加氢工艺安全
一、加氢概念
氢与其它化合物相互作用的反应过程， 通常在催化剂存在下进行。加氢反应属还 原的范畴。 二、加氢分类
加氢工艺技术通常涉及加氢裂化、催 化加氢和加氢精制
加氢裂化工艺是重要的重油轻质化加工手段， 它是以重油或渣油为原料，在一定的温度、压力 和有氢气存在的条件下进行加氢裂化反应，获得 最大数量(转化率可达90％以上)和较高质量的轻 质油晶。
加氢工艺安全控制的基本要求
(1)温度和压力的报警和联锁； (2)反应物料的比例控制和联锁系统； (3)紧急冷却系统； (4)搅拌的稳定控制系统； (5)氢气紧急切断系统； (6)加装安全阀、爆破片等安全设施； (7)循环氢压缩机停机报警和联锁；氢气检测报警
装置等
加氢工艺控制方式
加氢装置中的有毒有害物质及其性状列于下表。 在这些有毒有害物质中，以H2S的中毒事故较为常 见，且因其毒性大，造成的伤害事故比较严重。 H2S主要经呼吸道吸收而引起全身中，是一种化学 性窒息性气体，接触浓度超过700mg／m3时产生急 性中毒。其症状为先出现气急，继而引起呼吸麻 痹，如不及时进行人工呼吸，就会死亡。吸人极 高浓度时，往往造成电击样窜息死亡。
随继发性的大火。因此它比火灾具有更大的破
坏力。炼油装置中的可燃气体或可燃液体的蒸
气泄漏会形成可燃气体云团，这种可燃气体云
团与空气混合会成为具爆炸性的气体，会产生
破坏力很大的蒸气云爆炸。当以下三种可燃物
质之一大量存放在拥挤有限的区域时，蒸气云
爆炸的潜在危险就存在。
4、中毒危险危害性
催化加氢过程会伴生H2S、SO2和NH3，在催化 剂预硫化过程中有时要使用毒性很大的CS2。按我 国国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》(GB 5044—85)中毒物分级的划分，H2S、CS2属Ⅱ级高 度危害毒物；NH3、(溶剂)汽油属Ⅳ级轻度危害毒 物。由于这些有毒物质的存在，又有着在压力下 操作发生泄漏的可能，因此存在着人员中毒伤害 乃至死亡的风险。
催化加氢是在氢气存在下对石油分馏进行催化 加工过程的统称。催化加氢技术包括加氢精制和 加氢裂化两类。
加氢精制一般是指对某些不能满足使用要求的 石油产品通过加氢工艺进行再加工，使之达到规 定的性能指标。
加氢工艺危险特点
(1)反应物料具有燃爆危险性，氢气的爆炸 极限为4％～75％，具有高燃爆危险特性；
大，随浓度的增加，腐蚀率无明显变化。
2、温度

当操作温度>240℃时，一般来说， H2S对钢
材的腐蚀率随着温度的升高而增加。在315～480
℃之间，温度的影响最显著，此时温度每增加
55℃，腐蚀性大约增加两倍。
3、时间
H2S对钢材的腐蚀速度随着暴露时问的延长而逐 渐下降，这主要是因为生成的硫化铁有一定的保 护作用。
（1）将加氢反应釜内温度、压力与釜内搅拌
电流、氢气流量、加氢反应釜夹套冷却水进 水阀形成联锁关系，设立紧急停车系统。 (2)加入急冷氮气或氢气的系统。当加氢反应
釜内温度或压力超标或搅拌系统发生故 障时自动停止加氢，泄压，并进入紧急状态。 (3)安全泄放系统。
加氢设备
一、加氢反应器
量相对较小，一般都使用往复式压缩机。另一种
压缩机称之为循环氢压缩机，其作用是将循环气
压缩、冷却后，再送回反应器系统中，以维持反
应器氢分压。由于这种压缩机在系统中是循环做
功，其出入口压差即为系统中的压降，相对来说
其流量较大，压差较小，一般都使用离心式压缩
机，只有处理量小的加氢装置，才使用往复式压
缩机作循环氢压缩机。

氢脆是由氢本身引起的钢材脆化现象。氢
原子渗入钢材之后，使钢材中的原子结合力降低，
因而造成钢材的延伸率、断面收缩率、冲击韧性
显著下降。在充氢前后进行冲击和断裂韧性试验
时，可以明显看出这种影响。但这种脆性是可逆
的，一旦将氢从钢中脱出，钢材的力学性能就能
恢复。

氢脆的敏感性一般是随钢材的强度的提高
而增加，钢的显微组织对氢脆也有影响。钢材氢
2．滴流床反应器
在滴流床反应器中，气体和液体反应物通过分配 器向处于下部的静止固体催化剂均匀喷洒，并在 流经催化剂的过程中发生化学反应，生成所需的 目的产品。滴流床反应器结构简单，造价低，在 石油加氢装置上大量采用，在滴流床反应器中， 流体流向是以气、液两相并流向下运动的。滴流 床反应一般被看作为绝热、活塞流反应过程。转 化率随床层下移而增加，其温度也逐渐升高(放热 反应)或下降(吸热反应)。

②容器内的化学反应失控产生超压：

③进入器内或管道的传输压力超高；

④管道堵塞或泄压能力不足；

⑤压力容器或管道受外力破坏

催化加氢装置由于操作压力高，一些设备和
管道已属高压等级。因此这种爆炸的危险性是存
在的。

化学性爆炸，是当可燃气体与空气混
合达到一定比例，形成爆炸气体时，一旦被点
燃即发生爆炸。在生产装置发生的爆炸往往伴
4、压力

在高温腐蚀环境中，钢制的腐蚀率只与H2S的
分压，即硫化氢摩尔分数有关，而与操作总压无
关。相同的操作温度下， H2S分压越高，腐蚀率
越大。
②选材

为防止高温(H2+H2S)腐蚀，应选用高Cr钢和
Cr—Ni不锈钢。
加氢工艺危险有害性分析
一、系统固有危险有害性分析
1、常见加氢工艺涉及介质

加氢反应的原料及产品多为易燃、可燃物质。
例如：苯、萘等芳香烃类；环戊二烯、环戊烯等
不饱和烃；硝基苯、乙二腈等硝基化合物或含氮
烃类；一氧化碳、丁醛、甲醇等含氧化合物以及
石油化工中馏分油、减压馏分油等油品。
2、火灾危险性

催化加氢装置加工处理的都是可燃物料，并
处在高温、高压、临氢的条件下，在生产过程中
(1)加氢压缩机的分类

加氢装置的氢压机一般都采用往复式和离
心式压缩机，而不采用轴流式或心转式压缩机。

往复式压缩机的运动部件除了曲轴以外都作
往复运动，气流流动电是带脉动性质的，容易造
成某些运动部件的损坏，例如气阀弹簧和阀片、
压力填料和活塞环等。因此往复压缩机不能长周
期运行，一般需要备用压缩机。

加氢反应器一般可分为三种：固定床反应器、 滴流床反应器、其他反应器。下面就这三种反应 器进行简要的介绍。
(1)固定床反应器
固定床反应器是指在反应过程中，气体和液体反 应物流经反应器中的催化剂床层时，催化剂床层 保持静止不动的反应器。

固定床反应器按照反应物料流动状态的不同
又分为鼓泡式、滴流式和径向式反应，相应地分
会由于各种不同的原因而发生介质的泄漏，有的
介质操作温度高于其自燃点，一旦暴露在空气中
就能自燃着火；或者泄漏的介质遇到明火或落在
高温的设备或管线上也可能引起火灾；甚至碰撞
产生的火花都能点燃闪点低的介质。因此加氢装
置发生火灾的危险性很高。

火灾事故可分为喷射式和满溢泄漏式两类，
又称喷火和池火。加氢装置高压设备或管道的小
3．径向反应器

径向反应器是一种新型固定床反应器，其

作用是利用扇形筒将反应物流沿催化剂床层轴
向均匀地分布，并径向通过催化剂床层。径向
反应器的最大优点是能大幅度地降低压降，从
而允许采用颗粒小、活性高的催化剂，并能降
低能耗。

径向反应器为绝热反应器，其中物料呈活
塞流通过催化剂床层，产品转化率随径向历程
（1）表面脱碳

表面脱碳不产生裂纹，它和钢材与其他气体
(氧、二氧化碳)接触产生的脱碳相似。其影响是
钢材的强度和硬度略有下降，而延性有所升高。

人们提出了很多理论来解释这种现象，但现
行被接受的观点是碳迁移理论，即钢中的碳向钢
材表面生成甲烷部位迁移，而使钢中贫碳。钢中
碳化物的稳定性与表面脱碳速度有直接关系。
离心式压缩机则不然，除轴承和轴端密封
外，几乎无相互接触的摩擦副，即使轴承和密封
等摩擦副之间也是用油膜隔开的，所以其运行部
分能长周期无故障地工作，加上现代的离心式压
缩机具有完善的检测、诊断和控制仪表，不需要
备机。
加氢设备的选材及防腐
1、高温氢腐蚀
氢气在常温常压下对普通碳素钢、低合金钢不 会有显著的腐蚀，但在高温高压下会产生腐蚀， 结果是材料的机械强度和塑性显著降低，甚至破 坏。钢材的高温氢腐蚀有表面脱碳和氢腐蚀(内部 脱碳)两种形式
脆化的程度还与钢中的氢含量密切相关。强度越
高，只要吸收少量的氢，就可引起很严重的脆化。

对于操作在高温高压氢环境下的设备，在操
作状态下，器壁中会吸收一定量的氢。在停工的
过程中，若冷却速度太快，使吸藏的氢来不及扩
散出来，造成过饱和氢残留在器壁内，就可能在
温度低于150℃时引起亚临界裂纹扩展，对设备的
安全使用带来威胁。
2、氢腐蚀(内部脱碳)

氢腐蚀的机理是扩散侵入钢中的氢和钢中
不稳定碳化物起化学反应而生成甲烷，即：

Fe C+2H2=Fe+·CH4。

甲烷不能逸出钢外，而是聚集于晶界和夹
杂物附近形成很高的压力，使钢材产生鼓泡、裂
纹，并使钢材强度和韧性显著下降。氢腐蚀是不
可逆的，它使钢材发生永久的劣化。
(2)氢脆

Fe+H2S=FeS+H2
影响高温(H2+H2S)环境下钢材腐蚀的因 素
1、H2S浓度

H2S的体积浓度在1％以下时，随着浓度的增
加，腐蚀率急剧增大。高温低浓度时腐蚀减缓，