一、裝置簡介
(一)裝置的發(fā)展及類型
1.加氫裝置的發(fā)展
加氫是指石油餾分在氫氣及催化劑作用下發(fā)生化學反應的加工過程,加氫過程可分為加氫精制、加氫裂化、臨氫降凝、加氫異構(gòu)化等,下面重點介紹加氫裂化加工過程。
加氫技術最早起源于20世紀20年代德國的煤和煤焦油加氫技術,第二次世界大戰(zhàn)以后,隨著對輕質(zhì)油數(shù)量及質(zhì)量的要求增加和提高,重質(zhì)餾分油的加氫裂化技術得到了迅速發(fā)展。
1959年美國謝夫隆公司開發(fā)出了Isocrosking加氫裂化技術,其后不久環(huán)球油品公司開發(fā)出了Lomax加氫裂化技術,聯(lián)合油公司開發(fā)出了Uicraking加氫裂化技術。加氫裂化技術在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。
早在20世紀50年代,我國就已經(jīng)對加氫技術進行了研究和開發(fā),早期主要進行頁巖油的加氫技術開發(fā),60年代以后,隨著大慶、勝利油田的相繼發(fā)現(xiàn),石油餾分油的加氫技術得到了迅速發(fā)展,1966年我國建成了第一套4000kt/a的加氫裂化裝置。?
進入20世紀90年代以后,國內(nèi)開發(fā)的中壓加氫裂化及中壓加氫改質(zhì)技術也得到了應用和發(fā)展。
2.裝置的主要類型
加氫裝置按加工目的可分為:加氫精制、加氫裂化、渣油加氫處理等類型,這里主要介紹加氫裂化裝置。
加氫裂化按操作壓力可分為:高壓加氫裂化和中壓加氫裂化,高壓加氫裂化分離器的操作壓力一般為16MPa左右,中壓加氫裂化分離器的操作壓力一般為9.OMPa左右。
加氫裂化按工藝流程可分為:一段加氫裂化流程、二段加氫裂化流程、串聯(lián)加氫裂化流程。
一段加氫裂化流程是指只有一個加氫反應器,原料的加氫精制和加氫裂化在一個反應器內(nèi)進行。該流程的特點是:工藝流程簡單,但對原料的適應性及產(chǎn)品的分布有一定限制。
二段加氫裂化流程是指有兩個加氫反應器,第一個加氫反應器裝加氫精制催化劑,第二個加氫反應器裝加氫裂化催化劑,兩段加氫形成兩個獨立的加氫體系,該流程的特點是:對原料的適應性強,操作靈活性較大,產(chǎn)品分布可調(diào)節(jié)性較大,但是,該工藝的流程復雜,投資及操作費用較高。
串聯(lián)加氫裂化流程也是分為加氫精制和加氫裂化兩個反應器,但兩個反應器串聯(lián)連接,為一套加氫系統(tǒng)。串聯(lián)加氫裂化流程既具有二段加氫裂化流程比較靈活的特點,又具有一段加氫裂化流程比較簡單的特點,該流程具有明顯優(yōu)勢,如今新建的加氫裂化裝置多為此種流程,本節(jié)所述的流程即為此種流程。
二、重點部位及設備
(一)重點部位
1.加熱爐及反應器區(qū)
加氫裝置的加熱爐及反應器區(qū)布置有加氫反應加熱爐、分餾部分加熱爐、加氫反應加熱器、高壓換熱器等設備,其中大部分設備為高壓設備,介質(zhì)溫度比較高,而且加熱爐又有明火,因此,該區(qū)域潛在的危險性比較大,主要危險為火災、爆炸是安全上重點防范的區(qū)域。
2.高壓分離器及高壓空冷區(qū)
高壓分離器及高壓空冷區(qū)內(nèi)有高壓分離器及高壓空冷器,若高壓分離器的液位控制不好,就會出現(xiàn)嚴重問題。主要危險為火災、爆炸和H2S中毒,因此該區(qū)域是安全上重點防范的區(qū)域。
3.加氫壓縮機廠房
加氫壓縮機廠房內(nèi)布置有循環(huán)氫壓縮機、氫氣增壓機,該區(qū)域為臨氫環(huán)境,氫氣的壓力較高,而且壓縮機為動設備,出現(xiàn)故障的機率較大,因此,該區(qū)域潛在的危險性比較大,主要危險為火災、爆炸中毒,是安全上重點防范的區(qū)域。
4.分餾塔區(qū)
分餾塔區(qū)的設備數(shù)量較多,介質(zhì)多為易燃、易爆物料,高溫熱油泵是應重點防范的設備,高溫熱油一旦發(fā)生泄漏,就可能引起火災事故,分餾塔區(qū)內(nèi)有大量的燃料氣、液態(tài)烴及油品,如發(fā)生事故,后果將十分嚴重,此外,脫丁烷塔及其干氣、液化氣中H2S濃度高,有中毒危險,因此該區(qū)域也是安全上重點防范的區(qū)域。
(二)主要設備
1.加氫反應器
加氫反應器多為固定床反應器,加氫反應屬于氣—液—固三相涓流床反應,加氫反應器分冷壁反應器和熱壁反應器兩種:冷壁反應器內(nèi)有隔熱襯里,反應器材質(zhì)等級較低;熱壁反應器沒有隔熱襯里,而是采用雙層堆焊襯里,材質(zhì)多為2×1/4Cr—1M0。加氫反應器內(nèi)的催化劑需分層裝填,中間使用急冷氫,因此加氫反應器的結(jié)構(gòu)復雜,反應器人口設有擴散器,內(nèi)有進料分配盤、集垢籃筐、催化劑支承盤、冷氫管、冷氫箱、再分配盤、出口集油器等內(nèi)構(gòu)件。
加氫反應器的操作條件為高溫、高壓、臨氫,操作條件苛刻,是加氫裝置最重要的設備之一。