加氫精制和加氫裂化介紹

1、加氫精制和加氫裂化介紹一、加氫精制加氫精制主要用于油品精制，其目的是除掉油品中的硫、氮、氧雜原子和金屬雜 質(zhì)，改善油品的使用性能。由于重整工藝的發(fā)展，可提供大量的副產(chǎn)氫氣，為 發(fā)展加氫精制工藝創(chuàng)造了有利條件，因此加氫精制已成為煉油廠中廣泛采用的加 工過(guò)程，也正在取代其它類型的油品精制方法。加氫精制的主要反應(yīng) 加氫精制的主要反應(yīng)有：1、加氫脫硫2、加氫脫氮3、加氫脫氧4、重質(zhì)油加氫脫金屬5、在各類烴中，環(huán)烷烴和烷烴很少發(fā)生反應(yīng)，而大部分的烯烴與氫反應(yīng)生成烷 烴。在加氫精制中，加氫脫硫比加氫脫氮反應(yīng)容易進(jìn)行， 在幾種雜原子化合物中含氮 化合物的加氫反應(yīng)最難進(jìn)行。例如，焦化柴油加氫精制時(shí)，當(dāng)脫硫率達(dá)

2、到90%勺條件下，脫氮率僅為40%加氫精制產(chǎn)品的特點(diǎn)：質(zhì)量好，包括安定性好，無(wú)腐蝕性，以和液體收率高等， 這些都是由加氫精制反應(yīng) 本身所決定的。加氫精制工藝裝置加氫精制的工藝流程因原料而異，但基本原理是相同的，如圖3-10所示，包括反應(yīng)系統(tǒng)、生成油換熱、冷 卻、分離系統(tǒng)和循環(huán)氫系統(tǒng)三部分。|1、反應(yīng)系統(tǒng)原料油與新氫、循環(huán)氫混合，并與反應(yīng)產(chǎn)物換熱后，以氣液混相狀態(tài)進(jìn)入加熱爐， 加熱至反應(yīng)溫度進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器進(jìn)料可以是氣相（精制汽油時(shí)），也可以是氣 液混相（精制柴油時(shí)）。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑 一般是分層填裝，以利于注冷氫來(lái)控 制反應(yīng)溫度（加氫精制是放熱反應(yīng)）。循環(huán)氫與油料混合物通過(guò)每段催化劑 床層

3、進(jìn)行加氫反應(yīng)。加氫反應(yīng)器可以是一個(gè)，也可以是兩個(gè)。前者叫一段加氫法，后者叫兩段加氫法。 兩段加氫法適用于某些直餾煤油的精制，以生成高密度噴氣燃料。此時(shí)第一段 主要是加氫精制，第二段是芳烴加氫飽和。2、生成油換熱、冷卻、分離系統(tǒng)反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器的底部出來(lái)，經(jīng)過(guò)換熱、冷卻后進(jìn)入高壓分離器。在冷卻器前要向產(chǎn)物中注入高壓洗滌水，以溶解反應(yīng)生成的氨和部分硫化氫。反應(yīng)產(chǎn)物在 高壓分離器中進(jìn)行油氣分離，分出的氣體是循環(huán)氫，其中除了主要成分氫外，還 有少量的氣態(tài)烴（不凝氣）和未溶于水的硫化氫。分出的液體產(chǎn)物是加氫生成油， 其中也溶解有少量的氣態(tài)烴和硫化氫，生成油經(jīng)過(guò)減壓再進(jìn)入低壓分離器進(jìn)一步 分離 出氣態(tài)烴等

4、組分，產(chǎn)品去分餾系統(tǒng)分離成合格產(chǎn)品。3、循環(huán)氫系統(tǒng)從高壓分離器分出的循環(huán)氫經(jīng)貯罐和循環(huán)氫壓縮機(jī)后，小部分（約30%直接進(jìn)入反應(yīng)器作冷氫，其余大部分送去與原料油混合，在裝置中循環(huán)使用。為了保證 循環(huán)氫的純度（不小于65%體），避免硫化氫在系統(tǒng)中積累，常用硫化氫回收系 統(tǒng)，解吸出來(lái)的硫化氫送到制硫裝置回收硫磺，凈化后的氫氣循環(huán)使用。為了保證循環(huán)氫中氫的濃度，用新氫壓縮機(jī)不斷往系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充新鮮氫氣。石油餾分加氫精制的操作條件因原料不同而異。一般地講，直餾餾分油加氫精制條件比較緩和，重餾分油 和二次加工油品則要求比較苛刻的操作條件。二、加氫裂化加氫裂化是重質(zhì)原料在催化劑和氫氣存在下進(jìn)行的催化加工，生產(chǎn)各

5、種輕質(zhì)燃料油的工藝過(guò)程。用重質(zhì)原料油生產(chǎn)輕質(zhì)燃料油最基本的工藝原理就是改變重質(zhì)原料油的分子量 和碳?xì)浔?，而改變分子和?氫比往往是同時(shí)進(jìn)行的。改變碳?xì)浔扔袃蓚€(gè)途徑； 一是脫碳，二是加氫。熱加工過(guò)程，如熱裂化、焦化以和催化裂化工藝屬于脫碳， 它們的共同特點(diǎn)是要加大一部分油料的碳?xì)浔?，因此，不可避免地要產(chǎn)生一部分氣體烴和碳?xì)浔容^高的縮合產(chǎn)物？焦炭和渣油。所以脫碳過(guò)程的輕質(zhì)油收率不可 能很高。加氫裂化屬于加氫，在催化劑存在下從外界補(bǔ)入氫氣以降低原料油的碳?xì)浔?。加氫裂化?shí)質(zhì)上是加氫和催化裂化這兩種反應(yīng)的有機(jī)結(jié)合。因此，它不僅可以防止如催化裂化過(guò)程中大量 積炭的生成，而且還可以將原油中的氮、氧、硫雜原

6、子有機(jī)化合物雜質(zhì)通過(guò)加氫從原料中除去， 又可以使反應(yīng)過(guò)程中生成的不飽和烴 飽和，所以，加氫裂化可以將低質(zhì)量的原料油轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)的輕質(zhì)油。加氫裂化過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)石油烴類在高溫、高壓和加氫裂化催化劑存在下，通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)，使重質(zhì) 油品轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品，其 主要反應(yīng)包括：裂化、加氫、異構(gòu)化、環(huán)化和脫硫、 脫氮和脫金屬等。 |1、烷烴烷烴加氫裂化反應(yīng)包括兩個(gè)步驟，即原料分子在C-C鍵上的斷裂，和生成的不飽和碎片的加氫飽和，例如：C16H34 C8H18 + C8H16C8H18反應(yīng)中生成的烯烴先進(jìn)行異構(gòu)化隨即被加氫成異構(gòu)烷烴。烷烴加氫反應(yīng)速度隨著烷烴分子量增大而加快，異構(gòu)化的速度也隨著分子量增大而加快

7、。2、烯烴烷烴分解和帶側(cè)鏈環(huán)狀烴斷鏈都會(huì)生成烯烴。在加氫裂化條件下，烯烴加氫變?yōu)?飽和烴，反應(yīng)速度最 快。除此之外，還進(jìn)行聚合、環(huán)化反應(yīng)。R-CH2CH=CH2 +H2& frac34;® R-CH2CH2CH33、環(huán)烷烴單環(huán)環(huán)烷烴在過(guò)程中發(fā)生異構(gòu)化， 斷環(huán)，脫烷基以和不明顯的脫氫反應(yīng)： 雙環(huán)環(huán) 烷烴和多環(huán)環(huán)烷烴首先異構(gòu)化生成五圓環(huán)的衍生物然后再斷鏈。 反應(yīng)產(chǎn)物主要由 環(huán)戊烷、環(huán)己烷和烷烴組成。4、芳烴單環(huán)芳烴的加氫裂化不同于單環(huán)環(huán)烷烴， 若側(cè)鏈上有三個(gè)碳原子以上時(shí)，首先不 是異構(gòu)化而是斷側(cè)鏈，生成相應(yīng)的烷烴和芳烴。除此之外，少部分芳烴還可能 進(jìn)行加氫飽和和生成環(huán)烷烴然

8、后再按環(huán)烷烴的反應(yīng)規(guī)律繼續(xù)反應(yīng)。雙環(huán)、多環(huán)和稠環(huán)芳烴加氫裂化是分步進(jìn)行的，通常一個(gè)芳香環(huán)首先加氫變?yōu)榄h(huán) 烷烴，然后環(huán)烷環(huán)斷開(kāi)變 成單烷基芳烴，再按單環(huán)芳烴規(guī)律進(jìn)行反應(yīng)。在氫氣 存在下，稠環(huán)芳烴的縮合反應(yīng)被抑制，因此不易生成焦炭產(chǎn)物。5、非烴類化合物原料油中的含硫、含氮、含氧化合物，在加氫裂化條件下進(jìn)行加氫反應(yīng)，生成硫 化氫、氨和 水被除去。因此，加氫產(chǎn)品無(wú)需另行精制。上述加氫裂化反應(yīng)中，加氫反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，而裂化反應(yīng)則是吸熱反應(yīng)，二者 部分抵銷，最終結(jié)果仍為放熱反應(yīng)過(guò)程。根據(jù)以上各類化學(xué)反應(yīng)決定了加氫裂化工藝具有以下的特點(diǎn)：(1)生產(chǎn)靈活性加氫裂化對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，可處理的原料范圍很廣，包括

9、直餾柴油、焦化蠟油、 催化循環(huán)油、脫瀝青油，常壓重油和減壓渣油等。加氫裂化產(chǎn)品方案可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。即能以生產(chǎn)汽油為主，也能以生產(chǎn)低冰 點(diǎn)、高煙點(diǎn)的噴氣燃料為 主，也可以生產(chǎn)低凝點(diǎn)柴油為主等，總之，根據(jù)需要， 改變催化劑和調(diào)整操作條件，即可按不同的生產(chǎn)方案操作，得到所需的產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量好，收率高加氫裂化產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是不飽和烴少，非烴雜質(zhì)含量少，所以油品的安定性好， 無(wú)腐蝕，含環(huán)烷烴多，還可作為重整原料。加氫裂化工藝裝置加氫裂化流程，根據(jù)原料性質(zhì)，產(chǎn)品要求和處理量的大小，催化劑的性能而分一 段流程、二段流程以和串聯(lián)流程。下面主要介紹一段流程和二段流程加氫裂化。1、一段加氫裂化流程原料油經(jīng)泵升

10、壓至16.0兆帕后與新氫和循環(huán)氫混合后，再與 420C左右的加氫 生成油換熱至320C360C進(jìn) 入加熱爐，反應(yīng)器進(jìn)料溫度為370C450C。原 料在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件維持在溫度 380C440C，空速1.0時(shí)-1，氫油體積 比2500。為了控制反應(yīng)溫度，向反應(yīng)器分層注入冷氫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)與原料換熱 降至200C，再經(jīng) 冷卻溫度降到30C40C之后進(jìn)入高壓分離器。反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn) 入空冷器之前注入軟化水以溶解其中的 NH3 H2S等，以防止水合物析出而堵塞 管道。自高壓分離器頂部分出循環(huán)氫，經(jīng)循環(huán)氫壓縮機(jī)升壓至反應(yīng)器入口壓力后， 返回系統(tǒng)循環(huán)使用，自高壓分離器底部分出加氫生成油，經(jīng)減壓系統(tǒng)減壓至 0.

11、5MPa,進(jìn)入低壓分離器，在低壓 分離器內(nèi)將水脫出，并釋放出溶解氣體，作 為富氣送出裝置，可以作燃料氣用。生成油經(jīng)加熱送入穩(wěn)定塔，在1 .0MPa2.0MPa下蒸出液化氣，塔底液體經(jīng)加熱爐加熱送至分餾塔，最后分離出輕汽油、 航空煤油、低凝柴油和塔底尾油。尾油可一部分或全部作循環(huán)油用， 與原料混合 后返回反應(yīng)系統(tǒng)，或送出裝置作為燃料油。2、兩段加氫裂化流程原料油經(jīng)高壓泵升壓并與循環(huán)氫和新氫混合后首先與生成油換熱，再在加熱爐中加熱至反應(yīng)溫度，進(jìn)入第一段加氫精制反應(yīng)器。在加氫活性高的催化劑上進(jìn)行脫 硫，脫氮反應(yīng)，此時(shí)原料油中的重金屬也被脫掉。反應(yīng)生成物經(jīng)換熱，冷卻后進(jìn) 入高壓分離器，分出循環(huán)氫。生成油進(jìn)入脫氨(硫)塔，脫去NH3和H2S后，作為 第二段加氫裂化的進(jìn)