炼油厂加氢裂化、加氢精制生产过程危险性分析与生产

1、炼油厂加氢裂化、加氢精制生产过程危险性分析与生产、储运安全摘 要石油化工生产装置具有生产工艺复杂和生产物料易燃、易爆、易中毒等特点，在连续生产过程中若有失误，即有可能发生火灾、爆炸、中毒甚至人身伤亡等重大事故。因此，其生产具有高度的危险性。通过安全评价，可以找出装置存在的安全隐患和不足，可以全面的、系统的掌握装置的安全现状及受控程度，为装置的安全管理和决策提供依据，最终达到装置长期、安全、平稳运行的目的，满足企业的可持续发展的要求，是企业获得最大的经济利益。本文是对炼油厂的加氢精制和加氢裂化生产过程危险及有害因素分析，确定了危险点，找到了容易发生事故的部位，加强了对危险及易发生事故设备的重视。

2、本文通过对装置的危险、有害因素分析和工艺过程危险性分析，确定出个装置生产运行期间存在的主要危险源，然后用安全检查表和易燃、易爆、有毒重大危险源伤害模型对个装置进行了定性和定量评价，查找出各装置事故隐患。对查出的事故隐患提出了整改和预防措施。目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc287522749 摘 要 PAGEREF _Toc287522749 h I HYPERLINK l _Toc287522750 目 录 PAGEREF _Toc287522750 h II HYPERLINK l _Toc287522751 第一章 序言 PAGEREF _Toc28

3、7522751 h 1 HYPERLINK l _Toc287522752 1.1化工生产装置安全评价的目的和意义 PAGEREF _Toc287522752 h 1 HYPERLINK l _Toc287522753 1.2 安全评价的现状与发展 PAGEREF _Toc287522753 h 2 HYPERLINK l _Toc287522754 第二章 加氢精制 PAGEREF _Toc287522754 h 5 HYPERLINK l _Toc287522755 2.1加氢精制装置单元组成与工艺流程 PAGEREF _Toc287522755 h 5 HYPERLINK l _Toc2

4、87522756 2.2加氢精制装置 PAGEREF _Toc287522756 h 6 HYPERLINK l _Toc287522757 2.3主要操作条件及工艺技术特点 PAGEREF _Toc287522757 h 6 HYPERLINK l _Toc287522758 2.4 催化剂、保护剂及硫化剂 PAGEREF _Toc287522758 h 7 HYPERLINK l _Toc287522759 2.5 原料及产品性质 PAGEREF _Toc287522759 h 9 HYPERLINK l _Toc287522760 2.6 加氢精制化学反应 PAGEREF _Toc287

5、522760 h 11 HYPERLINK l _Toc287522761 2.7 加氢精制催化剂及助剂。 PAGEREF _Toc287522761 h 11 HYPERLINK l _Toc287522762 2.7原料及产品危险及有害特性 PAGEREF _Toc287522762 h 12 HYPERLINK l _Toc287522763 2.8重点部位及设备 PAGEREF _Toc287522763 h 14 HYPERLINK l _Toc287522764 2.9 危险因素分析及其防范措施 PAGEREF _Toc287522764 h 15 HYPERLINK l _Toc

6、287522765 第三章 加氢裂化 PAGEREF _Toc287522765 h 20 HYPERLINK l _Toc287522766 3.1 加氢裂化装置单元组成与工艺流程 PAGEREF _Toc287522766 h 20 HYPERLINK l _Toc287522767 3.2 主要装置 PAGEREF _Toc287522767 h 21 HYPERLINK l _Toc287522768 3.3 技术特点 PAGEREF _Toc287522768 h 21 HYPERLINK l _Toc287522769 3.4 原料及产品危险有害特性 PAGEREF _Toc287

7、522769 h 22 HYPERLINK l _Toc287522770 3.5 加氢裂化催化剂 PAGEREF _Toc287522770 h 25 HYPERLINK l _Toc287522771 3.6 加氢裂化化学反应 PAGEREF _Toc287522771 h 26 HYPERLINK l _Toc287522772 3.7主要操作条件 PAGEREF _Toc287522772 h 26 HYPERLINK l _Toc287522773 3.8 重点部位及设备 PAGEREF _Toc287522773 h 27 HYPERLINK l _Toc287522774 3.9

8、 过程危险因素及其防范措施 PAGEREF _Toc287522774 h 30 HYPERLINK l _Toc287522775 第四章 加氢生产中典型事故案例分析 PAGEREF _Toc287522775 h 39 HYPERLINK l _Toc287522776 4.1 加氢生产中典型事故案例分析 PAGEREF _Toc287522776 h 39 HYPERLINK l _Toc287522777 事故案例一 加氢车间反应器超温事故 PAGEREF _Toc287522777 h 39 HYPERLINK l _Toc287522778 4.2 案例二 高压氢气反串入低压脱氧水

9、罐，引起超压爆炸 PAGEREF _Toc287522778 h 39 HYPERLINK l _Toc287522779 4.3 事故案例三：氢气泄漏，发生爆炸事故 PAGEREF _Toc287522779 h 40 HYPERLINK l _Toc287522780 第五章 结论 PAGEREF _Toc287522780 h 42 HYPERLINK l _Toc287522781 附录二 加氢过程流程简图 PAGEREF _Toc287522781 h 43 HYPERLINK l _Toc287522782 附录三 加氢裂化装置流程图 PAGEREF _Toc287522782 h

10、 44第一章 序言1.1化工生产装置安全评价的目的和意义化工工艺装置的安全评价，是根据生产使用的原料和产品的危险性，结合操作条件来评价某一生产工艺过程设备的火灾、爆炸潜在危险性。安全评价方法应以国家有关安全防火法规、标准为依据，上级行政主管部门认可，掌握充足的火灾爆炸等事故资料，对工程设计进行安全分析，提出相应的安全、防火对策。自70年代以来我国建设的石油化工装置日趋大型化，促进了生产过程自动控制技术的发展，提高了综合效益，但也存在发生火灾、爆炸事故的潜在危险。因此，在工程设计、生产管理及操作等方面应保证装置的安全生产和运转的可靠性。近十几年来化工厂所发生的火灾、爆炸大多是由易燃、易爆危险物质

11、的物理、化学性质造成的。化工生产所使用的原料和生产的产品、中间品，大多是易燃液体，易燃气体，可燃固体危险物质。要想完全掌握和认识几百种化学物质的危险性是困难的，有规范化的安全评价方法，故应对有危险性的工艺装置、单元过程及设备进行安全评价。火灾爆炸事故的外因是与装置的生产管理、操作人员的技术素质、认真负责的“安全第一”思想及是否严格执行安全、操作规程有关。具有先进技术的大型化装置，一旦发生火灾、爆炸事故会造成重大的生命财产损失。为了预防和把损失控制在最低限度，对于这类化工工艺装置的性能、结构、生产操作条件及生产管理、操作人员组成的统一体，应进行综合性安全管理，防止人为的火灾、爆炸事故1。综上所述

12、，影响企业安全性的因素很多，归纳起来可分为人的因素、管理因素、设备因素、环境因素等不确定性的因素。这些因素都具有动态变化复杂、模糊性强的特点，尤其是人的因素目前还只能做一些定性研究，很难做到定量化。而在安全评价过程中，定性评价只能够知道系统中危险性的大致情况，如危险因素和严重程度等，提醒人们应该注意哪些阶段和哪些环节，但要达到系统的最佳安全状态，还有待于安全的定量评价，只有做到了定量分析和评价，才能计算出事故发生的概率和损失率，充分发挥系统工程的作用，也才能依据定量评价的信息和数据，决策者可以决定最佳方案，安全机关可以督促企业改善安全状况。只有通过量的分析，才能探索事故的发生规律和主要影响因素

13、，才能有目的有重点的采取有效的安全措施对象，在对碳酸二甲酯生产装置的危险性分析和安全评价过程中，采用定性分析与定量分析相结合的方式具体分析了生产过程中所涉及到的危险物质和危险因素，评价过程中所用到的安全评价方法有：安全检查表方法（SCL）和火灾、爆炸危险指数评价法，其中重点运用了安全检查表（SCL）法。1.2 安全评价的现状与发展1.2.1 国外安全评价概况安全评价技术起源于20世纪30年代，是随着保险业的发展需要而发展起来的。安全评价技术在20世纪60年代得到了很大的发展，首先使用于美国军事工业。我国于1990年10月由国防科学技术工业委员会批准发布了类似美国军用标准MIL-STD-822B

14、的军用标准系统安全性通用大纲（GJB900-90）。MIL-STD-822系统安全标准从一开始实施，对世界安全和防火领域产生了巨大影响，迅速为日本、英国和欧洲其他国家引进使用。此后，系统安全工程方法陆续推广到航空、航天、核工业、石油、化工等领域，并不断发展、完善，成为现代系统安全工程的一种新的理论、方法体系，在当今安全科学中占有非常重要的地位。系统安全工程的发展和应用，为预测、预防事故的系统安全评价奠定了可靠的基础。安全评价的现实作用又促使许多国家政府、生产经营单位集团加强对安全评价的研究，开发自己的评价方法，对系统进行事先、事后的评价，分析、预测系统的安全可靠性，努力避免不必要的损失。196

15、4年美国道（DOW）化学公司根据化工生产的特点，首先开发出“火灾、爆炸危险指数评价法”，用于对化工装置进行安全评价，1993年已发展到第七版。1974年英国帝国化学公司（ICI）蒙德（Mond）部在道化学公司评价方法的基础上引进了毒性概念，并发展了某些补偿系数，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法”。1974年美国原子能委员会在没有核电站事故先例的情况下，应用系统安全工程分析方法，提出了著名的核电站风险报告（WASH-1400），并被以后发生的核电站事故所证实。1976年日本劳动省颁布了“化工厂安全评价六阶段法”，该法采用了一整套系统安全工程的综合分析和评价方法，使化工厂的安全性在规划、设计

16、阶段就能得到充分的保证，并陆续开发了匹田法等评价方法。由于安全评价技术的发展，安全评价已在现代生产经营单位管理中占有优先的地位。由于安全评价在减少事故，特别是重大恶性事故方面取得的巨大效益，许多国家政府和生产经营单位愿意投入巨额资金进行安全评价，美国原子能委员会1974年发表的核电站风险报告就用了70人年的工作量，耗资300万美元，相当于建造一座1000兆瓦核电站投资的百分之一。当前，大多数工业发达国家已将安全评价作为工厂设计和选址、系统设计、工艺过程、事故预防措施及制订应急计划的重要依据。近年来，为了适应安全评价的需要，世界各国开发了包括危险辩识、事故后果模型、事故频率分析、综合危险定量分析

17、等内容的商用化安全评价计算机软件包，随着信息处理技术和事故预防技术的进步，新的实用安全评价软件不断地进入市场。计算机安全评价软件包可以帮助人们找出导致事故发生的主要原因，认识潜在事故的严重程度，并确定降低危险的方法。另一方面，70年代以后世界范围内发生了许多震惊世界的火灾、爆炸、有毒物质的泄漏事故。我国近年也曾发生过火灾、爆炸、毒物泄漏等重大事故。恶性事故造成的人员严重伤亡和巨大的财产损失，促使各国政府、议会立法或颁布规定，规定工程项目、技术开发项目都必须进行安全评价，并对安全设计提出明确的要求。日本劳动安全卫生法规定由劳动基准监督署对建设项目实行事先审查和许可证制度；美国对重要工程项目的竣工

18、、投产都要求进行安全评价；英国政府规定，凡未进行安全评价的新建生产经营单位不准开工；欧共体1982年颁布关于工业活动中重大危险源的指令，欧共体成员国陆续制定了相应的法律；国际劳工组织（ILO）也先后公布了1988年的重大事故控制指南、1990年的重大工业事故预防实用规程和1992年的工作中安全使用化学品实用规程，对安全评价提出了要求。2002年欧盟未来化学品白皮书中，明确危险化学品的登记及风险评价，作为政府的强制性的指令。1.2.2 我国安全评价现状20世纪80年代初期，安全系统工程引入我国，受到许多大中型生产经营单位和行业管理部门的高度重视。通过吸收、消化国外安全检查表和安全分析方法，机械、

19、冶金、化工、航空、航天等行业的有关生产经营单位开始应用安全分析评价方法，如安全检查表（SCL）、事故树分析（FTA）、故障类型及影响分析（FMFA）、事件树分析（ETA）、预先危险性分析（PHA）、危险与可操作性研究（HAZOP）、作业条件危险性评价（LEC）等，有许多生产经营单位将安全检查表和事故树分析法应用到生产班组和操作岗位。此外，一些石油、化工等易燃、易爆危险性较大的生产经营单位，应用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法进行了安全评价，许多行业和地方政府有关部门制定了安全检查表和安全评价标准。为推动和促进安全评价方法在我国生产经营单位安全管理中的实践和应用，1986年原劳动人事部分别向

20、有关科研单位下达了机械工厂危险程度分级、化工厂危险程度分级、冶金工厂危险程度分级等科研项目。1987年原机械电子部首先提出了在机械行业内开展机械工厂安全评价，并于1988年1月1日颁布了第一个部颁安全评价标准机械工厂安全性评价标准，1997年进行了修订，颁布了修订版。由原化工部劳动保护研究所提出的化工厂危险程度分级方法是在吸收道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法的基础上，通过计算物质指数、物量指数和工艺参数、设备系数、厂房系数、安全系数、环境系数等，得出工厂的固有危险指数，进行固有危险性分级，用工厂安全管理的等级修正工厂固有危险等级后，得出工厂的危险等级。1991年国家“八五”科技攻关课题中，

21、安全评价方法研究列为重点攻关项目。与此同时，安全预评价工作随着建设项目“三同时”工作向纵深发展过程中开展起来。1988年国内一些较早实施建设项目“三同时”的省、市，根据原劳动部198848号文的有关规定，在借鉴国外安全性分析、评价方法的基础上，开始了建设项目安全预评价实践。2002年6月29日中华人民共和国第70号主席令颁布了中华人民共和国安全生产法，规定生产经营单位的建设项目必须实施“三同时”，同时还规定矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目应进行安全条件论证和安全评价。2002年1月9日中华人民共和国国务院令第344号发布了危险化学品管理条例，必将进一步推动安全评价工作向更广、更深

22、的方向发展。第二章 加氢精制2.1加氢精制装置单元组成与工艺流程2.1.1 组成单元柴油加氢精制装置的基本组成单元为：加热炉反应单元，循环氢单元，生成油分离单元。作为扩充部分有：干气脱硫单元，膜分离单元等。 ( l )加热炉单元原料油经换热并与从循环氢压缩机来的循环氢混合后，以气液混相状态进人加热炉，加热至反应温度（也有采用循环氢与原料油在加热炉炉后混合的炉后混氢工艺流程）后自上而下通过反应器。反应器内的催化剂一般是分层装填以利于注入冷氢，以控制反应温度。由反应器底部引出的反应产物经换热、冷却后进入高压分离器进行油气分离。分出的气体是循环氢，循环氢中除了主要成分是氢气以外，还有少量气态烃和未溶

23、于水的硫化氢，分出的液体产物是加氢生成油，其中也溶有少量气态烃和硫化氢。 ( 2 )循环氢单元及膜分离单元为了保证循环氢的纯度，避免 H2S 在系统中积累，由高压分离器分出的循环氢经膜分离系统除去H2S ，然后在经循环氢压缩机升压至反应压力送回反应系统。循环氢主要部分与原料油混合，其余部分不经加热直接送人反应器作冷氢。 (3)生成油分离单元及干气脱硫单元生成油中溶解的NH3、H2S 和气态烃必须除去，在低压分离器部分，通过酸性气和酸性水的分离外送出除去一部分 NH3 和H2S ，在汽提分馏部分也通过顶回流罐将酸性气和酸性水分离外送。而且在反应过程中不可避免地会产生一些汽油馏分。生成油进人汽提塔

24、，塔顶产物经冷凝冷却进人顶回流罐进行气、油、水三相分离，分出的汽油一部分作塔顶回流，其余引出装置；分离出的酸性气到脱硫塔进行脱硫；分离出的酸性水经酸性水汽提作为节能打回注水罐重复利用。分馏塔底油作为精制柴油外送。低压分离器和回流罐分离出的酸性气去干气脱硫单元脱硫后作燃料气，高分和低分的酸性水外送制硫装置。 2.1.2工艺流程原料柴油自罐区或其他装置（催化、焦化装置）送来，由原料泵送去过滤器进行过滤，然后进人原料缓冲罐。由反应进料泵抽出，与循环氢压缩机出口来的部分循环氢混合后与反应生成油换热至 200 一 250 ，进入加热炉加热至 240 一 320 后从反应器顶部进人反应器，反应产物与原料油

25、换热后经空冷器（在进人空冷前要注入软化水）继续冷却至 30 一 50 ，进人高压分离器。高压分离器顶部分出循环氢经分液罐去压缩机压缩至 6 一 8MPa 后与原料油混合。高压分离器中的反应生成油进人低压分离器继续分离，顶部低分子气体去脱硫塔脱硫后作燃料气。高压分离器和低压分离器底部分出含硫污水出装置。生成油自低分换热至 200 一 260 后进人汽提塔。塔顶分出少量粗汽油及燃料气，塔底出精制柴油，冷却至 30 一 50 后出装置。为了维持系统氢分压，需要新氢压缩机不断补充新鲜氢气供反应需要。2.2加氢精制装置加氢精制是各种油品在氢压下进行改质的一个总称。加氢精制处理原料油范围宽，产品灵活性大，

26、液体产品收率高质量好。加氢精制的目的主要是对油品进行脱硫、脱氮、脱氧、烯烃饱和、芳烃饱和和脱除金属、沥青杂质等，以达到改善油品的气味、颜色和安定性，防止腐蚀，进一步提高产品质量，满足油品的使用要求。加氢精制工艺装置主要类型有：石脑油加氢、煤油加氢、柴油加氢、润滑油加氢和石蜡加氢等。还可以对劣质渣油进行加氢处理，得到安全性好的低硫、低赫度的馏分，除生产部分石脑油和优质柴油外，其重组分可做重油催化裂化的原料。加氢精制工艺操作条件视原料性质而定，一般反应总压力为 3 . 0 一 8 . OMPa 之间。反应温度 300 一 360 ，液时空速 1 . 0 一 2 . 0 之间。渣油加氢工艺条件要求苛

27、刻，如孤岛减压渣油加氢要求压力高达16.9MPa ，温度385。随着加氢工业技术的发展，我国加氢膨化剂水平也有很大的发展，基本上能满足炼油厂加氢精制的要求。 2.3主要操作条件及工艺技术特点1 主要操作条件不同的原料和催化剂，操作条件也不相同，已工业应用的 RN 一 10 催化剂的典型操作条件见表 2 一 31 。表 2 一 31 主要工艺操作条件单元项目 单 位 数 值反应器反应器总压力(表)平均反应温度减时空速氢油比(体积)Mpah-1 6-8 280-320 0.5-1.5 350高压分离器入口温度压力(表)Mpa 30-50 6.5-7.5低压分离器压力(表)温度Mpa240-50气提

28、塔进料温度塔顶温度塔顶压力(表)Mpa190-260100-1500.2-0.3脱硫塔塔顶温度塔顶压力(表)MPa10-450.15-0.252 工艺技术特点 ( l )临氢、高温、高压是柴油加氢装置的显著特点。由于加氢反应是放热反应，所以在床层间注人冷氢既可以控制床层温升，又减少了加热炉的热负荷。( 2 )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，又可减少加热炉管结焦。 (3)原料罐、注水罐等采用瓦斯气或氮气保护，防止其与空气接触。为防止原料中固体杂质带人反应床层，堵塞催化剂，过早造成反应压降增加，采用了自动反冲洗过滤器。 ( 4 )高压换热器采用双壳程式换热器，

29、传热效率高，减少设备台数和占地面积。2.4 催化剂、保护剂及硫化剂1.催化剂柴油加氢是加氢精制过程，其催化剂按活性组分划分的主要类型有： Ni 、 WNi 、 MONi 、 Pd 、 Pd 等，按载体分有 C 、 r 一 A12 03 、 Si02 / A12O3 等，当然还有少量的第三组分的添加。一个实用性强又便宜又有竞争力的加氢精制催化剂应具有以下特性： ( 1 )高的催化活性； ( 2 ) 高的机械强度； ( 3 )稳定性好； ( 4 )再生性能好； ( 5 )催化剂成本低。目前国内典型的加氢催化剂 RN 一 10 物化性质见表 2 一 32 。 表232 RN-10催化剂的物化指标项目

30、指标项目指标物理性质 比表面积/(m2) 孔体积/(ml/g) 堆积密度/(g/ml) 压碎强度/(N/mm)=100250.85-0.95=18形状化学组成/%(质)WO3NiO三叶草=26.0=2.62 保护剂为了防止催化剂中毒，在反应器顶部装填保护剂，预先脱除金属，使金属留在催化剂的孔道内。从而保护了精制催化剂，保证长周期运转。目前国内加氢精制的保护剂主要是 RG 一 1 ，其物理性质见表 2 一 33。 表2-33 RG-1保护剂的物化性质项目指标项目指标物理性质 比表面积/(m2) 孔体积/(ml/g) 堆积密度/(g/ml) 压碎强度/(N/mm)=1800.6实测=12形状化学组

31、成/%(质)MoO3NiO三叶草5.0-7.01.0-1.53 硫化剂加氢精制催化剂的活性金属组分只有以硫化态存在时，才具有较高的活性。因此在新的或再生过的加氢精制催化剂投人使用之前需要进行硫化。催化剂硫化是提高催化剂活性和延长寿命的一个重要环节。催化剂的硫化是指在氢气存在下，用硫化氢和催化剂中的活性氧化态金属组分反应，使其成为具有更高活性的硫化态金属组分。硫化又分干式硫化和湿式硫化，所用硫化剂一般为二硫化碳或二甲基二硫。目前，国内加氢精制装置均采用的湿法硫化。硫化剂为二硫化碳。2.5 原料及产品性质不同原料的性质不尽相同，某柴油加氢装置的原料及产品主要性质见表 2 一 34。项目 原料精制柴

32、油 密度(20)/(g/cm3) 酸度/(mgKOH/100ml) 闪点/ 十六烷指数(ASMD-4737) 10%残炭 胶质/(mg/100ml) 氧化沉渣 馏程(ASTM D-86)/ HK/10% 30%/50%/70% 90%/KK 硫含量/(g/g) 氮含量/(g/g) 溴价/(gBc/100g) 总链烃/%(质) 单芳/%(质) 双芳/%(质) 总芳烃/%(质)8801967139.9091924.4184/214238/264/298345/3721430698.431.425.215.92327.758.283746973450013082174/203223/224/2753

33、22/3593001208844931818349232引发生成胶质及沉渣反应的含氧化合物，影响柴油质量，因此在产品精制时应把含氧化合物除去。脱氧反应是经基断裂生成相应的烃类和H2O 。 ( 4 ) 烯烃和芳烃加氢饱和反应烯烃和二烯烃以及稠环芳烃其性质不稳定，加氢可以使双键饱和。这类反应比较缓和，所以转化率较低。 ( 5 ) 加氢脱金属反应为了保护催化剂，反应器顶都加装了保护剂 RG 一 l ，它可以让胶质和含金属的分子进入保护剂的孔道内，在孔内反应形成积炭或金属化合物沉积。在反应过程中同时脱除部分硫、氮等杂原子，从而起到保护精制催化剂的作用。除以上反应外，还有烷烃环烷烃的加氢裂化、烷烃异构化

34、等副反应二在加氢精制过程中，上述各类反应的难易程度或反应速率大小排序如下：脱金属二烯烃饱和脱硫脱氧单烯烃饱和脱氮芳烃饱和2.6 加氢精制化学反应在催化剂的作用下氢气与原料油中的烯烃，含 S 、含 N 、含 0 化合物和金属反应，通过加氢饱和、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、加氢脱金属等反应改善油品质量，这种反应叫加氢精制反应2.7 加氢精制催化剂及助剂。加氢精制催化剂加氢精制催化剂主要由活性组分及载体组成，活性组分主要为 Ni 、 W 、 M o、 Pt 、 Pd 等金属，载体主要为 v 一 Al2 O3 和 SiO2 / Al2O3 ，评定催化剂性能的主要技术指标有催化剂的活性、选择性、稳定性

35、、机械强度和再生性能等。加氢精制催化剂的种类繁多，用于加氢裂化预精制的催化剂有 HR 一 360 、 HC 一 R 、 3936 、 RN 一 2 等，下面列出国产催化剂 3936 的性能化学组成MoO3NiOPNa2OSiO2Al2O3%（质）%（质）%（质）%（质）%（质）%（质）23-264.0+-0.32.8+-0.2余量物理性质形状直径平均长度压碎强度比表面积空容堆积密度装填密度密相装填磨耗mmmmN/cmM2/gMl/gg/cm3g./cm3g/cm3%（质）三叶草条1.2-1.43-82501600.32-0.380.88-0.940.78-0.800.87-0.92100,自燃

36、点较低,为250左右2氢气H2.CH4.C2H6氢气属易燃,易爆气体,爆炸极限为4%-75%,高压氢气发生泄露时可自燃,为甲类易燃气体3催化剂SiO2/Al2O3 活性金属元素 Ni,W,Co,Mo催化剂本身无毒,但使用过的含碳催化剂暴露在空气中易发生自燃,而且易形成有毒的碳基镍4硫化剂二甲基二硫易挥发液体,沸点109,闪点24,有臭味为甲B易燃液体5钝化剂无水液氨易燃,易爆,易挥发液体,自燃点65,爆炸极限为15.7%-27%,有很强的刺激性,最大容许度30mg/m3,乙类可燃气体2.8重点部位及设备1. 反应系统反应系统主要有加热炉、加氢反应器和高压分离器三部分组成。 ( l )加热炉采用

37、纯烧瓦斯的方箱式加热炉，双排管双面辐射，一旦有问题，直接影响反应温度和产品的质量。 ( 2 )反应器分三个床层，其中第一床层上部加有一层保护剂，其余三层为加氢催化剂。在第二床和第三床层入口设有急冷氢，防止催化剂的结焦和床层超温或“飞温”。反应器是装置的心脏，一旦出现问题直接导致装置的停工。 ( 3 )高压分离器主要是将反应产物分离为循环氢、低分油和含硫含氨污水（酸性水）部分。高分器液位超高可以导致循环氢带液危害压缩机的正常运行；如低液位，或液位抽空，会使高压气窜入低分器，导致恶性爆炸事故发生。反应部分属于高压高温部位，在选材时要考虑耐高压高温和耐腐蚀，一旦出现问题将影响正常生产。2产品分离 低

38、压分离器低压分离器是将高压分离器减压分离后的油进一步分离，把燃料气和酸性水脱除，降低装置的长周期安全生产十分重要。新氢压缩机的作用就是将新鲜氢气增压送人反应系统，压缩机出入口压差较大，一般采用二级或三级压缩，且均采用往复式压缩机。循环氢压缩机的作用为压缩高压分离器或膜分离来的循环氢，再次打人反应系统进行反应，同时保证反应器床层的冷氢供给。 3高压泵加氢装置的高压泵主要是反应进料泵和高压注水泵。反应进料泵是将原料由低压加压输送到反应系统，属于关键设备，一旦出现故障也必将造成部分或全部停工。高压注水泵是将低压系统的水加压注人反应高压空冷前，以溶解反应油中的无机盐，严防无机盐在无溶解水时冷却结晶析出

39、，堵塞高压空气冷却器管道，严重时可能造成管路爆裂，发生事故，如 2002 年底西北某炼油厂就是因为高压空冷管路堵塞而发生了爆裂着火事故。因此，高压注水系统也是关键部位。4自动反冲洗过滤器反冲洗过滤器是将罐区来原料油经过过滤，除去原料中的机械杂质，从而减少由于杂质过多造成的反应系统压降，同时也保证了产品的质量。事实证明，在生产平稳运行时，投用反冲洗过滤后，反应器压降比较平稳，同时由于原料杂质过高还会堵塞高压分离器底酸性水外送减压阀，造成酸性水外送不畅，同样影响装置的正常运行。由此可以看出，这部分也越来越受到企业的重视了。现在多采用自动反冲洗过滤器，其内设有约翰逊过滤网，过滤网可以过滤掉=16 m

40、 的固体杂质颗粒，当过滤器进出口压差大于设定值（ 200kPa ）时，启动反冲洗机构，进行反冲洗，冲洗掉过滤器上的杂质。5特殊阀门本装置的特殊阀门是反应系统的紧急放空阀。在装置遇到突发事故时，反应系统的紧急放空阀将自动打开，它的作用主要是在单位时间内通过卸压将反应系统的大量热量携带出去，保证反应器床层不超温或“飞温”，保证催化剂不结焦。紧急放空阀既可以自动，也可以手动操作，视反应器床层的温度而定，但在正常情况下是自动状态。在加氢裂化装置中，由于其加氢裂化反应产生的热量大，反应温升高，紧急放空尤为重要。2.9 危险因素分析及其防范措施加氢装置由于它的技术特点，属于高温高压，又有化学反应，物料为甲

41、类危险品，生产过程中产生有毒气体 H2S 、 NH3 等，所以在炼油厂中易出现事故。设备故障率也较高。2.9.1开停工危险因素及其防范1 开工时危险因素及其防范开工时，装置从常温、常压逐渐升温升压达到各项正常操作指标。物料、水、电、汽逐步引入装置。所以在开工时，装置的参数变化较大，可能出现的问题也比较多，容易产生事故。柴油加氢开工的步骤如下： = 1 * GB3 临氢系统干燥、烘炉； 反应器催化剂、保护剂的装填； 压缩机试车； 临氢系统气密（氮气气密和氢气气密两个阶段）。氢气气密阶段要进行纯度分析； 低压系统蒸汽贯通试漏，建立冷油运； 反应系统进油，升温、硫化； 与低压系统串联，调整操作。在开

42、工时刻各个环节扣的很紧，开工过程中要做好系统的压力平衡和热平衡，各阶段易发生的事故分析如下： = 1 * GB3 反应系统干燥、烘炉。此阶段的目的是除去反应系统内的水分，脱除加热炉耐火材料中的自然水和结晶水。加热炉烘炉时，装置需引进燃料气，在引燃料气之前应认真做好燃料气系统的气密及隔离，点炉前要做燃料气的爆炸分析，一般要求燃料气中氧含量要小于 1 . 0 。加热炉点火，要彻底用蒸汽吹扫炉膛，其中不能残留可燃气体。 催化剂的装填。此阶段应严格按催化剂的装填方案进行，催化剂装填的好坏对装置的运行情况及运行周期有重要影响。催化剂装填前应认真检查反应器及其内构件，检查催化剂的粉尘情况，是否需要过筛。装

43、填时，应选择干燥晴朗的天气进行，保证催化剂装填均匀，否则在正常生产时，反应器内会出现偏流或热点。特别值得注意的是，进入反应器的人员需要穿劳动保护服装，戴空气呼吸面罩，防止异物落人反应器内。 压缩机的试车及临氢系统气密。此阶段非常重要，它的成功与否直接影响着开工的进度。开机前一定氮气贯通，保证氢气工况下的安全。在氢气气密阶段，由于系统压力较高，尤其是在热紧阶段，泄漏点容易着火，检查要及时。 反应系统进油和硫化。每次开工都要对催化剂进行硫化或补硫，反应系统进油后，在升温过程中一定要按照硫化升温曲线图进行。柴油加氢催化剂的硫化，一般在反应温度达到150 时，开始注硫，反应床层温度升至 310 一 3

44、15 后，循环氢中的 H2S 含量达到要求，硫化结束，并以 10 -15 h 的速度，开始降温至 270 一 280 ，切换原料油。刚刚硫化过的催化剂活性很高，容易造成反应床层超温或“飞温”现象，所以在升温时，一定要慢。另外，在高分油与低压系统串联时，如果调节不及时可能造成高压窜低压导致重大事故发生。综上所述，现将开工过程中危险因素以及预防措施见表 2 一 35 。危险因素产生后果预防措施氢气气密泄漏泄漏着火或爆炸、高压窜低压氢气气密时，要严细认真：氢气气密时，及时准确发现和处理漏点；按工艺要求，搞好流程，阀门开关或盲板一定要正确高分压力窜入低分低压分离器压力升高或爆炸，造成紧急停工严格室内操

45、作，加强室外巡检反应器超温或“飞温”造成催化剂结焦、反应器压降升高，烧坏设备开工时，催化剂的活性较高，升温一定要慢高压空冷堵塞开工或正常生产时，由于注水不及时，造成高压空冷胺盐堵塞，法兰泄漏，着火或爆炸严格执行工艺纪律，及时注水2停工时危险因素分析及其防范措施装置停工是装置由正常操作状态逐渐降温降压降量的过程，其各操作参数变化较大，所以也属于不稳定操作状态，因操作不当而造成着火、爆炸、中毒的事故也曾发生。主要应注意以下几点： 要严格保证按停工方案进行，根据实际情况进行操作； 在降量时，一定遵循先降温后降量的原则，防止反应器床层超温或“飞温”； 在临氢系统循环带油时，要严格控制高压分离器的液位，

46、避免高压窜低压恶性事故的发生； 在退油结束后，高硫容器一定要进行水溶解、冲洗，避免容器内硫化铁自燃和人员中毒事件发生； 装置的辅助流程管线和地下污油罐，其中可能存有残油，因处理不干净而动火可能造成着火或爆炸。综上所述，停工过程中的危险因素及预防如表 2 一 36 。危险因素产生后果预防措施反应床层超温或“飞温”造成催化剂结焦，反应器压降升高，烧坏设备一定要按照停工方案进行，执行先降温后降量的原则退油时，冷热油互窜发生突沸爆炸事故避免大量的热油或水进入冷油容器中，避免大量冷油进入设备中产生负压高硫设备或容器FeS自燃或H2S中毒高硫设备内壁生成有FeS或容器内含有大量的H2S等有害气体,在检修前

47、,一定要进行冷却,或水冲洗溶解,同时在打开设备前,要有防护措施3 正常生产中危险因素及其防范正常生产时其各工艺参数是稳定的，但是在长周期运转过程中，由于受工艺设备、公用工程条件、加工量调节、人员操作水平、仪表可靠度等诸多因素的影响，正常生产中仍会有不少影响安全生产的因素，各单元的危险因素和防范要求分析如下。反应系统单元加氢精制反应，其总体热效应为放热反应，为了严格控制反应温度的平稳，必须及时将反应剩余热导出，防止催化剂床层的超温和飞温。控制反应温度的方法除了控制其进料温度外，主要是通过在催化剂床层间打冷氢的方法来控制。 汽提分馏单元加氢精制装置分馏系统的任务是将低压分离器来的反应生成油按沸点范

48、围分割成柴油、粗汽油和干气等馏分。塔顶为粗汽油、含硫气体和酸性水，通过顶回流罐将三项分离。塔底抽出为精制柴油。此部分影响因素主要是塔顶压力、顶回流、进料温度和汽提蒸汽。 脱硫单元脱硫溶剂一般为乙醇胺，在低温下呈碱性，高温下呈中性。利用脱硫溶剂的这一特性，在 40 左右进脱硫塔与酸性气逆向接触，将硫化氢和二氧化碳等酸性物质吸收下来，产生净化燃料气。此部分的主要影响因素为乙醇胺的进料温度。局部联锁点：一是压缩机自身的联锁自保（润滑油压力、冷却水、电机温度、气缸温度等）；二是反应进料泵自身的联锁自保（润滑油压力、冷却水和轴承温度）；三是高压注水泵自身的联锁自保（润滑油压力、冷却水和轴承温度）。联锁的

49、目的是保证机泵本身不受损坏 装置的安全因素和易发生的事故及具体处理 1 安全危害因素分析加氢装置火灾危险类别为甲类。从原料到产品均具有易燃易爆的特点二因此从原料的输送、加工及产品的输出，火灾、爆炸危险是主要的不安全因索。本装置生产中，加上的烃类产品属于低毒性物质，主要有麻醉和刺激作用，对呼吸道私膜和皮肤有一定刺激作用。在生产过程中产生的 H2S 气体是一种剧毒无色气体，有典型的臭鸡蛋味。H2S 浓度在巧150106时，人的嗅觉减弱。通常通过呼吸进入人体。接触低浓度环境对眼睛、呼吸道有刺激；接触中等浓度环境迅速引起呼吸麻痹；接触高浓度 H2S 气体可导致人的死亡。车间空气中最高允许浓度为 10m

50、g/m3。在生产过程中使用二硫化碳等硫化剂进行催化剂的预硫化和补硫。硫化剂通常有麻醉作用。以二硫化碳为例，容易造成急性中毒，严重时意识丧失，甚至于死于呼吸衰竭。慢性中毒主要损害神经系统和心血管系统。2 装置易发生的事故及处理 ( l )严防原料带水，一旦发现立即切换原料罐，加强原料缓冲罐的脱水，严重时立即切断进料，按紧急停工处理； (2)新氢中断，系统压力下降很快，这时要立即联系有关部门送氢，同时降低进料量，必要时切断进料，按紧急停工处理； (3)压缩机停机，系统将停止供氢，必须立即切断进料。同时根据反应器温升，利用临氢系统压控阀通过放压带走反应器的热量来调节温升，必要时开紧急放空； (4)发

51、生大面积停电，应立即启动紧急放空系统，保证反应器床层不能超温，然后按紧急停工的方案停工等待来电； (5) DCS 死机或停电，应立即派专人到现场的主要部位看护，同时联系仪表进行处理；(6)机泵常见事故及处理见表 2 一 38 。故障现象产生原因 处理措施泵抽空或不上量启动泵时未灌满液体叶轮装反或介质温度低,黏度大泵漏进冷却水入口管路堵塞吸入容器的液体位太低重新灌满液体停泵联系钳工处理或加强预热重新接电机导线改变转向停泵检查或重新灌泵停泵检查排除故障提高吸入容器内液体流量压力下降漏进空气发生气蚀叶轮堵塞口环间隙太大停泵检查或重新灌泵,驱除空气憋压灌泵处理停泵检修排除异物更换口环第三章 加氢裂化3

52、.1 加氢裂化装置单元组成与工艺流程3.1.1工艺流程( 1 )原料及加氢反应单元原料油进人装置界区后首先进入原料缓冲罐，由泵抽出后进入自动反冲洗过滤器，过滤掉原料中的机械杂质后进人第二原料缓冲罐。原料油经反应进料泵增压后进人反应系统，原料油与反应出料换热后与循环氢混合，混合物料依此进人加氢精制反应器和加氢裂化反应器，反应出料与原料油及循环氢换热后经高压空冷进人高压分离器，在高压分离器内进行气、油、水三相分离，气体进入循环氢系统，水相进入含硫污水系统，油相进入低压分离器，而后进入分离系统。 ( 2 )氢气系统自高压分离器出来的氢进人循环氢压缩机，增压后的循环氢与来自新氢压缩机的新氢混合，混合后

53、的氢气先与反应出料进行换热，换热后的氢气进人循环氢加热炉进行加热，被加热后的循环氢与原料油混合后进人加氢反应器。 ( 3 )分馏单元反应产物进人分离单元后首先进人脱丁烷塔，分离出 C4 及 C4 以下组分，塔顶不凝气进人燃料气系统，塔顶 LPG 进入脱乙烷塔，脱除乙烷后的 LPG 进人液化气脱硫单元。塔底脱丁烷油进入产品分馏塔，产品分馏塔塔顶抽出石脑油产品，分馏塔第一侧线抽出航煤组分，分馏塔第二侧线抽出柴油，产品分馏塔塔底产品为加氢裂化尾油，尾油即可作为原料循环使用，又可作为产品送出装置。 ( 4 )脱硫单元加氢装置所产的干气及LPG含有 H2S ，为保证产品质量，防止 H2S 对环境的污染以

54、及对设备的腐蚀，需要将其中的 H2S 除去，装置设有脱硫单元，三乙醇胺溶液将干气及 LPG 中的 H2S 除去。 ( 5 )其他辅助系统为回收分馏部分加热炉烟气的余热，提高加热炉的热效率，加氢装置一般都设有烟气余热回收系统，加热炉的烟气与加热炉燃烧用的空气通过热管式换热器进行换热，以回收烟气中的余热。为提高反应加热炉的热效率，加氢反应加热炉对流室部分设有一套余热锅炉系统，发生 O . 8MPa 蒸汽。3.2 主要装置装置的主要类型加氢装置按加工目的可分为：加氢精制、加氢裂化、渣油加氢处理等类型，这里主要介绍加氢裂化装置。加氢裂化按操作压力可分为：高压加氢裂化和中压加氢裂化，高压加氢裂化分离器的

55、操作压力一般为 16MPa 左右，中压加氢裂化分离器的操作压力一般为 9 . OMPa 左右。加氢裂化按工艺流程可分为：一段加氢裂化流程、二段加氢裂化流程、串联加氢裂化流程。一段加氢裂化流程是指只有一个加氢反应器，原料的加氢精制和加氢裂化在一个反应器内进行。该流程的特点是：工艺流程简单，但对原料的适应性及产品的分布有一定限制。二段加氢裂化流程是指有两个加氢反应器，第一个加氢反应器装加氢精制催化剂，第二个加氢反应器装加氢裂化催化剂，两段加氢形成两个独立的加氢体系，该流程的特点是：对原料的适应性强，操作灵活性较大，产品分布可调节性较大，但是，该工艺的流程复杂，投资及操作费用较高。串联加氢裂化流程也

56、是分为加氢精制和加氢裂化两个反应器，但两个反应器串联连接，为一套加氢系统。串联加氢裂化流程既具有二段加氢裂化流程比较灵活的特点，又具有一段加氢裂化流程比较简单的特点，该流程具有明显优势，如今新建的加氢裂化装置多为此种流程，本节所述的流程即为此种流程。3.3 技术特点( l )混氢方式加氢装置有两种混氢方式：炉前混氢和炉后混氢。炉前混氢就是循环氢与原料油在加热炉前混合，混合后共同进人加热炉加热，该种流程的特点是加热炉设计复杂，炉管易结焦，但换热流程简单；炉后混氢就是加热炉只加热循环氢，原料油不进人加热炉，该种流程的特点是加热炉设计简单，炉管不易结焦，但是，换热流程较复杂。加氢裂化的原料一般较重，

57、容易结焦，多采用炉后混氢方式。 ( 2 )循环氢脱硫问题国外加工高硫油的加氢装置有一些设置有循环氢脱硫系统。国内的原油为低硫原料，加氢原料的硫含量一般都在 0 . 5 % （质量）以下，加工这种原料的加氢装置没有必要设置循环氢脱硫系统，在加工低硫原料时，为维持循环氢中硫化氢的浓度，保持加氢催化剂的活性，有时还要在原料中添加一定量的硫。反应系统 H2S 浓度的控制应与催化剂活性、反应系统设备材质和循环氢纯度的控制统一考虑。 ( 3 )循环氢纯度的控制循环氢纯度影响着氢分压，循环氢纯度过低不利于反应进行。影响循环氢纯度的主要因素有新氢的纯度及裂化反应深度，新氢的纯度越低循环纯度越低，裂化深度越高循

58、环氢纯度越低，为维持循环氢纯度就要排放一部分循环氢，排放的循环氢一般被称为尾氢，尾气中70 一 80 为氢气，其余为甲烷、乙烷、硫化氢等，如这股气体直接排至火炬不但会造成物料损失，而且会加重环境污染。设置一套膜分离装置回收尾氢中的氢气是很适宜的，回收的氢气进入新氢压缩机入口，分离出的甲烷、乙烷等进人燃料气系统。 ( 4 )关于热高分问题冷高分流程是将反应产物冷却至 40 一 50 后进入高压分离器进行分离，热高分流程是将反应产物冷却到 200 左右进入热高分，油相进入分离系统，气相进一步冷却到 40 一 50 后进入冷高分进行气、油、水三相分离。采用热高分流程可以减少高压换热器而积，减小高压空

59、冷的换热而积，避免高凝点的尾油在空冷器中冷凝而堵塞管束，降低分离部分加热炉的热负荷，但是，工艺流程较为复杂。总的来看，采用热高分流程利大于弊，为发展的主要趋势。 ( 5 )分馏部分流程选择加氢装置的分馏部分主要有三种流程：产品汽提流程，脱丁烷流程，脱戊烷流程。三种流程各有其特点，应根据具体情况选择。3.4 原料及产品危险有害特性1.加氢装置原材料的性质加氢装置原材料的性质见表 2 一 29 。表2-29 加氢装置原材料的性质序号名称主要化学成分安全性质备注1原料油催化柴油.减一线.减二线.减三线属丙A类可燃液体,闪点较高100,自燃点较低,为250左右2氢气H2.CH4.C2H6氢气属易燃,易

60、爆气体,爆炸极限为4%-75%,高压氢气发生泄露时可自燃,为甲类易燃气体3催化剂SiO2/Al2O3 活性金属元素 Ni,W,Co,Mo催化剂本身无毒,但使用过的含碳催化剂暴露在空气中易发生自燃,而且易形成有毒的碳基镍4硫化剂二甲基二硫易挥发液体,沸点109,闪点24,有臭味为甲B易燃液体5钝化剂无水液氨易燃,易爆,易挥发液体,自燃点65,爆炸极限为15.7%-27%,有很强的刺激性,最大容许度30mg/m3,乙类可燃气体6碱液氢氧化钠溶液腐蚀性溶液,不能接触皮肤,不能溅入眼睛7脱硫剂二乙醇胺水溶液无毒2.产品性质加氢装置产品的性质如表2-30所示表2-30 加氢装置产品的性质序号名称主要化学