7.2.4 加氢裂化工艺
加氢裂化是将催化加氢反应和催化裂化反应耦合在一起的复杂反应,其工艺流程的选择与催化剂性能、原料油性质、产品品种、产品质量、装置规模、设备供应条件及装置生产活性等因素有关。
目前,绝大多数加氢裂化工艺采用固定床反应器。根据原料性质、产品要求和处理量的大小,加氢裂化工艺分为一段加氢裂化和两段加氢裂化两种工艺。除固定床加氢裂化工艺外,还有沸腾床加氢裂化和悬浮床加氢裂化等工艺。
1.一段加氢裂化工艺
一段加氢裂化又称为单段加氢裂化。其工艺流程中只有一个反应器,原料油加氢精制和加氢裂化在同一反应器内进行,反应器上部为精制段,下部为裂化段,所用催化剂须具有较好的异构裂化、中间馏分油选择性和一定的抗氮能力。这种流程一般用于粗汽油生产液化气和减压蜡油、脱沥青油生产喷气燃料和柴油等。一段加氢裂化工艺流程图如图7-4所示。
图7-4 一段加氢裂化工艺流程图
以大庆直馏柴油馏分(温度为330～490℃)的一段加氢裂化工艺流程为例。原料油经泵升压至16.0 MPa,与新鲜氢气和循环氢气混合换热后进入加热炉进行加热,然后进入反应器进行反应。反应器的进料温度一般为370～450℃,原料在温度为380～440℃、空速为1.0 h-1、氢油体积比约为2 500的条件下进行反应。当反应产物与原料换热至200℃左右时,为了防止水合物析出而堵塞管道,向其中注入软化水以溶解NH 3、H 2 S等,然后冷却至30～40℃时进入高压分离器。顶部分离出的循环氢气与补充的新鲜氢气混合后,经压缩机升压后返回系统使用;底部分离出的生成油减压至0.5 MPa后进入低压分离器,脱除污水并释放出燃料气。生成油进入稳定塔,塔顶生成燃料气,塔底生成油一部分加热回流,另一部分加热到320℃后在1.0～1.2 MPa下进入分馏塔,得到轻汽油、航空煤油、低凝柴油和塔底油(尾油)。一段加氢裂化工艺可用三种方案进行操作:原料一次通过、尾油部分循环和尾油全部循环。
2.两段加氢裂化工艺
两段加氢裂化工艺流程中有两个反应器,分别装有不同性能的催化剂。第一个反应器主要进行原料油精制,使用活性高的催化剂对原料油进行预处理;第二个反应器主要进行加氢裂化,在裂化活性较高的催化剂上进行裂化反应和异构化反应,最大限度地生产汽油和中间馏分油。两段加氢裂化工艺有两种操作方案:一种是第一段进行加氢精制、第二段进行加氢裂化;另一种是第一段除进行加氢精制外,还进行部分加氢裂化,第二段进行加氢裂化。两段加氢裂化工艺对原料的适应性大,操作比较灵活。两段加氢裂化工艺流程图如图7-5所示。(https://www.daowen.com)
图7-5 两段加氢裂化工艺流程图
3.固定床串联加氢裂化工艺
固定床串联加氢裂化工艺是将两个反应器进行串联,并且在反应器中填装不同的催化剂。第一个反应器装入脱硫脱氮活性好的加氢催化剂,第二个反应器装入抗NH 3、抗H 2 S的分子筛加氢裂化催化剂。其他部分与一段加氢裂化工艺相同。与一段加氢裂化工艺相比,该工艺的优点在于通过改变操作条件就可以最大限度地生产汽油、航空煤油和柴油。
4.沸腾床加氢裂化工艺
沸腾床加氢裂化工艺借助流体流速来带动一定颗粒粒度的催化剂运动,形成气、液、固三相床层,从而使氢气、原料油和催化剂充分接触而完成加氢裂化反应。该工艺可以处理金属含量高和残炭值较高的原料(如减压渣油),并可使重油深度转化。但是该工艺的操作温度较高,一般为400～450℃。
5.悬浮床加氢裂化工艺
悬浮床加氢裂化工艺可以使用非常劣质的原料,其原理与沸腾床加氢裂化工艺相似。其基本流程是将细粉状催化剂与原料油预先混合,再与氢气一同进入反应器,流动方向自下而上,并进行加氢裂化反应,催化剂悬浮于液相中且随着反应产物一起从反应器顶部流出。