加氢裂化装置简介

加氢裂化主催化剂性质
物化性质
MoO3
NiO P WO3
3936
21.73
4.02 2.55
ZHC-01
m%
m% m% m%
8.5～9.5
21.5～23.5
加氢裂化装置保护剂性质 物化性质
孔容/mL/g 表面积/m2/g
CEN-2
1.05-1.35 110 - 165
FZC-16
>0.48 140-180
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，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，由于在此状态下循环 氢带热效果差，易造成床层高温“热点”的出现。
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。
加氢裂化装置设计特点
• • • 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 孔容/mL/g 表面积/m2/g 堆密度/ g/100ml 压碎强度/ N/mm 烧减，mt% 磨耗，mt% 形状 条长/mm 直径/mm
3936 0.32-0.38 >160 88-94 >25 <2.0 <1.0 三叶草 3-8 1.2-1.4
ZHC-01 0.30-0.35 ≥240 96-102 >14.7 <3.0 柱状 3-8 1.5-1.7
环双壳程换热器。
• 裂化反应器出口换热器（E-402／A）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。
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“短路”现象 的发生，也会导致部分床层的塌陷，情况与1）类似。
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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℃，设计压力分别为19．2MPa和 18．8Mpa。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TP3091 ＋3471双层不锈钢，换热管采用TP321不锈钢管。本装置采用螺纹锁紧
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。
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，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，ZTS03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
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。
堆密度/ g/ml 压碎强度/ N/mm 磨耗，mt% 形状 直径/mm NiO Wt% K Wt/%
0.41-0.46 >30 <0.8 椭球 长轴4.3-5.5,短 轴
1.9-2.9
0.70-0.8Leabharlann Baidu >30 <0.8 球形 2.2-3.2 0.2
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。