1、辽宁石化职业技术学院 石油化工教研室,加氢汽、煤、柴油的生产,项目4 加氢汽、煤、柴油的生产任务1 认识加氢裂化装置,本次课学习任务,任务1 认识加氢裂化装置,入门任务：认识装置,基本任务：识读流程,拓展任务：摸查流程,本次课目标,能力目标,知识目标,1.能认识装置的设备 2.能画出装置的原则流程图 3.能说明工艺流程 4.能摸清反应系统、分离系统流程。,1.了解加氢裂化装置组成 2.了解加氢裂化的原料、产品及产品的特点 3.熟悉工艺流程 4.初步了解加氢的反应和催化剂,本次课任务单,1. 加氢裂化生产装置涉及哪些单元操作 2.加氢裂化生产装置包括几部分？各部分的任务？ 3.加氢裂化的原料来源
2、和性质 4.加氢裂化的产品及特点 5. 画加氢裂化反应部分原则流程并简述其工艺过程 6. 画加氢裂化分馏部分原则流程并简述其工艺过程 7.加氢裂化工艺特点,1. 加氢裂化的目的 2.加氢裂化的地位和作用 3.原料与产品 4.加氢裂化装置的组成,入门任务：认识流程,建设中的加氢裂化装置,催化加氢简介：近代加氢技术经过40年的发展，以其提高原油加工深度、改善产品质量、提高液体油收率、合理利用石油资源以及减少大气污染等优点，近20年来炼油大国加氢装置能力的增长率都远高于催化裂化、热裂化和催化重整二次加工装置的增长率，加氢工艺将取代催化裂化成为炼油工业的核心工艺。催化加氢广义上讲是在cat和H2存在下
3、对馏分油、重油（渣油）加工。根据原料裂解程度分为加氢处理、裂化。 催化加氢分类：加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、润滑油加氢等。 它们属于同类装置。,加氢精制：主要用于油品精制，除掉油品中的硫、氮、氧、杂原子及金属杂质，改善油品的使用性能。 加氢裂化：实质上是催化加氢和催化裂化这两种反应的有机结合。 临氢降凝或称催化脱蜡：利用具有选择性能的分子筛催化剂使高凝点的重质含蜡油转化为低凝点的轻柴油。 润滑油加氢：使润滑油的组分发生加氢精制和加氢裂化等反应，脱除杂原子和改善润滑油的使用性能。,1 目的 1 ） 加氢裂化概念加氢裂化就是在催化剂作用下，烃类和非烃类化合物加氢转化，烷烃、烯烃进行裂化、异构化和
4、少量环化反应；多环化物最终转化为单环化物。加氢裂化采用具有裂化和加氢两种作用的双功能催化剂，因此，加氢裂化实质上是在氢压下进行的催化裂化。 2 ）目的：利用不同原料，采用不同工艺流程和操作条件，根据市场要求灵活的生产重整原料（重石脑油）、航煤、柴油、乙烯原料（轻石脑油和尾油）及液化石油气。,加氢裂化,3）分类 按加氢裂化过程所用的原料油沸程的不同，分为轻油加氢裂化、馏分油加氢裂化、和渣油加氢裂化三种。按催化剂在反应过程的工作状态的差异，可分为固定床、悬浮床、沸腾床和移动床加氢裂化。,按工艺流程的不同排列形式，可分为一段法、两段法两种。每一种流程都可以有三种不同的操作方式，即单程通过（一次通过）
5、、全循环和未转化油（尾油）和中馏分油部分循环。 按操作条件的苛刻度区分：可分为高压加氢裂化、缓和及中压加氢裂化。一般在10.0MPa以下的加氢裂化工艺称作缓和加氢裂化；在10.0MPa以上的加氢裂化工艺称作高压加氢裂化。,2 作用 1）作用 a 提高产品质量 b 提高轻质油收率 c 改善原料来源结构和性能 2）优点 a 对原料适用范围广泛，能广泛采用劣质原料生产优质产品，可以从粗汽油生产液化气，从重馏分油生产优质汽油、航空煤油、柴油及生产催化重整原料油、催化裂化原料油，从重油馏分油和脱沥青渣油生产高级润滑油，也可以进行常压渣油直接脱硫生产低硫燃料油。,工业生产实践表明：渣油加氢是最理想的加氢方
6、式；可脱出S N O等 ；生产高质量清洁燃料,b 产品方案灵活性大，分布可以控制，质量优良，可以通过选择不同类型的催化剂、合适的工艺流程和操作条件，改变操作方式，以实现从不同原料制取不同目的产品的要求。由于加氢裂化原料中的稠环芳烃可最后转化为单环环烷烃而进入裂解产物中，可选择适合于深度裂解的催化剂、全循环操作方式把高于目的产品干点的尾油全部循环，最大限度的生产优质重整原料，这种工艺最能充分利用原料中的稠环烃，是其它工艺不能代替的。选择合适的催化剂采取全循环操作 ，能最大限度的生产优,质的中间馏分（航空煤油和低凝柴油）。还有一种缓和加氢裂化，具有3040%较低的单程裂解率，可以从劣质的直馏原料中
7、取得优质加氢裂化尾油作为乙烯原料。 c 加氢裂化工艺单程裂解率一般都在60%以上，可采取单程通过、尾油部分循环或全部循环操作方式。其加工过程损失小，轻质油收率高，液体体积收率高达100%以上，重量收率亦可以达到95%以上，比其它加工方法的产率高。,3 加氢裂化原料与产品,1）加氢裂化原料来源及性质组成 作为加氢裂化原料主要有：常压馏分油（AGO）、减压馏分油（VGO）、焦蜡（CGO）、催化裂化轻循环油（LCO）及重循环油（HLCO）、脱沥青油（DAO）、常压重油（AR）、减压渣油（VR）等。 焦化蜡油（CGO） 焦化蜡油是减压渣油通过焦化过程得到的重馏分油。与减压馏分油相比，其硫含量及氮含量（
8、尤其是碱性氮）较高，进行加氢裂化较为困难 减压馏分油（VGO）俗称蜡油我国S低N高,进口S高 催化裂化轻循环油（LCO）和重循环油（HLCO）,催化裂化轻循环油即催化裂化柴油，既可进行加氢精制生产车用柴油，也可进行加氢裂化生产石脑油；催化裂化重循环油即催化裂化回炼油，既可在本装置上进行回炼操作，也可进行催化裂化生产轻质油品。催化裂化循环油富含芳烃，比较适合加氢裂化原料 脱沥青油（BAO) 脱沥青油是减压渣油通过溶剂脱沥青后得到的抽出油 原油渣油 原油渣油包括常压重油和减压渣油。其组成和性质取决于原油的组成和性质及常减压装置的分离效果和拔出率。渣油中含有大量硫、氮和金属杂质及胶质、沥青质等非理想
9、组分；渣油密度大、黏度高、平均分子,量大及易结焦组分多，这些对其加氢不利。另外，对于特定工艺过程、过程操作条件和催化剂，原料的组成和性质对装置运行周期及操作成本有较大影响。 2）加氢裂化原料评价和要求 P349 评价 a 元素组成 ：C、H含量，金属含量,S、N、O含量。 b 化合物组成：用族组成表示,常用有四、六、八组分分类法。 c 物理性质:密度、黏度、凝点、闪点、平均分子量及馏程等。 d 其它:主要有残碳、灰分、固体物及水等含量。,要求:加氢裂化对原料适应性强，在生产不同目的产品时对原料组分或馏分的要求局限性不大，一般通过催化剂选择、调整工艺条件或流程可以大幅度改变产品的产率和性质，最大
10、限度地获取目的产品，加氢裂化反应的特点是基本不发生环化反应同时异构化能力很强，因此不能制取环数较多和正构烃较多的产品，但是利用异构性能强的特性可制取性能优异的石脑油、煤油、柴油及润滑油等产品，即便以正构蜡为原料也可获得冰点或凝点很低、具有大量异构烷烃的煤油、柴油，若用断环选择性强的催化剂，可生产环状烃比例较大的轻质产品。如催化重整原料，煤油、柴油等。为了生产某种产品，在选择原料时还以采用接近目的产品要求组成为宜。,3)加氢裂化产品 加氢裂化过程中采用原料、选用催化剂、工艺换热操作条件及生产的目的产品差别较大，总结果是轻质油收率高，产品质量高典型加氢裂化产品： 气体产品 C1、C2裂解气，产量极
11、少，主要用作燃料； C3、C4液化气，饱和度高，其中C4异构程度大于正构； H2S 脱硫产物；NH3 脱氮产物。 轻质产品 轻石脑油，一般指C565或C582馏分，产率在1%24%，主要用作高辛烷值的调合组分及裂解乙烯料；重石脑油，一般指65177或82132,馏分，硫含量低，芳潜含量高，是优质催化重整原料； 中间馏分油 喷气燃料，加氢裂化132232或177280馏分，可作为优质喷气燃料或组分； 柴油，加氢裂化232350、260350或282350馏分，硫、氮及芳烃含量低，十六烷值高，是清洁柴油的理想组分。 尾油 加氢裂化在采用单程一次通过或部分循环时会产生一些相对较重馏分，由于其硫、氮及
12、芳烃含量低，富含链烷烃，可以作为优质裂解乙烯原料。,加氢裂化原料减压蜡油,4.加氢裂化装置的组成,1）馏分油加氢裂化装置的组成,基本任务：识读流程,加氢裂化装置，根据反应压力的高低可分高压加氢裂化（10MPa）和中压加氢裂化（10MPa）； 根据原料来源可分为馏分油加氢裂化和渣油加氢裂化； 根据操作方式的不同，可分为一段加氢和两段加氢裂化。 1.一段加氢裂化 根据加氢裂化产物中的尾油是否循环回炼，采用三种操作方式:一段一次通过、一段串联全循环操作及部分循环操作。,高压一段一次通过生产燃料和润滑油料加氢裂化流程,一段一次通过流程的加氢裂化装置主要是以直馏减压馏分油为原料生产喷气燃料、低凝柴为主，
13、裂化尾油作高粘度指数、低凝点润滑油料。一段一次通过流程若采用一个反应器。前半段装加氢精制催化剂，主要对原料进行加氢处理，后半段装加氢裂化催化剂，主要进行加氢裂化反应；也可以设两个反应器，前一个反应器进行加氢处理，后一个反应器进行加氢裂化。,流程说明： 以大庆直馏重柴一段炉前混氢为例：原料进装置前脱氧、脱水、过滤。再经泵升压到16Mpa后与新氢及循环氢混合，并与420生成油换热到320-360 ，进入加热炉，反应器温度370-450 。原料在380-440 空速 1.0h-1，氢油比约2500条件下反应，为控制反应温度，向反应器分层注入冷氢。反应产物经过与原料换热降温到200 左右后再冷却到30
14、-40 ，进入高压分离罐。入罐前注水，以溶解其中的NH3 H2S等防止水合物析出而堵赛管道。自高压分离器顶部分出循环氢经循,循环机升压后，返回反应系统循环使用。自高压分离器底部分出来的生成油经过减压到0.5Mpa进入低压分离罐。在此将水脱出，并释放部分溶解其体，作为富气送出装置可作燃料使用。生成油经过加热送稳定塔在1.0-1.2Mpa下蒸出液化气，塔底液体经过加热炉加热到320 后送分馏塔分离得到轻汽油、航煤、柴油和塔底油（尾油）尾油可以部分回炼火全部回炼，与原料一起混合去反应。,炉后混氢与炉前混氢流程优缺点 1）炉后混氢的特点： 加热炉只走氢气，避免炉管结焦，工程设计简单； 油、氢气单独与反
15、应流出物换热，传热系数小，换热流程复杂； 炉管只走氢气，介质出口温度高，炉管表面温度也高，相应烟气温度高，炉管壁厚增加，投资增大； 2）炉前混氢的特点： 流程比较简单； 两相流过程容易出现分配不均状况； 炉管有可能出现结焦状况。 考虑炉前和炉后混氢的特点，一般设计时按炉前混氢流程,2)一段串联全循环流程 用得多 炉前混氢 一段串联循环流程是将尾油全部返回裂解段裂解成产品。,A101-；D102-；D103-,高压空冷,高压分离器,低压分离器,裂化反应器,处理反应器,裂化反应器,高压进料泵,2)一段串联循环流程 炉后混氢,单段串联加氢裂化工艺流程 单段串联（也叫一段串联）加氢裂化工艺技术的主要特
16、征是首先用加氢预精制反应器将原料油的氮脱除到裂化催化剂所允许的范围（一般为1020g/g），然后预精制反应流出物进入裂化反应器进行加氢裂化。根据用户对目的产品的需求情况，单段串联工艺的操作方式可以是一次通过或未转化油全（或部分）循环，当装置按全（或部分）循环方式操作时，循环油一般循环至裂化反应器入口。我国八十年代初引进的四套大型加氢裂化装置及后来自行建设的所有加氢裂化装置都是采用单段串联工艺流程。单段串联加氢裂化技术的优点是对原料油的适应性较强，产品生产方案比较灵活，催化剂的运转周期长，不足之处是总体积空速较低。,1 二段加氢裂化在二段加氢裂化的工艺流程中设置两个(组)反应器，但在单个或一组反
17、应器之间，反应产物要经过气一液分离或分馏装置将气体及轻质产品进行分离，重质的反应产物和未转化反应物再进入第二个或第二组反应器，这是二段过程的重要特征。它适合处理高硫、高氮减压蜡油，催化裂化循环油，焦化蜡油，或这些油的混合油，亦即适合处理单段加氢裂化难处理或不能处理的原料。因流程复杂投资高工业上处理量超过200万吨/年的装置可考虑该流程.,基本任务：识读流程,2 二段加氢裂化 炉后混氢,3 .二段加氢裂化流程 炉前混氢,第二段进料与循环氢混合后，进入第二段加热炉，加热至反应温度，在装有高酸性催化剂的第二段加氢裂化反应器内进行加氢、裂解和异构化等反应。反应生成物经换热冷却分离，分出循环氢和溶解气后送至稳定分馏塔。 两段加氢有两种操作方案即：一种是第一段加氢精制第二段加氢裂化，另一种是第一段除进行加氢精制外还进行部分加氢裂化。后者的特点是第一段和第二段生成油一起进稳定分馏系统,拓展任务：摸查流程,小结,1 加氢裂化目的及工艺特点 2 加氢裂化的原料和产品 3 加氢裂化的装置组成 4.加氢裂化的工艺流程,下次课任务,任务2 加氢裂化反应与催化剂,下次课任务单,1.加氢裂化的主要化学反应有哪些？举例说明 2.加氢裂化催化剂有几种？说明其组成？ 3.什么是加氢裂化催化剂的双功能性？举例说明 4.加氢裂化催化剂的使用性能,
