【正文】 揚子石化股份有限公司煉油廠加氫聯(lián)合裝置100萬噸/年中壓加氫裂化裝置120萬噸/年柴油加氫精制裝置設備培訓講義編寫：譚金龍戴國軍2004年2月18日167。1 概述聯(lián)合加氫裝置由100萬噸/年中壓加氫裂化、120萬噸/年柴油加氫精制兩套裝置組成，由中石化北京設計院(BDI)設計。裝置設備選型采用國產和進口相結合，選用技術先進、質量可靠、性能價格等比較好的產品，節(jié)省投資并考慮今后技術上的進一步改造與發(fā)展。裝置中采用進口的設備有：加氫裂化新氫壓縮機K53101A/B、循環(huán)氫壓縮機K53102的干氣密封系統(tǒng)、8臺高壓多級泵（4臺反應進料泵，4臺貧胺液升壓泵）、注氨泵、硫化劑泵、部分工藝閥門、關鍵儀表等。設備具體情況介紹如下。1． 設備概況表1－1 裝置設備數(shù)量100萬噸/年中壓加氫裂化裝置120萬噸/年柴油加氫精制裝置總計反應器 (R)2臺1臺3臺塔器 (C) 6臺2臺8臺容器 (D)25臺20臺45臺加熱爐 (F)2座1座3座換熱器 (E)22臺10臺32臺空冷器 (A)271643臺過濾器 (FI)3列3列6列泵 (P)42臺(含液力透平)24臺66臺壓縮機 (K)3臺3臺6臺風機2臺2臺4臺其它工藝設備26臺套12臺套38臺套總計160臺套94臺套254臺套2． 設備位號簡介(1) 設備代號：設備名稱設備代號反應器R壓縮機K加熱爐F塔類C冷換設備E空冷器A容器D泵P過濾器SR噴射器、抽空器EJ消音器SIL安全閥SV取樣點SC流量孔板RO(2) 設備位號：設備位號由設備代號后綴5位數(shù)字組成：設備代號 － X Y Z a b代號的含義a) X：裝置種類1 常減壓裝置，2 催化裂化裝置，3 延遲焦化裝置，4 蒸汽裂解裝置， 5 加氫裝置，6 硫磺回收裝置，7 公用工程系統(tǒng)，8 油品儲運系統(tǒng)b) Y：裝置代號1 一套常減壓裝置，2 二套常減壓裝置1 一套延遲焦化，2 二套延遲焦化1 二加氫裝置，2 一加氫裝置，3 加氫裂化，4 加氫精制1 硫磺回收，2 酸水汽提c) Z：裝置內部劃分的單元號反應系統(tǒng)為100＃，分餾部分為200＃，胺液再生系統(tǒng)300＃，公用工程系統(tǒng)400＃。3． 主要設備情況簡介1) 加氫反應器加氫聯(lián)合裝置共有3臺加氫反應器，其中加氫裂化裝置2臺，反應器位號分別為精制反應器R5310裂化反應器R53102；柴油加氫精制裝置1臺反應器，位號為R54101，設計和操作參數(shù)見附表。由于介質含有HH2S及油氣，為了抗氫及抗H2S的需要，反應器的材料選用2 1/4Cr1Mo，內表面雙層堆焊E309L+E347。其中R5310R53102壁厚較大，采用鍛焊結構；R54101壁厚較小，采用板焊結構。反應器入口設液體分配器，中間設有催化劑支持盤，分配盤及冷氫盤，底部設有出口收集器，所有內件材料均采用奧氏體不銹鋼。2) 高壓換熱器加氫聯(lián)合裝置有8臺高壓換熱器：其中裂化裝置4臺，位號分別為E5310E5310E53103A/B、柴油加氫精制裝置4臺，位號分別為E5410E5410E54103A/B，8臺高壓換熱器都采用Ω密封環(huán)型高壓換熱器。這種結構換熱器具有傳熱效率高，密封可靠，操作周期長，即使在操作過程中發(fā)生壓力和溫度波動的情況下也不易發(fā)生泄漏；但其結構較復雜，加工精度高，制造難度較大。由于E5310E54101兩臺高壓換熱器在高溫、高壓、臨氫及硫化氫介質的條件下操作，殼體材料采用2 1/4Cr1Mo，內部堆焊TP309L+TP347雙層不銹鋼防腐層，管束采用0Cr18Ni10Ti不銹鋼。其余幾臺換熱器相應操作條件要緩和一些。3) 高壓容器加氫聯(lián)合裝置共有45臺容器，其中加氫裂化裝置25臺，柴油加氫精制裝置20臺。45臺中有6臺容器(即2臺冷高壓分離器D5310D54102；2臺循環(huán)氫壓縮機入口分液罐D5310D54105；和2臺凝聚器D5310D54106)在高壓低溫濕硫化氫條件下操作，在這種工況下會產生濕硫化氫應力腐蝕，因此D53103采用了SA51670(HIC)、另外5臺設備采用了16MnR（HIC）,這兩種鋼材質相近，均為抗H2S應力腐蝕材料，S、P含量非常低，綜合機械性能比較好。為了節(jié)省投資，D54105利舊原二加氫舊高分V102。3) 塔器加氫聯(lián)合裝置共有8臺塔設備，其中加氫裂化裝置6臺，加氫精制裝置2臺。在這8臺塔中有2臺循環(huán)氫脫硫塔，其操作條件及選材同冷高壓分離器。4) 高壓空冷器加氫聯(lián)合裝置共有16片高壓空冷器，其中加氫裂化裝置8臺，位號A53101A～H；柴油加氫精制裝置8臺，位號A54101A～H。其操作介質中含有油氣、HH2S及NH3，且在高壓低溫濕硫化氫條件下操作，因此管箱選用16MnR（HIC）抗H2S應力腐蝕材料。裝置高壓空冷器采用絲堵式管箱結構形式。加氫裂化裝置的A53101A～H有4臺采用變頻調速電機來控制冷后溫度。管束入口內襯600mm長度的鈦管以防止腐蝕。5) 新氫壓縮機加氫聯(lián)合裝置中共有4臺往復式新氫壓縮機，其中加氫裂化裝置2臺，位號為K53101A/B、加氫精制裝置2臺，位號為K54101A/B，一開一備。K53101A/B采用3級壓縮，活塞力為70噸級，采用英國PBL公司產品；K54101A/B采用2級壓縮，活塞力為50噸級，國產。新氫壓縮機輸送介質含氫量96vol%（設計值），（G），采用6000V增安型無刷勵磁同步電機驅動，K53101AB單臺額定氣量為32000Nm3/h，K54101AB單臺額定氣量18500Nm3/h。4臺機組氣缸和填料采用一臺公用封閉式軟化水站強制冷卻。機組中間冷卻器、潤滑油冷卻器及電機冷卻采用循環(huán)水冷卻。K53101A/B機組所需輔機設備及一次儀表、二次儀表隨機采購，采用PLC+CRT控制顯示；K54101A/B機組所需輔機設備及一次儀表由國內制造廠供貨，二次儀表全部引入ITCC綜合控制系統(tǒng)。6) 離心式壓縮機和汽輪機機組離心式循環(huán)氫壓縮機是加氫裝置的關鍵設備，直接影響裝置的平穩(wěn)連續(xù)運行。本裝置共有2臺循環(huán)氫壓縮機，加氫裂化裝置循環(huán)氫壓縮機位號為K5310柴油加氫精制裝置循環(huán)氫壓縮機位號為K54102，兩臺機組均用背壓式汽輪機驅動。由于離心式壓縮機控制點及控制回路較多較復雜，機組控制系統(tǒng)采用目前最先進的透平－壓縮機綜合控制系統(tǒng)ITCC，每個機組1套。將其它關鍵設備的聯(lián)鎖因素和裝置的ESD集成在一起，取消了傳統(tǒng)的PLC+CRT控制顯示。循環(huán)氫壓縮機的軸封選用干氣密封。干氣密封技術先進、運行可靠、運行費用低。正常操作時，直接用壓縮機出口氣體做緩沖氣，開停工時，或緊急停機時可通過干氣密封系統(tǒng)配置的增壓裝置將出口氣體增壓后做緩沖氣?？紤]到對壓縮機的保護，機組設有防喘振控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)增加了機組的操作彈性，有利于壓縮機的開停車及試運。7) 多級高壓泵加氫聯(lián)合裝置中共有8臺泵如加氫裂化裝置中的反應進料泵P53102A/B、貧胺液升壓泵P53104A/B，柴油加氫精制裝置中的反應進料泵P54105A/B、貧胺液升壓泵P54107A/B，流量大、揚程高、工作條件苛刻。這8臺泵在裝置中也是非常關鍵的設備。出于節(jié)能考慮，加氫裂化裝置中的反應進料泵P53102A采用液力透平和電機雙驅動，并作為主泵，另一臺泵P53102B為備泵。該透平約11級，效率約73％，工質為高分油，可回收功率327KW，可回收總功率的36％。 由于貧胺液泵的工作介質中含有腐蝕性介質胺液和濕H2S，因此對于材質要求比較高，除了主要部件采用合金鋼外，主軸采用沉淀硬化不銹鋼174PH。另外，由于對密封的要求較高，機械密封系統(tǒng)采用了增壓型雙封結構，也增加了開停機的難度。8) 加熱爐加氫裂化裝置共設2座：即反應進料加熱爐F5310分餾塔進料加熱爐F53201；柴油加氫精制裝置設1座加熱爐，即反應進料加熱爐F54101。2座反應進料加熱爐采用雙室水平管箱式爐， 。爐底設有32臺附墻式扁平焰氣體燃燒器，工藝介質先經對流室兩排遮蔽管再進入輻射室 加熱至工藝所需溫度。輻射盤管采用單排水平管雙面輻射布置，其目的在于保證管內兩相流動能達到理想的流型，并且使得管外熱強度和管壁溫度較為均勻，提高管材利用率。對流盤管除二排遮蔽管采用光管外，其余對流管均為翅片管。由于管內被加熱介質為H2+油，且含H2S，操作溫度、壓力較高，所以加氫裂化裝置的F53101輻射爐管采用ASTM A312 TP347，2管程，國外采購；加氫精制裝置的F54101輻射爐管采用ASTM A312 TP321，2管程，國內采購。為了有效利用加熱爐熱量，F(xiàn)53101對流室安排翅片管預熱分餾塔進料介質，該部分翅片管的材質為20鋼，翅片材質為碳鋼。分餾塔進料加熱爐F53201為輻射—對流型圓筒爐，爐底采用8臺圓柱形火焰氣體燃燒器。爐管材質選用20號鋼，4管程。每座加熱爐分別設有加熱爐余熱回收系統(tǒng)，均采用下置式熱管空氣預熱器回收煙氣余熱，并設有鼓風機和引風機。167。2 加氫反應器反應器是加氫反應進行脫硫、脫氮、脫氧、脫金屬，對油品加氫的場所，是裝置的關鍵設備，工作條件苛刻，制造困難，價格昂貴。加氫反應器的特點為：多層絕熱、中間氫冷、揮發(fā)組分攜熱和大量氫氣循環(huán)的三相反應器。根據(jù)介質的流動性質劃分，它屬于滴流床反應器，根據(jù)介質是否直接接觸金屬器壁，分為冷壁式反應器和熱壁反應器兩種結構。加氫聯(lián)合裝置的3臺反應器為熱壁式結構。加氫反應器應具備條件：1． 有良好的反應性能。液固兩相有充分良好的接觸，保持催化劑內外表面有足夠的潤濕效率，以使催化劑活性得到充分發(fā)揮，系統(tǒng)反應熱能及時有效地導出反應區(qū)。盡量降低溫升幅度與保持反應器徑向床層溫度的均勻。2． 反應器內部的壓力降不致過大，以減少循環(huán)氫壓縮機的負荷，節(jié)省能源。167。 反應器結構一． 反應器內構件反應器內部構件的主要目的是達到氣液均勻分布。R5310R5310R54101三臺反應器內構件包括：入口擴散器、氣液分配盤、催化劑支持盤、急冷氫箱及再分配盤、出口集合器等。① 入口擴散器它置于反應器頂部，起到初步分配和緩沖進料的作用。② 氣液分配盤氣液分配盤有兩種結構，即溢流管分配盤和和泡帽分配盤，泡帽分配盤較常用。使用泡帽分配盤時，由于液體被氣流攜帶通過泡帽的降液管，控制適當?shù)臍庖毫魉倏墒古菝苯狄汗艹隹跉庖毫魈幱趪娚淞餍汀Ｅ菝饼X縫的高度和寬度對液體的均勻分布都至關重要。這種分配盤使整個床面液相分配，不論氣相、液相負荷如何變化，分配盤上的液面會自動調節(jié)，不會出現(xiàn)斷流、液泛而影響操作。泡帽式分配結構可以獲得床層界面溫差≯1℃的效果。③ 催化劑支持盤催化劑支承盤由T形梁、格柵、金屬網組成。T形梁及筒體支持圈凸臺的強度設計載荷，除考慮構件本身重量外，還要考慮流體凈阻力降、床層上部結垢之后增加的阻力降、催化劑及其內儲液體的質量、反向急冷增加的壓降和緊急放空時流速增加產生的阻力降。在格柵上面焊接幾層不同網目數(shù)的不銹鋼絲網（根據(jù)催化劑顆粒大小而定），起到支承催化劑的作用。格柵上還開有催化劑連通管。④ 冷氫箱、飛濺盤與再分配盤冷氫箱與再分配盤置于兩個固定床層之間。在冷氫箱中打入急冷氫，是為了導出加氫反應放出的反應熱，控制反應物溫度不超過規(guī)定值。冷氫管噴出的氫氣流與上床層來的反應物初步混合后進入冷氫箱，在此進行均勻混合。冷氫箱底部是均布開孔的噴液塔盤，氣液兩相均勻噴射到下層的再分配盤上，再分配盤與頂分配盤結構一樣，起到對下床層截面均勻分配的作用。有些設計自催化劑支持盤到再分配盤之間設置幾個連通管，內填充瓷球，卸催化劑只要打開底封頭上的卸料口，就可以卸出全部催化劑。⑤ 底部出口收集器底部出口收集器的作用是支承催化劑，疏導反應物料，使催化劑顆粒不流入下游。⑥ 熱電偶套管采用套管熱電偶，即鎧裝熱電偶。在測量截面上間隔120176。布置3根。二． 反應器筒體反應器筒體是由帶大法蘭的上頭蓋、筒體和下封頭組成，上頭蓋兼作人孔，密封采用八角墊密封。筒體制造分板焊結構與鍛焊結構，大型和厚壁的反應器發(fā)展趨于鍛焊結構。167。 加氫高壓設備材質選擇與保護由于反應系統(tǒng)條件苛刻，加氫反應系統(tǒng)的材質選擇要滿足高溫、高壓、臨氫及含有H2S等要求。材質選用除滿足強度條件外，還需考慮氫脆、氫腐蝕、硫化氫腐蝕、鉻鉬鋼的回火脆化、硫化物應力腐蝕開裂和奧氏體不銹鋼堆焊層剝離現(xiàn)象等因素。高溫高壓臨氫反應器在使用條件下，金屬筒體材料會吸收大量的氫，每當停工時，隨著溫度降低，溶解氫逐漸析出，少量在有缺陷的部位聚積。因此停工時冷卻速度不能太快，使鋼中吸藏的氫盡可能釋放出來。從安全的角度考慮，仍要對操作過程加以限制，采用熱態(tài)型的開停工方案，即開工時先升溫后升壓，停工時先降壓后降溫。當設備壁溫在121℃以下時（如用低溫韌性較好的材料，此數(shù)值可降低），限制設備內壓，使產生的膜應力不超過材料屈服強度的20％。為避免升溫速度過快，使反應器主體與其它構件溫度不均勻而引起較大的熱應力，升降溫度最大不能超過25℃／h。操作中嚴格遵守操作規(guī)程，避免異常升溫和緊急停車，在正常停工時要采取釋氫措施。－1Mo鋼。它具有良好的抗氫腐蝕性和較高的蠕變強度，內表面雙層堆焊奧氏體不銹鋼，過渡層309L、表層347。3臺反應器的參數(shù)和設備簡圖見圖2223。