加氫精制和加氫裂化介紹

一、加氫精制 
      加氫精制主要用於油品精制，其目的是除掉油品中的硫、氮、氧雜原子及金屬雜質，改善油品的使用性能 。由於重整工藝的發展，可提供大量的副産氫氣，爲發展加氫精制工藝創造瞭有利條件，因此加氫精制已成爲煉油廠中廣泛採用的加工過程，也正在取代其它類型的油品精制方法。
㈠ 加氫精制的主要反應
加氫精制的主要反應有：
 加氫脫硫
2、加氫脫氮
 加氫脫氧
4、重質油加氫脫金屬
5、在各類烴中，環烷烴和烷烴很少發生反應，而大部分的烯烴與氫反應生成烷烴。
在加氫精制中，加氫脫硫比加氫脫氮反應容易進行，在幾種雜原子化合物中含氮化合物的加氫反應最難進行。例如，焦化柴油加氫精制時，當脫硫率達到90%的條件下，脫氮率僅爲
加氫精制産品的特點：質量好，包括安定性好，無腐蝕性，以及液體收率高等，這些都是由加氫精制反應 本身所決定的。
㈡ 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，包括反應系統、生成油換熱、冷 卻、分離系統和循環氫系統三部分。
1、反應系統
      原料油與新氫、循環氫混合，並與反應産物換熱後，以氣液混相狀态進入加熱爐，加熱至反應溫度進入反應器。反應器進料可以是氣相(精制汽油時)，也可以是氣液混相(精制柴油時)。反應器内的催化劑 一般是分層填裝，以利於注冷氫來控制反應溫度(加氫精制是放熱反應)。循環氫與油料混合物通過每段催化劑 床層進行加氫反應。
加氫反應器可以是一個，也可以是兩個。前者叫一段加氫法，後者叫兩段加氫法。兩段加氫法适用於某些 直餾煤油的精制，以生成高密度噴氣燃料。此時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
      反應産物從反應器的底部出來，經過換熱、冷卻後進入高壓分離器。在冷 卻器前要向産物中注入高壓洗滌水，以溶解反應生成的氨和部分硫化氫。反應産物在高壓分離器中進行油氣分離，分出的氣體是循環氫，其中除瞭主要成分氫外，還有少量的氣态烴(不凝氣)和未溶於水的硫化氫。分出的液體産物是加氫生成油，其中也溶解有少量的氣态烴和硫化氫，生成油經過減壓再進入低壓分離器進一步分離 出氣态烴等組分，産品去分餾系統分離成合格産品。
3、循環氫系統
      從高壓分離器分出的循環氫經貯罐及循環氫壓縮機後，小部分(約30%)直接進入反應器作冷氫 ，其餘大部分送去與原料油混合，在裝置中循環使用。爲瞭保證循環氫的純度(不小於65%(體))，避免硫化氫在系統中積累，常用硫化氫回收系統，解吸出來的硫化氫送到制硫裝置回收硫磺，淨化後的氫氣循環使用。
      爲瞭保證循環氫中氫的濃度，用新氫壓縮機不斷往系統内補充新鮮氫氣。
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 
      加氫裂化是重質原料在催化劑和氫氣存在下進行的催化加工，生産各種輕質燃料油的工藝過程。
用重質原料油生産輕質燃料油最基本的工藝原理就是改變重質原料油的分子量和碳氫比，而改變分子和碳 氫比往往是同時進行的。改變碳氫比有兩個途徑；一是脫碳，二是加氫。熱加工過程，如熱裂化、焦化以及催化裂化工藝屬於脫碳，它們的共同特點是要加大一部分油料的碳氫比，因此，不可避免地要産生一部分氣體烴 和碳氫比較高的縮合産物?焦炭和渣油。所以脫碳過程的輕質油收率不可能很高。
加氫裂化屬於加氫，在催化劑存在下從外界補入氫氣以降低原料油的碳氫比。
      加氫裂化實質上是加氫和催化裂化這兩種反應的有機結合。因此，它不僅可以防止如催化裂化過程中大量 積炭的生成，而且還可以将原油中的氮、氧、硫雜原子有機化合物雜質通過加氫從原料中除去，又可以使反應過程中生成的不飽和烴飽和，所以，加氫裂化可以将低質量的原料油轉化成優質的輕質油。
㈠ 加氫裂化過程的化學反應 
      石油烴類在高溫、高壓及加氫裂化催化劑存在下，通過一系列化學反應，使重質油品轉化爲輕質油品，其 主要反應包括：裂化、加氫、異構化、環化及脫硫、脫氮和脫金屬等。
1、烷烴
      烷烴加氫裂化反應包括兩個步驟，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 + C8H16 C8H18
      反應中生成的烯烴先進行異構化随即被加氫成異構烷烴。烷烴加氫反應速度随著烷烴分子量增大而加快，異構化的速度也随著分子量增大而加快。
2、烯烴
       烷烴分解和帶側鏈環狀烴斷鏈都會生成烯烴。在加氫裂化條件下，烯烴加氫變爲飽和烴，反應速度最 快。除此之外，還進行聚合、環化反應。R-CH2CH=CH2 + H2¾® R-CH2CH2CH3
3、環烷烴
      單環環烷烴在過程中發生異構化，斷環，脫烷基以及不明顯的脫氫反應：雙環環烷烴和多環環烷烴首先異構化生成五圓環的衍生物然後再斷鏈。反應産物主要由環戊烷、環己烷和烷烴組成。
4、芳烴
      單環芳烴的加氫裂化不同於單環環烷烴，若側鏈上有三個碳原子以上時，首先不是異構化而是斷側鏈 ，生成相應的烷烴和芳烴。 除此之外，少部分芳烴還可能進行加氫飽和和生成環烷烴然後再按環烷烴的反應規律繼續反應。
雙環、多環和稠環芳烴加氫裂化是分步進行的，通常一個芳香環首先加氫變爲環烷烴，然後環烷環斷開變 成單烷基芳烴，再按單環芳烴規律進行反應。在氫氣存在下，稠環芳烴的縮合反應被抑制，因此不易生成焦炭産物。
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行加氫反應，生成硫化氫、氨和 水被除去。因此，加氫産品無需另行精制。
上述加氫裂化反應中，加氫反應是強放熱反應，而裂化反應則是吸熱反應，二者部分抵銷，最終結果仍爲 放熱反應過程。
根據以上各類化學反應決定瞭加氫裂化工藝具有以下的特點：
(1) 生産靈活性
      加氫裂化對原料的适應性強，可處理的原料範圍很廣，包括直餾柴油、焦化蠟油、催化循環油、脫瀝青油，常壓重油和減壓渣油等。
加氫裂化産品方案可根據需要進行調整。即能以生産汽油爲主，也能以生産低冰點、高煙點的噴氣燃料爲 主，也可以生産低凝點柴油爲主等，總之，根據需要，改變催化劑和調整操作條件，即可按不同的生産方案操作，得到所需的産品。
(2) 産品質量好，收率高
      加氫裂化産品的主要特點是不飽和烴少，非烴雜質含量少，所以油品的安定性好， 無腐蝕，含環烷烴多，還可作爲重整原料。
㈡ 加氫裂化工藝裝置 
      加氫裂化流程，根據原料性質，産品要求和處理量的大小，催化劑的性能而分一段流程、二段流程以及串 聯流程。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 
      原料油經泵升壓至16.0兆帕後與新氫及循環氫混合後，再與420℃左右的加氫生成油換熱至320℃～360℃進 入加熱爐，反應器進料溫度爲370℃～450℃。原料在反應器内的反應條件維持在溫度380℃～440℃，空速 1.0 時-1，氫油體積比2500。爲瞭控制反應溫度，向反應器分層注入冷氫。反應産物經與原料換熱降至200℃，再經 冷卻溫度降到30℃～40℃之後進入高壓分離器。反應産物進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氫，經循環氫壓縮機升壓至反應器入口壓力後，返回系統循環使用，自高壓分離器底部分出加氫生成油，經減壓系統減壓至0.5MPa，進入低壓分離器，在低壓 分離器内将水脫出，並釋放出溶解氣體，作爲富氣送出裝置，可以作燃料氣用。生成油經加熱送入穩定塔，在1 .0MPa～2.0MPa下蒸出液化氣，塔底液體經加熱爐加熱送至分餾塔，最後分離出輕汽油、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油用，與原料混合後返回反應系統，或送出裝置作爲燃料油。

                                                                                                   一段加氫反應器
2、兩段加氫裂化流程
      原料油經高壓泵升壓並與循環氫和新氫混合後首先與生成油換熱，再在加熱爐中加熱至反應溫度，進入第一段加氫精制反應器。在加氫活性高的催化劑上進行脫硫，脫氮反應，此時原料油中的重金屬也被脫掉。反應生成物經換熱，冷卻後進入高壓分離器，分出循環氫。生成油進入脫氨(硫)塔，脫去NH3和H2S後，作爲第二段 加氫裂化的進料。第二段進料與循環氫混合後，進入第二加熱爐，加熱至反應溫度，在裝有高酸性催化劑的第 二段加氫裂化反應器内進行裂化反應，反應生成物經換熱、冷卻、分離，分出溶解氣和循環氫後送至穩定系統。
兩段加氫裂化工藝的特點是：對原料适應性強，改變第一段催化劑可以處理多種原料，如高氮高芳烴的重 質原料油。第二段可以採用不同的操作條件來改變生成油的産品分布。

                                                                                                          二段加氫反應器

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