加氫工藝培訓(xùn)教材

1、加氫工藝培訓(xùn)教材近年來山于國家對(duì)汽柴油等石化產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，而原料的性質(zhì)越來越 差，傳統(tǒng)的油品加工工藝越來越難以滿足要求。美國DuPont公司IsoTherming加氫新 工藝，使用新型加氫反應(yīng)系統(tǒng)，投資成本和操作費(fèi)用較低。該工藝通過先用氫氣使混 合進(jìn)料和先前已被加氫處理的液體循環(huán)物流處于氫飽和狀態(tài)，混合進(jìn)料和循環(huán)物流和 反應(yīng)所需的全部氫氣一起進(jìn)入催化劑床層。當(dāng)氫氣呈液相以溶解氫形式進(jìn)入反應(yīng)器 時(shí)，整個(gè)反應(yīng)只受內(nèi)在反應(yīng)速率（催化劑的有效因素和實(shí)際反應(yīng)速率）的控制。加氫 時(shí)，發(fā)生的絕大多數(shù)反應(yīng)為高放熱反應(yīng)。被處理過的流體循環(huán)物流不僅可向反應(yīng)提供 大量溶解氫，還可以作為熱載體，有助于吸收反

2、應(yīng)熱量，使反應(yīng)器在更為等溫的模式 中運(yùn)行，同時(shí)該技術(shù)還可大大減少催化劑的結(jié)焦現(xiàn)象。1加氫技術(shù)簡介1加氫的作用：1）脫除原料油中的S、N、重金屬等組分，為后續(xù)裝置做好準(zhǔn)備；2）降低原料油中膠質(zhì)，殘?zhí)恐?，提高后續(xù)裝置加工量、產(chǎn)品收率；3）對(duì)催化柴油，焦化柴油，直鐳柴油等產(chǎn)品進(jìn)行精制以提高質(zhì)量；4）使油品中的芳燒飽和，降低油品密度；1.2加氫的種類：1、石腦油加氫通過加氫使得S含量0. 5ppm、X含量0. 5ppm石腦油加氫的約束條件:1）反應(yīng)床層溫度不得高于350C；2）硅含量需嚴(yán)格控制，以防催化劑中毒；3）控制U申的含量；4）辛烷值損失要盡量少；5）注意控制壓力降，不能過大。2、煤油加氫通過加

3、氫改善煤油煙點(diǎn)；降硫醇含量；降酸度、環(huán)烷炷含量。煤油加氫的約束條件：1）溫度控制合適，溫度過高會(huì)使煤油顏色加深，煙點(diǎn)上升；2）采用鉆鈕催化劑。3、柴油加氫通過加氫使產(chǎn)品質(zhì)量得以改進(jìn)，生產(chǎn)產(chǎn)品低硫柴油和超低硫柴油；同時(shí)使柴油中 的芳桂飽和，改善柴油色澤，穩(wěn)定性；脫蠟，改善柴油凝固點(diǎn)。柴油加氫的約束條件：1）溫度限制，隨著催化劑活性的降低，為保證產(chǎn)品質(zhì)量需提高進(jìn)料油品的溫度，但進(jìn)料溫度過高催化劑乂易結(jié)焦；2）反應(yīng)床層溫度過高會(huì)影響柴油色度；3）壓力降不能過大。4、催化原料預(yù)處理通過加氫對(duì)催化原料脫S,脫匚降原料油密度，降殘?zhí)?，使芳炷飽和。約束條件：1）反應(yīng)床層溫度，影響反應(yīng)速率；2）重金屬含量過高

4、，會(huì)使催化劑中毒；3）壓力降過高會(huì)影響操作。2加氫技術(shù)的發(fā)展加氫技術(shù)可分為三個(gè)階段：第一階段為1940 1970年，以提高產(chǎn)率為主，渣油轉(zhuǎn)化技術(shù)；第二階段為1980 2010年，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求逐漸提高，以清潔環(huán)保為主。第三階段為2020以后，針對(duì)能源緊缺，需將更多重油轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。為能源 充分 利用階段。3 DuPont IsoTherming 力 口氫1 IsoTherming 加氫工藝IsoTherming油品加氫改質(zhì)工藝分原料預(yù)處理部分，加氫反應(yīng)部分，熱、冷低分部分，分憎部分，新氫壓縮機(jī)部分等。原料預(yù)處理部分：混合原料（包括焦化蠟油、焦化柴油、直憾柴油、催化柴油） 先進(jìn)入進(jìn)料過濾器過濾，然

5、后與低硫柴油換熱后進(jìn)入原料緩沖罐，原料進(jìn)入緩沖罐前 腰控制好溫度在150C以下，以防結(jié)焦，然后曲進(jìn)料泵將原料抽出送往后續(xù)工段。加氫反應(yīng)部分：保護(hù)床控制總體原則要確保進(jìn)入床層的液體處于氫飽和狀態(tài)，可 采取以下措施：（1）每個(gè)床層上都要保證一定液位，淹沒催化劑；（2）釋放氣的流 量控制至最小且為固定值，確保有連續(xù)的氣相不斷從反應(yīng)器床層往外排，確保有氫氣 逸出，從而保證油品處于氫飽和狀態(tài)。反應(yīng)器床層的液位通過注氫量來控制，液位高 時(shí)，加大氫氣量，可將液位壓下去。熱、冷低分部分：主要為熱低壓分離罐、冷低壓分離罐。由于反應(yīng)過程中有錢鹽 生成，會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，因此在油品進(jìn)冷低壓分離器前注水，以洗去鍍鹽。

6、分鐳部分：山熱低壓分離器底抽出的油進(jìn)入分憎進(jìn)料加熱爐，然后進(jìn)入分憎 塔底 部（28層）然后通過分憾工藝分離出各組分。新氫壓縮機(jī)部分：由進(jìn)出口分液罐、中間冷卻器、往復(fù)壓縮機(jī)組成。制氫裝置來 的氫氣進(jìn)入壓縮機(jī)入口分液罐后，由壓縮機(jī)升壓后送入反應(yīng)系統(tǒng)。2關(guān)鍵設(shè)備介紹（1）、反應(yīng)器1）反應(yīng)器關(guān)鍵參數(shù)為反應(yīng)溫度、壓力及催化劑體積；2）反應(yīng)器床層數(shù)量與氫耗、氫氣的溶解度、反應(yīng)器床層壓降有關(guān)，同時(shí)受加氫 循環(huán)泵的相關(guān)參數(shù)（揚(yáng)程、流量等）限制。（2）、反應(yīng)器循環(huán)泵反應(yīng)器循環(huán)泵LI的：1）是將溶解有氫氣的反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)帶入反應(yīng)器中；2）吸收反應(yīng)熱，使反應(yīng)器床層溫度比傳統(tǒng)模式低，生焦量下降。因此泵的可靠性要求高、無

7、泄漏，一般采用高溫屏蔽泵以提高整個(gè)裝置的安全 性。3與傳統(tǒng)加氫工藝的比較該套工藝稱為等溫加氫，因反應(yīng)熱被循環(huán)的液體吸收，溫升較低，接近等溫而得 名。傳統(tǒng)工藝靠循環(huán)氫壓縮機(jī)和新氫壓縮機(jī)提供氫源，在反應(yīng)器中有氣液兩相存在， 有H2從氣相到液相的傳質(zhì)過程，同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物H2S從液相傳質(zhì)到氣相中。而該套工 藝不同于傳統(tǒng)技術(shù)，采用液相循環(huán)。整個(gè)反應(yīng)器為全液相，氫氣溶解于油中，少了氣 液相的傳質(zhì)過程，沒有傳質(zhì)阻力。因此反應(yīng)器體積相對(duì)較小，同時(shí)省去了很多高壓設(shè) 備。熱高分、）令高分分別由熱低分、）令低分代替，用循環(huán)油泵代替了循環(huán)氫壓縮機(jī)， 取消了部分高壓換熱器，大大降低了投資成本。4化學(xué)反應(yīng)原理1加氫反應(yīng)原理

8、利用H2把不飽和鍵飽和、將C-S、C-N鍵斷開變成H2S、NH3及將C-C鍵斷 開，把大分子變成小分子。2反應(yīng)分類（1）希望發(fā)生的反應(yīng)（正反應(yīng)）1）脫硫反應(yīng)；2）脫氮反應(yīng)；3）脫氧反應(yīng)；4）脫鹵素反應(yīng)；5）脫金屬反應(yīng)；6）加氫飽和反應(yīng)（芳桂飽和可提高十六烷值，芳桂開環(huán)及支鍵斷開可降低油品密 度）；7）深度有限的裂化反應(yīng)。（2）不希望發(fā)生的反應(yīng)（副反應(yīng)）1）過度裂化（如石腦油變瓦斯）。過度裂化床層溫度不好控制；2）結(jié)焦反應(yīng)。減少催化劑使用壽命，床層壓降上升。3原料的性質(zhì)原料的性質(zhì)主要表現(xiàn)在以下兒個(gè)方面：1）憎程；2）硫含量；3）氮含量；4）密 度；5）芳桂；6）重金屬；7）辛烷值。（1）鐳程原料

9、干點(diǎn)高，分子量大，API下降，密度增大，硫化物含量多，重金屬含量高（特別是蠟油），催化劑更易中毒，同時(shí)加工過程中產(chǎn)品的顏色加深，易產(chǎn)生焦炭，主 要是其中不飽和物高，在有氧條件下很快氧化成膠質(zhì)，使顏色加深。原料干點(diǎn)增加達(dá)一定程度后，干點(diǎn)僅上升一點(diǎn)，其中的硫化物的復(fù)雜程度卻增加 很多，加工難度也相應(yīng)增大兒倍。（2）硫含量原料中硫的種類的關(guān)系如下表:序號(hào)類別沸點(diǎn)C相對(duì)反應(yīng)速度1硫醇169 3361202硫&迷92 198603吩84 18334苯并吩221 43015二苯并吩332 6301注：相對(duì)反應(yīng)速度是以4為基準(zhǔn)。越復(fù)雜的硫化物因難于接觸到活性中心，需要更多的催化劑及反應(yīng)空速來脫除， 加工難度

10、大。原料中芳炷含量大，十六烷值低，硫化物脫除也相對(duì)困難。汽油、煤油、柴油中硫化物的脫除難易程度為汽油v煤油v柴油。硫化物含量高 并非都難脫除，主要取決于其中難于脫除的硫化物的多少，即脫硫轉(zhuǎn)化率與硫的結(jié)構(gòu)有 很大關(guān)系。（3）氮含量催化劑為酸性活性中心，氮更易于吸附并占據(jù)活性中心。在此惜況下，硫化物脫 除較困難。一般需將氮脫除到一定程度以利于硫的脫除。原料中的氮含量增加，若要得到相同質(zhì)量的產(chǎn)品，則反應(yīng)溫度需上調(diào)。一般氮含 量小于400ppm時(shí)，溫度上調(diào)幅度較大；大于400ppm時(shí)則溫度上調(diào)較緩慢。（4）殘?zhí)繗執(zhí)吭礁?，加氫難度越大。（5）重金屬重金屬會(huì)造成催化劑永久失活，裝置設(shè)置預(yù)加氫反應(yīng)器主要是吸

11、附重金屬，對(duì)主 催化劑進(jìn)行保護(hù)。一般情況下，主催化劑中金屬含量超過總量的2 3%便不可再生。（6）芳炷原料原料中芳燒含量分布悄況如下表所示：芳桂含量山上表可知，催化柴油加氫精制氫消耗的氫氣最大，且雙環(huán)與三環(huán)芳炷加氫飽和 易于單環(huán)芳桂。通常情況下，芳桂飽和過程中其含量與反應(yīng)溫度呈拋物線形，存在一個(gè) 飽和的最低溫度，當(dāng)反應(yīng)溫度低于該溫度時(shí)，原料中芳桂含量隨溫度的上升逐漸下降， 反之則上升?？傊?，原料性質(zhì)的相對(duì)性對(duì)操作的影響可歸納為干點(diǎn)增加、芳炷含量增加、不飽 和桂含量增加、氮含量增加，操作難度均會(huì)增大。但是硫含量增加，操作難度是否增大 取決于其中難于脫除的硫化物的含量是否增加。5催化劑1新老催化劑

12、比較老式催化劑掛硫低、活性低、有效成份二硫化鈕分散高；新型催化劑掛硫高，活 性高，有效成份分散低。2催化劑活化催化劑一般都是氧化態(tài)的，需進(jìn)行硫化，即活化，才能起到作用。硫化過程不好， 活性可能就不高，不過完全硫化也是相對(duì)的。將催化劑活化可采用硫化氫、含硫原料或活化劑頃DMDS、TNPS、DMS）。也 有已硫化好的催化劑，方便簡單。但一般不采用此種催化劑，若存放不當(dāng)，易自然，比 較危險(xiǎn)。3催化劑裝填為確保床層壓降不至于太大，催化劑裝填為分級(jí)裝填，包括稀相裝填和密相裝填。 稀相裝填為瓷球的裝填。瓷球主要起保護(hù)催化劑并過濾固體顆粒的作用，裝填方式為不 同粒徑瓷球分層平鋪，相對(duì)松散。密相裝填為催化劑的裝填。催化劑入裝填器漏斗，底 部山旋轉(zhuǎn)器帶動(dòng)分布管旋轉(zhuǎn)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)速度與催化劑粒徑大小，反應(yīng)器直徑大 小有關(guān)，旋轉(zhuǎn)速度過大或過小都會(huì)造成催化劑裝填不均勻，影響反應(yīng)過程，使反應(yīng)器內(nèi) 各部分催化劑失效不同步。密相裝填并非一次性裝填到位，裝填一部分后需測量是否均 勻，再繼續(xù)裝填。4催化劑的選擇1、催化劑的選擇取決于原料性質(zhì)及產(chǎn)品的質(zhì)量要求。2、評(píng)價(jià)催化劑的好壞可從以下兒方面進(jìn)行：1）活性。衡量反應(yīng)速率；2）選擇性。 正