柴油加氢改质装置

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1、资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载柴油加氢改质装置地点：时间：说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与 义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时 请详细阅读内容柴油加氢改质装置一 工艺原理1加氢精制加氢精制主要反应为加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、烯烃与芳烃的饱和 加氢，以及加氢脱金属。其典型反应如下（1）脱硫反应：在加氢精制条件下石油馏分中的含硫化合物进行氢解，转化成相应的烃和 H2S，从而硫杂原子被脱掉。化学反应方程式：二硫化物：RSSR + 3H2 一RH + RH + 2H2S二硫化物加氢反应转化为烃和H

2、2S,要经过生成硫醇的中间阶段，即首先 S-S键上断开，生成硫醇，再进一步加氢生成烃和硫化氢，中间生成的硫醇也 能转化成硫醚。噻吩与四氢噻吩的加氢反应：噻吩加氢产物中观察到有中间产物丁二烯生成，并且很快加氢成丁烯，继 续加氢成丁烷苯并噻吩在50-70大气压和425C加氢生成乙基苯和硫化氢：对多种有机含硫化物的加氢脱硫反应进行研究表明：硫醇、硫醚、二硫化 物的加氢脱硫反应多在比较缓和的条件下容易进行。这些化合物首先在C-S 键，S-S键发生断裂，生成的分子碎片再与氢化合。环状含硫化物加氢脱硫较 困难，需要苛刻的条件。环状含硫化物在加氢脱硫时，首先环中双键发生加氢 饱和，然后再发生断环再脱去硫原子

3、。各种有机含硫化物在加氢脱硫反应中的反应活性，因分子结构和分子大小 不同而异，按以下顺序递减：RSHRSSRRSR噻吩噻吩类化合物的反应活性，在工业加氢脱硫条件下，因分子大小不同而按 以下顺序递减：噻吩苯并噻吩二苯并噻吩甲基取代的苯并噻吩(2) 脱氮反应石油馏分中的含氮化合物可分为三类：a脂肪胺及芳香胺类b毗啶、哇啉类型的碱性杂环化合物c毗咯、咔唑型的非碱性氮化物在各族氮化物当中，脂肪胺类的反应能力最强，芳香胺(烷基苯胺)等较 难反应。无论脂肪族胺或芳香族胺都能以环状氮化物分解的中间产物形态出 现。碱性或非碱性氮化物都是比较不活泼的，特别是多环氮化物更是如此。这 些杂环化合物存在于各种中间馏分

4、，特别是重馏分，以及煤及油母页岩的十馏 或抽提产物中。在石油馏分中，氮化物的含量随馏分本身分子量增大而增加。 在石油馏分中，氮含量很少，一般不超过几个ppm。在加氢精制过程中，氮化物在氢作用下转化为NH3和烃。几种含氮化物的 氢解反应如下：根据发表的有关加氢脱氮反应的热力学数据，至少对一部分氮化物来说， 当温度在300 500C范围内，需要较高的氢分压才能进行加氢脱氮反应。从热 力学观点来看，毗啶的加氢脱氮比其它氮化物更困难。为了脱氮完全，一般需 要比脱硫通常采用的压力范围更高的压力。在几种杂原子化合物中，含氮化合物的加氢反应最难进行，或者说它的稳 定性最高。当分子结构相似时，三种杂原子化合物

5、的加氢稳定性依次为：含氮化合物含氧化合物含硫化合物例如：焦化柴油加氢时，当脱硫率达到90%的条件处，其脱氮率仅为40%。(3) 烃类的加氢反应在加氢精制条件下，烃类的加氢反应主要是不饱和烃和芳烃的加氢饱和。 这些反应对改善油品的质量和性能具有重要意义。例如烯烃，特别是二稀烃的 加氢可以提高油品的安定性；芳烃加氢可提高柴油的十六烷值。a不饱和烃的加氢饱和反应。直馏馏分中，一般不含有不饱和烃，但二次加工产品如催化柴油、焦化柴 油中，则含有大量的不饱和烃，这些不饱和烃在加氢精制条件下很容易饱和， 代表性反应如下：值得注意的是稀烃饱和反应是一个放热反应，对不饱和烃含量较高的原料 油（焦化汽、柴油）加氢

6、，要注意控制床层温度，防止超温，加氢反应器一般 都设有冷氢盘，可以通过注入冷氢来控制温升。b芳烃的加氢饱和反应。加氢原料油中的芳烃加氢，主要是稠环芳烃（萘系）的加氢。萘：提高反应温度，芳烃加氢转化率下降；提高反应压力，芳烃加氢转化率增 大。芳烃加氢是逐环进行的，芳烃第一环的加氢饱和较容易，随着加氢深度增 加，加氢难度逐环增加。（4）含氧化合物的氢解反应石油和石油产品中含氧化物的含量很少。原油中有环烷酸、脂肪酸、酯和 醚、酚等。在蒸馏过程中这些化合物都发生部分分解而转入各馏分中。在石油 馏分中经常遇到的含氧化合物是环烷酸。各种含氧化合物的氢解反应：（5）脱金属反应在重质石油馏分和渣油脱沥青油中，

7、含有金属镍和矶，它们是以卟啉化合 物状态存在的，在较高的氢压下，这些大分子进行一定程度的加氢和氢解，在 催化剂表面上形成镍或矶沉积。一般来说，以镍为基础的化合物，反应活性比 矶络合物要差一些，后者大部分沉积在催化剂的外表面，而镍更多地穿入到颗 粒内部。2改质反应十六烷值是柴油燃烧性能的重要指标。柴油馏分中，链烷烃的十六烷值最 高，环烷烃次之，芳香烃的十六烷值最低。同类烃中，同碳数异构程度低的烃 类化合物具有较高的十六烷值，芳环数多的烃类具有较低的十六烷值。因此， 环状烃含量低，链状烃含量多的柴油具有较高的十六烷值。催化柴油（LCO）中双环和三环芳烃，在MCI过程中，双环以上的芳烃只进 行芳环饱

8、和和环烷开环，其分子碳数不变。由于双环和三环芳烃转化为烷基 苯，柴油中的高十六烷值组分增加，故柴油的十六烷值可得到较大幅度的提 高。3降凝反应临氢降凝是典型的选择形催化裂化反应，裂解反应在质子酸中心上进行， 遵循正碳离子反应机理；临氢降凝催化剂以ZSM-5沸石为主体，该沸石是由两 个交叉的孔道系统组成，即直线型孔道和之字形孔道。直线孔口为 0.53nmX0.56nm的椭圆，由于受沸石特殊孔道的限制，只允许分子直径小于 0.55nm的链烷烃、带短侧链烷烃和带长侧链的环烷烃等高凝点组分选择性地裂 解成小分子，从而降低油品的凝固点，其余的大分子异构烷烃、环烷烃、芳烃 因不能进入孔道内从而不发生反应。

9、柴油馏分只有长而窄的石蜡分子才能进入 沸石的微孔中被裂化，因此临氢降凝工艺也称为催化脱蜡工艺。4影响加氢过程的因素影响石油馏分加氢过程的主要因素有：反应压力、反应温度、原料的性质 和催化剂等。4.1反应压力反应压力的影响是通过氢分压来体现的。系统中的氢分压决定于操作压 力、氢油比、循环氢纯度以及原料的汽化率。对于含硫化合物的加氢脱硫和烯 烃的加氢饱和反应在压力不太高时就有较高的平衡转化率。4. 2反应温度提高反应温度会使加氢精制和加氢裂化的反应速度加快。由于加氢裂化的 活化能较高（125 210千焦/摩尔），因此，这个反应的速度提高得快一些。 但必须根据原料性质和产品要求等条件来选择适宜的反应

10、温度。在通常使用的压力范围内，加氢精制的反应温度一般不超过420C，因为 超过420C会发生较多的裂化反应和脱氢反应。重整原料采用较高的反应温度 （400 420C ）不会影响产品质量，航空煤油精制一般只采用350 360C，因 为当温度超过370C时，四氢萘和十氢萘发生脱氢而生成萘的平衡转化率急剧 上升（反应压力5.0MPa）。柴油加氢精制的反应温度也不应超过420C。一般 加氢裂化所选的温度范围宽（260 400C）。4.3空速和氢油比空速反映了装置的处理能力，工业上希望采用较高的空速，但是空速受到 反应速度的制约，根据催化剂的活性，原料性质和反应深度不同，空速在一较 大范围内波动，从0.

11、5 1. 0时-1，重质油料和二次加工中得到的油料在加氢处 理时要采用较低的空速。在加氢精制过程在给定的温度下降低空速，烯烃饱和 率、脱硫和脱氮率都会有所提高。二工艺流程1反应部分催化柴油和直馏柴油自罐区分别由泵（P-100、P-101 ）送入本装置，：经 管线混合后进入滤后原料油缓冲罐（D-101），原料油经反应进料泵（P-102） 抽出升压进入反应系统。由PSA部分来的提纯氢气进入新氢压缩机入口分液罐 （D-106），再经新氢压缩机（K-101）升压后，与来自循环氢压缩机（K-102） 的循环氢混合，再与升压后的原料油混合。混氢油经混氢油与反应产物换热器 换热（E-103/A、B、E-10

12、1）后进入反应进料加热炉（F-101），加热至反应需 要的温度后进入加氢精制反应器（R-101）。在反应器中，混合原料在催化剂作用 下，进行加氢脱硫、脱氮等精制反应。在催化剂床层间设有控制反应温度的冷 氢点。用冷氢将精制反应产物调整至所需要的温度后，进入加氢降凝反应器 （R-102）。在降凝反应器中，在催化剂床层间同样设有控制反应温度的冷氢 点。反应产物经与混氢原料油、低分油换热降温至140C左右进入高压空冷器 （A-101），在空冷器入口注入除盐水，以溶解掉反应过程中所产生的胺盐，防 止堵塞管道和空冷器。反应产物经空冷器冷却到50C左右进入高压分离器 （D-103），进行气、油、水三相分离。

13、分离出来的气体作为循环氢经循环氢分 液罐分液，循环氢压缩机升压返回反应系统；分离出来的油经减压后进入低压 分离器（D-104）；高压分离器分离出来的含硫含氨污水减压后与低压分离器分 离出来的污水一起送至装置外的酸性水汽提装置处理。低压分离器分离出来的 气体与高分排放气一起至ARGG装置产品精制部分脱硫后进入氢提浓（PSA）装 置回收氢气；经分离气体后的低分油与分馏产品及反应产物换热后进入分馏 塔。为提高加氢催化剂的稳定性和活性，在反应进料加热炉F-101混氢油入口 设有来自注硫泵P-105的注硫线，以便对催化剂进行预硫化。2分馏部分从低压分离器出来的低分油和柴油产品换热（E-204、E-203

14、、E-202、E- 201）后，再与反应产物换热（E-102）后，进入分馏塔。分馏塔顶气相经分馏 塔顶空冷器及后冷器冷却后进入分馏塔顶回流罐，气液分离后，酸性气体送出 装置；液体一部分作为塔顶回流经分馏塔顶回流泵送到分馏塔塔顶；一部分作 为石脑油产品送出装置。分馏塔底柴油经汽提蒸汽汽提后由P-201和P-203抽 出，分成两路，P-201抽出柴油与低分油换热（E-201、E-201/A、E-202、E- 204）及热水（E-201/A）换热，再经空冷器（A-203、A-204/A，B）冷却后送出 装置。P-203抽出柴油与低分油换热E-203换热，再经空冷器A-202冷却后送 出装置。3主要系

15、统风系统：包括净化风与非净化风。水系统：a.新鲜水自装置外来，b.循环水自装置外来，c.除盐水自装置 外来。燃料气系统:来自PSA装置。氮气系统：自空分装置来的低压氮气。蒸汽，凝结水及采暖水系统：a.3.5MPa蒸汽装置外来；b. 1.0MPa蒸汽作 为各处消防、伴热及管线的吹扫蒸汽用；c.作为伴热的1.0MPa蒸汽产生的 凝结水经疏水器后送入动力的凝结水站。4工艺流程图三柴油加氢装置发展由于这些年世界上各个国家都在严格控制污染，同时发动机厂家对柴油发 动机进行了发展。这样就要求对柴油进行一系列的措施以降低其硫、氮等的含 量。其中尤以加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、烯烃与芳烃的饱和加氢，以及 加氢脱金属重要；降凝和精制在冬天也是特别重要。所以很多炼油厂都有较大 的加氢改质车间以满足市场需求，如：荆门石化的500Wt/a柴油加氢精制装 置，兰州石化120wt/a柴油加氢精制装置等。催化剂的发展也使柴油加氢得到了进一步发展。如，石油化工股份有限公 司抚顺石油化工研究院开发的FH-98、3963和3881催化剂便是很好的降凝剂。 提高柴油收率，壳牌公司生产的DN-3110、Z-5723、SDD-800催化剂提高柴油 收。