柴油加氢技术规程及操作法分析

以人为本创造一流

柴油加氢装置

工艺技术规程

岗位操作法

中国石化青岛炼油化工有限责任公司

编写说明

本工艺技术规程、岗位操作法根据现有基础设计资料进行编制，适用于青岛炼油化工有限责任公司410万吨/年柴油加氢装置的首次开车和试生产。主要用于操作人员的培训学习与试生产阶段的操作指导，待装置投料试生产及完成生产考核后，将根据最终详细设计资料、设备随机资料并结合装置试生产阶段的实际生产情况，重新进行修订完善。

编者

2007年5月

会审表

批准日期： 2007年8月5日

实施日期： 2007年10月1日

柴油加氢装置工艺技术规程

1.装置概况 (1)

1.1装置简介 (1)

1.2工艺原理 (1)

1.3技术特点 (13)

2 工艺过程说明及流程图 (13)

2.1工艺过程说明 (13)

2.2 工艺原则流程图（附后） (15)

2.3控制流程图（附后） (15)

3.主要工艺指标和技术经济指标 (15)

3.1设计物料平衡 (15)

3.2主要经济技术指标及装置能耗 (16)

3.3主要工艺指标 (18)

3.4公用工程指标 (20)

3.5分析化验一览表 (25)

4.主要原料及辅助材料性质 (29)

4.1 主要原料性质 (29)

4.2主要辅助材料性质 (31)

5.产品及中间产品性质 (32)

5.1 产品及去向 (33)

5.2 产品性质 (33)

6.工艺调整原则 (34)

6.1反应深度调整 (34)

6.2 产品切割控制 (40)

6.3 脱硫部分影响因素 (41)

7.主要设备一览表及主要设计参数 (43)

7.1反应器类设备一览表 (43)

7.2塔类设备一览表 (43)

7.3冷换设备一览表 (45)

7.4空冷设备一览表 (47)

7.5 容器设备一览表 (49)

7.6 加热炉一览表 (54)

7.7安全阀一览表 (55)

7.8机泵一览表 (57)

7.9 装置大型机组主要设计参数 (58)

7.10装置特殊阀门主要技术参数 (58)

8.工艺过程控制方案及主要仪表性能 (62)

8.1工艺过程控制方案 (62)

8.2 主要仪表性能 (66)

9.安全环保健康规定 (70)

9.2装置主要危险品及“三废”情况 (75)

9.3 危险源危害识别及处理措施 (81)

9.4装置开停工安全环保操作要求 (82)

柴油加氢装置工艺技术规程第1 页共84 页

1.装置概况

1.1装置简介

青岛炼油化工有限责任公司根据全厂总加工流程安排，为提高产品质量，建设一套柴油加氢装置。装置公称规模为410万吨/年（年开工8400小时），以直馏柴油、焦化汽柴油、催化柴油为原料，其中直馏柴油252﹒8万吨/年，焦化汽油31﹒59万吨/年，焦化柴油58﹒81万吨/年，催化柴油65﹒52万吨/年。氢源主要为重整氢。装置主要产品为符合欧Ⅲ排放标准的柴油，同时副产部分石脑油作为连续重整原料。

本装置主要由反应部分（包括新氢压缩机、循环氢压缩机）、分馏部分和公用工程部分组成。与60万吨/年煤油加氢精制装置联合布置，共用一套公用工程系统，且工艺上联系密切，本装置新氢压缩机同时为煤油加氢装置提供补充氢，分馏塔底油还为煤油加氢装置提供分馏塔底重沸器热源。

410万吨/年柴油加氢精制和60万吨/年煤油加氢精制装置平面布置分成三个区域。煤油加氢装置布置在平面的东北侧，管廊共用。装置北侧布置柴油加氢进料加热炉，重沸炉和煤油加氢反应进料加热炉；炉子南侧是东西方向的管廊，管廊的南侧是由南北方向的主管廊将装置划分为东西两个区域。西侧由北向南依次是柴油加氢的反应器、高压换热器、高低分框架、进料泵、脱硫塔和压缩机棚。东侧由北向南依次是煤油加氢装置、柴油加氢分馏框架、注水部分、放空罐。空冷器主要布置在主管廊的顶层，部分空冷器布置在框架顶部。

1.2工艺原理

焦化汽柴油、催化柴油是二次加工以后得到的产品，含有相当多的硫、氮、氧及烯烃类物质，这些杂质在油品储存过程中，极不稳定，胶质增加很快，颜色急剧加深，严重影响油品的储存安定性和燃烧性能。因此，二次加工油品，必须经过加氢精制，除去硫、氮、氧化合物和不稳定物质（如烯烃），获取安定性和质量都较好的优质产品。对直馏柴油而言，由于原油中硫含量升高、环保法规日趋严格，市场对柴油品质的要求也越来越高，已经不能直接作为产品出厂，也需要经过加氢精制处理。

柴油中含有的硫化物使油品燃烧性能变坏、气缸积碳增加、机械磨损加剧、腐蚀设备和污染大气，在与二烯烃同时存在时，还会生成胶质。硫醇是氧化引发剂，生成磺酸与金属作用而腐蚀储罐，硫醇也能直接与金属反应生成亚硫酸盐，进一步促进油品氧化变质。柴油中的氮化物，如二甲基吡啶及烷基胺类等碱性氮化物，会使油品颜色和安定性变坏，当与硫醇共存时，会促进硫醇氧化和酸性过氧化物的分解，从而使油品颜色和安定性变差；硫醇的氧化物-磺酸与吡咯缩合生成沉淀。

本装置采用MCI柴油加氢精制技术，采用固定床催化工艺，在适当的温度、压力、氢油比和空速条件下，原料油和氢气在催化剂的作用下进行反应，使油品中的杂质，即硫、氮、氧化物以及重金属杂质转化成为相应的烃类及易于除去的H2S、NH3和H2O而脱除，金属则被截留在催化剂中，同时，一部分不饱和烃(包括芳烃)得到加氢饱和，从而改进了油品的质量，生产出安定性、燃烧性都较好的产品。

石油馏分是由多种烃类和非烃类组成的复杂混合物。因此，在加氢精制过程中，会有多种反应发生，

但主要有以下几种反应发生:

1.2.1加氢脱硫反应

石油中的硫并不是均匀分布的，它的含量随着馏分沸程的升高而呈增多的趋势。其中汽油馏分的硫含量最低，而减压渣油的硫含量则最高，对我国原油来说，约有70％的硫集中在其减压渣油中。在了解原油中硫的分布时，有必要指出，由于部分含硫化合物对热不稳定，在蒸馏过程中易于分解，因此测得的各馏分的硫含量并不能完全表示原油中硫分布的原始状况，其中间馏分的硫含量有可能偏高，而重馏分的含硫量有可能偏低。

原油中的含硫化合物分为脂肪族类和非脂肪族（噻吩）类，非脂肪族类又分为噻吩类、苯并噻吩类、二苯并噻吩类等。各类硫化物在馏分油中的分布是不同的。脂肪族类硫化物是指硫原子不在噻吩环上的硫化物。该类包括活性硫化物（包括元素硫、硫化氢等）、二硫化物、硫醚及硫醇。通常，在馏分油中很少有活性硫化物和二硫化物，但硫醚和硫醇却可能存在，特别是直馏馏分油中。大多数脂肪族类硫化物是最容易脱除的硫化物，尤其是硫醇类，但要全部脱除却是困难的。噻吩类是最易反应的非脂肪族硫化物。该类还包括噻吩环上带烷基侧链的化合物。在较重的馏分油中噻吩类的含量不高，但在煤油及较轻的油中噻吩类含量较高。苯并噻吩类在中间馏分油中的含量很高。苯并噻吩很容易反应，它的简单异构体如甲、乙基苯并噻吩也很易反应。

硫醇主要存在于<300℃轻馏分中。迄今已鉴定出的有50种含碳数1～8的单体硫醇，其中40余种是烷基硫醇，6种是环烷基硫醇，此外还有硫酚。烷基硫醇中的-SH基大多连在仲碳和叔碳上，而很少连在伯碳上。

原油中的硫大体上有20%至30%是硫醚硫。硫醚比较集中在中间馏分中，最高处可达含硫化合物的一半左右。石油中的硫醚可分为开链的和环状的两大类。从石油中已鉴定出50多种开链硫醚化合物。汽油中的硫醚主要是二烷基硫醚，其含量随沸点的升高而降低，当沸点超过300℃时，实际上已不存在二烷基硫醚。含有三个碳以上烷基的硫醚大多是异构的。在石油中也发现有烷基环烷基硫醚和烷基芳香基硫醚。在许多原油的柴油和减压馏分中，所含的硫醚主要是环硫醚。环硫醚以单环和双环的为多，环数最多可达8个，其硫杂环中五员环占60～70％，六员环占30～40％。与之相连的环烷环可能是五员的也可能是六员的。随着馏分沸点的升高，其中所含环硫醚的环数逐渐增多，而其侧链的长度变化不大。此外，在石油中，与芳基并合的环硫醚的含量较少。

石油中的二硫化物的含量显著地少于硫醚，一般不超过整个含硫化合物的10％，而且主要集中在较轻的馏分中，其性质与硫醚相似。

原油中噻吩类化合物一般占其含硫化合物的一半以上。噻吩类化合物主要存在于中沸点馏分尤其是高沸点馏分中。在重质馏分和渣油中还有四环和五环（含噻吩环）的芳香环并合噻吩。这类化合物中还可能含有环烷环和烷基侧链。

除上述含硫化合物外，原油中还有相当大部分硫存在于胶质、沥青质中。这部分含硫化合物的分子量更大、结构也复杂得多。

柴油加氢原料油中的含硫化合物主要是:硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩等，在加氢的条件下，它们

转化为相应的烃类和硫化氢，从而把硫除去。石油馏分中各类含硫化合物的C-S 键是比较容易断裂的，

其键能比C-C 键的小许多，因此在加氢过程中，C-S 键先行断开而生成相应的烃类和H 2S 。

1.2.1.1硫醇加氢反应时，发生C —S 键断裂：

RSH+H 2→RH+ H 2S + Q

1.2.1.2 硫醚: 硫醚加氢反应时，首先生成硫醇，再进一步脱硫：

RSR ＇+H 2R ＇SH

RH +

R ＇H H 2S +＋ Q

1.2.1.3二硫化物：

二硫化物加氢反应时，首先发生S —S 键断裂，生成硫醇，再进一步发生C —S 键断裂，脱去硫化氢。

在氢气不足的条件下，硫醇也可以转化成硫醚。

RSSR ′+3H 2→RH+R ′H+2H 2S ＋ Q

1.2.1.4 噻吩：

噻吩加氢反应时，首先是杂环加氢饱和，然后是C —S

键开环断裂生成硫醇，最后生成丁烷。也可先开环脱硫生成二烯烃，随后二烯烃再加氢生成烷烃。 + Q

1.2.1.5 苯并噻吩：

1.2.1.6 4、6-二甲基二苯并噻吩：