润滑油高压加氢装置总体概况

1、润滑油高压加氢 装置总体概况1.1 装置简介本装置是由中国石化总公司北京设计院设计，年加工 能力为 30万吨的润滑油加氢装置。全装置共有设备 144 台， 装置总投资 64000 万元，位置处于石化公司生产区内制氢装 置以东，空分装置以南，占地面积 11610m2， 1999 年 4 月破 土动工，于 2000 年 12 月投产，各项主要技术指标均已达到 设计要求。1.1.1 装置特点克石化 30 万吨 /年润滑油高压加氢装置是属于高温、 高 压、临氢催化工艺过程的一套装置。通过采用高压催化加氢 对润滑油料进行加氢改质、临氢降凝和加氢补充精制，通过 选择催化剂、工艺条件、原料可生产出不同粘度等

2、级的润滑 油基础油。可调制优质的变压器油、冷冻机油和橡胶填充油 等，其质量水平达到国际先进水平，轻脱油还可生产出优质 的 HVIW120BS 和 HVIW150BS 光亮油（指标中粘度指数除 外）。该工艺过程具有良好的原料适应性和产品的灵活性。本装置采用北京石油化工科学研究院三段加氢工艺， 第 一段加氢处理采用较苛刻的加氢条件，对润滑油料进行加氢 改质；第二段临氢降凝采用专门的催化剂，在临氢状况下， 降低基础油的凝点；第三段加氢补充精制用来改善基础油的 氧化安定性和光安定性，反应条件较缓和。装置工艺流程具有如下特点 :1、30 万吨/年润滑油高压加氢装置采用北京石科院提供的专项技术。工艺流程为

3、加氢处理一-常压汽提一-临氢降 凝 加氢补充精制 常减压分馏。是国内第一套全部采 用国内技术的润滑油高压加氢装置。2、 四台反应器均为热壁式反应器，其中R-101 是专门 针对克石化厂原料中重金属含量较高的情况而设的保护反 应器，保证装置长周期平稳运行。3、新 氢压 缩 机 K-101A/B 和降 凝 循环氢 压 缩机 K-201A/B 各共用一台电机。4、四台加热炉全部采用对流 -辐射型卧管立式炉。由于 原料变化频繁且工况复杂，因此加热炉设计弹性较大。由于 减压炉汽化量较大，为了减小压力降避免炉管内超临界速度 出现，减压炉出口炉管进行适当扩径。根据工艺介质，操作 条件的要求，除减压炉外其它三

4、台均为单排管双面辐射，燃 烧器为底烧附墙扁平焰瓦斯燃烧器。5、处理段采用热高分，热低分，不仅多回收了热量， 而且节省了空冷器的投资，减少了冷却负荷。6、减压塔(C-303)是由天津大学提供技术的规整填料 塔，其特点是分馏精度高，压降小，可最大限度的降低减压 炉(F-302)的出口温度。7、装置运行灵活性很大，加氢处理单独开工时降凝催化剂可以氢活化。全装置可以建立五种循环方式（油相 ）。&为防止空冷（A-101、A-201）结铵盐及循环氢中 NH3 的聚积，在 A-101 、 A-201 入口均设有注水设施。9、降凝催化剂设有氢活化流程，并专门为此设了分子 筛干燥罐 （D-204） ，分

5、子筛的活化采用离线方式。10、加氢处理系统， 与降凝精制系统分别有各自的催化 剂硫化流程，加氢处理系统并设有平时补硫设施。11 、为防止常压汽提塔和常压分馏塔的腐蚀， 在这两个 塔顶上设有注缓蚀剂的设施。12、 本装置设有原料自动反冲洗过滤器（SR-102），该过 滤器能脱除大于 25um 的颗粒。13、本装置在原料罐及几个中间罐 （D-102、D-103、D-200） 上设有氮封设施，防止油品与空气接触。14、本装置设置一套三重冗余的紧急事故联锁停车系统（ESD），并设置在中心控制室，配置操作台，打印机及机柜。 并与 DCS 以 MODBVS 方式进行通讯。15、 新氢压缩机返回流量的控制，

6、确保了压缩机的出入 口压力稳定，设置了新氢出口压力与入口压力选择控制回 路，通过调节新氢的返回量来实现。16、 循环氢流量低或反应器进料流量低时，每台加热炉 均设有进料低低联锁保护系统，在切断进料的同时切断燃料气。17、两个反应系统压力是通过各自循环氢压缩机入口分 液罐外排气量来控制的。18、本装置在反应器差压、 压力测量管路上设有冷氢反 吹系统，以防止催化剂颗粒进入导压管，在反吹管线上设有 可调式孔板。1.1.2 装置组成润滑油高压加氢装置由二大系统组成， 即反应系统和分 馏系统，反应系统由高压加氢处理 -高压临氢降凝和高压加氢 补充精制组成。而分馏系统由常压及减压分馏构成。反应系 统的处理

7、 - 降凝 -补充精制三段同为一个压力等级，均为 15.0MPa 以上氢分压。处理段为独立的循环氢系统，降凝和 补充精制合在一起为一个循环氢系统。分别由各自的循环氢 压缩机驱动。两个系统共用一套新氢压缩机。高压加氢处理段是装置最重要部分， 润滑油改质主要在 这段完成，该段催化剂使用的是在我厂中压加氢处理装置上 使用过的 RL-1 ，在处理反应器中主要进行的是油品的深度脱 硫、脱氮、稠环芳烃加氢饱和、裂化开环，及少量异构化反 应，使原料油改质，提高粘温性能和内在质量。高压临氢降凝采用催化剂为 RDW-1 型催化剂，该催化 剂在我厂临氢降凝装置上使用过，降凝段作用主要是改善油 品低温流动性，降低油

8、品倾点，为除去降凝过程中产生的少 量烯烃，以及残余多环芳烃进一步加氢饱和，改善油品的安定性，在降凝段之后，还设有高压加氢补充精制，所使用催化剂为RJW-2，该剂是我厂的初次使用，原用于石蜡加氢补 充精制装置上。装置分馏系统操作目的是将三段加氢后的混合油经常 减压蒸馏分馏为气体、汽油、煤油、柴油以及轻、中、重质 润滑油等目的产品。装置除主要生产流程外， 还设有催化剂硫化系统， 降凝 催化剂氢活化系统等。装置工程设计由中国石化北京设计院 （简称北京设计院或 BDI ）完成。1.1.3 原料来源 本装置原料来自稠油蒸馏减二线、减三线以及丙烷脱沥青油。1.1.4 主要产品及副产品（1） 主要产品： 轻

9、质润滑油、 中质润滑油、 重质润滑油。（2） 副产品：汽油、煤油、柴油。1.2 工艺原理1.2.1 本装置反应原理克拉玛依石化公司 30万吨 /年润滑油高压加氢装置采用 北京石油化工科学院（简称石科院或RIPP）三段加氢工艺的技 术，流程为加氢处理一-常压汽提一-临氢降凝一-加氢补 充精制一-产品分馏。其原理是蒸馏润滑油馏分和丙烷轻脱 油通过加氢处理发生脱硫、脱氮、多环芳烃饱和脱氧（主要 脱除环烷酸） 、裂化等一系列的润滑油改质反应，加氢处理 的产物经过气液分离、常压汽提后，进入临氢降凝反应器， 通过选择性蜡裂解反应，使润滑油的凝点降低，降凝的产物 直接进入加氢补充精制反应器， 进一步进行脱氮

10、、 烯烃饱和、 芳烃饱和等反应，以改善润滑油的氧化安定性、光安定性和 颜色。1.2.2 加氢反应基本原理加氢精制是馏分油在一定氢分压下进行催化改质的统 称，是指在催化剂和氢气存在下，石油馏分中含硫、氮、氧 的非烃组分和有机金属化合物分子发生脱除硫、氮、氧和金 属的氢解反应，烯烃和芳烃分子发生加氢反应使其饱和。通 过加氢精制可以改善油品的气味、颜色和安定性，提高油品 的质量，满足环保及使用要求。石油馏分加氢精制过程的主要反应包括：含硫、含氮、 含氧化合物等非烃类的加氢分解反应；烯烃和芳烃（主要是 稠环芳烃）的加氢饱和反应；此外还有少量的开环、断链和 缩合反应。这些反应一般包括一系列平行顺序反应，

11、构成复 杂的反应网络，而反应深度和速率往往取决于原料油的化学 组成、催化剂以及过程的工艺条件。一般来说，氮化物的加 氢最为困难，要求条件最为苛刻，在满足脱氮的条件下，也 能满足脱硫、脱氧的要求。（1）加氢脱硫反应硫化物的存在对油品的使用带来很大影响，含有有机硫 的燃料在燃烧过程中生成二氧化硫从而造成环境污染。硫在 石油馏分中的含量一般随馏分沸点的上升而增加。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）等物质。含硫化合物的加氢反应，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。几种含硫化合物的加氢精制 反应如下：硫

12、醇通常集中在低沸点馏分中，随着沸点的上升硫醇含 量显著下降， 300C的馏分中几乎不含硫醇。硫醇加氢时 发生C-S键断裂，硫以硫化氢形式脱除。R.SH + Ha RH + H3S硫醚存在于中沸点馏分中，300 500 C馏分的硫化物中，硫醚可占50%重质馏分中，硫醚含量一般下降。硫醚 加氢时首先生成硫醇，再进一步脱硫。KSR'+HaR'SHi-RH、R'H+H3S二硫化物一般含于110C以上馏分中，在 300 C以上馏分中其含量无法测定。二硫化物加氢反应转化为烃和H2S,要经过生成硫醇的中间阶段，首先在S-S键上断开，生成硫醇，在进一步加氢生成硫化氢，在氢气不足条件下，

13、中间生 成的硫醇也能转化成硫醚。RSSR+Ha2RSH 2RH+H2S'rsr+日筋杂环硫化物是中沸点馏分中的主要硫化物。沸点在400 C以上的杂环硫化物，多属于单环环烷烃衍生物，多环 衍生物的浓度随分子环数增加而下降。噻吩与四氢噻吩的加氢反应首先是杂环加氢饱和，然后是C-S键断裂（开环）生成硫醇，（中间产物有丁二烯生成，并且很快加氢成丁烯）最后加氢成丁烷和硫化氢。苯并噻吩加氢反应如下:V 亠 冷H崗H 丄 C4Hl0H2S二苯并噻吩（硫芴）加氢反应如下:CcO 亠 E +S对多种有机含硫化合物的加氢脱硫反应进行的研究表明：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

14、。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。和氮化物加氢脱氮反应相 似，环状硫化物的稳定性比链状硫化物高，且环数越多，稳 定性越高，环状含硫化合物加氢脱硫较困难，条件较苛刻。 环状硫化物在加氢脱硫时，首先环中双键发生加氢饱和，然 后再发生断环脱去硫原子。各种有机含硫化物在加氢反应过程中的反应活性，因分 子结构和分子大小不同而异，按以下顺序递减：硫醇（RSH）二硫化物（RSSR） 硫醚（RSR ）氢化噻吩噻吩。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 ）加氢脱氮反应 氮化物的存在对油品的使用有很大的影响。含有机氮化 物的燃料燃烧时会排放出 NOx 污染环境；作为催化过程的进 料