餾分油加氫精制理論培訓(xùn)

1、石油煉制（煉油）基本概念石油煉制（煉油）基本概念 石油煉制（簡稱煉油）就是以原油為基本原料，通過一系列煉制工藝（或過程），例如常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、延遲焦化、煉廠氣加工及產(chǎn)品精制等，把原油加工成各種石油產(chǎn)品，以及生產(chǎn)各種石油化工基本原料的過程。石油是碳氫化合物的復(fù)雜混合物，顏色從淡黃色到黑色都有，外觀看是流動或半流動的粘稠液體。絕大多數(shù)石油是黑色的，也有暗黑、暗綠、暗褐色的，甚至于赤褐、淺黃色。相對密度一般介于0.80.98之間。石油中的烴類主要有烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，一般未發(fā)現(xiàn)有烯烴和炔烴。 石油中含有相當數(shù)量的非烴化合物，尤其在重餾分中含量更高。非烴化合物的存在對石油的加工工藝及

2、石油產(chǎn)品的使用性能都具有很大的影響。石油中的非烴化合物主要包括含氧、含氮、含硫化合物以及膠狀、瀝青狀物質(zhì)。其中氧、氮、硫等元素一般只占15，而形成的化合物種類很多。加氫過程加氫過程 加氫過程就是在一定溫度、較高氫壓作用下，原料通過催化劑床層，使原料油脫除含硫、含氧、含氮等化合物中的S、O、N雜原子以改善油品質(zhì)量，或者是使重質(zhì)油裂解成輕質(zhì)油以提高輕質(zhì)油品收率并且得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。根據(jù)原料和目的產(chǎn)品的不同，煉油工作中的催化加氫過程大體上可分為加氫精制、加氫裂化和潤滑油加氫三大類型。 加氫精制定義：原料油在一定的溫度（300425）和氫壓（1.620MPa）下，通過催化劑床層，脫除含硫、氧、氮等非烴化合

3、物中的硫、氧、氮等雜質(zhì)，將安定性很差的烯烴和某些稠環(huán)芳烴飽和，金屬有機物氫解，金屬雜質(zhì)截留，從而改善油品的性能（安定性能、燃燒性能、防腐蝕性能），得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，也可為再加工提供優(yōu)質(zhì)原料。加氫精制的優(yōu)點或目的加氫精制的優(yōu)點或目的1、原料廣泛從汽油（直餾、熱裂化、焦化粗汽油）、煤油、裂化原料和重油（減壓蠟油VGO、減渣VR、常渣AR）、石蠟，甚至是直接可以把原油作為原料。（可以是一次加工中直餾產(chǎn)品，也可以是二次加工產(chǎn)品） 2、產(chǎn)品質(zhì)量好脫S、N以改善油品氣味、顏色和安定性；同時減少環(huán)境污染；烯烴飽和，脫膠質(zhì)、瀝青質(zhì)以改善安定性；芳烴飽和，可提高航煤煙點（無煙火焰高度）和柴油十六烷值；催化裂化原料經(jīng)

4、加氫精制后除降低S、N含量外，可再降低芳烴、重金屬含量，減緩催化劑結(jié)焦速度。（即：為再加工提供優(yōu)質(zhì)原料）3、液收高：按體積計算，可達100%以上。 加氫技術(shù)的重要性 可以預(yù)見，在21世紀中葉以前石油仍然是世界范圍的重要能源。但是，隨著原油的不斷開采，輕質(zhì)石油資源越來越少，原油逐漸向高硫含量、高金屬含量以及重質(zhì)化方向發(fā)展。另一方面，從上世紀80年代開始，尤其是90年代后，油品市場呈現(xiàn)著輕質(zhì)餾分油的需求持續(xù)增加、油品質(zhì)量要求日益嚴格的趨勢。面對原油不斷的重質(zhì)化發(fā)展及雜質(zhì)含量特別是硫含量和金屬含量不斷增加的趨勢，如何將它們轉(zhuǎn)化成所需要的輕質(zhì)燃料油已經(jīng)成為我國煉油工業(yè)的重要課題。加氫技術(shù)在煉油工業(yè)中的

5、地位加氫技術(shù)在煉油工業(yè)中的地位 目前世界范圍內(nèi)加氫總能力占原油總處理量的50左右（其中加氫精制45，加氫裂化5）。日本加氫總能力約占原油加工總量的89，居世界首位（其中加氫精制86，加氫裂化3），其次是德國約占80（其中加氫精制75，加氫裂化5），美國居第三位，約占74（其中加氫精制65，加氫裂化9）。這些數(shù)據(jù)充分顯示了目前加氫技術(shù)在現(xiàn)代煉油企業(yè)中的重要地位，同時還可以看出加氫技術(shù)的主流是加氫精制技術(shù)。 在我國，加氫能力尚不足原油加工總能力的20，遠低于世界平均水平。這一現(xiàn)狀也制約了我國成品油產(chǎn)品分布的均衡，同時也制約了產(chǎn)品油質(zhì)量的提高。隨著國內(nèi)對輕質(zhì)油品需求量的不斷提高以及環(huán)保要求的日益嚴格

6、，加氫工藝在我國正在迅速發(fā)展。 隨著煉油工業(yè)的發(fā)展，世界各國生產(chǎn)和消耗的石油產(chǎn)品越來越多，隨之帶來的環(huán)保問題也日趨嚴峻。進入21世紀，由于環(huán)境意識空前高漲和環(huán)保立法的推動，世界各國對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展更加重視，生產(chǎn)低硫、低烯烴、低芳烴的清潔燃料以減少汽車有害物質(zhì)排放，開發(fā)環(huán)境友好產(chǎn)品與技術(shù)成為當今煉油業(yè)的主題。生產(chǎn)清潔燃料的關(guān)鍵是降低硫含量和芳烴量，這也是降低汽車尾氣排放物中NOX、SOX、CO的關(guān)鍵。而降低硫含量和芳烴含量主要是靠加氫技術(shù)。因此可以這么說加氫技術(shù)將成為21世紀煉油的核心技術(shù)。加氫精制的必要性1、重整原料的預(yù)加氫（深度加氫精制）重整催化劑的毒物：含硫化合物對鉑是積累性毒物，有

7、機含氮化合物是酸性中心的毒物，砷、鉛、銅、汞造成永久性中毒。所以，實際上，現(xiàn)代多金屬重整催化劑要求的原料是純的烴類混合物，要達到這個要求就需要深度加氫精制。2、熱加工汽油加氫精制 這種汽油特點是烯烴含量高，不安全。需要通過加氫精制使其飽和，提高其安定性，為下游裝置作合格的原料。3、二次加工柴油加氫精制 二次加工柴油安定性差，一方面是烯烴，另一方面來源于較高的總氮含量和堿氮含量。焦化柴油都不很安定，焦化柴油的堿氮含量有直接關(guān)系，加氫精制后都能改善安定性，安定性與加氫精制脫堿氮的深度有直接關(guān)系。4、石蠟加氫精制 石蠟廣泛用于工業(yè)、醫(yī)藥、食品方面，有的直接與藥品或食品接觸，有的則是藥品或食品的組分之

8、一，這就有一個衛(wèi)生要求是否致癌。本來，純的芳烴是不致癌的，但大多數(shù)稠環(huán)芳烴及其衍生物卻強烈致癌。由于石蠟不單純是烷烴，還含有少量油，油中有少量烯烴，重金屬、稠環(huán)芳烴及其衍生物，必須經(jīng)過深度精制。5、凡士林（石油脂）加氫精制 和石蠟一樣，凡士林除了工藝應(yīng)用之外，也廣泛用于醫(yī)藥、化妝品及其它實用化學品，由于和人體直接接觸，也要求深度精制無毒。6、潤滑油加氫精制 經(jīng)過溶劑精制及溶劑脫蠟后的潤滑油組分中，殘留有少量溶劑及有害物質(zhì)：有機氮化物、環(huán)烷酸，需要進行補充精制。7、加氫裂化原料的預(yù)精制 有機氮化物對強酸性沸石載體有明顯的中毒作用。目前使用的沸石載體裂化催化劑，其抗有機氮性能方面有一定的限度，一般

9、要求控制加氫裂化反應(yīng)器的進料氮含量，所以工業(yè)上一般在裂化反應(yīng)器前設(shè)精制反應(yīng)器或精餾段。8、渣油加氫精制渣油加氫精制在國外有較大的發(fā)展，我國也有幾套。主要有幾方面的目的：a、高硫原油的渣油作為燃料油，由于環(huán)保限制，需要加氫脫硫；b、高硫原油殘渣硫含量高，直接做焦化原料生產(chǎn)石油焦質(zhì)量存在問題，同時直接做催化裂化摻合料也有一定困難；c、劣質(zhì)渣油重金屬、瀝青質(zhì)等含量較高，直接作催化原料有困難；d、劣質(zhì)渣油采用加氫精制脫除金屬及硫、氮后，作為催化裂化、延遲焦化進料?；蜉p度裂解，生成部分餾分油作為催化裂化或加氫裂化的進料。這也是提高輕油收率的手段。結(jié)論：石油產(chǎn)品從最輕的石腦油到最重的渣油都需要加氫精制，而

10、且都已在煉油工業(yè)上廣泛應(yīng)用，當然還有一些其它的油品需要加氫精制，如直餾燈用煤油，航空煤油、柴油的加氫精制等。加氫精制能有效地使原料油中的硫、氮、氧等非烴化合物氫解，使烯烴、芳烴選擇加氫飽和并能脫除金屬和瀝青質(zhì)等雜質(zhì)，具有處理原料范圍廣、液體收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點。加氫精制工藝過程的類別，按原料的來源可分為：一次加工餾分油的加氫精制、二次加工餾分油的加氫精制。按餾分油的種類可分為：汽油（包括重整原料）的加氫精制、煤油的加氫精制、柴油的加氫精制、潤滑油的加氫精制、石蠟的加氫精制等。按精制深度可分為：淺度加氫精制、深度加氫精制。近年來，加氫精制工藝得到了高速發(fā)展，主要是隨著對各種高安定性、低硫燃料

11、以及高質(zhì)量的潤滑油和高質(zhì)量的石蠟的需要量不斷增長，加氫精制工藝在煉油廠用得越來越多，增長速度比其它工藝過程都快。加氫精制的簡要流程：原料油與新氫、循環(huán)氫混合后與反應(yīng)產(chǎn)物換熱，再經(jīng)加熱爐加熱到一定溫度進入反應(yīng)器，完成硫、氮、氧等非烴化合物的氫解烯烴飽和反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器底部出來經(jīng)換熱冷卻后進入高壓分離器，在高分中分離出的不凝氣氫氣循環(huán)使用，油則進入低壓分離器進一步分離出輕烴組分后進分餾塔分出合格產(chǎn)品。一般在高分前注水和多硫化鈉，以除去硫化氫和氨，同時防止設(shè)備腐蝕。加氫精制反應(yīng)加氫脫硫反應(yīng)加氫脫氮反應(yīng)加氫脫氧反應(yīng)加氫脫金屬反應(yīng)加氫烯烴、芳烴飽和反應(yīng)縮合反應(yīng)加氫反應(yīng)的相對速度 上述的各種反應(yīng)過程

12、中，脫金屬、脫硫、烯烴飽和一般速度較快，脫氧速度也很快，正構(gòu)烯烴比異構(gòu)烯烴容易加氫。多環(huán)芳烴轉(zhuǎn)化為單環(huán)芳烴比單環(huán)芳烴加氫飽和要容易得多。脫氮是一個比較苛刻的反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度對CN斷裂有利，但需要注意的是，隨著溫度的升高，CC的斷鏈、脫烷基、環(huán)烷開環(huán)等反應(yīng)速度加快，同時也發(fā)生CH健的斷開形成含氫少的稠環(huán)分子進一步縮合為焦炭，造成催化劑活性降低，輕油收率減少，為了抑制這種反應(yīng)生成，需要較高的氫分壓來作保證。 加氫反應(yīng)的特點加氫反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)加氫反應(yīng)是一個耗氫且體積縮小的反應(yīng)加氫反應(yīng)大部分氫氣消耗在化學反應(yīng)上面，即消耗在脫除油品中的硫、氮、氧以及烯烴和芳烴飽和的反應(yīng)，原料的化學組成是影響化學耗

13、氫量的主要原因。加氫精制工藝 一、反應(yīng)系統(tǒng)操作條件對加氫過程的影響 影響加氫精制效果的主要操作參數(shù)（或主要工藝條件）為反應(yīng)壓力、溫度、空速和氫油比。1、反應(yīng)壓力 在加氫過程中，有效的壓力不是總壓而是氫分壓。由于加氫反應(yīng)是體積縮小反應(yīng)，提高壓力有利于加氫反應(yīng)的進行。反應(yīng)壓力對脫氮影響最大。提高壓力還可減少縮合和迭合反應(yīng)，并改善碳平衡向著有利于減少積炭方向進行。 氫分壓力的大小取決于補充氫氣的組成、循環(huán)氣流量、系統(tǒng)總壓力、高壓分離器溫度、循環(huán)氣放空量以及原料油的汽化率等因素。加大氫分壓可以起到降低催化劑污垢速率的作用。2、反應(yīng)溫度 加氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)。提高溫度對加氫反應(yīng)化學平衡是不利的，而有利于脫

14、氫和裂化反應(yīng)。在一定溫度范圍內(nèi)，提高溫度可以加快反應(yīng)速度。同時，隨著運轉(zhuǎn)時間的延長，催化劑活性下降，也需提高溫度予以補償。 為了最大限度地利用催化劑活性，要控制好三個床層的平均溫度相等或接近。 加氫反應(yīng)溫度的選擇受原料的性質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量影響，同時還要考慮催化劑活性。原料中輕油比例大、烯烴含量高，反應(yīng)溫度要適當降低。在運轉(zhuǎn)后期，要注意反應(yīng)器允許最高操作溫度的限制。3、空速 空速是指單位體積（重量）催化劑上面通過的進料油量。允許空速愈大表示催化劑活性愈高。在催化劑選定的情況下，加氫處理空速的大小取決于原料性質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量及其它操作條件?？账龠^大往往會導(dǎo)致反應(yīng)深度下降，降低空速雖可取得較好產(chǎn)品的質(zhì)量，但

15、同時降低了裝置的加工能力。 4、氫油比 進入加氫反應(yīng)器之循環(huán)量和新氫量與加氫原料油量之體積比，稱為氣油比。而純氫氣標準體積量與原料體積量之比、則為氫油比。氫氣為反應(yīng)物之一，大量氫氣存在可以保護催化劑，減少積炭，帶出反應(yīng)熱，稀釋原料油，保證反應(yīng)器內(nèi)溫度均衡。 提高氫油比，有利于加氫反應(yīng)。但是氫油比過大，原料與催化劑接觸時間縮短，反過來不利于加氫反應(yīng)，加氫深度下降，系統(tǒng)壓力也增加，這時于生產(chǎn)過程是不利的。因此加氫氣油比的選擇要適當。 5、原料性質(zhì)、原料性質(zhì) 在餾分油加氫精制中，因原料不同而操作條件變化很大，所以原料性質(zhì)是選擇工藝條件的依據(jù)。同時決定精制反應(yīng)方向，催化劑壽命、氫耗、催化劑平均溫度、產(chǎn)

16、品收率和質(zhì)量。直餾餾分精制條件緩和，反應(yīng)壓力、溫度低，空速高，重餾分油如柴油精制條件要苛刻些。裂解油原料是含較低的硫、高氮的原料，并且有很多的烯烴，所以反應(yīng)條件更苛刻。如果原料中的瀝青質(zhì)、氯化物、金屬或蘭氏殘?zhí)?，即使在短時間內(nèi)超過了規(guī)定的最大值，也會使加氫處理催化劑嚴重失活。 原料中含烯烴多、干點高，換熱器和催化劑易結(jié)焦、積炭。氮含量上升，則要降低空速，提高壓力和溫度。烯烴和含硫化合物多，反應(yīng)熱大，溫升大，耗氫多，要適當提高氫油比。二、加氫分餾系統(tǒng)的原理和操作 產(chǎn)品分餾系統(tǒng)的目的是從加氫處理裝置反應(yīng)器流出物中脫除出H2S和輕組分，并把剩下的流出物分餾成如下產(chǎn)品： C5165（或175或更高）穩(wěn)

17、定的石腦油 165365 輕柴油 365+ 重柴油 石腦油直接送到油品后再送芳烴（重整料）或烯烴（乙烯裂解料），產(chǎn)品輕柴油送輕柴油罐調(diào)和后出廠，重柴油送芳烴加氫裂化或催化裝置做原料。分餾原理 利用被分離的各組分具有不同的揮發(fā)度，即各組分在同一壓力下具有不同的沸點這一理論基礎(chǔ)。當液體的混合物沸騰時，氣體與剩下的液體組成不同。如果分離出汽體并進行冷凝，那么所產(chǎn)生的液體將比原來的液體混合物有較高濃度的“輕”組分，同時，剩余的液體（不汽化的液體）將有較高濃度的“重”（高沸點）組分。在分餾系統(tǒng)，運用這個原理，根據(jù)沸程把烴分離成幾部分。 分餾塔加熱爐分餾塔加熱爐 分餾的首要步驟是要把進料混合液中預(yù)期作為產(chǎn)

18、品的餾分汽化，同時，為了保證產(chǎn)品分離的效果，還要汽化一些額外的“過汽化”物質(zhì)。汽化分餾產(chǎn)物和過汽化所需的一部分熱由熱交換供給，而另一部分則由分餾塔加熱爐供給。 加熱后，部分汽化了的分餾塔進料被引入到產(chǎn)品分餾塔的“閃蒸區(qū)”，在閃蒸區(qū)，汽體向上通過塔的“精餾段”，液體向下流入“汽提段”。 從產(chǎn)品分餾塔閃蒸區(qū)上面的的兩處取走熱，汽體冷凝生成了液體，然后順著塔向下流，達到塔內(nèi)的汽體和液體的逆向流動。分餾系統(tǒng)操作參數(shù)控制 壓力壓力 壓力是確定分餾塔餾出物收率和分餾塔進料加熱爐熱輸入量的一個重要參數(shù)。對于固定的爐子熱負荷和常壓過汽化量，降低塔內(nèi)壓力就增加了分餾塔餾出物收率。相反，餾出物收率和過汽化量一定，塔壓降低，爐子的熱負荷也減少。壓力升高處理量可以增加，但分離效果變差。設(shè)計分餾塔回流罐壓力為0.17MPa。 溫度溫度 壓力一定，分餾塔閃蒸區(qū)的溫度決定了塔入口處汽化的進料量。閃蒸區(qū)的汽化量本身又決定了餾出物收率。必須使輕柴油以上的餾分全部汽化才能在側(cè)線抽出作為產(chǎn)品。原設(shè)計爐出口溫度337，但由于輕柴油作為產(chǎn)品，同時原料的性質(zhì)發(fā)生了變化，目前爐出口溫度控制在320-340。加氫精制產(chǎn)品的調(diào)控 加氫精餾塔一般生產(chǎn)