潤(rùn)滑油高壓加氫裝置總體概況

1、潤(rùn)滑油高壓加氫 裝置總體概況1.1 裝置簡(jiǎn)介本裝置是由中國(guó)石化總公司北京設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，年加工 能力為 30萬(wàn)噸的潤(rùn)滑油加氫裝置。全裝置共有設(shè)備 144 臺(tái)， 裝置總投資 64000 萬(wàn)元，位置處于石化公司生產(chǎn)區(qū)內(nèi)制氫裝 置以東，空分裝置以南，占地面積 11610m2， 1999 年 4 月破 土動(dòng)工，于 2000 年 12 月投產(chǎn)，各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)均已達(dá)到 設(shè)計(jì)要求。1.1.1 裝置特點(diǎn)克石化 30 萬(wàn)噸 /年潤(rùn)滑油高壓加氫裝置是屬于高溫、 高 壓、臨氫催化工藝過(guò)程的一套裝置。通過(guò)采用高壓催化加氫 對(duì)潤(rùn)滑油料進(jìn)行加氫改質(zhì)、臨氫降凝和加氫補(bǔ)充精制，通過(guò) 選擇催化劑、工藝條件、原料可生產(chǎn)出不同粘度等

2、級(jí)的潤(rùn)滑 油基礎(chǔ)油?？烧{(diào)制優(yōu)質(zhì)的變壓器油、冷凍機(jī)油和橡膠填充油 等，其質(zhì)量水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，輕脫油還可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì) 的 HVIW120BS 和 HVIW150BS 光亮油（指標(biāo)中粘度指數(shù)除 外）。該工藝過(guò)程具有良好的原料適應(yīng)性和產(chǎn)品的靈活性。本裝置采用北京石油化工科學(xué)研究院三段加氫工藝， 第 一段加氫處理采用較苛刻的加氫條件，對(duì)潤(rùn)滑油料進(jìn)行加氫 改質(zhì)；第二段臨氫降凝采用專(zhuān)門(mén)的催化劑，在臨氫狀況下， 降低基礎(chǔ)油的凝點(diǎn)；第三段加氫補(bǔ)充精制用來(lái)改善基礎(chǔ)油的 氧化安定性和光安定性，反應(yīng)條件較緩和。裝置工藝流程具有如下特點(diǎn) :1、30 萬(wàn)噸/年潤(rùn)滑油高壓加氫裝置采用北京石科院提供的專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)。工藝流程為

3、加氫處理一-常壓汽提一-臨氫降 凝 加氫補(bǔ)充精制 常減壓分餾。是國(guó)內(nèi)第一套全部采 用國(guó)內(nèi)技術(shù)的潤(rùn)滑油高壓加氫裝置。2、 四臺(tái)反應(yīng)器均為熱壁式反應(yīng)器，其中R-101 是專(zhuān)門(mén) 針對(duì)克石化廠原料中重金屬含量較高的情況而設(shè)的保護(hù)反 應(yīng)器，保證裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。3、新 氫壓 縮 機(jī) K-101A/B 和降 凝 循環(huán)氫 壓 縮機(jī) K-201A/B 各共用一臺(tái)電機(jī)。4、四臺(tái)加熱爐全部采用對(duì)流 -輻射型臥管立式爐。由于 原料變化頻繁且工況復(fù)雜，因此加熱爐設(shè)計(jì)彈性較大。由于 減壓爐汽化量較大，為了減小壓力降避免爐管內(nèi)超臨界速度 出現(xiàn)，減壓爐出口爐管進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)徑。根據(jù)工藝介質(zhì)，操作 條件的要求，除減壓爐外其它三

4、臺(tái)均為單排管雙面輻射，燃 燒器為底燒附墻扁平焰瓦斯燃燒器。5、處理段采用熱高分，熱低分，不僅多回收了熱量， 而且節(jié)省了空冷器的投資，減少了冷卻負(fù)荷。6、減壓塔(C-303)是由天津大學(xué)提供技術(shù)的規(guī)整填料 塔，其特點(diǎn)是分餾精度高，壓降小，可最大限度的降低減壓 爐(F-302)的出口溫度。7、裝置運(yùn)行靈活性很大，加氫處理單獨(dú)開(kāi)工時(shí)降凝催化劑可以氫活化。全裝置可以建立五種循環(huán)方式（油相 ）。&為防止空冷（A-101、A-201）結(jié)銨鹽及循環(huán)氫中 NH3 的聚積，在 A-101 、 A-201 入口均設(shè)有注水設(shè)施。9、降凝催化劑設(shè)有氫活化流程，并專(zhuān)門(mén)為此設(shè)了分子 篩干燥罐 （D-204） ，分

5、子篩的活化采用離線方式。10、加氫處理系統(tǒng)， 與降凝精制系統(tǒng)分別有各自的催化 劑硫化流程，加氫處理系統(tǒng)并設(shè)有平時(shí)補(bǔ)硫設(shè)施。11 、為防止常壓汽提塔和常壓分餾塔的腐蝕， 在這兩個(gè) 塔頂上設(shè)有注緩蝕劑的設(shè)施。12、 本裝置設(shè)有原料自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器（SR-102），該過(guò) 濾器能脫除大于 25um 的顆粒。13、本裝置在原料罐及幾個(gè)中間罐 （D-102、D-103、D-200） 上設(shè)有氮封設(shè)施，防止油品與空氣接觸。14、本裝置設(shè)置一套三重冗余的緊急事故聯(lián)鎖停車(chē)系統(tǒng)（ESD），并設(shè)置在中心控制室，配置操作臺(tái)，打印機(jī)及機(jī)柜。 并與 DCS 以 MODBVS 方式進(jìn)行通訊。15、 新氫壓縮機(jī)返回流量的控制，

6、確保了壓縮機(jī)的出入 口壓力穩(wěn)定，設(shè)置了新氫出口壓力與入口壓力選擇控制回 路，通過(guò)調(diào)節(jié)新氫的返回量來(lái)實(shí)現(xiàn)。16、 循環(huán)氫流量低或反應(yīng)器進(jìn)料流量低時(shí)，每臺(tái)加熱爐 均設(shè)有進(jìn)料低低聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，在切斷進(jìn)料的同時(shí)切斷燃料氣。17、兩個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)壓力是通過(guò)各自循環(huán)氫壓縮機(jī)入口分 液罐外排氣量來(lái)控制的。18、本裝置在反應(yīng)器差壓、 壓力測(cè)量管路上設(shè)有冷氫反 吹系統(tǒng)，以防止催化劑顆粒進(jìn)入導(dǎo)壓管，在反吹管線上設(shè)有 可調(diào)式孔板。1.1.2 裝置組成潤(rùn)滑油高壓加氫裝置由二大系統(tǒng)組成， 即反應(yīng)系統(tǒng)和分 餾系統(tǒng)，反應(yīng)系統(tǒng)由高壓加氫處理 -高壓臨氫降凝和高壓加氫 補(bǔ)充精制組成。而分餾系統(tǒng)由常壓及減壓分餾構(gòu)成。反應(yīng)系 統(tǒng)的處理

7、 - 降凝 -補(bǔ)充精制三段同為一個(gè)壓力等級(jí)，均為 15.0MPa 以上氫分壓。處理段為獨(dú)立的循環(huán)氫系統(tǒng)，降凝和 補(bǔ)充精制合在一起為一個(gè)循環(huán)氫系統(tǒng)。分別由各自的循環(huán)氫 壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)系統(tǒng)共用一套新氫壓縮機(jī)。高壓加氫處理段是裝置最重要部分， 潤(rùn)滑油改質(zhì)主要在 這段完成，該段催化劑使用的是在我廠中壓加氫處理裝置上 使用過(guò)的 RL-1 ，在處理反應(yīng)器中主要進(jìn)行的是油品的深度脫 硫、脫氮、稠環(huán)芳烴加氫飽和、裂化開(kāi)環(huán)，及少量異構(gòu)化反 應(yīng)，使原料油改質(zhì)，提高粘溫性能和內(nèi)在質(zhì)量。高壓臨氫降凝采用催化劑為 RDW-1 型催化劑，該催化 劑在我廠臨氫降凝裝置上使用過(guò)，降凝段作用主要是改善油 品低溫流動(dòng)性，降低油

8、品傾點(diǎn)，為除去降凝過(guò)程中產(chǎn)生的少 量烯烴，以及殘余多環(huán)芳烴進(jìn)一步加氫飽和，改善油品的安定性，在降凝段之后，還設(shè)有高壓加氫補(bǔ)充精制，所使用催化劑為RJW-2，該劑是我廠的初次使用，原用于石蠟加氫補(bǔ) 充精制裝置上。裝置分餾系統(tǒng)操作目的是將三段加氫后的混合油經(jīng)常 減壓蒸餾分餾為氣體、汽油、煤油、柴油以及輕、中、重質(zhì) 潤(rùn)滑油等目的產(chǎn)品。裝置除主要生產(chǎn)流程外， 還設(shè)有催化劑硫化系統(tǒng)， 降凝 催化劑氫活化系統(tǒng)等。裝置工程設(shè)計(jì)由中國(guó)石化北京設(shè)計(jì)院 （簡(jiǎn)稱(chēng)北京設(shè)計(jì)院或 BDI ）完成。1.1.3 原料來(lái)源 本裝置原料來(lái)自稠油蒸餾減二線、減三線以及丙烷脫瀝青油。1.1.4 主要產(chǎn)品及副產(chǎn)品（1） 主要產(chǎn)品： 輕

9、質(zhì)潤(rùn)滑油、 中質(zhì)潤(rùn)滑油、 重質(zhì)潤(rùn)滑油。（2） 副產(chǎn)品：汽油、煤油、柴油。1.2 工藝原理1.2.1 本裝置反應(yīng)原理克拉瑪依石化公司 30萬(wàn)噸 /年潤(rùn)滑油高壓加氫裝置采用 北京石油化工科學(xué)院（簡(jiǎn)稱(chēng)石科院或RIPP）三段加氫工藝的技 術(shù)，流程為加氫處理一-常壓汽提一-臨氫降凝一-加氫補(bǔ) 充精制一-產(chǎn)品分餾。其原理是蒸餾潤(rùn)滑油餾分和丙烷輕脫 油通過(guò)加氫處理發(fā)生脫硫、脫氮、多環(huán)芳烴飽和脫氧（主要 脫除環(huán)烷酸） 、裂化等一系列的潤(rùn)滑油改質(zhì)反應(yīng)，加氫處理 的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)氣液分離、常壓汽提后，進(jìn)入臨氫降凝反應(yīng)器， 通過(guò)選擇性蠟裂解反應(yīng)，使?jié)櫥偷哪c(diǎn)降低，降凝的產(chǎn)物 直接進(jìn)入加氫補(bǔ)充精制反應(yīng)器， 進(jìn)一步進(jìn)行脫氮

10、、 烯烴飽和、 芳烴飽和等反應(yīng)，以改善潤(rùn)滑油的氧化安定性、光安定性和 顏色。1.2.2 加氫反應(yīng)基本原理加氫精制是餾分油在一定氫分壓下進(jìn)行催化改質(zhì)的統(tǒng) 稱(chēng)，是指在催化劑和氫氣存在下，石油餾分中含硫、氮、氧 的非烴組分和有機(jī)金屬化合物分子發(fā)生脫除硫、氮、氧和金 屬的氫解反應(yīng)，烯烴和芳烴分子發(fā)生加氫反應(yīng)使其飽和。通 過(guò)加氫精制可以改善油品的氣味、顏色和安定性，提高油品 的質(zhì)量，滿足環(huán)保及使用要求。石油餾分加氫精制過(guò)程的主要反應(yīng)包括：含硫、含氮、 含氧化合物等非烴類(lèi)的加氫分解反應(yīng)；烯烴和芳烴（主要是 稠環(huán)芳烴）的加氫飽和反應(yīng)；此外還有少量的開(kāi)環(huán)、斷鏈和 縮合反應(yīng)。這些反應(yīng)一般包括一系列平行順序反應(yīng)，

11、構(gòu)成復(fù) 雜的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，而反應(yīng)深度和速率往往取決于原料油的化學(xué) 組成、催化劑以及過(guò)程的工藝條件。一般來(lái)說(shuō)，氮化物的加 氫最為困難，要求條件最為苛刻，在滿足脫氮的條件下，也 能滿足脫硫、脫氧的要求。（1）加氫脫硫反應(yīng)硫化物的存在對(duì)油品的使用帶來(lái)很大影響，含有有機(jī)硫 的燃料在燃燒過(guò)程中生成二氧化硫從而造成環(huán)境污染。硫在 石油餾分中的含量一般隨餾分沸點(diǎn)的上升而增加。含硫化合 物主要是硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩、苯并噻吩和二苯并 噻吩（硫芴）等物質(zhì)。含硫化合物的加氫反應(yīng)，在加氫精制 條件下石油餾分中的含硫化合物進(jìn)行氫解，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的烴 和H2S，從而硫雜原子被脫掉。幾種含硫化合物的加氫精制 反應(yīng)如下：硫

12、醇通常集中在低沸點(diǎn)餾分中，隨著沸點(diǎn)的上升硫醇含 量顯著下降， 300C的餾分中幾乎不含硫醇。硫醇加氫時(shí) 發(fā)生C-S鍵斷裂，硫以硫化氫形式脫除。R.SH + Ha RH + H3S硫醚存在于中沸點(diǎn)餾分中，300 500 C餾分的硫化物中，硫醚可占50%重質(zhì)餾分中，硫醚含量一般下降。硫醚 加氫時(shí)首先生成硫醇，再進(jìn)一步脫硫。KSR'+HaR'SHi-RH、R'H+H3S二硫化物一般含于110C以上餾分中，在 300 C以上餾分中其含量無(wú)法測(cè)定。二硫化物加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化為烴和H2S,要經(jīng)過(guò)生成硫醇的中間階段，首先在S-S鍵上斷開(kāi)，生成硫醇，在進(jìn)一步加氫生成硫化氫，在氫氣不足條件下，

13、中間生 成的硫醇也能轉(zhuǎn)化成硫醚。RSSR+Ha2RSH 2RH+H2S'rsr+日筋雜環(huán)硫化物是中沸點(diǎn)餾分中的主要硫化物。沸點(diǎn)在400 C以上的雜環(huán)硫化物，多屬于單環(huán)環(huán)烷烴衍生物，多環(huán) 衍生物的濃度隨分子環(huán)數(shù)增加而下降。噻吩與四氫噻吩的加氫反應(yīng)首先是雜環(huán)加氫飽和，然后是C-S鍵斷裂（開(kāi)環(huán)）生成硫醇，（中間產(chǎn)物有丁二烯生成，并且很快加氫成丁烯）最后加氫成丁烷和硫化氫。苯并噻吩加氫反應(yīng)如下:V 亠 冷H崗H 丄 C4Hl0H2S二苯并噻吩（硫芴）加氫反應(yīng)如下:CcO 亠 E +S對(duì)多種有機(jī)含硫化合物的加氫脫硫反應(yīng)進(jìn)行的研究表明：硫醇、硫醚、二硫化物的加氫脫硫反應(yīng)多在比較緩和的條件下容易進(jìn)行

14、。這些化合物首先在C-S鍵、S-S鍵發(fā)生斷 裂生成的分子碎片再與氫化合。和氮化物加氫脫氮反應(yīng)相 似，環(huán)狀硫化物的穩(wěn)定性比鏈狀硫化物高，且環(huán)數(shù)越多，穩(wěn) 定性越高，環(huán)狀含硫化合物加氫脫硫較困難，條件較苛刻。 環(huán)狀硫化物在加氫脫硫時(shí)，首先環(huán)中雙鍵發(fā)生加氫飽和，然 后再發(fā)生斷環(huán)脫去硫原子。各種有機(jī)含硫化物在加氫反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)活性，因分 子結(jié)構(gòu)和分子大小不同而異，按以下順序遞減：硫醇（RSH）二硫化物（RSSR） 硫醚（RSR ）氫化噻吩噻吩。噻吩類(lèi)化合物的反應(yīng)活性，在工業(yè)加氫脫硫條件下，因 分子大小不同而按以下順序遞減：噻吩苯并噻吩二苯并 噻吩甲基取代的苯并噻吩。（ 2 ）加氫脫氮反應(yīng) 氮化物的存在對(duì)油品的使用有很大的影響。含有機(jī)氮化 物的燃料燃燒時(shí)會(huì)排放出 NOx 污染環(huán)境；作為催化過(guò)程的進(jìn) 料