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1、140万吨加氢裂化装置简介 二00七年八月 加氢裂化装置概述 140万t/a加氢裂化装置，是齐鲁石化公司加 工进口原油改扩建工程的重点项目，本装置与 60万t/a连续重整装置联合布局，由抚顺石油化 工科学研究院提供工艺试验中试报告，由中国 石化北京设计院设计，齐鲁胜利炼油设计院负 责系统配套，大部分设备由国内制造，中石化 集团公司第十建设工程公司负责施工安装。装 置于1998年3月31日开工建设，2000年11月23 日实现中间交接，2001年3月5日产品合格，实 现装置一次开汽成功。 加氢裂化装置概述 设计的原料组成为131.2万t/a中东高硫蜡油和8.8万t/a胜利 焦化蜡油，中试评价采用
2、沙轻VGO：沙中VGO：科威特 VGO=46：8：46的混合油。所需H2 为联合布局的连续重整装 置和乙烯裂解装置产生的氢气经本装置PSA部分提纯至纯度 99.9% ，不足部分由制氢装置补充。2001年4月氢气流程动改 后，在连续重整装置停工的情况下，可由第二化肥厂天然气制 氢供给氢气。装置建设规模为140万t/a（175t/h），装置设计 运转周期为8000h（11个月）。 装置由反应、分馏、吸收稳定、气体脱硫、溶剂再生和氢 气提纯（PSA）等部分组成。 主要产品是液化气、石脑油、航煤、柴油和尾油，同时副 产部分气体。设计的转化率为60%，其中尾油做乙烯裂解的原 料。 加氢裂化装置设计特点
3、采用抚顺石油化工研究院开发的3936和ZHC-01催化剂两 段串联一次通过加氢裂化工艺。 反应部分采用国内外成熟的炉前混氢流程，操作方便，流 程简化，传热效率高。 精制反应器与裂化反应器之间设置混氢油与精制反应产物 换热器，回收热量，减少冷氢用量。 采用热进料热高分流程，既降低能耗，又节省换热面积。 选用了PALL自动气体反吹原料过滤器。 对催化剂预硫化采用干法预硫化流程，催化剂活性高，预 硫化期间加热炉负荷少，预硫化所需时间短。 对催化剂钝化选用低氮油注氨的钝化方案。 大机组、高压泵、高压设备大部分国产化。 加氢裂化装置生产原理 加氢裂化工艺采用抚顺石油化工科学研究院开发的 两段双剂串联一次
4、通过固定床的加氢裂化工艺。本装 置以二常、三常切出的减压瓦斯油和焦化蜡油为原料 ，在催化剂作用下进行加氢脱蜡、脱氮、裂解、烯烃 和芳烃饱和、脱除氧化物和金属等反应。所用的加氢 精制催化剂为3936，加氢裂化催化剂为ZHC-01。原 料油经加氢反应后有60%（w）转化为轻质油品。加 氢生成油经常压分馏切割出石脑油、航煤、柴油和未 转化油（尾油）。 加氢裂化装置主要影响因素 原料性质的影响 不同的原料性质对加氢裂化操作有显著的影响，原料的馏 程、氮含量、硫含量、沥青质和金属含量、多环指数等都会 影响到反应转化率、催化剂的活性及产品质量。 氢气的影响 补充氢的纯度、系统氢分压、循环气流量、循环气氢纯
5、度 等都会对加氢裂化的操作产生显著的影响。 反应温度 通过调整反应温度，可以达到所要求的产品转化率、脱 硫率和脱氮率。反应温度也会影响到航煤和柴油产品的质量 ，在相同的转化率时，高的催化剂温度将导致航煤烟点下降 和柴油十六烷值降低。催化剂温度由调节反应器入口温度， 以及在床层间注入的冷氢量来控制，以达到所有催化剂床层 有基本相同的平均温度。 加氢裂化装置主要影响因素 反应压力 反应压力是通过冷高分压力来控制的 ，为使反应向有利于加氢裂化的方向进行 ，应使反应系统维持尽可能高的氢分压， 因此冷高分应在尽可能高的压力下操作。 考虑到冷高分的设计压力，冷高分操作压 力不能超过16.3MPa。 加氢裂
6、化装置流程说明 1.反应部分 2.分馏部分 3.吸收稳定部分 4.脱硫部分 加氢裂化主催化剂性质 物化性质3936 ZHC-01 孔容/mL/g 0.32-0.38 0.30-0.35 表面积/m2/g 160 240 堆密度/ g/100ml 88-94 96-102 压碎强度/ N/mm 25 14.7 烧减，mt% 2.0 磨耗，mt% 30 30 磨耗，mt% 0.8 0.8 形状 椭球 球形 直径/mm 长轴4.3-5.5,短 轴 2.2-3.2 NiO Wt% 0.2 K Wt/% 1.9-2.9 加氢裂化装置催化剂作用 1.加氢精制反应器（R-401）共有四个床层，催化剂 装填数
7、据见附表。其中CEN-2、FZC-16为保护催化 剂，其颗粒和微孔较大，容垢能力强，具有良好的脱 金属能力，从而保护主催化剂的活性和稳定性。3936 为加氢精制主催化剂，具有较强的脱硫脱氮能力。 2.加氢裂化反应器（R-402）共有四个床层，催化剂 装填数据见附表。ZHC-01为加氢裂化主催化剂，属 无定型类催化剂，含有一定量的分子筛。因此，其裂 化活性没有分子筛型的强，反应缓和，起始温度较高 。ZTS-3是后精制催化剂，用来饱和裂化反应产生的 少量不饱和烃。 加氢裂化装置催化剂装填数据 反应器R401共计装入抚顺研究院产的精制催化 剂3936 167.55吨，保护剂CEN-2 4.675吨，
8、保 护剂FZC-16 7.8吨。3936设计装填密度0.8 t/m3，实际装填密度0.78 t/m3,FZC-16装填密度 0.69 t/m3，CEN-02装填密度0.42 t/m3。具体装 填数据见附表。 反应器R402共计装入齐鲁第一化肥厂生产的抚 顺研究院研制的裂化催化剂ZHC-01 162.96吨 ，后精制催化剂ZTS-03 12.99吨。ZHC-01设计 装填密度0.88 t/m3，实际装填密度0.89 t/m3， ZTS-03设计装填密度0.82 t/m3，实际装填密度 0.88 t/m3。 催化剂物化特性对操作影响 1）催化剂形状不规则，达不到指标，主要问题是制备工艺 达不到要求
9、，将影响催化剂装填质量。反应器内径向装填的均 匀性不好，将会造成反应物料在催化剂床层内“沟流”、“贴壁” 等走“短路”现象的发生，也会导致部分床层的塌陷。大部分加 氢处理工艺的反应器为滴流床反应器，而加氢操作通常又采用 较大的氢油比，反应器中气相物料的流速远大于液相物料的流 速，这种气、液物料流速上的差别易导致相的分离。一旦催化 剂床层径向疏密不均，也就是说床层内存在不同阻力的通道时 ，以循环氢为主体的气相物流更倾向于占据阻力小、易于通过 的通道，而以原料油为主体的液体物流则被迫流经装填更加紧 密的催化剂床层，从而造成气、液相分离，使气、液间的传质 速率降低，反应效果变差。另外，由于在此状态下
10、循环氢带热 效果差，易造成床层高温“热点”的出现。 催化剂物化特性对操作影响 热点一旦出现，将会造成热点区的催化剂结焦速度加 快，使得该区域的床层压力降增大，又反过来使得流经该 热点床层区的气相物料流量更少，反应热量不能及时带走 ，使得该点温度更高，形成恶性循环。这样一来，一方面 影响装置的操作安全，另一方面由于高温点的存在而缩短 装置的操作周期。 2）催化剂强度不够，粉尘量大。粉尘量大，导致床 层差压大，影响装置长周期运行，装置压缩机出口压力高 ，装置能耗高。粉尘量大，带到反应器后部设备，导致换 热器堵塞，换热效果下降，系统差压升高，同时造成反应 物料在催化剂床层内“沟流”、“贴壁”等走“短
11、路”现象的发生 ，也会导致部分床层的塌陷，情况与1）类似。 催化剂物化特性对操作影响 3）包装损坏，催化剂吸水量大。催化剂开工过程中 都要脱水，如果催化剂含水量大，造成脱水量大， 脱水时间延长，催化剂含水量大，容易造成催化剂 强度降低，粉尘量大，脱水过程中造成催化剂粉粹 。 4）活性金属含量、比表面积、强度等物性指标研究 院在催化剂制作中有要求，需要特定仪器分析，现 场无法分析，只能从包装、形状、粉尘量等目测指 标来看。 加氢裂化主要设备 （1）反应器 本装置采用两台大型加氢反应器（ R401和R402），内径均为3800mm，切 线长分别为26691和22178mm。设计温度 为454，设计
12、压力分别为192MPa和 188Mpa。设备由中国第一重型机械集 团公司制造，材质为21/4Cr-1Mo钢，结构 形式为锻焊式。 加氢裂化主要设备 （2）高压换热器 本装置共有六台高压换热器，其中四台操作条件与反应器相接近或相 同。两台反应器间的E-401和裂化反应器出口的三台换热器（E402 A，B，C），母材选用21/4Cr-1Mo材料，在换热器Cr-Mo钢基体内堆 焊TP30913471双层不锈钢，换热管采用TP321不锈钢管。本装置 采用螺纹锁紧环双壳程换热器。 裂化反应器出口换热器（E-402A）为引进。而热高分气蒸汽发生器 （E-403）因其直径大，内径达1600mm，管、壳程之间压差大（管 程操作压力16.5MPa，0.6MPa），故对其密封结构的选择和加工精 度要求都很高。这两台换热器由意大利IMB公司制造。
