【導(dǎo)讀】中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司。180萬(wàn)噸/年柴油加氫裝置。本文件含有中國(guó)石化工程建設(shè)公司的專(zhuān)有技術(shù)，未經(jīng)本公司。的書(shū)面許可，不得進(jìn)行任何方式的復(fù)制；不得以任何理由，任何方式提供給第三方或用于其它目的。技術(shù)經(jīng)濟(jì)負(fù)責(zé)人王淼。建設(shè)單位和負(fù)責(zé)人：天津分公司。編制單位和負(fù)責(zé)人：中國(guó)石化工程建設(shè)公司劉家明。工藝?yán)钫魅菅﹂秱骱?。環(huán)境保護(hù)及勞動(dòng)安全衛(wèi)生

　　

【正文】 a 反應(yīng)器入口氫油體積比 300 催化劑體積空速， h1 反應(yīng) 器入口溫度， ℃ 322 355 催化劑床層 1 2 1 2 催化劑床層入口溫度， ℃ 322 346 355 372 催化劑床層出口溫度， ℃ 346 366 377 389 床層溫升， ℃ 24 19 22 17 總溫升， ℃ 44 39 平均反應(yīng)溫度， ℃ 347 375 2） 反應(yīng)進(jìn)料加熱爐 入口溫度 ，℃ 331 出口溫度 ，℃ 355 入口壓力 ， MPa(g) 出口壓力 ， MPa(g) 180萬(wàn)噸 /年 柴油 加氫裝置 可行性研究 15 3） 分餾塔底重沸爐 入口溫度 ，℃ 345 出口溫度 ，℃ 357 入口壓力 ， MPa(g) 出口壓力 ， MPa(g) 4） 硫化氫汽提塔 (C201) 塔頂壓力， MPa(g) 塔頂溫度，℃ 113 進(jìn)料溫度，℃ 220 5） 產(chǎn)品分餾塔 (C202) 塔頂壓力， MPa(g) 塔頂溫度，℃ 174 進(jìn)料溫度，℃ 265 180萬(wàn)噸 /年 柴油 加氫裝置 可行性研究 16 5. 工藝流程簡(jiǎn)述 反應(yīng)部分 原料油自裝置外來(lái)進(jìn)入原料油緩沖罐，經(jīng)原料油泵加壓后與精制柴油換熱后進(jìn)入自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器，過(guò)濾后進(jìn)入濾后原料緩沖罐，再由反應(yīng)進(jìn)料泵抽出升壓后與混氫混合，先與加氫精制反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行換熱，再經(jīng)反應(yīng)進(jìn)料加熱爐加熱至要求溫度；循環(huán)氫與新氫混合后與熱高分氣換熱升溫后原料油混合?；鞖湓嫌妥陨隙铝鹘?jīng)加氫精制反應(yīng)器。在反應(yīng)器中，原料油和氫氣在催化劑 的作用下，進(jìn)行加氫脫硫、脫氮、烯烴飽和等精制反應(yīng)。 從加氫精制反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物混氫原料油換熱后，進(jìn)入熱高壓分離器進(jìn)行氣液分離，熱高分氣與混氫換熱并經(jīng)空冷冷卻后進(jìn)入冷高壓分離器，在冷高壓分離器中進(jìn)行氣、油、水三相分離。為防止反應(yīng)生成的銨鹽在低溫下結(jié)晶堵塞熱高分氣空冷器管束，在熱高分氣空冷器前注入除鹽水以洗去銨鹽。冷高壓分離器頂出來(lái)的氣體先經(jīng)循環(huán)氫脫硫塔脫除硫化氫，再至循環(huán)氫壓縮機(jī)，重新升壓后與經(jīng)壓縮后的新氫混合，返回反應(yīng)系統(tǒng)，冷高壓分離器油相送至冷低壓分離器油側(cè)進(jìn)行再次分離。熱高分油進(jìn)入熱低壓分離器進(jìn)一步 閃蒸，熱低分氣經(jīng)過(guò)冷凝后與冷高分油一起進(jìn)入冷低壓分離器，冷低分油 先與低凝柴油換熱后再同 熱低分油一起進(jìn)入硫化氫汽提塔。 從冷高壓分離器及冷低壓分離器底部出來(lái)的含硫含銨污水經(jīng)減壓后，送出裝置外處理。冷低分氣送至 蠟油加氫 裝置處理。 分餾部分 硫化氫汽提塔頂分離出的含硫氣體，送至 裝置外脫硫 。塔底油與柴油換熱后進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔。分餾塔底設(shè)重沸爐，塔頂石腦油經(jīng)空冷器冷卻后，進(jìn)入塔頂回流罐。其中一部分作為塔頂回流，另一部分再經(jīng)過(guò)水冷冷卻至 40℃ 作為 石腦油送出裝置外。從塔底出來(lái)的精制柴油產(chǎn)品，由泵抽出，先 作 為 低凝柴油汽提塔 底重沸器熱源 后與分餾塔進(jìn)料換熱，再與原料油換熱，然后經(jīng)空冷器冷卻到 50℃，作為產(chǎn)品送出裝置。 分餾塔設(shè)低凝柴油側(cè)線汽提塔和中段回流，冬季時(shí)生產(chǎn)低凝柴油及發(fā)生 蒸汽。 180萬(wàn)噸 /年 柴油 加氫裝置 可行性研究 17 6. 主要設(shè)備選擇 靜 設(shè)備 本裝置有反應(yīng)器、塔器、容器、換熱器、空冷器、過(guò)濾器、抽空器、消音器和阻火器等設(shè)備，其中臨氫設(shè)備除了考慮氫腐蝕外，還應(yīng)考慮由高溫引起的硫化氫腐蝕，設(shè)備內(nèi)表面一般采用不銹鋼堆焊或不銹鋼復(fù)合層。 加氫精制反應(yīng)器 裝置中加氫精制反應(yīng)器 (R101)操作溫度高、壓力高，材料特 殊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造要求高，反應(yīng)器直徑大（φ 4000x16100T/T），噸位重，占靜設(shè)備投資的比例也大。 反應(yīng)器的操作介質(zhì)為油氣、氫氣、硫化氫，操作溫度達(dá) 389℃，正常操作壓力 ，設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力分別為 435℃、 。根據(jù) API RP9411997“煉油廠和石油化工廠高溫高壓臨氫作業(yè)用鋼”的規(guī)定，考慮到國(guó)內(nèi)加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、制造、使用經(jīng)驗(yàn)，反應(yīng)器的材料選用 抗氫材料。見(jiàn)表 （為分析設(shè)計(jì)）。 表 加氫精制反應(yīng)器 板焊 許 用應(yīng)力 [σ ]t（ Mpa） 計(jì)算厚度δ （ mm） 設(shè)計(jì)厚度δ n （ mm） 125 設(shè)備殼體重量（噸 ) 335 以當(dāng)前國(guó)內(nèi)加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)水平，這種材質(zhì)可采用鋼板卷制焊接。 鋼材具有優(yōu)良的焊接性能和加工性能，且具有多年成熟的使用和制造經(jīng)驗(yàn)。此外， 鋼板國(guó)內(nèi)有多家有業(yè)績(jī)的廠商可以生產(chǎn)，質(zhì)量有保障，且具有供貨周期短價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外也有多家廠商能提供 板材，但供貨周期較長(zhǎng)，價(jià)格較貴。 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè) 特點(diǎn)。內(nèi)壁堆焊雙層不銹鋼（ 309L+347）以抵抗硫化氫的侵蝕。在反應(yīng)器殼體外面的有關(guān)部位設(shè)置了壁溫測(cè)點(diǎn)，這樣可以較準(zhǔn)確地掌握操作及開(kāi)工過(guò)程中的器壁實(shí)際金屬溫度，并將其控制在設(shè)計(jì)溫度之內(nèi)。冷氫入口采用了迷宮式隔熱措施，這一結(jié)構(gòu)緩和了冷氫接管和殼體間的溫度梯度，降低了冷氫管附近的溫差應(yīng)力。熱電偶可采用器壁開(kāi)小口套管型式，無(wú)需法蘭連接，節(jié)省了熱電偶與反應(yīng)器殼體的大量焊接工作量，同時(shí)也方便了反應(yīng)器的運(yùn)輸。 本反應(yīng)器按照 JB473295《鋼制壓力容器 —分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方法先進(jìn)、嚴(yán)格，與常規(guī)壓力容器設(shè) 計(jì)規(guī)范相比，設(shè)備重量減輕，節(jié)省投資，但對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)和 180萬(wàn)噸 /年 柴油 加氫裝置 可行性研究 18 制造要求比較嚴(yán)格。 本臺(tái)反應(yīng)器設(shè)計(jì)外徑約為 4263mm，反應(yīng)器的長(zhǎng)度約 27 米左右，總重約 335 噸，運(yùn)輸重量將達(dá) 315 噸，整體運(yùn)輸很困難或不可能。反應(yīng)器需要分兩段或三段運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組焊?，F(xiàn)場(chǎng)組焊的技術(shù)目前比較成熟 。 高壓換熱器 本裝置中共有 4 臺(tái)高壓隔膜密封換熱器，均在高溫、高壓、臨氫及硫化氫介質(zhì)的條件下操作，見(jiàn)表 。 表 高壓換熱器規(guī)格材料一覽表 編號(hào) 名稱(chēng) 規(guī)格型號(hào) 管程材質(zhì) 殼程 材質(zhì) 管束材質(zhì) E101 A、 B、 C 反應(yīng)產(chǎn)物與混氫油換熱器 DFU15006016/252I 12Cr2Mo1R（ H） +堆焊（ 309L+347） 12Cr2Mo1R（ H） +堆焊（ 309L+347） T P 321 E103 熱高分氣與混氫換熱器 DFU11002723. 3/192I 14Cr1MoR（ H） +堆焊（ 2507 雙相鋼） 14Cr1MoR（ H） 2507 雙相鋼 這 4 臺(tái)換熱器均采用雙殼程隔膜密封結(jié)構(gòu)。隔膜密封結(jié)構(gòu)或螺紋鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)的換熱器在加氫裝置都有應(yīng)用，并具有各自的特點(diǎn)。對(duì)螺 紋鎖緊環(huán)換熱器，它的傳熱效率高，密封性能好，即使在操作過(guò)程中發(fā)生壓力和溫度波動(dòng)的情況下也不易發(fā)生泄漏，若有內(nèi)漏、外漏時(shí)均可現(xiàn)場(chǎng)上緊，長(zhǎng)期運(yùn)行可靠 ,國(guó)內(nèi)已有設(shè)計(jì)、制造、使用等成熟經(jīng)驗(yàn)；但其制造費(fèi)用較高，機(jī)加工要求也非常高，有一定的制造難度，螺紋環(huán)加工精度不高時(shí)，拆裝較麻煩；直徑較大時(shí)重量較隔膜密封換熱器重。而隔膜密封結(jié)構(gòu)換熱器的傳熱效率高，隔膜密封性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，除個(gè)別部件機(jī)加工要求較高外，總體制造相對(duì)簡(jiǎn)單，費(fèi)用相對(duì)螺紋鎖緊環(huán)換熱器較低；但換熱器存在內(nèi)漏的可能，且內(nèi)漏只能停工后解決，隔膜板也最多切割 4 次左右就 需更換（需在現(xiàn)場(chǎng)切割及焊接）。經(jīng)過(guò)慎重的計(jì)算和比較并結(jié)合我們?cè)诟邏杭託溲b置方面的設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)，最終確定這五臺(tái)換熱器采用隔膜密封結(jié)構(gòu)型式。 隔膜密封雙殼程換熱器制造有以下特殊要求。 1)對(duì)于雙殼程換熱器，筒體的橢圓度和直線度均要求極高，而殼體內(nèi)壁又需要堆焊不銹鋼，堆焊過(guò)程中筒體可能會(huì)產(chǎn)生收縮和變形，筒節(jié)組對(duì)時(shí)也會(huì)存在錯(cuò)邊和同心度的偏差等問(wèn)題，因此要求筒體內(nèi)壁堆焊后機(jī)加工為好。 180萬(wàn)噸 /年 柴油 加氫裝置 可行性研究 19 2) 為保證密封可靠，管板密封面應(yīng)在換熱管與管板焊接及貼脹后精加工 。 高壓容器及塔器 本裝置有 3 臺(tái)高壓容器和 1 座高壓塔， 其中一臺(tái)為熱高壓分離器（ D103），其操作條件為高溫、高壓、臨氫及硫化氫介質(zhì)，主材選用 ，內(nèi)部堆焊 309L+347 雙層不銹鋼防腐層。另外 2 臺(tái)高壓容器和一座塔器分別為冷高壓分離器（ D105）、循環(huán)氫壓縮機(jī)入口分液罐（ D108）及循環(huán)氫脫硫塔 (C101)，它們?cè)诟邏旱蜏貪窳蚧瘹錀l件下操作，在這種工況下會(huì)產(chǎn)生濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和氫致誘導(dǎo)裂紋，因此這三臺(tái)設(shè)備的主材我們采用了 Q345R(HIC)，這種材料的硫、磷含量非常低，綜合機(jī)械性能比較好，抗?jié)?H2S 應(yīng)力腐蝕性能好 。 高壓空 冷器 本裝置共有 4 片高壓空冷器。這 4 片高壓空冷器為熱高分氣空冷器（ A101），操作溫度為 110℃，操作壓力為 ，操作介質(zhì)為油氣、 H H2S 和水等。根據(jù)已有的使用經(jīng)驗(yàn)，管箱材質(zhì)選用 Q345R(HIC)鋼，翅片管基管采用 10無(wú)縫鋼管，并在每管程進(jìn)口處內(nèi)襯 300mm 長(zhǎng)的 316L 管。管箱采用絲堵式，便于制造檢修。這種結(jié)構(gòu)的高壓空冷器已在國(guó)內(nèi)許多加氫裝置上應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)在高壓空冷等方面做了大量工作，制造廠添置了深孔焊機(jī)及內(nèi)角焊機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，解決了管子與管箱的焊接、管箱的內(nèi)角焊接等技術(shù)問(wèn)題。哈空調(diào)等國(guó) 內(nèi)少數(shù)空冷器制造廠已經(jīng)具備較為豐富的制造這種高壓空冷器的經(jīng)驗(yàn) 。 加熱爐 概述 中石化股份有限公司天津分公司 180 萬(wàn)噸 /年汽柴油加氫精制 裝置 共設(shè)置 反應(yīng) 進(jìn)料加熱爐（ F101） 一臺(tái) 、 分餾塔底重沸爐 （ F201） 一臺(tái) 、 和兩 爐共用 的 一套煙氣余熱回收系統(tǒng) 。采用余熱回收系統(tǒng)后 的 總體 計(jì)算燃料 熱效率 可達(dá) 92%。 加熱爐燃料為 外供天然氣。 反應(yīng)進(jìn)料加熱爐（ F101） 該爐采用雙室雙面輻射水平管純輻射箱式爐爐型，熱負(fù)荷為 。工藝介質(zhì)僅在輻射室加熱。由于管內(nèi)被加熱的工藝介質(zhì)為 H2+柴油且 含 H2S，操作溫度、壓力較高，所以輻射爐管材質(zhì)為 ASTM A312 TP321。 分餾進(jìn)料加熱爐（ F201） 該爐采用對(duì)流 輻射型圓筒爐，熱負(fù)荷為 。輻射室和對(duì)流室分別用于加熱不同的工藝介質(zhì)。其中輻射室熱負(fù)荷為 17MW，對(duì)流室熱負(fù)荷為 。爐管材質(zhì)均為碳 180萬(wàn)噸 /年 柴油 加氫裝置 可行性研究 20 鋼。對(duì)流盤(pán)管除三排遮蔽管采用光管外，其余均為翅片管 。 余熱回收系統(tǒng) 為了有效地利用煙氣余熱，提高加熱爐熱效率， F10 F201 共用一套煙氣余熱回收系統(tǒng)；煙氣余熱回收系統(tǒng)由空氣預(yù)熱器、煙氣引風(fēng)機(jī)、空氣送風(fēng)機(jī)、鋼煙 囪、吸風(fēng)口及煙風(fēng)道組成。 F101 爐煙氣經(jīng)水平熱煙道進(jìn)入 F201 爐對(duì)流室，與 F201 爐 熱煙氣 會(huì)合后加熱F201 爐對(duì)流段工藝介質(zhì)，然后煙氣出 F201 對(duì)流室 經(jīng) 熱 煙道進(jìn)入空氣預(yù)熱器，與空氣換熱后， 冷煙氣 由煙氣引風(fēng)機(jī)引入 鋼 煙囪排入大氣。 為提高換熱效率，同時(shí)避免發(fā)生露點(diǎn)腐蝕，空氣預(yù)熱器采用鑄鐵板式預(yù)熱器，并設(shè)置了空氣旁通風(fēng)道。當(dāng)煙氣出空氣預(yù)熱器溫度過(guò)低時(shí)可適當(dāng)打開(kāi)旁通風(fēng)道上的氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥以提高煙氣出空氣預(yù)熱器溫度，熱空氣經(jīng)熱風(fēng)道送至各加熱爐爐底燃燒器處供燃燒使用。兩加熱爐總體計(jì)算燃料熱效率達(dá) 92%。 襯里結(jié) 構(gòu)及外保溫 本項(xiàng)目加熱爐輻射室立墻、輻射室頂采用陶瓷纖維模塊結(jié)構(gòu)；對(duì)流室采用纖維硬板 +隔熱耐火澆注料結(jié)構(gòu)，煙道采用澆注料結(jié)構(gòu)；爐底采用憎水性纖維硬板 +隔熱耐火澆注料＋粘土質(zhì)耐火磚結(jié)構(gòu)。余熱回收系統(tǒng)中所有煙道均采用單層隔熱澆注料作為襯里，而熱風(fēng)道和引風(fēng)機(jī)則采用巖棉板＋ 。 操作控制特點(diǎn) 1） 在熱煙氣進(jìn)空氣預(yù)熱器之前設(shè)有旁通煙道，正常操作時(shí)旁通煙道密封擋板處于全關(guān)位置。當(dāng)余熱回收系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可在儀表室遙控打開(kāi)此密封擋板及各加熱爐爐底風(fēng)道上的氣動(dòng)風(fēng)門(mén)，關(guān)閉進(jìn)空氣預(yù)熱器和引風(fēng)機(jī)出口 處的煙道密封擋板，?？諝夤娘L(fēng)機(jī)和煙氣引風(fēng)機(jī)，將系統(tǒng)改為自然通風(fēng)操作。 2） 加熱爐對(duì)流室出口煙道均設(shè)有調(diào)節(jié)擋板，反應(yīng)進(jìn)料加熱爐（ F101）至分餾塔底重沸爐（ F201）的水平煙道上設(shè)有密封擋板。正常操作時(shí)進(jìn)分餾塔底重沸爐（ F201）的水平煙道密封擋板和進(jìn)空氣預(yù)熱器煙道密封擋板應(yīng)處于全開(kāi)位置，由調(diào)節(jié)擋板及引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制各加熱爐爐膛壓力在～ 20Pa。事故狀態(tài)或未啟用煙氣余熱回收系統(tǒng)時(shí)，由各爐調(diào)節(jié)擋板控制爐膛壓力值在～ 20Pa。 3） 各加熱爐煙氣中氧含量由空氣鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制其在～ 3%左右。進(jìn)入各爐爐 底風(fēng)道入口處設(shè)有氣動(dòng)蝶閥，用于控制進(jìn)入各爐的燃燒空氣。同時(shí)每個(gè)燃燒器的進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有手動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥，用于控制進(jìn)入每個(gè)燃燒器的進(jìn)風(fēng)量。 4） 爐頂負(fù)壓大于 10Pa、煙氣氧含量指示大于 8%，應(yīng)及時(shí)調(diào)整操作。 5） 有關(guān)溫度、壓力、煙氣含氧量分析等詳見(jiàn)儀表專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)文件。 180萬(wàn)噸 /年 柴油 加