柴油加氢技术2．柴油加氢精制工艺原理质量低劣的柴油原料，在一定的温度、（一般在290℃--350℃）压力、（3.0MPa--16 MPa）和氢气，在加氢精制催化剂作用下，将油品中的含S、含N、含O等非烃化合物转化为易除去的H2S、NH3、H2O，将安定性很差的烯烃和某些芳烃饱和，金属有机物氢解，金属杂质截留，从而改善油品的安定性质、腐蚀性能和燃烧性能，得到品质优良的柴油产品，此工艺过程称为柴油加氢精制。

在工艺过程中主要有以下化学反应：脱硫反应：在加氢条件下，石油馏分中的含硫化合物转化为相应的烃和硫化氢，从而脱除了硫。

脱氮反应：在加氢过程中，各种氮化物与氢气反应转化为NH3和相应的烃，从而被除掉。

脱氧反应：含氧化合物通常很容易进行加氢反应生成水和相应的烃。

脱金属：金属有机化合物不论是否分解均吸附在催化剂表面上而被除去。

一般柴油加氢精制装置采用固定床单段一次通过式加氢工艺。

设计操作压力3.0--8.0MPa，空速1.0--2.5h-1，氢油体积比为300--600，以焦柴、催柴、直柴等混合柴油为原料，生产优质柴油，同时切割出少量的石脑油和副产部分瓦斯、酸性气。

3．柴油加氢装置原则工艺流典型流程图见图二流程说明：进装置原料（混合柴油）先至原料缓冲罐，被升压泵抽送经过原料过滤器把会导致反应器上部催化剂床层堵塞的固体杂质过滤掉，进入滤后原料缓冲罐。

滤后柴油原料经反应进料泵抽出与氢气（循环氢+新氢）混合后经与反应产物换热器换热，加热炉加热后进入反应器。

在反应器中混合原料在加氢精制催化剂作用下进行加氢脱硫、脱氮、烯烃及芳烃饱和等反应。

在催化剂床层之间设有控制反应温度的冷氢。

反应产物出反应器后与混合原料换热至约140℃进入高压空冷器，在高压空冷器入口注入脱氧水以溶解掉反应过程中产生的铵盐，防止堵塞高压空冷器。

反应产物经高压空冷、水冷冷却至40℃进入高压分离器进行汽液水分离，其顶部出来的气体作为循环氢去循环氢压缩机循环进反应系统，底部的酸性水去双塔汽提单元，中部出来的生成油去低压分离器进行闪蒸汽、液分离。

分离出来的气体作为燃料气经脱硫后进入瓦斯管网，分离出的生成油经与分馏塔底精制柴油换热器换热，加热至220℃左右进入脱H2 S汽提塔，汽提塔顶富气去富气脱硫单元，塔顶全回流不出产品，汽提塔底油经塔底泵（或自压）与反应器出口生成油换热器换热，加热至约250℃去分馏塔；分馏塔采用塔底重沸炉的形式，重沸炉有四路进料，控制炉出口温度为300℃左右。

塔顶产品为石脑油，塔底柴油经与低分出口生成油换热、空冷、水冷冷却至50℃左右出装置。

A．原料系统原料由罐区原料泵输送至装置界区，界区可设计一条原料界区外返回线，可以在引原料进装置前建立原料带罐循环，一是冲洗原料来线，二来方便引原料进装置。

原料进装置后用原料油流量计计量和累计，由液控阀控制进原料缓冲罐的量。

原料被升压泵升压至1.0MPa左右后进原料过滤器，过滤后的原料经液控阀控制进滤后原料缓冲罐，滤后原料用反应进料泵升压后送入反应系统，由泵出口流量控制阀控制进反应系统的量，即进料量。

（如果罐区来原料压力较高，可直接进原料过滤器，省去滤前原料缓冲罐。

）原料缓冲罐顶部采用氮气或瓦斯密封，一般由分程压控阀控制一定压力。

隔绝空气。

B．反应进料加热系统进料泵出口的原料与从循环氢压缩机出口的循环氢和新氢机出口的新氢混合后先后进入原料---反应产物换热器换热，然后进入反应加热炉对流段，再进入炉辐射段，加热到反应器入口所需的温度。

加热炉出口温度（反应器入口温度）一般由瓦斯流量（压力）或炉膛温度串级控制。

C．反应器系统原料自加热炉出来后，从顶部进入反应器，在反应器中与催化剂接触，产生一系列脱O、脱N、稀烃饱和反应，这些反应均为放热反应，因此，反应混合物自上而下流经CAT床层时，温度逐步上升，为了限制温升和控制反应速率，在CAT床层之间打入从循环氢压缩机出来的冷的循环氢来调节床层温度，用温控阀来控制流量，经验表明，加氢处理操作若任一床层的温升超过55℃时，就会有操作不稳定而存在危险的可能，因此，正常操作时，任一床层的温升一般不超过50℃。

反应器内一般有2--3个床层，在进料管以下和床层之间设有分配盘，以保证物流一进入催化剂床层就有良好的气液分布，反应物流的良好分可防止出现热点和最大限度的发挥CAT的性能，以及保持CAT的寿命。

在每一个床层的上部和下部床层平面上设有几个测温点，用之检测物流通过床层的温差，在床层上相同高度但不同平面部位所测出的温度变化能表明物流是否有沟流现象。

在反应器的入口管、急冷氢管和反应产物出口管上都设有测压点，可分别测量各个床层或，整个床层的压降。

在反应器外壁的不同高度分别设有表面测温点，用以检测反应器筒体温度。

D．反应产物的冷却反应产物从底部出来后，进反应产物与原料换热器管程与原料（或分馏进料）换热，冷却至140℃左右，与注入的水混合一起进空冷冷却后，再进水冷冷却至40℃左右后进冷高分。

E．高压分离系统在高分内，反应产物分离为生成油、含硫污水、和富氢气，富氢气从分离器顶部出来作为循环氢进入循环氢脱硫塔或直接进入循环机入口分液罐。

含硫污水经界控去污水处理。

生成油经液控去低压分离器。

冷高分操作温度冷高分的温度通过高压空冷、水冷来调节，温度降低时，在分离器中较多的轻烃冷凝下来并溶解在液相中，因此，循环氢中轻烃减少，提高了循环氢的纯度，因此，冷高分操作温度尽可能保持低些。

一般冷高分设计入口温度45℃左右。

F．循环氢系统冷高分顶分离出的循环氢进入循环氢压缩机入口分液罐，分液罐内设有丝网除雾器，把循环氢中所携带的的液体分离掉，如分液罐液面高，就会将液体带入压缩机而导致压缩机严重损坏，因此，在冷高分液面不稳或因仪表风压力下降、液控阀卡等原因而造成冷高分液面超高时，一定要对分液罐及时排凝。

循环气从分液罐顶出口进入压缩机入口，被压缩升压至反应系统所要求的压力，与补充氢混合返回系统，压缩机出口分三路：一路去进料泵出口与原料混合，一路去反应器做冷氢，一路去高压空冷入口防喘振线。

G．补充氢系统装置用补充氢---新氢先进入新氢压缩机的入口分液罐，分离后的新氢进入新氢压缩机的入口，经压缩升压到所需要的压力后，经压控补充进循环氢系统，补入点可以在循环氢压缩机入口，也可以在循环氢压缩机出口。

H．注水系统原料中的硫化物和氮化物在加氢过程中分别生成H2S和NH3，而H2S和NH3在160℃左右的温度下生成NH4HS，NH4HS在100℃以下为固体，为了防止NH4HS固体堵塞和腐蚀空冷，故在空冷入口注入洗涤水，使NH4HS溶解在水中从冷高分排出，洗涤水注入点的反应产物温度必须在100℃和水的露点之间。

在大部分装置中注水点还有一个在进高压空冷前的反应产物换热器的管程入口，在装置运行中末期间断投用，此注水点的目的是溶解冲洗掉换热器管束中生成的盐垢，特别是氯盐，提高换热效果。

洗涤水可以是冷却后的脱氧水，软化水，凝结水或是净化后的酸性水，但不能是新鲜水，以防止高压空冷结盐。

I．低压闪蒸系统主要作用是降压闪蒸出部分富气，降低分馏塔负荷，低压分离器的压力要能够使低压分离器内液体自压至分馏塔，以及使富气自压去低压气体脱硫单元，较低的操作压力可使较多的溶解汽在低分内闪蒸出来。

40℃左右的生成油从冷高分出来，降压后进入闪蒸罐，在0.85Mpa左右的压力下闪蒸出富气和油，富气去脱硫后进瓦斯管网，生成油换热后进脱硫化氢塔。

低分出口可设一条去原料返回的线，装置停电或催化剂湿法预硫化时用。

J．脱硫化氢塔进料的换热系统低分生成油进入脱硫化氢塔进料换热器与分馏塔底精制柴油换热，换热至220℃左右进脱硫化氢塔。

K．脱硫化氢系统设立脱硫化氢塔的目的是低分来的生成油未去常压分馏塔前在此先除去硫化氢和轻质气体，避免对下游设备的腐蚀，并回收轻组份，吹汽冷凝水也可自压去污水处理装置。

一般采用蒸汽吹脱的工艺，塔顶产物经空冷、水冷冷却后，进入回流罐，进行气、油、水三相分离，分离出的富气脱硫后进瓦斯管网，分离出的轻石脑油全回流，分离出的酸性水经界控排去污水处理装置。

塔底油自压或经塔底泵升压后加热或换热至260℃左右进分馏塔。

L．馏塔系统作为产品分馏塔，为防止精制柴油带水，一般采用塔底重沸炉工艺，塔顶产物经冷却后，进入回流罐，进行气、油、水三相分离，分离出的低压富气去火炬，分离出的轻石脑油一部分回流用来调节塔顶温度，一部分出装置做汽油调和组分或乙烯、制氢原料。

塔底产品经换热、冷却至50℃左右出装置作柴油调和组分。

4．加氢精制的工艺条件加氢反应的特点：加氢反应均是可逆、放热反应，一般说来在高压、低温下对化学平衡有利。

但为了提高反应速度，要求在一定的温度下进行。

反应中消耗大量的氢气，原料油来源、性质不同，加氢精制操作条件也不同，直馏油比二次加工油缓和，轻的比重的缓和，反应生成物中的硫化氢、氨、水等均易除掉。

影响加氢精制的主要因素影响加氢精制的主要因素有反应温度、压力、氢分压、空速、氢油比。

4．1反应压力反应压力的影响是通过氢分压来体现的，系统中的氢分压决定于操作压力、氢油比、循环氢纯度以及原料油的汽化率。

提高反应压力对加氢精制来说有利于脱除原料油中的S、N、O、和烯烃的饱和，提高产品质量，但压力过高消耗增大。

因此在保证产品质量合格的情况下，可以降压操作，降低能耗。

4．2反应温度提高反应温度可加快加氢反应速度，并有利于脱除原料油中的S、N、O、和烯烃的饱和，在其它条件不变的情况下，提高反应温度，可以提高产品质量，但反应温度过高，会加快CAT上积炭的沉积，降低CAT的活性，缩短生产周期，增加能耗。

并由于油品部分裂解，将影响产品颜色。

在操作中，根据原料性质、组成的不同，一般根据反应器温升≯50--70℃的原则，调整反应器入口温度。

4．3氢分压、氢纯度循环氢中氢气摩尔比率与反应压力的乘积，称为氢分压。

氢分压对CA T 脏污速率具有重要影响，提高氢分压能抑制CAT的失活，获得CAT的长周期运转，还有利于提高反应速度，提高产品质量。

提高氢分压的方法：提高总的反应压力提高新氢的氢纯度增加循环氢量增加废氢排放量或经过循环氢脱硫，提高循环氢纯度，降低冷高分的操作温度。

可提高循环氢纯度。

一般设计循环氢纯度>80%（V）循环氢中氢纯度提高10%，相当于平均反应温度降低2.8℃和延长生产周期20—30%，氢分压提高10%，相当于平均反应温度降低1.1℃。

H2S能够抑制脱硫反应。

由于H2S浓度增加循环氢中氢纯度降低，循环氢中H2S浓度由0增加到5%，如果操作压力为6.0MPa，相当于平均反应温度增加22℃。

4．4空速单位体积（重量）催化剂，在单位时间内所通过的原料油体积（重量）之比称为空速。

空速按单位可分为体积空速和重量空速。

体积空速= M3/h原料/ M3/h催化剂重量空速= t/h原料/ t/h催化剂空速的高低直接影响脱硫率，降低空速意味着增加了原料油同CAT的接触时间，加大了加氢深度，有利于脱除杂质提高产品质量，但空速低，降低了装置处理量，不利于经济效益。