加氫裂化裝置生產(chǎn)原理

加氫裂扮裝置生產(chǎn)原理制反響器，用床層冷氫掌握適宜的反響溫度，在保護劑和精〔HDM〔HDS加氫脫氮〔HSN、加氫脫氧〔HDO〕及不飽和烴〔烯烴類、芳烴10ppm的精制油，然后進(jìn)入裂化反響器，用床層冷氫掌握適宜的反響溫度，連續(xù)在裂化催化劑和后精制催化劑作用下，發(fā)生加氫異構(gòu)化和裂化〔包括開環(huán)〕反響及局部精制反響，獲得所需轉(zhuǎn)化率下產(chǎn)品分布的裂化氣，經(jīng)初步降壓降溫分別后，大局部氣相進(jìn)入循環(huán)氣系統(tǒng)，經(jīng)循環(huán)機后在反響系統(tǒng)循環(huán)使用，維持反響系統(tǒng)壓力和反響系統(tǒng)所需氫氣，為保證循環(huán)氣中的氫純度，則由氫機不斷補充反響系統(tǒng)氫氣的缺乏。小局部氣相經(jīng)本裝置脫硫塔后，與重整氫一起做PSA原料；液相則先進(jìn)入脫丁烷和脫乙烷塔，進(jìn)一步氣液相分別，分別出液氣經(jīng)本裝置輕烴吸取塔后，出裝置去干氣脫硫裝置；生成油輕、重石腦油、航煤、柴油分別出裝置，而尾油則進(jìn)入減壓塔，經(jīng)過減壓蒸餾，生產(chǎn)出乙烯料、輕、中、重潤滑油，分別出裝置。其中局部的尾油循環(huán)到原料過濾器的入口再次加氫裂化。反響原理加氫裂化工藝過程的反響概括為兩類：加氫精制：一般指雜原子烴中雜原子的脫除反響如加氫脫金屬HDM、加氫脫硫〔HDS、加氫脫氮HSN氧〔HDO〕及不飽和烴〔烯烴類、芳烴〕的加氫飽和，這些反響主要發(fā)生在單段串聯(lián)流程的第一反響器或兩段流程的第一段〔包括開環(huán)反響。發(fā)生在單段串聯(lián)流程的其次反響器或兩段流程的其次段加氫精制反響加氫脫金屬就是通過加氫工藝從重油中把含金屬的有機雜質(zhì)脫除。金屬組分主要濃集在540屬組分主要是釩和鎳，就餾份油加氫裂扮裝置而言，進(jìn)料中還含有在原油一次加工過程中產(chǎn)生的鐵，一般與硫、氮、氧等雜原子以化合物或絡(luò)合物狀態(tài)存在，在加氫脫硫、氮、氧時，也脫除了金屬，相對而言，加氫脫金屬反響進(jìn)展比較容易；這些金屬組分無論以任何形式在催化劑上沉積都可能造成催化劑微孔堵塞或催化劑活性位的破壞而導(dǎo)致催化劑失活，為降低床層催化劑失活速率和保證裝置長周期運行，在精制反響前部床層一般裝填大孔徑、活性相對不高的保護劑，用于脫除進(jìn)料中的金屬組分，被脫除的金屬組分在催化劑微孔、外表或間隙間沉積，所以對保護劑床層來講，必需具備較強的容金屬性，否則將造成床層壓降在短時間內(nèi)上升，嚴(yán)峻時裝置必需停工進(jìn)展撇頂處理，因此，對裝置長周期運行而言要嚴(yán)格掌握進(jìn)料中重金屬含量。加氫脫硫石油餾分中的硫分布規(guī)律：石油餾分中典型的含硫化物主要硫醇類RSH、二硫化物RSSR/、硫醚類與雜環(huán)化合物〔噻吩硫、苯并苯酚、二苯并苯酚和萘苯并苯酚及其烷基衍生物等；直餾餾分中，硫的濃度一般隨著沸點的上升而增加，但硫醇含量較高的石油，低沸點餾分的含硫量更高些；雜環(huán)硫化物在直餾餾分中占硫化物的三分之二，在裂化餾分中硫化物根本上是雜環(huán)硫化物。石油餾分中的各類含硫化合物的c-s鍵是比較簡潔斷裂的，c-s鍵斷裂后生成相應(yīng)烴類和硫化氫，最難脫除的是46位烷基二苯并噻吩。如：硫醇：R S H+H R

+HS2 2硫醚： R S R H

2+HS二硫化

2 2 2RS S R+H物： 2

RS H+R S R+2H2H R+H R 2噻吩：SSSSH+H 2 CHSH

H2 CH

+HS2 4 10 4 10 2有機化合物的加氫脫硫是放熱反響，根本上是不行逆的，不存在熱力學(xué)限制，隨溫度上升，平衡常數(shù)越小，從熱力學(xué)分析較高的壓力和較低的溫度有利于加氫脫硫反響。在加氫脫硫反響過程中，不僅有機硫化物有自阻作用，同時堿性氮化物是加氫脫硫反響最強的阻滯劑之一。加氫脫氮石油餾分中的氮化物隨著沸點的上升而增加，在較輕的餾分中，單環(huán)、雙環(huán)雜環(huán)氮化物占支配地位，而稠環(huán)含氮化合物則濃集在較重的餾分中；氮化物可分為非堿性氮化物和堿性氮化物，氮化物是加氫反響尤其是裂化、異構(gòu)化和氫解反響的強阻滯劑，而且爭論說明，油品的使用性能尤其是安定性與HDN深度和氮含量有關(guān)；石油餾分中含氮化合物主要是吡咯類和吡啶類含氮雜環(huán)化合物，也有少量胺類和腈類加氫脫氮反響涉及三類反響：雜環(huán)加氫飽和、芳烴加氫飽和、C-N鍵的氫解；最終生成烴類和氨RNH2

+H H R+NH232如胺類：N吡N+H

HN2 CHN

(CH

)NH

H2 CH

+ NH啶： 2

3 42 2

5 12 3喹啉：NNCH CHNN+H +H 37+H

37+ NH2 2 NH2 2 3脫氮比脫硫難，是強放熱反響，在含稠環(huán)雜環(huán)氮化屋較多的HDN工業(yè)實踐中，為了得到令人滿足的脫氮率，往往采后者是為了提高雜環(huán)氮化物加氫產(chǎn)物濃度；氮化物具有其強吸附性而對其他加氫反響具有及強的阻滯作用，而其他加氫反響只能輕度阻滯加氫脫氮反響，在某些環(huán)境中，加氫脫硫和加氫脫氧反響實際還促進(jìn)了加氫脫氮反響的進(jìn)展，同時，由于氮化物的強吸附性，其自阻滯效應(yīng)和彼此阻滯效應(yīng)都較明顯加氫脫氧石油餾分中的氧含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硫氮化合物，通常在0.1%以下，有機氧化物主要以羥酸和酚類為主；加氫脫氧反響機理上一種先加氫后脫氧〔與加氫脫氮相像；一種直接脫氧〔與加氫脫硫相像難環(huán)烷酸：

2

= CH3+ 2HO2OH+H2酚：

= +HO2O+H =CHO

+HO呋喃：

2 4 10 2原料中的硫化物對加氫脫氧反響有弱阻滯效應(yīng)，氮化物對加氫脫氧反響有較強的阻滯效應(yīng)，同時，氧化物的自阻滯效應(yīng)較小不飽和烴的加氫飽和反響直餾石油餾分加氫裂化原料中的不飽和烴主要是芳烴，根本上不含烯烴；二次加工產(chǎn)品作為原料時，則會有肯定的烯烴甚至有一些二烯烴，但烯烴加氫反響很快；是強放熱反應(yīng)如：R C C R+H烴： 2

烯R C C R+QR二烯R C C C C R＇+HR2

C C C C +H2烴： R＇C C C C R芳烴加氫飽和石油餾分中的芳烴主要是四類，單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)和多環(huán)芳烴，多環(huán)芳烴主要存在與＞350℃的高沸點餾分中，中間餾分主要含前三種芳烴，其類型和含量取決于原料來源；芳烴加氫的目的在于：生產(chǎn)芳烴含量滿足產(chǎn)品規(guī)格要求FCC進(jìn)料和水蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯的原料；芳烴加氫飽和反響是從某些含雜質(zhì)原子芳香化合物中脫除雜原子和把多環(huán)芳烴轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)餾分過程中必不行少的步驟，多環(huán)芳烴在催化劑表面強吸附可能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為重質(zhì)縮聚芳烴并最終轉(zhuǎn)化為焦碳導(dǎo)致催化劑失活；芳烴除發(fā)生側(cè)鏈斷裂外，還會發(fā)生芳烴的加氫飽和反應(yīng)；多環(huán)芳烴加氫反響遵循逐環(huán)加氫原則，第一個環(huán)加氫容易，隨環(huán)數(shù)增加，難度越來越大芳烴加氫反響是物質(zhì)的量削減的可逆的放熱反響，作為放熱反響，就意味著正反響〔加氫〕的加氫活化能低于其逆反響〔脫氫氫反響〔平衡常數(shù)降低化率會消滅一個最高點，與此最高點對應(yīng)的溫度就是最優(yōu)加氫溫度，低于這一溫度為動力學(xué)掌握，高于此點為熱力學(xué)控制，從熱力學(xué)角度，高溫操作不利于芳烴加氫，但作為摩爾數(shù)削減的反響，高壓有利于加氫反響；雙環(huán)以上的聚核芳烴加氫是逐環(huán)進(jìn)展的，高壓是必要的，要想在相對低的溫度下進(jìn)展，必需開發(fā)加氫活性更高的催化劑。綜述進(jìn)，機理簡單，表達(dá)拉平效應(yīng)。堿性性氮化物對加氫脫硫、加氫脫氧，芳烴加氫反響存在抑制作用。芳烴〔多環(huán)〕加氫抑制加氫脫硫、加氫脫氮。加氫脫硫生成H和芳烴飽和。

S促進(jìn)C-N鍵的氫解，促進(jìn)加氫脫氮2各反響的反響速率依次：加氫脫金屬＞二烯烴加氫飽和＞加氫脫硫＞加氫脫氧＞單烯烴飽和＞加氫脫氮＞芳烴飽和。工業(yè)上為獲得好的產(chǎn)品質(zhì)量，一般選用高溫高壓操作條件以到達(dá)高的雜質(zhì)脫除率。加氫裂化反響減壓蠟油是加氫裂化的典型進(jìn)料，它是大分子鏈烷烴、組成的簡單混合物；原料油各類烴分子的加氫裂化反響，與催化裂化過程類同，從化學(xué)反響的角度看，加氫裂化反響是催化裂化反響疊加加氫反響，其反響歷程都遵循羰離子〔正碳離子〕反響機理和正碳離子β位處斷鏈的原則。所不同的是，加氫裂化過程自始至終伴有加氫反響。加氫裂化與催化裂化的區(qū)分：只是由于加氫活性中心的存在，使其產(chǎn)物根本上是飽和的，主要差異是在催化裂化條件下，多環(huán)芳烴首先吸附在催化劑外表，隨即脫氫縮合為焦碳，而使催化劑快速失活，而在加氫裂化條件下，多環(huán)芳烴可以以加氫飽和轉(zhuǎn)化為單環(huán)芳烴，根本上不會積碳，催化劑壽命可延長數(shù)年。主要特點多環(huán)芳烴加氫裂化以逐環(huán)加氫/開環(huán)的方式進(jìn)展，生成小分子的烷烴及環(huán)烷-芳烴。兩環(huán)以上的環(huán)烷烴，發(fā)生異構(gòu)、開環(huán)裂解，最終生成單環(huán)環(huán)烷烴及較小分子的烷烴。單環(huán)芳烴、環(huán)烷烴比較穩(wěn)定，不易開環(huán)，主要是斷側(cè)鏈或側(cè)鏈異構(gòu)，并富積在石腦油中。一般超過其熱力學(xué)平衡值。烷烴的加氫裂化在其正碳離子的βC3非烴化合物根本上完全轉(zhuǎn)化，烯烴也根本全部飽和，加氫裂化的產(chǎn)品質(zhì)量好。烴類的加氫裂化反響烷烴、烯烴的反響①.裂化反響：烷烴、烯烴生成分子更小的烷烴。CH+H

→CH+C H

CH+2H

→CH+C Hn2n+2

m2m+2 〔c-m〕2〔n-m〕+2

n2n

2 m2m+2 〔c-m〕2〔n-m〕+2從而使產(chǎn)物中異構(gòu)烴與正構(gòu)烴的比值較高，此類反響與催化劑上加氫活性與酸性活性有關(guān)，如催化劑酸性活性強，反響異構(gòu)化程度高，加氫活性強，異構(gòu)化則低。③.環(huán)化反響：烷烴、烯烴會發(fā)生局部環(huán)化而生成環(huán)烷烴。環(huán)烷烴的反響①.環(huán)烷烴在加氫裂化催化劑上的反響主要是脫烷基、六員環(huán)的異構(gòu)和開環(huán)反響；環(huán)烷正碳離子比烷烴的正碳離子裂化困難，只有在苛刻的條件下，環(huán)烷正碳離子才發(fā)生β裂；②.帶長側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴主要發(fā)生斷鏈反響，不帶長鏈后，先異構(gòu)化轉(zhuǎn)化為比原有碳原子少的環(huán)烷烴后，斷環(huán)成為相應(yīng)碳原子的烷烴；③.環(huán)烷烴加氫裂化的兩個根本特性：大量異構(gòu)化先于β-鍵C-C芳烴的反響①.在裂化段，單環(huán)芳烴和斷環(huán)環(huán)烷烴多，芳烴易發(fā)生側(cè)鏈斷裂，同時發(fā)生芳香環(huán)被加氫飽和。②.多環(huán)芳烴很快被局部加氫成為雙環(huán)烷基苯類，易于開裂成為芳烴的側(cè)鏈，然后側(cè)鏈再斷裂，直至生成較小分子的單環(huán)芳烴；多環(huán)烷烴也易發(fā)生開環(huán)反響生成單環(huán)烷烴。③.單環(huán)烷烴加氫裂化成烷烴的相對反響數(shù)率僅0.2，根本是加氫，開環(huán)〔脫烷基發(fā)生側(cè)鏈斷裂反響；烴類的異構(gòu)化反響異構(gòu)化反響對加氫裂化加氫裂化最終產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要的影響，可明顯改善汽油的辛烷值和柴油、潤滑油的低溫性能烷烴的加氫異構(gòu)化①.在雙功能催化劑上的烷烴異構(gòu)化反響是通過正碳離子反響機理進(jìn)展的，異構(gòu)化本身是正碳離子鏈反響的一局部，該反響包括鏈引發(fā)、正碳離子異構(gòu)化和鏈傳播，鏈傳播是指烷基正碳離子與原料正烷烴分子之間的反響，負(fù)氫離子從原料正烷烴分子中轉(zhuǎn)移到異構(gòu)烷基正碳離子，后者變成異構(gòu)烷烴，而原料的正構(gòu)烷烴變成正構(gòu)烷基正碳離子，并在酸性位上連續(xù)進(jìn)展正碳離子的異構(gòu)化反響，于是導(dǎo)致烷烴異構(gòu)化的正碳離子鏈反響得以傳播下處。②.低溫有利于異構(gòu)化反響，壓力對異構(gòu)化的化學(xué)平衡影響很小。環(huán)烷烴的加氫異構(gòu)化①.在雙功能催化劑上主要是五、六員環(huán)烷烴之間的相互轉(zhuǎn)化，烷基側(cè)鏈的異構(gòu)烷基在環(huán)上的遷移和烷基數(shù)目的變化。②.環(huán)上側(cè)鏈削減及環(huán)碳原子數(shù)削減的異構(gòu)化反響為吸熱反應(yīng)，但熱效應(yīng)很小，平衡常數(shù)也不大。烷基芳烴異構(gòu)化主要有烷烴側(cè)鏈在芳環(huán)上的遷移和側(cè)鏈數(shù)目及構(gòu)造的變化等，支鏈削減的烷基苯異構(gòu)化反響是吸熱反響。蒸餾原理蒸餾是將一個液體混合物加熱，使它完全或局部汽化，并將其氣體全部或局部冷凝的過程。這種汽化與冷凝的方式也可以重復(fù)屢次進(jìn)展，這樣，得到冷凝液的組成與原料油混合物有肯定差異，從而實現(xiàn)混合物的分別與提純。加氫裂化裝置的分餾