的来源与质量要求 氢气来源一般有两种：一是利用催化重整的副
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。
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石油化工过程系统概论
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三、循环氢系统
从高压分离器分出的循环氢，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。
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结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXX氢精制的主要化学反应 加氢精制的作用：使原料油品中烯烃饱和，并脱除

反应器细部结构的改进
* 裙座结构的改进
LPEC @ 2004 中 国 石 化 集 团 洛 阳 石 油 化 工 工 程公 司
反应器细部结构的改进
* 增设热箱
LPEC @ 2004 中国石化集团洛阳石油化工工程公司
反应器内件型式及作用
反应器内件设计性能的优劣将与催化剂性 能一道体现出所采用加氢工艺的先进性。
加氢反应器使用中的保护
开停工时必须严格执行操作手册的要求。为防止形 成较大的热应力，推荐开工和停工时的升温和降温 速度分别不要超过25℃~30℃/h和25℃／h。
要尽量避免非计划性的开停工。这对保护反应器和 减轻其堆焊层的氢致剥离都是有效的。
当反应器安装或停工检验而打开顶部人孔时，一定 要设置合适的防护措施，防止雨水飘入器内。
箱 起冷却作用的冷氢充分混合，
收；
而又将具有均匀温度的气液 混合物再均匀分配到下部的 催化剂床层上。
冷氢盘和喷射盘的安装水 平度，包括制造公差、荷载 作用下的挠度等在内，可按
±6mm控制。再分配盘的
要求与气液分配盘同。
T
急冷氢 急冷氢 急冷氢
T出
T入
第一床层 第二床层 第三床层 第四床层
加氢装
置反应过
3.
更换这种分配盘后，床层径向温差不到
5℃，催化剂相对活性提高了250%。这些都
表明要最大化利用高活性催化剂的性能，需要
有好的反应器内构件。
国内外加氢反应器内构件技术的发展
1.
TOPSOE公司的反应器内构件技术
2. Topsoe公司又开发出汽举式（Vapor-Lift）
分配盘
3.
分配器间距越小，滴点数越多，预示着液体
加氢反应器大型化

• 设计液体分布器要考虑：液体分布点密 度，分布点的布液方式，各分布点布液 的均匀性，各分布点布液组成的均匀性。
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炼油装置主要设备
•管式分布器
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炼油装置主要设备
•旋芯式液体分布器
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炼油装置主要设备
•筛孔盘式液体分布器
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炼油装置主要设备
3rew
炼油装置主要设备
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•空气冷却器
炼油装置主要设备
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•空冷器管束结构示意
炼油装置主要设备
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•空气冷却器组装图
炼油装置主要设备
换热器工艺指标
• 热负荷（kJ/h或kW，MW）；Q • 传热系数 K＝Q/(A·Δt) (kJ/(m2·h·℃)）； • 平均温度差。
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炼油装置主要设备
3 换热设备－－换热器
• 管壳式换热器：固定管板式、浮头式、U 型管式；
• 套管式换热器； • 沉浸式（或水箱式）换热器； • 喷淋式换热器； • 空气冷却器。
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炼油装置主要设备
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•具有补偿圈的固定管板式换热器
•1-壳体；2-补偿圈
炼油装置主要设备
炼油装置主要设备
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2023/10/2
炼油装置主要设备
主要设备
• 流体输送设备； • 加热设备； • 换热设备； • 传质设备； • 反应设备； • 容器。
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炼油装置主要设备
1 流体输送设备
• 液体输送设备：离心泵、往复泵、旋涡 泵、螺杆泵等；
• 气体输送设备：压缩机、鼓风机、真空 泵等；

床层的下沉。
4. 催化剂支撑盘
催化剂支撑盘由T形大梁、格栅和丝网组成。大梁的两边搭在反应器 器壁的凸台上，而格栅则放在大梁和凸台上。格栅上平铺一层粗不锈钢丝 网，和一层细不锈钢丝网，上面就可以装填磁球和催化剂了。
催化剂支撑大梁和格栅要有足够的高温强度和刚度。即在420℃高温 下弯曲变形也很小，且具有一定的抗腐蚀性能。因此，大梁、格栅和丝网 的材质均为不锈钢。在设计中应考虑催化剂支撑盘上催化剂和磁球的重量、 催化剂支撑盘本身的重量、床层压力降和操作液重等载荷，经过计算得出 支撑大梁和格栅的结构尺寸。
加氢反应器分类 （按照工艺流程及结构分类） 1. 固定床反应器 2. 移动床反应
器 3. 流化床反应器 固定床反应器使用最为广泛（气液
并流下流式） 固定床反应器：
床层内固体催化剂处于静止状态。
特点：催化剂不宜磨损，催化剂 在不失活情况下可长期使用。
主要适于加工固体杂质、油溶性 金属含量少的油品
冷热壁结构反应器特征及应用
加氢过程分类：
1.加氢处理（进料分子基本无变化，使烯烃饱和及脱硫）
2.加氢精制（约≤10%原料分子降低分子量）
3.加氢裂化（有≥10%原料分子转化为小分子）
加氢裂化装置流程示意图
加氢裂化装置流程简图
加氢裂化装置的工艺流程
原料油经过滤、脱水后进入缓冲罐，由高压泵升压后与氢气(包 括循环氢与新氢气)混合后一起进入换热器与反应生成物换热至300℃ 左右，然后进加热炉预热(另一种流程是原料油不进加热炉而只有循 环氢进加热炉预热，在炉出口与换热后的原料油混合，这种流程可以 减少炉管结焦)，预热后从反应器顶部进入，在反应器内反应后由底 部排出，经与新鲜原料、循环氢换热后再进入空冷器冷却，冷凝下来 的油和不冷凝的油气和氢气进入高压分离器，油气分离，氢气从高压 分离器顶部排出，大部分进循环氢压缩机，反应生成油由底部排出， 降压后送至低压分离器，油、气再次分离，气体送燃料气管网，生成 油送至分馏系统经分馏塔、汽提塔、脱丁烷塔等分馏后得到汽油、航 空煤油、柴油等产品。第三种流程中分馏塔底的尾油再全部循环回到 加氢裂化反应器进行裂化反应。