1、2022-8-1石油化工过程系统概论1加 氢 技 术2022-8-1石油化工过程系统概论2n加氢工艺技术：加氢精制、加氢处理和加氢裂化加氢工艺技术：加氢精制、加氢处理和加氢裂化n加氢精制加氢精制一般是指对某些不能满足使用要求的石一般是指对某些不能满足使用要求的石油产品通过加氢工艺进行再加工，使之达到规定油产品通过加氢工艺进行再加工，使之达到规定的性能指标；的性能指标；n加氢处理加氢处理是指对于那些劣质的重油或渣油利用加是指对于那些劣质的重油或渣油利用加氢技术进行预处理，主要为了得到易于进行其他氢技术进行预处理，主要为了得到易于进行其他二次加工过程的原料，同时获得部分较高质量的二次加工过程的原料
2、，同时获得部分较高质量的轻质油品轻质油品2022-8-1石油化工过程系统概论3n加氢裂化加氢裂化工艺是重要的重油轻质化加工手段。工艺是重要的重油轻质化加工手段。n它是以重油或渣油为原料，在一定的温度、压它是以重油或渣油为原料，在一定的温度、压力和有氢气存在的条件下进行加氢裂化反应，力和有氢气存在的条件下进行加氢裂化反应，获得最大数量获得最大数量(转化率可达转化率可达90以上以上)和较高质和较高质量的轻质油品。量的轻质油品。2022-8-1石油化工过程系统概论4第八章第八章 加氢精制装置加氢精制装置 Hydrogen Refining Unit2022-8-1石油化工过程系统概论5n 加氢精制工
3、艺是加氢精制工艺是各种油品在氢压力下进行催化改质各种油品在氢压力下进行催化改质的一个统称的一个统称。n它是指在一定的温度和压力、有催化剂和氢气存在的它是指在一定的温度和压力、有催化剂和氢气存在的条件下，使油品中的各类条件下，使油品中的各类非烃化合物非烃化合物发生氢解反应，发生氢解反应，进而进而从油品中脱除从油品中脱除，以达到精制油品的目的。，以达到精制油品的目的。n加氢精制主要用于油品的精制，其主要目的是加氢精制主要用于油品的精制，其主要目的是通过精通过精制来改善油品的使用性能。制来改善油品的使用性能。第一节第一节 概概 述述2022-8-1石油化工过程系统概论6加氢精制的优点是：加氢精制的优
4、点是：（1）原料的范围广，产品灵活性大原料的范围广，产品灵活性大。（2）液体产品收率高，质量好（安定性好、无液体产品收率高，质量好（安定性好、无腐蚀性）腐蚀性）。目前我国加氢精制技术主要用于目前我国加氢精制技术主要用于n（1）二次加工汽油和柴油的精制二次加工汽油和柴油的精制n（2）某些原油直馏产品的改质和劣质渣油的预某些原油直馏产品的改质和劣质渣油的预处理处理 2022-8-1石油化工过程系统概论7一、加氢精制的主要化学反应一、加氢精制的主要化学反应 加氢精制的作用：加氢精制的作用：使原料油品中烯烃饱和使原料油品中烯烃饱和，并脱除并脱除其中硫、氧、氮及金属杂质等有害组分其中硫、氧、氮及金属杂质
5、等有害组分。其主要反应包括：其主要反应包括：1.脱硫生成硫化氢脱硫生成硫化氢，如：，如：RSR+2H22RH+H2S 2.脱氮，生成氨脱氮，生成氨(NH3)，如：，如：2022-8-1石油化工过程系统概论83.脱氧，生成脱氧，生成H2O，如：，如：4.烯烃加氢饱和烯烃加氢饱和：在各类烃中，烷烃和环烷烃很少发生：在各类烃中，烷烃和环烷烃很少发生反应，而烯烃、二烯烃加氢后生成烷烃。反应，而烯烃、二烯烃加氢后生成烷烃。5.加氢脱金属加氢脱金属：几乎所有的金属有机化合物在加氢精制几乎所有的金属有机化合物在加氢精制条件下都被加氢和分解，生成的金属沉积在催化剂表条件下都被加氢和分解，生成的金属沉积在催化剂
6、表面上，会造成催化剂的活性下降，并导致床层压降升面上，会造成催化剂的活性下降，并导致床层压降升高。所以加氢精制高。所以加氢精制催化剂要周期性地进行更换催化剂要周期性地进行更换。2022-8-1石油化工过程系统概论9（一）反应操作温度（一）反应操作温度 加氢反应是放热反应，需通过加氢反应是放热反应，需通过限制最高反应温度限制最高反应温度以限制催化剂上的结焦量和防止产生裂化反应以限制催化剂上的结焦量和防止产生裂化反应。在正常情况下为：在正常情况下为：处理直馏汽油馏分和中间馏分油为处理直馏汽油馏分和中间馏分油为340370；处理裂化原料油和重馏油为处理裂化原料油和重馏油为380420；处理润滑油为处
7、理润滑油为300350。（二）反应操作压力（二）反应操作压力 根据原料油性质，催化剂性能和对生成油的要求不根据原料油性质，催化剂性能和对生成油的要求不同，压力可在很大范围内变动。同，压力可在很大范围内变动。2022-8-1石油化工过程系统概论10二、氢气的来源与质量要求二、氢气的来源与质量要求 氢气来源一般有两种：一是利用氢气来源一般有两种：一是利用催化重整的副催化重整的副产物产物氢气氢气，二是采用，二是采用制氢装置生产的氢气制氢装置生产的氢气。加氢精制工艺耗氢量要比同样规模的加氢裂化少。在加氢精制装置中有大量的氢气进行循环使用，叫做循环氢。2022-8-1石油化工过程系统概论11 氢气中常含
8、有少量的杂质气体，如氧、氯、一氧氢气中常含有少量的杂质气体，如氧、氯、一氧化碳、二氧化碳以及甲烷等，它们对加氢精制反应和化碳、二氧化碳以及甲烷等，它们对加氢精制反应和催化剂是不利的，必须限制其含量。催化剂是不利的，必须限制其含量。氢的纯度越高，对加氢反应越有利；同时可减少氢的纯度越高，对加氢反应越有利；同时可减少催化剂上的积炭，延长催化剂的使用期限。因此，一催化剂上的积炭，延长催化剂的使用期限。因此，一般要求循环氢的纯度不小于般要求循环氢的纯度不小于65(体体)，新氢的纯度不，新氢的纯度不小于小于70。2022-8-1石油化工过程系统概论12第二节第二节 加氢精制工艺流程加氢精制工艺流程n 加
9、氢精制的工艺过程多种多样，按加氢精制的工艺过程多种多样，按加工原料的轻重和目加工原料的轻重和目的产品的产品的不同，可分为汽油、煤油、柴油和润滑油等馏分的不同，可分为汽油、煤油、柴油和润滑油等馏分油的加氢精制，其中包括直馏馏分和二次加工产物，此外，油的加氢精制，其中包括直馏馏分和二次加工产物，此外，还有渣油的加氢脱硫。还有渣油的加氢脱硫。n 加氢精制的工艺流程虽因原料不同和加工目的不同而有加氢精制的工艺流程虽因原料不同和加工目的不同而有所区别，但其化学反应的基本原理是相同的。因此，各种所区别，但其化学反应的基本原理是相同的。因此，各种石油馏分加氢精制的原理、工艺流程原则上没有明显的区石油馏分加氢
10、精制的原理、工艺流程原则上没有明显的区别。别。2022-8-1石油化工过程系统概论13n如图所示，加氢精制的工艺流程一般包括如图所示，加氢精制的工艺流程一般包括反应系反应系统统、生成油换热、冷却、分离系统生成油换热、冷却、分离系统和和循环氢系统循环氢系统三部分。三部分。2022-8-1石油化工过程系统概论14一、反应系统一、反应系统n 原料油与新氢、循环氢混合，并与反应产物换热后，原料油与新氢、循环氢混合，并与反应产物换热后，以气液混相状态进入加热炉（这种方式称以气液混相状态进入加热炉（这种方式称炉前混氢炉前混氢），），加热至反应温度进入反应器。加热至反应温度进入反应器。2022-8-1石油化
11、工过程系统概论15n反应器内的催化剂一般是分层填装，以利于注冷氢来控制反应温度。循环氢与油料混合物通过每段催化剂床层进行加氢反应。为什么？2022-8-1石油化工过程系统概论16二、生成油换热、冷却、分离系统二、生成油换热、冷却、分离系统 反应产物从反应器的底部出来，经过换热、冷却反应产物从反应器的底部出来，经过换热、冷却后，进入高压分离器。后，进入高压分离器。在冷却器前要向产物中注入在冷却器前要向产物中注入高压洗涤水高压洗涤水，以，以溶解反溶解反应生成的氨和部分硫化氢。应生成的氨和部分硫化氢。2022-8-1石油化工过程系统概论17n反应产物在高压分离器中进行油气分离，分出的气体是循反应产物
12、在高压分离器中进行油气分离，分出的气体是循环氢，其中除了主要成分氢外，还有少量的气态烃环氢，其中除了主要成分氢外，还有少量的气态烃(不凝不凝气气)和未溶于水的硫化氢；分出的液体产物是加氢生成油，和未溶于水的硫化氢；分出的液体产物是加氢生成油，其中也溶解有少量的气态烃和硫化氢其中也溶解有少量的气态烃和硫化氢n生成油经过减压再进入低压分离器进一步分离出气态烃等生成油经过减压再进入低压分离器进一步分离出气态烃等组分，产品去分馏系统分离成合格产品。组分，产品去分馏系统分离成合格产品。2022-8-1石油化工过程系统概论18三、循环氢系统三、循环氢系统n 从高压分离器分出的循环氢，小部分从高压分离器分出
13、的循环氢，小部分(约约30)直直接进入反应器作冷氢，其余大部分送去与原料油混接进入反应器作冷氢，其余大部分送去与原料油混合，在装置中循环使用。合，在装置中循环使用。为了保证循环氢的纯度，为了保证循环氢的纯度，避免硫化氢在系统中积累，常用硫化氢回收系统避免硫化氢在系统中积累，常用硫化氢回收系统。n一般用一般用乙醇胺吸收乙醇胺吸收除去硫化氢，富液除去硫化氢，富液(吸收液吸收液)再生再生循环使用，解吸出来的硫化氢送到制硫装置回收硫循环使用，解吸出来的硫化氢送到制硫装置回收硫磺，净化后的氢气循环使用。磺，净化后的氢气循环使用。2022-8-1石油化工过程系统概论19循环氢脱硫部分循环氢脱硫部分2022
14、-8-1石油化工过程系统概论202.在反应器催化剂床层反应，硫、氧、氮和金属化合物等即变为易于除掉的物质(通过加氢变为硫化氢、水及氨等)，烯烃同时被饱和。3.加氢生成油经过换热和水冷后依次进入高压，低压分离器2022-8-1石油化工过程系统概论21n从低压分离器来的加氢生成油与汽提过的加氢生成油从低压分离器来的加氢生成油与汽提过的加氢生成油换热，并进入加热炉加热，然后进入换热，并进入加热炉加热，然后进入汽提塔，其作用汽提塔，其作用是把残留在油中的气体及轻馏分汽提掉是把残留在油中的气体及轻馏分汽提掉。汽提塔底出。汽提塔底出来的生成油经过换热和水冷却后，为加氢精制产品。来的生成油经过换热和水冷却后，为加氢精制产品。2022-8-1石油化工过程系统概论22本章重点n1.加氢精制的优点有哪些？n2.加氢精制的作用是什么？n3.加氢精制的反应包括哪些？n4.加氢精制的H2来源主要有哪几种？n5.为什么要限制加氢反应最高反应温度？n6.加氢精制装置工艺流程主要包括哪几个系统？n7.为什么要设置循环氢脱硫？n8.加氢精制 hydrogen refining
