加氢裂化操作规程
前 言
本标准是在独石化公司炼油厂60万吨/年加氢裂化初步设计、主要设备供应商提供的相关资料、装置试车方案的基础上编写而成，用于指导开工阶段装置的正常生产及异常操作，为试行版操作规程。目前车间资料有限，编制过程难免出现各类错误，欢迎批评指正。
本标准由炼油厂标准化委员会提出。 本标准由炼油厂生产技术处归口。 本标准起草单位：加氢裂化车间 本标准于2004年1月开始编制。
本标准负责编制人员：工艺：花小兵 设备：沈颂秋 安全：范卫东
本标准其他参加编制人员：王自顺、田海波、李永甲、张立、陈东、唐绍泉、胡勇、苏欣。 车间审核：任 斌
1.范围
本标准规定了加氢裂化装置的工艺原理、工艺流程、工艺指标、主要设备及岗位操作法、装置的安全和环境保护要求、装置应急处理等内容。
本标准适用于独山子石油化工公司炼油厂加氢裂化装置。
2.引用标准
下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成标准的条文。在标准发布时，所示版本均有效，使用本标准的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性。
3.定义
本标准采用下列定义：
3.1加氢裂化：加氢裂化工艺是典型的催化转化过程，现代炼油技术中是指通过加氢反应使原料油中的10%和10%以上的分子变小的那些加氢工艺。从石油加工的工艺过程定义为：原料油在高温、高压、临氢及催化剂存在的情况下，进行加氢脱金属（HDM）、脱硫（HDS）、脱氮（HDN）、脱氧（HDO）芳烃饱和、分子骨架结构重排及裂解等反应，以制取轻质燃料、乙烯料或高档润滑油基础油的催化转化过程。
3.2 空速：单位时间内每单位体积催化剂所通过的原料油体积数；空速决定了反应物流在催化剂床层的停留时间。（空速的倒数为空时，指物料在催化剂床层的相对停留时间，即反应时间。）空速有体积比和质量比，其中体积比较常用。
3.3氢油比：指每小时单位体积的进料与实际通过的循环氢气的标准体积量的比值。也可用摩尔比。一般原料油按照100℃时的体积计算。
3.4 BAT：床层平均温度，是床层入口和出口温度的简单算术平均值。 3.5 CAT：（有些资料上用WABT来表示）催化剂平均温度，指各个床层平均温度BAT的加权的平均值，即每个BAT乘以该床层催化剂占整个床层催化剂总重量的百分数，然后相加，其总和就是催化剂平均温度。 3.6 转化率：指原料转化为产品的百分率，是表示反应深度的指标。可用（1-产品中＞350℃馏份/原料中＞350℃馏份）3100%计算出操作条件下的转化率。也有资料用产品中低于进料初馏点的量和总原料量的比值来表示。
当有循环油存在时，转化率有单程转化率和总转化率之分。单程转化率计算时，原料油指新鲜原料和循环油之和；总转化率计算时，原料油仅指新鲜原料。
3.7 催化剂：指能改变化学反应速率，而本身在反应结束时性质没有改变的物质。
3.8结垢速率：为对催化剂结垢进行补偿而升高反应温度的速率；典型的操作中结垢速率为2℃/月。 3.9 芳潜：指芳烃潜含量，表征重石脑油作为重整料的质量指标，主要指重石脑油中环烷烃的含量。
3.10 冰点：轻质油品在规定条件下冷却至出现结晶，然后再使其升温至所形成的结晶消失时一瞬间的最低温度。是评定喷气燃料的重要质量指标之一。
3.11 烟点：又称无烟火焰高度，是指油料在一个标准灯具内，在规定条件下做点灯实验可能达到的不冒烟时的火烟高度，单位为mm。是衡量喷气燃料燃烧是否完全和生成积炭倾向的重要指标之一。烟点越低，生
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成积碳的可能性越小。 3.12 BMCI值：又称关联指数或芳烃指数，是依据油品的馏程和密度建立起来的关联指数。其建立基础是设正己烷的BMCI值是“0”，苯的BMCI值是“100”。BMCI值的大小表示了油品中芳香烃含量的高低。其计算公式为： BMCI=48460/t体 +437.73d15.6-456.8。它是乙烯料的重要指标，BMCI值越小，乙烯收率越高。 3.13 闪点：用专用仪器在规定条件下将油品加热，其所逸出的油气与空气组成的混合气，遇明火时发生瞬间着火的最低温度。油品的沸点范围越低，馏分越轻，其闪点越低，反之其闪点越高。
3.14 十六烷值：是表示柴油抗爆性的指标，人为规定正十六烷的十六烷值为100，α-甲基萘的十六烷值为0，把以上两种物质按比例混合，配成一系列标准燃料，然后将待测柴油与标准燃料相比较，如果它与某一标准燃料的爆震程度相当，则该标准燃料中所含正十六烷的体积分数即为该柴油的十六烷值。该值越大，柴油的抗爆性越好。
3.15 粘度指数：是指油品粘度随温度变化特性的一个约定值。粘度指数越高，表示油品的粘温性质越好，即：粘度随温度的变化值越小。
3.16 残炭：油品在隔绝空气的情况下加热会蒸发、裂解和缩合，生成一种具有光鳞片的焦炭状残留物，用残留物占油品的质量百分数表示，残炭是评价油品在高温条件下生成焦炭倾向的指标。
3.17苯胺点：是以苯胺为溶剂与油品按1∶1体积混合时的临界溶解温度；反映了油品的组成特性，烷烃最高，环烷和烯烃居中，多环芳烃最低。
3.18折光率：指光在真空中的速度与在物质中的速度之比。反映了油品的组成特性，正构烷烃的折光率最小，按异构烷、烯烃、环烷的顺序逐渐增大，芳烃最高。
3.19 PSA：是变压吸附Pressure swing adsorption的缩写，变压吸附是指以多孔固体物质（吸附剂）内部表面对气体分子的物理吸附（范德华力）为基础，利用相同压力下吸附剂对气体混合物中需要组分和不需要组分的吸附能力的不同，和高压利于吸附，低压利于脱附的性质，所进行的升压吸附提纯和降压脱附再生的循环过程。
3.20全循环：指加氢裂化工艺过程中，原料油品经过加氢反应后，未转化为希望产品的油品（尾油）全部返回到原料中，再次进入反应器参与加氢裂化反应的工艺过程。
相对应的“一次通过”指的就是尾油不返回到原料中，再次参与加氢裂化反应的工艺过程。目前多数炼油企业“部分循环”工艺过程的较多。
3.21氢分压：氢分压一般以反应器入口处的氢纯度乘以反应总压来表示。在加氢裂化的反应器中，氢气仅是多组分物流中的一个组成部分，其在气相中的分压据道尔顿定律应是氢气在气相中的摩尔分率乘以总压。
因反应器入、出口的氢纯度变化较大，这一方法误差较大。 氢分压是影响加氢裂化反应的决定因素。 3.22沸石：它是一种硅铝酸盐，其骨架结构中有被离子和水分占据的腔，而这些离子和水分可自由移动，可进行离子交换和可逆脱水。
沸石是瑞典科学家Baron Cranstedt 在1756年发现的一种天然矿石。它在吹管焰强热，能冒泡呈沸腾状，故此得名。
3.23分子筛：它是具有一般分子大小的均匀微孔的物质，其据有效孔径可筛分出大小不同的流体分子。 它包括天然及人工合成的沸石，炭分子筛，微孔玻璃等。注意：具有分子筛作用的不仅是沸石，也不是所有沸石均可做分子筛。
3.24 压缩比：指压缩机排出压力与吸入压力之比。压缩比越大，离心式压缩机所需级数越多，其功耗也越大。
3.25 临界转速：当离心式机械在某一转数下运行时，由于轴的自振和强迫振动的频率相等或成比例时会发生很大的振动，此时的转数称为转子的临界转数。
3.26 喘振：当压缩机入口流量低或出口压力高时，机组会出现流量、压力快速大幅度上下振动、机体有强烈振动和噪声、轴的串动加大等现象，此现象称为喘振。
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第一篇 工艺技术规程
4.装置概况
4.1总体概况
独山子石化公司炼油厂馏份油加氢裂化装置由中石化洛阳工程公司设计院完成工艺设计，装置由60万吨/年馏份油加氢裂化装置和0.53104 m3n/h重整氢提纯装置构成，生产用氢主要由乙烯厂1.53104 m3n/h制氢装置提供，按8000小时/年设计。
装置主要包括反应系统（含轻烃吸收、低分气脱硫）、分馏系统、机组系统（含PSA系统）。
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装置公称规模为60310t/a，实际处理量为57310t/a，操作弹性为60％～110％。
由于加氢裂化装置是独山子石化分公司调整产品结构的主要手段，根据独山子石化分公司加工总流程的安排，加氢裂化装置主要以克拉玛依油田管输油、哈萨克斯坦含硫原油等为主的减二线、减三线、减四线和部分丙烷轻脱油为原料，产品方案按生产石脑油、航煤、柴油、乙烯原料及轻、中、重质润滑油料的工艺方案，同时，装置还副产少量干气，出装置脱硫后作为燃料气；低分气脱硫后去重整氢提纯装置作为PSA的氢气原料之一。
装置采用一段串联部分循环流程，同时兼顾按最大乙烯料方案操作的可能。
4.2主要技术特点
4.2.1反应部分流程特点
4.2.1.1装置反应部分采用一段串联工艺，反应器按两台串联设计，分别装填标准公司
的815HC（φ6.4，φ4.8）和RM-5030（φ2.5）保护剂；DN-200（φ1.3，φ2.5）精制剂；Z-722（φ2.5）裂化剂。
4.2.1.2采用热高分工艺流程，提高反应流出物热能利用率，降低能耗，节省操作费用，同时避免稠环芳烃在空冷器管束中的沉积和堵塞。
4.2.1.3反应器为热壁结构，床层间设急冷氢。
4.2.1.4装置内设置自动反冲洗过滤器，对原料油缓冲罐采用燃料气覆盖措施，以防止原料油与空气接触从而减轻高温部位的结焦程度。
4.2.1.5反应部分高压换热器采用双壳、双弓型式，强化传热效果，提高传热效率。 4.2.1.6冷、热高压分离器和热低压分离器均采用立式容器，节省占地面积。 4.2.1.7采用炉前混氢流程，以避免进料加热炉出口温度过高和炉管结焦。
4.2.1.8新氢压缩机选用二台往复式压缩机，由同步电机驱动，每台能力为100%。循环氢压缩机选用离心式，由背压式汽轮机驱动，不设备机。由于循环氢压缩机操作工况多，介质分子量变化大，压缩机转速变化范围大，根据工厂蒸汽实际情况，采用背压式汽轮机驱动，变转速调节，适应性强，以满足各种工况的操作需要。
4.2.1.9循环油循环至原料油缓冲罐前与新鲜原料混合，直接由原料油泵升压。不单独设置高温高压的循环油泵，节省投资和占地面积。
4.2.1.10在热高分气空冷器入口和冷低分入口冷却器的入口分别设注水设施，避免铵盐在低温部位的沉积。
4.2.1.11加氢精制反应器入口温度通过调节加热炉燃料来控制，各床层入口温度通过调节急冷氢量来控制。
4.2.1.12为长周期运转，在原料油预处理部分设置注阻垢剂设施。
4.2.1.13为防止反应部分奥氏体不锈钢设备在停工期间可能产生的连多硫酸应力腐蚀，设计考虑装置停工时反应部分进行中和清洗的临时设施接口。 4.2.2分馏部分流程特点
4.2.2.1分馏部分第一个塔为脱丁烷塔，塔所需热量由塔底重沸炉提供，将＜C4组分分至塔顶，尽量减少塔底带硫的可能，保证轻、重石脑油及航煤产品腐蚀合格。
4.2.2.2设轻烃吸收塔，以冷低分油为吸收油，提高液化气回收率。
4.2.2.3油品分馏采用常压塔+减压塔方案，常压塔出轻石脑油、重石脑油、航煤和柴油，减压塔出乙烯料和轻、中、重质润滑油料，常压塔和减压塔设进料加热炉。常压塔+减压塔方案可实现蜡油与柴油的清晰分割，尤其可减少循环油中柴油产品量，避免柴油二次裂解，增加柴油收率。减压塔操作具有灵活性，可生
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产高档润滑油组分。
4.2.2.4热低分油和换热后的冷低分油分别进入脱丁烷塔的不同塔板；冷低分油依次换热，充分回收柴油和轻、中、重质润滑油料物流的热量。
4.2.2.5设低分气脱硫设施，脱硫后低分气进重整氢提纯装置回收氢气。
5.装置生产原理
原料进入装置与氢气混合，经加热到一定温度首先进入精制反应器，用床层冷氢控制合适的反应温度，在保护剂和精制催化剂的作用下，发生加氢脱金属（HDM）、加氢脱硫（HDS）、加氢脱氮（HSN）、加氢脱氧（HDO）及不饱和烃（烯烃类、芳烃）的加氢饱和等反应，生成杂质很低，且氮含量≧10ppm的精制油，然后进入裂化反应器，用床层冷氢控制合适的反应温度，继续在裂化催化剂和后精制催化剂作用下，发生加氢异构化和裂化（包括开环）反应及部分精制反应，获得所需转化率下产品分布的裂化气，经初步降压降温分离后，大部分气相进入循环气系统，经循环机后在反应系统循环使用，维持反应系统压力和反应系统所需氢气，为保证循环气中的氢纯度，则由新氢机不断补充反应系统氢气的不足。小部分气相经本装置脱硫塔后，与重整氢一起做PSA原料；液相则先进入脱丁烷和脱乙烷塔，进一步气液相分离，分离出液化气、干气和反应生成油，液化气出装置去二催化碱洗，干气经本装置轻烃吸收塔后，出装置去干气脱硫装置；生成油先进入常压塔，分离出轻、重石脑油、航煤、柴油和尾油，轻、重石脑油、航煤、柴油分别出装置，而尾油则进入减压塔，经过减压蒸馏，生产出乙烯料、轻、中、重润滑油，分别出装置。其中部分的尾油循环到原料过滤器的入口再次加氢裂化。
5.1反应原理
加氢裂化工艺过程的反应概括为两类： 加氢精制：一般指杂原子烃中杂原子的脱除反应如加氢脱金属（HDM）、加氢脱硫（HDS）、加氢脱氮（HSN）、加氢脱氧（HDO）及不饱和烃（烯烃类、芳烃）的加氢饱和，这些反应主要发生在单段串联流程的第一反应器或两段流程的第一段
加氢裂化：烃类的加氢异构化和裂化（包括开环）反应。发生在单段串联流程的第二反应器或两段流程的第二段
5.1.1加氢精制反应 5.1.1.1 加氢脱金属
就是通过加氢工艺从重油中把含金属的有机杂质脱除。
金属组分主要浓集在540℃以上的馏分中，石油中的金属组分主要是钒和镍，就馏份油加氢裂化装置而言，进料中还含有在原油一次加工过程中产生的铁，一般与硫、氮、氧等杂原子以化合物或络合物状态存在，在加氢脱硫、氮、氧时，也脱除了金属，相对而言，加氢脱金属反应进行比较容易；
这些金属组分无论以任何形式在催化剂上沉积都可能造成催化剂微孔堵塞或催化剂活性位的破坏而导致催化剂失活，为降低床层催化剂失活速率和保证装置长周期运行，在精制反应前部床层一般装填大孔径、活性相对不高的保护剂，用于脱除进料中的金属组分，被脱除的金属组分在催化剂微孔、表面或间隙间沉积，所以对保护剂床层来讲，必须具备较强的容金属性，否则将造成床层压降在短时间内升高，严重时装置必须停工进行撇顶处理，因此，对装置长周期运行而言要严格控制进料中重金属含量。 5.1.1.2加氢脱硫
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石油馏分中的硫分布规律：石油馏分中典型的含硫化物主要硫醇类RSH、二硫化物RSSR、硫醚类与杂环化合物（噻吩硫、苯并苯酚、二苯并苯酚和萘苯并苯酚及其烷基衍生物等）；直馏馏分中，硫的浓度一般随着沸点的升高而增加，但硫醇含量较高的石油，低沸点馏分的含硫量更高些；杂环硫化物在直馏馏分中占硫化物的三分之二，在裂化馏分中硫化物基本上是杂环硫化物。
石油馏分中的各类含硫化合物的c-s键是比较容易断裂的，c-s键断裂后生成相应烃类和硫化氢，最难脱除的是4，6位烷基二苯并噻吩。
如：硫 醇： 硫 醚： 二硫化物：
噻吩：
RSH+ H2RSR＇+H2RSSR＇+H2RH2+H2SRH2+H2SRSH+RSR＇+2H2HR＇+HR+2H2S9
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+ H2SNHSH2C4H10SHH2C4H10+H2S有机化合物的加氢脱硫是放热反应，基本上是不可逆的，不存在热力学限制，随温度升高，平衡常
数越小，从热力学分析较高的压力和较低的温度有利于加氢脱硫反应。
在加氢脱硫反应过程中，不仅有机硫化物有自阻作用，同时碱性氮化物是加氢脱硫反应最强的阻滞剂之一。
5.1.1.3 加氢脱氮
石油馏分中的氮化物随着沸点的升高而增加，在较轻的馏分中，单环、双环杂环氮化物占支配地位，而稠环含氮化合物则浓集在较重的馏分中；氮化物可分为非碱性氮化物和碱性氮化物，氮化物是加氢反应尤其是裂化、异构化和氢解反应的强阻滞剂，而且研究表明，油品的使用性能尤其是安定性与HDN深度和氮含量有关；石油馏分中含氮化合物主要是吡咯类和吡啶类含氮杂环化合物，也有少量胺类和腈类
加氢脱氮反应涉及三类反应：杂环加氢饱和、芳烃加氢饱和、C-N键的氢解；最终生成烃类和氨
如胺类：
吡啶：
喹啉：
RNH2+H2+ H2HR+NH3H2CH3(CH4)2NH2H2C5H12+ NH3NN C3H7C3H7+ H2 + H2+ H2+NH3NH2 NN
脱氮比脱硫难，是强放热反应，在含稠环杂环氮化屋较多的HDN工业实践中，为了得到令人满意的脱氮率，往往采取较高的反应温度和压力，前者是 为了提高氢解反应速率，后者是为了提高杂环氮化物加氢产物浓度；
氮化物具有其强吸附性而对其他加氢反应具有及强的阻滞作用，而其他加氢反应只能轻度阻滞加氢脱氮反应，在某些环境中，加氢脱硫和加氢脱氧反应实际还促进了加氢脱氮反应的进行，同时，由于氮化物的强吸附性，其自阻滞效应和彼此阻滞效应都较明显 5.1.1.4 加氢脱氧
石油馏分中的氧含量远远低于硫氮化合物，通常在0.1%以下，有机氧化物主要以羟酸和酚类为主； 加氢脱氧反应机理上一种先加氢后脱氧（与加氢脱氮相似）；一种直接脱氧（与加氢脱硫相似）；酚类脱氧比羟酸困难
环烷酸：
酚：
呋喃：
COOH+3H2=CH3+2H2OOH+H2=+H2O O
原料中的硫化物对加氢脱氧反应有弱阻滞效应，氮化物对加氢脱氧反应有较强的阻滞效应，同时，氧化物的自阻滞效应较小
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+H2=C4H10+H2O