加氫裂化裝置簡介

1、140萬噸加氫裂化裝置簡介萬噸加氫裂化裝置簡介二二00七年八月七年八月加氫裂化裝置概述 140萬t/a加氫裂化裝置，是齊魯石化公司加工進(jìn)口原油改擴(kuò)建工程的重點(diǎn)項(xiàng)目，本裝置與60萬t/a連續(xù)重整裝置聯(lián)合布局，由撫順石油化工科學(xué)研究院提供工藝試驗(yàn)中試報(bào)告，由中國石化北京設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，齊魯勝利煉油設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)系統(tǒng)配套，大部分設(shè)備由國內(nèi)制造，中石化集團(tuán)公司第十建設(shè)工程公司負(fù)責(zé)施工安裝。裝置于1998年3月31日開工建設(shè)，2000年11月23日實(shí)現(xiàn)中間交接，2001年3月5日產(chǎn)品合格，實(shí)現(xiàn)裝置一次開汽成功。加氫裂化裝置概述 設(shè)計(jì)的原料組成為131.2萬t/a中東高硫蠟油和8.8萬t/a勝利焦化蠟油，中試評價(jià)

2、采用沙輕VGO：沙中VGO：科威特VGO=46：8：46的混合油。所需H2 為聯(lián)合布局的連續(xù)重整裝置和乙烯裂解裝置產(chǎn)生的氫氣經(jīng)本裝置PSA部分提純至純度99.9% ，不足部分由制氫裝置補(bǔ)充。2001年4月氫氣流程動改后，在連續(xù)重整裝置停工的情況下，可由第二化肥廠天然氣制氫供給氫氣。裝置建設(shè)規(guī)模為140萬t/a（175t/h），裝置設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)周期為8000h（11個(gè)月）。 裝置由反應(yīng)、分餾、吸收穩(wěn)定、氣體脫硫、溶劑再生和氫氣提純（PSA）等部分組成。 主要產(chǎn)品是液化氣、石腦油、航煤、柴油和尾油，同時(shí)副產(chǎn)部分氣體。設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化率為60%，其中尾油做乙烯裂解的原料。加氫裂化裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)采用撫順石油化工研

3、究院開發(fā)的3936和ZHC-01催化劑兩段串聯(lián)一次通過加氫裂化工藝。反應(yīng)部分采用國內(nèi)外成熟的爐前混氫流程，操作方便，流程簡化，傳熱效率高。精制反應(yīng)器與裂化反應(yīng)器之間設(shè)置混氫油與精制反應(yīng)產(chǎn)物換熱器，回收熱量，減少冷氫用量。采用熱進(jìn)料熱高分流程，既降低能耗，又節(jié)省換熱面積。選用了PALL自動氣體反吹原料過濾器。對催化劑預(yù)硫化采用干法預(yù)硫化流程，催化劑活性高，預(yù)硫化期間加熱爐負(fù)荷少，預(yù)硫化所需時(shí)間短。對催化劑鈍化選用低氮油注氨的鈍化方案。大機(jī)組、高壓泵、高壓設(shè)備大部分國產(chǎn)化。加氫裂化裝置生產(chǎn)原理 加氫裂化工藝采用撫順石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的兩段雙劑串聯(lián)一次通過固定床的加氫裂化工藝。本裝置以二常、三常

4、切出的減壓瓦斯油和焦化蠟油為原料，在催化劑作用下進(jìn)行加氫脫蠟、脫氮、裂解、烯烴和芳烴飽和、脫除氧化物和金屬等反應(yīng)。所用的加氫精制催化劑為3936，加氫裂化催化劑為ZHC-01。原料油經(jīng)加氫反應(yīng)后有60%（w）轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品。加氫生成油經(jīng)常壓分餾切割出石腦油、航煤、柴油和未轉(zhuǎn)化油（尾油）。 加氫裂化裝置主要影響因素原料性質(zhì)的影響 不同的原料性質(zhì)對加氫裂化操作有顯著的影響，原料的餾程、氮含量、硫含量、瀝青質(zhì)和金屬含量、多環(huán)指數(shù)等都會影響到反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、催化劑的活性及產(chǎn)品質(zhì)量。氫氣的影響 補(bǔ)充氫的純度、系統(tǒng)氫分壓、循環(huán)氣流量、循環(huán)氣氫純度等都會對加氫裂化的操作產(chǎn)生顯著的影響。反應(yīng)溫度 通過調(diào)整反應(yīng)溫度

5、，可以達(dá)到所要求的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率、脫硫率和脫氮率。反應(yīng)溫度也會影響到航煤和柴油產(chǎn)品的質(zhì)量，在相同的轉(zhuǎn)化率時(shí)，高的催化劑溫度將導(dǎo)致航煤煙點(diǎn)下降和柴油十六烷值降低。催化劑溫度由調(diào)節(jié)反應(yīng)器入口溫度，以及在床層間注入的冷氫量來控制，以達(dá)到所有催化劑床層有基本相同的平均溫度。加氫裂化裝置主要影響因素 反應(yīng)壓力 反應(yīng)壓力是通過冷高分壓力來控制的，為使反應(yīng)向有利于加氫裂化的方向進(jìn)行，應(yīng)使反應(yīng)系統(tǒng)維持盡可能高的氫分壓，因此冷高分應(yīng)在盡可能高的壓力下操作。考慮到冷高分的設(shè)計(jì)壓力，冷高分操作壓力不能超過16.3MPa。加氫裂化裝置流程說明1.反應(yīng)部分2.分餾部分3.吸收穩(wěn)定部分4.脫硫部分加氫裂化主催化劑性質(zhì)物化性質(zhì)

6、3936 ZHC-01 孔容/mL/g 0.32-0.38 0.30-0.35 表面積/m2/g 160 240 堆密度/ g/100ml 88-94 96-102 壓碎強(qiáng)度/ N/mm 25 14.7 燒減，mt% 2.0 磨耗，mt% 1.0 0.48 表面積/m2/g 110 - 165 140-180 堆密度/ g/ml 0.41-0.46 0.70-0.80 壓碎強(qiáng)度/ N/mm 30 30 磨耗，mt% 0.8 0.8 形狀 橢球 球形 直徑/mm 長軸4.3-5.5,短軸 2.2-3.2 NiO Wt% 0.2 K Wt/% 1.9-2.9 加氫裂化裝置催化劑作用1.加氫精制反應(yīng)

7、器（R-401）共有四個(gè)床層，催化劑裝填數(shù)據(jù)見附表。其中CEN-2、FZC-16為保護(hù)催化劑，其顆粒和微孔較大，容垢能力強(qiáng)，具有良好的脫金屬能力，從而保護(hù)主催化劑的活性和穩(wěn)定性。3936為加氫精制主催化劑，具有較強(qiáng)的脫硫脫氮能力。2.加氫裂化反應(yīng)器（R-402）共有四個(gè)床層，催化劑裝填數(shù)據(jù)見附表。ZHC-01為加氫裂化主催化劑，屬無定型類催化劑，含有一定量的分子篩。因此，其裂化活性沒有分子篩型的強(qiáng)，反應(yīng)緩和，起始溫度較高。ZTS-3是后精制催化劑，用來飽和裂化反應(yīng)產(chǎn)生的少量不飽和烴。 加氫裂化裝置催化劑裝填數(shù)據(jù) 反應(yīng)器R401共計(jì)裝入撫順研究院產(chǎn)的精制催化劑3936 167.55噸，保護(hù)劑CE

8、N-2 4.675噸，保護(hù)劑FZC-16 7.8噸。3936設(shè)計(jì)裝填密度0.8 t/m3，實(shí)際裝填密度0.78 t/m3,FZC-16裝填密度0.69 t/m3，CEN-02裝填密度0.42 t/m3。具體裝填數(shù)據(jù)見附表。 反應(yīng)器R402共計(jì)裝入齊魯?shù)谝换蕪S生產(chǎn)的撫順研究院研制的裂化催化劑ZHC-01 162.96噸，后精制催化劑ZTS-03 12.99噸。ZHC-01設(shè)計(jì)裝填密度0.88 t/m3，實(shí)際裝填密度0.89 t/m3，ZTS-03設(shè)計(jì)裝填密度0.82 t/m3，實(shí)際裝填密度0.88 t/m3。催化劑物化特性對操作影響 1）催化劑形狀不規(guī)則，達(dá)不到指標(biāo)，主要問題是制備工藝達(dá)不到要

9、求，將影響催化劑裝填質(zhì)量。反應(yīng)器內(nèi)徑向裝填的均勻性不好，將會造成反應(yīng)物料在催化劑床層內(nèi)“溝流”、“貼壁”等走“短路”現(xiàn)象的發(fā)生，也會導(dǎo)致部分床層的塌陷。大部分加氫處理工藝的反應(yīng)器為滴流床反應(yīng)器，而加氫操作通常又采用較大的氫油比，反應(yīng)器中氣相物料的流速遠(yuǎn)大于液相物料的流速，這種氣、液物料流速上的差別易導(dǎo)致相的分離。一旦催化劑床層徑向疏密不均，也就是說床層內(nèi)存在不同阻力的通道時(shí)，以循環(huán)氫為主體的氣相物流更傾向于占據(jù)阻力小、易于通過的通道，而以原料油為主體的液體物流則被迫流經(jīng)裝填更加緊密的催化劑床層，從而造成氣、液相分離，使氣、液間的傳質(zhì)速率降低，反應(yīng)效果變差。另外，由于在此狀態(tài)下循環(huán)氫帶熱效果差，

10、易造成床層高溫“熱點(diǎn)”的出現(xiàn)。 催化劑物化特性對操作影響 熱點(diǎn)一旦出現(xiàn)，將會造成熱點(diǎn)區(qū)的催化劑結(jié)焦速度加快，使得該區(qū)域的床層壓力降增大，又反過來使得流經(jīng)該熱點(diǎn)床層區(qū)的氣相物料流量更少，反應(yīng)熱量不能及時(shí)帶走，使得該點(diǎn)溫度更高，形成惡性循環(huán)。這樣一來，一方面影響裝置的操作安全，另一方面由于高溫點(diǎn)的存在而縮短裝置的操作周期。 2）催化劑強(qiáng)度不夠，粉塵量大。粉塵量大，導(dǎo)致床層差壓大，影響裝置長周期運(yùn)行，裝置壓縮機(jī)出口壓力高，裝置能耗高。粉塵量大，帶到反應(yīng)器后部設(shè)備，導(dǎo)致?lián)Q熱器堵塞，換熱效果下降，系統(tǒng)差壓升高，同時(shí)造成反應(yīng)物料在催化劑床層內(nèi)“溝流”、“貼壁”等走“短路”現(xiàn)象的發(fā)生，也會導(dǎo)致部分床層的塌陷

11、，情況與1）類似。催化劑物化特性對操作影響3）包裝損壞，催化劑吸水量大。催化劑開工過程中都要脫水，如果催化劑含水量大，造成脫水量大，脫水時(shí)間延長，催化劑含水量大，容易造成催化劑強(qiáng)度降低，粉塵量大，脫水過程中造成催化劑粉粹。4）活性金屬含量、比表面積、強(qiáng)度等物性指標(biāo)研究院在催化劑制作中有要求，需要特定儀器分析，現(xiàn)場無法分析，只能從包裝、形狀、粉塵量等目測指標(biāo)來看。加氫裂化主要設(shè)備（1）反應(yīng)器 本裝置采用兩臺大型加氫反應(yīng)器（R401和R402），內(nèi)徑均為3800mm，切線長分別為26691和22178mm。設(shè)計(jì)溫度為454，設(shè)計(jì)壓力分別為192MPa和188Mpa。設(shè)備由中國第一重型機(jī)械集團(tuán)公司制造，材質(zhì)為21/4Cr-1Mo鋼，結(jié)構(gòu)形式為鍛焊式。加氫裂化主要設(shè)備（2）高壓換熱器本裝置共有六臺高壓換熱器，其中四臺操作條件與反應(yīng)器相接近或相同。兩臺反應(yīng)器間的E-401和裂化反應(yīng)器出口的三臺換熱器（E402A，B，C），母材選用21/4Cr-1Mo材料，在換熱器Cr-Mo