kk法较详细资料

1.1.4 本设计采用的合成工艺及其特点

本工艺采取德国 Uhde 低温气相加氢技术，即 K.K 法。

1.1.4.1 工艺路线

一、“加氢单元”的工艺技术

“加氢单元”包括粗苯蒸发、加氢反应、残油蒸馏和稳定塔处理等 4 个系统。

加氢反应所需要的氢气由外界提高。

（1）粗苯蒸发系统：

从“槽区”来的原料（COLO），先经“粗苯过滤器”、再经“粗苯中间槽”、

原料泵升压到所要求的操作压力，即：在开始运转时，该压力约为 3030kPa；后

期运转时，此时的压力约为 3420kPa。已升压的粗苯进入“预蒸发器”（实际上

是热交换器），在此与主反应器的高温反应物进行热交换，粗苯的温度提高并部

分汽化，然后通过“混合喷嘴”，在此与氢气压缩机送来的循环氢气相混合。经

“混合喷嘴”后的温度为 177℃/183℃的混合气体进入“蒸发器”的底部。该蒸

发器实际上是个蒸馏塔，器底的压力约为 2960/3320kPa，温度约为 184/190℃；

器底有重沸器(实际上为换热器)，以提供塔内蒸发所需要的热量。器底的高沸点

残油排出去“残油蒸馏塔”，而“残油蒸馏塔”塔顶获得的部分产品又送回到该

蒸发器的器顶作回流。

（2）加氢反应系统：

从上述“蒸发器”顶部出来的油气，先经“预反应器热交换器”与主反应器

来的反应物进行热交换，油气的温度升到 190/228℃后进入“预反应器”的底部，

向上通过器内的催化剂床层；在此，油气中的烯烃与苯乙烯等不饱和化合物在高

活性 Ni-Mo 系催化剂的作用下加氢饱和。由于烯烃的加成反应是放热反应，故预

反应器内的温度升高到 202/240℃，该温度靠“预反应器热交换器”的主反应器

的反应物量来加以控制的。“预反应器”底部的高沸点液体也排往残油蒸馏塔系

统。从“预反应器”顶部出来的油气，再经主反应器热交换器、加热炉进一步加

热后入“主反应器”，其加热炉出口的油气温度要求使主反应器内部的第二层温

度在 280/341℃。如果为新催化剂，此时的催化剂活性较高，故应降低进入反应

器的油气温度，一般控制在 260℃左右。加热升温了的油气从“主反应器”的顶

部进入，经器内的催化剂床层，在此进行脱硫、脱氮、脱氧与烯烃加成等反应。

由于这些反应也是放热反应，故出口处的气体温度升高到 310/370℃，其压力约

为 1800kPa。该主反应器内的催化剂在操作过程中，会因结焦等因素而失去活性，

这时，可以使用蒸汽为载体和空气一起进行烧焦的方式来再生，使其恢复活性。

主反应器出来的气体，经过热交换器使其温度降低。由于在此冷却过程中会有铵

盐（NH4Cl、NH4HS 等）物质析出，因此需要用“冷凝液缓冲槽”的纯水，经冷凝

液喷射泵注入到该换热器系统中去，以溶解这些析出物。然后，气体再经“预热

交换器”、反应产品冷却器进一步冷却到 40℃后进入气液分离器。在此分离出的

注入积水定期排往废水处理系统。

上述分离出来的气体作为循环气体，再经过“分离气体热交换器”、中间气

罐，进入循环气体压缩机。在此设置分离气体热交换器的目的是确保进入压缩机

的气体一定为干气体，绝对无冷凝液产生，以免使酸性气体在此冷凝或吸收下来

而发生腐蚀。压缩后的气体压力为 3040/3430kPa。循环气体再返回反应系统，

并从此循环气体中抽出一部分放散，以除去惰性气体。整个加氢装置的反应所需

要的补充氢气由补充氢气压缩机提供，该机机后的压力为 2490kPa，它进入到循

环氢气压缩机的入口处。整个反应系统的操作压力靠补充氢气的数量和补充氢气 压缩机、气液分离器的操作压力为 2500kPa 来加以控制。

经过气液分离器分离出来的液体碳氢化合物，经“稳定塔预热器”加热到约

127℃后进入“稳定塔”

（3）“稳定塔”处理系统：

“稳定塔”的塔顶操作压力为 560kPa、相应的温度为 92℃；塔底操作压力

为 580kPa\相应的温度为 156℃。

该塔的热量由塔底的重沸器提供，采用低压蒸汽作为热源。溶解于油分中的

气体与部分油品气体从稳定塔的塔顶逸出，经冷凝冷却到 65℃，入回流槽。在

此回流槽处分离出的气体，再经废气冷却器进一步冷却，获得一部分碳氢化合物；

最后，该稳定塔废气排入到废气处理系统。

从稳定塔回流槽分离出来的液体，用回流泵打回到稳定塔的塔顶作回流。而

该回流槽中的积水，定期排往废水处理系统。

稳定塔的塔底产物即为 BTXS 馏分，它从塔底排出，经“预热交换器”、“反

应物冷却器”最终冷却后进入后续工序“预蒸馏单元”的 BTXS 反应物中间槽。

（4）残油蒸馏系统：

从“蒸发器”来的器底产物直接进入本系统的“残油蒸馏塔”。该塔在真空

条件下进行操作。塔顶轻组分油气经过冷凝冷却器冷凝后流入回流槽。从该回流

槽用回流泵抽出一部分送回到“残油蒸馏塔”的塔顶作回流；另外部分则用泵送

到“蒸发器”去。

“残油蒸馏塔”塔底残油，实际上为重苯，主要含有氧茚、茚、萘等，用泵

排送到界区之外进一步加工。该塔塔底靠重沸器供热，以高压蒸汽作为热源。

整个残油蒸馏系统的真空度，靠真空单元的液环真空泵提供。“真空单元”

的冷却采用水冷却，而真空泵的密封液则采用苯加氢装置自身生产的“重组分”。

主要设备的功用及其特点：

（1）预蒸发器：

粗苯在此器中进行预热、并部分蒸发，为了防止器内加热管壁面被聚合物堵

塞，在预热器内还设立了特殊的混合喷嘴，靠这些喷嘴输送大量的循环液体，这

样就可保证管的传热表面不被堵塞物粘附，并提高传热效果。换热器的管束呈垂

直安装。在换热器内的气/液流动呈对称分布。如果管子被堵塞，阻力立即上升，

传热效果变差。此时，就应仃运清扫管束。

（2）蒸发器：

原料在适当的温度下与循环氢气混合，在该蒸发器内尽量要全部蒸发，但总

是有一部分尚未蒸发而残留在器底。该残油排往“残油蒸馏塔”处理。其实，该

残油就是粗苯中的一些“重组分”，也是必须要分离出来的。如果这部分“重组

分”也带入后工序，那么会对加氢反应工序带来不利的影响。残油在“残油蒸馏

塔”进行“闪蒸”，塔顶所获得的轻组分又送回“蒸发器”顶部作为回流，旨在

提高“蒸发器”分离轻、重组分的效果。“蒸发器”的操作压力由后续工序，即

加氢反应系统的压力所决定。随着运行时间的延长，其压力也是会有所增高的。

“蒸发器”的热量靠再沸器提供。为了避免杂质与高沸点聚合物堵塞，不直接在

再沸器内汽化、蒸发，而是利用“预蒸发器”来的混合油气的速度，在混合喷嘴

内混合后进入蒸发器。这样做的目的是可以使温度与压力均有所下降，可使通过

再沸器的循环率得到提高。

其实，在再沸器管束内，一部分产品的蒸发必须避免，否则，管束内壁的聚

合物生成量必将增加。显然，“蒸发器”的功用与结构有些特殊。在进入蒸发器 之前，液体油已部分蒸发；在再沸器内的塔底油被加热，与预热了的循环气体在

混合喷嘴内混合。实际上这是个很强的动态平衡，大量的液体通过再沸器进行循

环。因此，在再沸器内只有很小的温升。在此需特别强调的是，再沸器必须低温

操作，要避免在管束内蒸发，只有这样才能是再沸器的管束表面生成聚合物的数

量最少。蒸发器设有 10 层浮阀塔盘。器顶设置有捕雾层，目的是捕集蒸发油气

所夹带的液滴，以免进入后续装置而引起结焦。

（3）预反应器：

在预反应器中，主要是要使 CS2和易聚合的组分，如烯烃、苯乙烯等，在硫

化态的 Ni-Mo 系催化剂上进行加氢反应。该催化剂的活性在 190~240℃范围内最

高。先在此进行预加氢除去这些组分，是为了避免它们在以后装置的较高温度下

会发生聚合与结焦。过热的蒸发油气混合物从底部进入预反应器。在该器的催化

剂床层下面设有格栅和陶瓷球，旨在除去聚合物液体。在催化剂使用过程中，如

聚合物、结焦等沉积物会积累在催化剂的表面，致使催化剂的活性下降。因此，

为了仍保证满足所要求的转化率，对一些控制参数就需要调整，如氢气的分压与

反应温度。催化剂活性的降低，可以靠提高出反应器的温度来调整。也就是说，

催化剂的活性可以根据反应器的进、出口温度差来判定，此温升至少为 5℃。由

于长期在高温下运行，催化剂的结焦程度会增加，这时就提高进口的温度，但是，

必须控制反应器出口的温度在 240℃以内。当反应器的温升低于 5℃和反应器的

出口温度达到 240℃时，催化剂必须进行再生，使催化剂恢复活性。再生的方法

是以蒸汽为载体，并通入空气，对催化剂进行“烧焦”，从而使催化剂恢复活性。

需要注意的是，上述已再生的催化剂还必须在热循环气体内加入“硫化剂”

DMDS，对催化剂进行“硫化”，正如像新催化剂那样需要“硫化”，使催化剂处于

“硫化态”，适当降低其活性，以提高它对烯烃加成反应的选择性。

（4）主反应器：

它实际上与“预反应器”一样，也是属于“固定床反应器”。其充填的催化

剂是已硫化了的 Co-Mo 系触媒。其反应温度比“预反应器”要高，故从“预反应

器”出来的油气需经热交换器、加热炉，假如到指定的温度进入“主反应器”的

顶部。在此，于催化剂的作用下进行一系列的加氢反应：烯烃类组分被彻底加氢

饱和；含硫组分、如噻吩，和含氧、含氮组分都可转化成碳氢化合物、硫化氢、

水与氨等。芳香烃的加氢必须加以抑制，以减少苯烃的损失。具体的反应式如下：

*1 烯烃的加成反应：CnH2n+H2 → CnH2n+2

*2 噻吩的脱硫反应：C4H4S+4H2 → C4H10+H2S

*3 加氢脱氧反应：C6H6O+H2 → C6H6+H2O

*4 加氢脱氮反应：C6H7N+H2 → C6H14+NH3

*5 副反应——芳香烃的氢化反应：C6H6+3H2 → C6H12。

同样，在加氢运行过程中，催化剂的表面会积累一些沉积物，如聚合物、结

焦物，这样催化剂的活性就要下降。为此，需要对主反应的操作参数加以调整，

如调整氢气分压、反应温度等。催化剂活性的降低，可以靠提高主反应器进口温

度来加以补偿。而对于反应选择性的优化，可以通过改变操作压力，即调整氢气

的分压，来使其在一定程度上得到缓和。

催化剂的活性可以从反应产物中的噻吩含量来加以评定。如果该噻吩含量已

达到允许值以上，则必须提高进口温度。当然，反应温度应尽量控制得低一些，

以减少副反应的发生，即减少芳香烃的氢化反应，也可降低结焦的速率。

当反应器出口温度达到 370℃时，催化剂就需要进行再生，以恢复其活性。