加氢裂化-装置、重点部位设备说明及危险因素及防范措施

加氢裂化—装置、重点部位设备说明及危险因素及防范措施一、装置简介

(一)装置的进展及类型

1．加氢装置的进展

加氢是指石油馏分在氢气及催化剂作用下发生化学反响的加工过程，加氢过程可分为加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、加氢异构化等，下面重点介绍加氢裂化加工过程。

加氢技术最早起源于20世纪20年月德国的煤和煤焦油加氢技术，其次次世界大战以后，随着对轻质油数量及质量的要求增加和提高，重质馏分油的加氢裂化技术得到了快速进展。

1959年美国谢夫隆公司开发出了Isocrosking加氢裂化技术，其后不久环球油品公司开发出了Lomax加氢裂化技术，联合油公司开发出了Uicraking加氢裂化技术。加氢裂化技术在世界范围内得到了快速进展。

早在20世纪50年月，我国就已经对加氢技术进展了讨论和开发，早期主要进展页岩油的加氢技术开发，60年月以后，随着大庆、成功油田的相继发觉，石油馏分油的加氢技术得到了快速进展，1966年我国建成了第一套4000kt／a的加氢裂扮装置。

进入20世纪90年月以后，国内开发的中压加氢裂化及中压加氢改质技术也得到了应用和进展。

2．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扮装置。

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，高压加氢裂化分别器的操作压力一般为16MPa左右，中压加氢裂化分别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响器，原料的加氢精制和加氢裂化在一个反响器内进展。该流程的特点是：工艺流程简洁，但对原料的适应性及产品的分布有肯定限制。

二段加氢裂化流程是指有两个加氢反响器，第一个加氢反响器装加氢精制催化剂，其次个加氢反响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，操作敏捷性较大，产品分布可调整性较大，但是，该工艺的流程简单，投资及操作费用较高。

串联加氢裂化流程也是分为加氢精制和加氢裂化两个反响器，但两个反响器串联连接，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拟敏捷的特点，又具有一段加氢裂化流程比拟简洁的特点，该流程具有明显优势，如今新建的加氢裂扮装置多为此种流程，本节所述的流程即为此种流程。

二、重点部位及设备

(一)重点部位

1．加热炉及反响器区

加氢装置的加热炉及反响器区布置有加氢反响加热炉、分馏局部加热炉、加氢反响加热器、高压换热器等设备，其中大局部设备为高压设备，介质温度比拟高，而且加热炉又有明火，因此，该区域潜在的危急性比拟大，主要危急为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。

2.高压分别器及高压空冷区

高压分别器及高压空冷区内有高压分别器及高压空冷器，若高压分别器的液位掌握不好，就会消失严峻问题。主要危急为火灾、爆炸和H2S中毒，因此该区域是安全上重点防范的区域。

3．加氢压缩机厂房

加氢压缩机厂房内布置有循环氢压缩机、氢气增压机，该区域为临氢环境，氢气的压力较高，而且压缩机为动设备，消失故障的机率较大，因此，该区域潜在的危急性比拟大，主要危急为火灾、爆炸中毒，是安全上重点防范的区域。

4．分馏塔区

分馏塔区的设备数量较多，介质多为易燃、易爆物料，高温热油泵是应重点防范的设备，高温热油一旦发生泄漏，就可能引起火灾事故，分馏塔区内有大量的燃料气、液态烃及油品，如发生事故，后果将非常严峻，此外，脱丁烷塔及其干气、液化气中H2S浓度高，有中毒危急，因此该区域也是安全上重点防范的区域。

(二)主要设备

1.加氢反响器

加氢反响器多为固定床反响器，加氢反响属于气—液—固三相涓流床反响，加氢反响器分冷壁反响器和热壁反响器两种：冷壁反响器内有隔热衬里，反响器材质等级较低；热壁反响器没有隔热衬里，而是采纳双层堆焊衬里，材质多为2×1/4Cr—1M0。加氢反响器内的催化剂需分层装填，中间使用急冷氢，因此加氢反响器的构造简单，反响器人口设有集中器，内有进料安排盘、集垢篮筐、催化剂支承盘、冷氢管、冷氢箱、再安排盘、出口集油器等内构件。

加氢反响器的操作条件为高温、高压、临氢，操作条件苛刻，是加氢装置最重要的设备之一。

2．高压换热器

反响器出料温度较高，具有很高热焓，应尽可能回收这局部热量，因此加氢装置都设有高压换热器，用于反响器出料与原料油及循环氢换热。现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可以实现纯逆流换热，提高换热效率，减小高压换热器的面积。管箱多用螺纹锁紧式端盖，其优点是构造紧凑、密封性好、便于拆装。

高压换热器的操作条件为高温、高压、临氢，静密封点较多，易消失泄漏，是加氢装置的重要设备。

3．高压空冷

高压空冷的操作条件为高压、临氢，是加氢装置的重要设备，我国华北地区某炼油厂中压加氢裂扮装置，高压空冷两次消失泄漏，使装置被迫停工处理，因此，高压空冷的设计、制造及使用也应引起重视。

4．高压分别器

高压分别器的工艺作用是进展气—油—水三相分别，高压分别器的操作条件为高压、临氢，操作温度不高，在水和硫化氢存在的条件下，物料的腐蚀性增加，在使用时应引起足够重视。另外，加氢装置高压分别器的液位特别重要，如掌握不好将产生严峻后果，液位过高，液体易带进循环氢压缩机，损坏压缩机，液位过低，易发生高压窜低压事故，大量循环氢快速进入低压分别器，此时，假如低压分别器的安全阀打不开或泄放量不够，将发生严峻事故。因此，从安全角度讲高压分别器是很重要的设备。

5.反响加热炉

加氢反响加热炉的操作条件为高温、高压、临氢，而且有明火，操作条件特别苛刻，是加氢装置的重要设备。加氢反响加热炉炉管材质一般为高Cr、Ni的合金钢，如TP347。

加氢反响加热炉的炉型多为纯辐射室双面辐射加热炉，这样设计的目的是为了增加辐射管的热强度，减小炉管的长度和弯头数，以削减炉管用量，降低系统压降。为回收烟气余热，提高加热炉热效率，加氢反响加热炉一般设余热锅炉系统。

6．新氢压缩机

新氢压缩机的作用就是将原料氢气增压送入反响系统，这种压缩机一般进出口的压差较大，流量相对较小，多采纳往复式压缩机。

往复式压缩机的每级压缩比一般为2—3．5，依据氢气气源压力及反响系统压力，一般采纳2～3级压缩。

往复式压缩机的多数部件为往复运动部件，气流流淌有脉冲性，因此往复式压缩机不能长周期运行，多设有备机。

往复式压缩机一般用电动机驱动，通过刚性联轴器连接，电动机的功率较大、转速较低，多采纳同步电机。

7．循环氢压缩机

循环氢压缩机的作用是为加氢反响供应循环氢。循环氢压缩机是加氢装置的“心脏”。假如循环氢压缩机停运，加氢装置只能紧急泄压停工。

循环氢压缩机在系统中是循环作功，其出人口压差一般不大，流量相对较大，一般使用离心式压缩机。由于循环氢的分子量较小，单级叶轮的能量头较小，所以循环氢压缩机一般转速较高(8000—10000r／nfin)，级数较多(6～8级)。

循环氢压缩机除轴承和轴端密封外，几乎无相对摩擦部件，而且压缩机的密封多采纳干气式密封和浮环密封，再加上完善的仪表监测、诊断系统，所以，循环氢压缩机一般能长周期运行，无需使用备机。

循环氢压缩机多采纳汽轮机驱动，这是由于蒸汽汽轮机的转速较高，而且其转速具有可调整性。

8．自动反冲洗过滤器

加氢原料中含有机械杂质，如不除去，就会沉积在反响器顶部，使反响器压差过大而被迫停工，缩短装置运行周期。因此，加氢原料需要进展过滤，现在多采纳自动反冲洗过滤器。

自动反冲洗过滤器内设约翰逊过滤网，过滤网可以过滤掉≥25／1m的固体杂质颗粒，当过滤器进出口压差大于设定值(0．1～0．18MPa)时，启动反冲洗机构，进展反冲洗，冲洗掉过滤器上的杂质。

三、危急因素及其防范措施

(一)开停工时的危急因素及其防范措施

1.开工时的危急因素及其防范措施

(1)加氢反响系统枯燥、烘炉

加氢装置反响系统枯燥、烘炉的目的是除去反响系统内的水分，脱除加热炉耐火材料中的自然水和结晶水，烧结耐火材料，增加耐火材料的强度和使用寿命。加热炉煤炉时，装置需引进燃料气，在引燃料气前应仔细做好瓦斯的气密及隔离工作，一般要求燃料气中氧含量要小于1．0％。防止瓦斯泄漏及窜至其他系统。加热炉点火要彻底用蒸汽吹扫炉膛，其中不能剩余易燃气体。加热炉烘炉时应严格按烘炉曲线升温、降温，避开升温过快，耐火材料中的水分快速蒸发而导致炉墙倒塌。

(2)加氢反响器催化剂装填

催化剂装填应严格按催化剂装填方案进展，催化剂装填的好坏对加氢装置的运行状况及运行周期有重要影响。催化剂装填前应仔细检查反响器及其内构件，检查催化剂的粉尘状况，打算催化剂是否需要过筛。催化剂装填最好选择在枯燥晴朗的天气进展，保证催化剂装填匀称，否则在开工时反响器内会消失偏流或“热点”，影响装置正常运行。催化剂装填时工作人员必要进入反响器工作，因此，要特殊留意工作人员劳动爱护及安全问题，需要穿劳动爱护服装，带能供氧气或空气的呼吸面罩，进反响器工作人员不能带其他杂物，以防止异物落入反响器内(一般催化剂装填由专业公司专业人员进展)。

(3)加氢反响系统置换

加氢反响系统置换分为两个阶段，即空气环境置换为氮气环境、氮气环境置换为氢气环境。在空气环境置换为氮气环境时需要留意，置换完成后系统氧含量应<1％，否则系统引入氢气时易发生危急；在氮气环境置换为氢气环境时应留意，使系统内气体有一个相宜的平均分子量，以保证循环氢压缩机在较相宜的工况下运行，一般氢气纯度为85％较为相宜。

(4)加氢反响系统气密

加氢反响系统气密是加氢装置开工阶段一项特别重要的工作，气密工作的主要目的是查找漏点，消退装置隐患，保证装置安全运行。加氢反响系统的气密工作分为不同压力等级进展，低压气密阶段所用的介质为氮气，氮气气密合格后用氢气作低压气密。由于加氢反响器材质具有冷脆性，一般要求系统压力大于2．0MPa时，反响器器壁温度不小于100℃，所以，氢气2．0MPa气密通过以后，首先开启循环氢压缩机，反响加热炉点火，系统升温，当反响器器壁温度大于100℃后，系统升压，作高压阶段气密。

(5)分馏系统冷油运

分馏系统冷油运的目的是检查分馏系统机泵、仪表等设备状况，分馏系统冷油运应留意工艺流程改动正确，做到不跑油、不窜油。

(6)分馏系统热油运

分馏系统热油运的目的是检查分馏系统设备热态运行状况，为接收反响生成油作好预备。分馏系统升温到100~C左右时应留意系统切水，防止泵抽空。升温到250℃左右时应进展热紧。

(7)加氢反响系统升温、升压

加氢反响系统升温、升压时应按要求的升温、升压速度进展，一般要求系统升温速度为20℃几左右，系统升压速度不大于1．5MPa／h。如升温、升压速度过快易造成系统泄漏。

(8)加氢催化剂的硫化、钝化

加氢反响催化剂在开工前为氧化态，氧化态催化剂没有加氢活性，因此，催化剂需要进展硫化。催化剂硫化的方法有湿法硫化、干法硫化两种方法，常用的硫化剂有二硫化碳、DMDS，催化剂进展硫化时系统的H2S浓度很高，有时高达1％以上，因此，要特殊留意硫化氢中毒问题。

新硫化的加氢裂化催化剂具有很高的加氢裂化活性，为抑制这种活性，需要对加氢裂化催化剂进展钝化。钝化剂为无水液氨。加氢裂化催化剂进展钝化时应留意维持系统中硫化氢浓度不小于0．05％。

(9)加氢反响系统逐步切换成原料油

加氢催化剂的硫化、钝化过程完成后，加氢反响系统的低氮油需要逐步切换成原料油，切换步骤应按开工方案要求的步骤进展。切换过程中应亲密留意加氢反响器床层温升的变化状况。

(10)装置操作调整

加氢反响系统原料切换步骤完成之后，应进一步调整装置的工艺操作，使产品质量合格，从而完成开工过程。

2．停工时的危急因素及其防范措施

(1)反响系统降温、降量

加氢装置停工首先反响系统降温、降量。在此过程中应遵循先降温后降量的原则。反响系统进料量降低，空速减小，加氢反响器温升增加，易消失反响“飞温”现象。所谓“飞温”就是反响器温度快速上升，以致不行掌握的现象。

(2)用低疑点原料置换整个系统

加氢装置的原料油一般较重，凝点较高，在停工时易凝聚在催化剂、管线及设备当中。为避开上述状况消失，在停工前应用低疑点油置换系统，所用的低凝点油一般为常二线油。

(3)停反响原料泵

切断反响进料时，应留意反响器温度应相宜，使裂化反响器无明显温升。

(4)反响系统循环带油及热氢气提

切断反响进料后，反响加热炉升温，用热循环氢带出催化剂中的存油，热氢气提的温度应依据催化剂的要求确定，一般为枷℃左右，热氢气提的温度不能过高，以避开催化剂被热氢复原。

(5)反响系统降温、降压

加氢反响系统按要求的速度降温、降压。

(6)反响系统N：置换

反响系统用N，置换成N：环境，使系统的氢烃浓度<1％。

(7)卸催化剂

使用过的含碳催化剂在空气中易发生自燃，反响器是在N2气环境下进展卸催化剂作业，必需由专业的卸剂公司人员进反响器进展卸剂，因此，在卸催化剂装桶应使用N：或干冰爱护催化剂，避开催化剂自燃。

(8)加氢设备的清洗及防腐

加氢装置高压局部的设备及部件，在停工后应用碱液进展清洗，以避开在接触空气后发生腐蚀，损坏设备。另外，高硫系统的设备主要是后处理局部在翻开前应用水进展冲洗，以避开硫化铁在空气中自燃。

(9)装置退油及吹扫

加氢装置停工，应将装置内的存油退出并吹扫洁净，保证不留死角。

(10)帮助系统的处理

加氢装置停工后将装置的火炬系统、地下污水系统等帮助系统处理洁净，并加盲板使装置与系统防腐以使装置到达检修条件。

(二)正常生产时的危急因素及其防范措施

1.遵守“先降温后降量”的原则

加氢装置正常操作调整时必需遵守“先降温后降量”、“先提量后提温”的原则，防止“飞温”事故的发生。

2．反响温度的掌握

加氢装置的反响温度是最重要的掌握参数，必需严格按工艺技术指标掌握加氢反响温度及各床层温升。

3.高压分别器液位掌握

高压分别器液位是加氢装置特别重要的工艺掌握参数，如液位过高易循环氢带液，损坏循环氢压缩机；如液位过低易消失高压窜低压事故，造成低压局部设备毁坏，油品和可燃气体泄漏，以至更为严峻的后果。因此应严格掌握高压分别器液位，常常校验液位仪表的精确性。

4．反响系统压力掌握

加氢装置反响系统压力是重要的工艺掌握参数，反响压力影响氢分压，对加氢反响有直接的影响，影响加氢装置反响系统压力的因素许多，应选择经济、合理、便利的掌握方案对反响系统的压力进展掌握。

5．循环氢纯度的掌握

循环氢纯度影响氢分压，对加氢反响有直接的影响，是加氢装置重要的工艺掌握参数，影响循环氢纯度的因素许多，催化剂的性质、原料油的性质、反响温度、压力、新氢纯度、尾氢排放量等因素都影响循环氢纯度，其中可操作条件为尾氢排放量。加大尾氢排放，循环氢纯度增加；减小尾氢排放循环氢纯度降低。

循环氢纯度高，氢分压就会较高，有利于加氢反响进展，但是，高循环氢纯度是以大量排放尾氢、增加物耗为代价的；循环氢纯度低，氢分压就会较低，不利于加氢反响进展，而且，循环氢纯度低时，循环氢平均分子量大，在循环氢压缩机转速不变的状况下，系统压差就会增加，循环氢压缩机的动力消耗也会增加。因此，循环氢纯度要掌握适当。

6．加热炉的掌握

加热炉是加氢装置的重要设备，加热炉的使用应引起重视。加热炉各路流量应保持匀称，并且不低于规定的值，防止炉管结焦；保持加热炉各火嘴燃烧匀称，尽量使炉堂内各点温度匀称；掌握加热炉各点温度不超温；保持加热炉燃烧状态良好。

7．闭灯检查

加氢装置系统压力高，而且介质为氢气，简单发生泄漏，高压氢气发生泄漏时简单着火，氢气火焰一般为淡蓝色，白天不易发觉，在夜间闭上灯后，很简单发觉这种氢气漏点。因此，定期进展这种夜间闭灯检查，对发觉漏点，将事故毁灭在萌芽状态，保证装置安全稳定运行具有重要意义。

8．装置防冻凝问题

加氢装置的原料一般较重，凝点较高，通常在20—30℃，简单发生冻凝。如发生冻凝事故，不但影响装置稳定生产，还简单引发安全生产事故，因此，加氢装置的防冻凝问题应引起足够重视。

9．循环氢压缩防喘振问题

加氢装置的循环氢压缩机多为离心式压缩机，离心式压缩机存在喘振问题，因此，在操作中应保持压缩机在正常工况下运行，避开压缩机消失喘振。

10．原料质量的掌握

加氢装置的原料性质，对加氢装置的操作有重要影响，必需严格掌握。一般掌握原料的干点在规定的范围内，Pe不大于1X10(-6，如铁含量高，反响器压差增加过快，装置不能长周期运行。C1不大于1X10（-6，N低于规定的值，原料没有明水。

11．防硫化氢中毒

加氢装置的原料中含有硫，这些硫在加氢后变为硫化氢，并在脱丁烷塔塔顶及脱硫局部富集，形成高浓度的硫化氢。硫化氢的毒性很强，允许最高浓度为10mg/m3。因此，加氢车间必需注意防硫化氢中毒问题，在高硫区域内进展切液、采样等操作时尤其留意，要求带防毒面具并有人监护。

12．时刻保持冷氢线畅通

加氢装置的急冷氢是掌握加氢反响器床层温度的重要手段，它对抑制反响温升具有重要作用。高凝点油有时倒窜人冷氢线内凝聚，堵塞冷氢线，如有这种状况发生将非常危急，因此，操作过程中要时刻保持冷氢线畅通。

13．亲密留意热油泵及轻烃泵的运行状况

加氢装置的一些热油泵运行温度较高，高于油品的自燃点，若有泄漏，易发生火灾事故。因此，在操作时要留意热油泵的运行状态，留意泵体、密封等处有无泄漏，如有泄漏应马上处理。

加氢装置内存有大量的轻烃，如发生泄漏，会引发重大事故。因此，对轻烃泵的运行状况也要引起足够重视。

(三)设备腐蚀

加氢装置高温、高压、临氢、系统内存在U2S、NH3，因此，加氢装置的腐蚀问题也应引起重视，解决加氢装置腐蚀问题的主要方法是合理选材，在使用时加强监视与检测。

1．高温氢腐蚀

氢气在常温下对一般碳钢没有腐蚀，但是在高温、高压下则会产生腐蚀，使材料的机械强度和塑性降低。

高温氢腐蚀的机理为氢气与材料中的碳反响生成甲烷，使材料的机械强度和塑性降低，形成的甲烷在钢材的晶间积聚，使材料产生很大的内应力或产生鼓泡、裂纹。至于在什么条件下产生腐蚀，则依据Nels。n曲线确定。

为避开高温氢腐蚀，加氢装置高温、高压、临氢局部的设备、管线多采纳合金钢或不锈钢。

2．氢脆

氢原子渗入钢材后，使钢材晶粒中原子结合力降低，造成材料的延展性、韧性下降，这种现象称为氢脆。这种氢脆是可逆的，当氢气从材料中溢出后，材料的力学性能就能恢复。

氢脆的危害主要消失在加氢装置的停工阶段，装置停工阶段，系统温度、压力下降，氢气在材料中的溶解度下降，由于氢气溢出的速度很慢，这时材料中的氢气处于过饱和状态，当温度冷却到150℃时，大量的过饱和氢气会聚积到材料的缺陷处，如裂纹的前端，引起裂纹扩展。

所以加氢装置停工时降温、降压的速度应进展适当的掌握，进展脱氢处理。

3．高温n2S腐蚀

高温U2S腐蚀主要发生在反响系统高温局部，高温H2S腐蚀表现为与H2共同作用，氢气的存在加强了H2S的腐蚀作用，同时，U2S的存在也加强了氢气的腐蚀作用。该种腐蚀的防治方法是选择抗H2S腐蚀材质。

4．湿H2S的腐蚀

湿H2S的腐蚀是指温度较低并且含水部位的U2S腐蚀，包括高压空冷、高压分别器、脱丁烷塔塔顶系统、脱硫系统等局部。

湿H2S的腐蚀形态主要有：电化学腐蚀引起的外表腐蚀；