導 讀

1966年國內投產的首套加氫裂化裝置規模僅0.40Mt/a，1982年~1990年引進國外技術、國外企業總承包的4套大型化加氫裂化裝置最大規模1.20Mt/a，1993年投產的首套國產化現代加氫裂化裝置最大規模0.80Mt/a，受鐵路運輸限制，需要把一臺反應器拆分成兩部分來運輸。

2014年6月國務院提出重點建設七大石化基地，多個千萬噸以上大型化煉油企業向沿海七大石化基地聚集，將國內多年在催化劑、工程研發、工程設計、設備制造、新材料、設備運輸、施工機具等技術進步的成果在各類大型化加氫裝置應用。

下面老姜帶大家看看加氫裝置大型化的發展歷程

下表列出了不同年代投產的最大加氫裂化裝置的情況。

從上表可以看出，加氫裂化裝置大型化需要多系列才能實施；隨著技術進步，單系列加氫裂化裝置規模在逐步擴大；可采用不同流程實現加氫裂化裝置大型化；大型化加氫裂化技術的專利商集中在CLG，Shell和Axens；2018年前投產的最大規模加氫裂化裝置均在國外；2019年世界最大規模加氫裂化裝置將在中國投產。

下表列出了不同年代投產的最大規模渣油加氫裝置的情況。

從上表可以看出，渣油加氫裝置大型化也需要多系列才能實施；隨著技術進步，單系列渣油加氫裝置規模也在不斷擴大；大型化渣油加氫技術的專利商集中在CLG，UOP和Axens；2018年前投產的最大規模渣油加氫裝置均在國外；2019年世界最大規模渣油加氫裝置將在中國投產；2020年投產的世界最大規模渣油加氫裝置又將被國外公司超越。

下表列出了不同年代投產的最大加氫處理裝置的情況。

從上表可以看出，加氫處理裝置大型化也需要多系列才能實施；隨著技術進步，單系列加氫處理裝置的規模也在不斷擴大；大型化加氫處理技術的專利商集中在UOP，CLG，Shell和Axens；投產的最大規模加氫處理裝置均在國外。

大型化的工藝流程設計模式

加氫裝置大型化時，設置第二段反應系統，可將硫、氮含量很低的未轉化油在特殊設計的催化劑環境下加工，實現最大目的產品收率、最小氫氣消耗、最佳產品質量等不同目的，使裝置總體技術經濟性最佳。

加氫裝置大型化時，根據加工原料的不同性質、特點、產品質量要求，可采用分區進料(或分步進料)方式，實現最佳效果。

加氫裝置大型化過程中，若反應器、反應加熱爐、高壓換熱器制造、運輸受限，可根據受限設備情況，采用雙系列或三系列方式設計工藝流程。

01

兩段工藝流程

2.0Mt/a以上的加氫裂化裝置，可采用兩段加氫裂化流程。

2.0Mt/a以上的加氫裂化裝置，相對于一段串聯全循環和一段串聯一次通過工藝流程，采用兩段工藝流程的優勢在于：

①能達到100%轉化率；

②減少中間餾分的再裂化；

③通過改變進入第二段反應器的循環油切割點可靈活調整石腦油和中間餾分產品分布；

④第二段反應器操作溫度低，可以避免稠環芳烴的生成；

⑤可調整第一段反應器和第二段反應器的轉化率；

⑥可處理難加工原料；

⑦可克服大型化的設備限制；

⑧實現總體經濟效益提高。

02

分步進料的兩段加氫裂化工藝流程

加工原料中含直餾柴油、催化裂化柴油、焦化柴油時，為降低一段加氫裂化處理量，也可采用分步進料的兩段加氫裂化流程。

分步進料的兩段加氫裂化工藝流程適用于2.0Mt/a以上的加氫裂化裝置，但與兩段加氫裂化工藝流程相比：

①不同原料進入不同反應區間；

②減少輕餾分油的過度裂化；

③實現更佳目的產品質量和收率；

④克服大型化的設備限制；

⑤實現總體經濟效益提高。

03

反應器、反應加熱爐、放映流出物高壓換熱

器受限后的工藝流程設計大型化過程中，反應器、反應加熱爐、反應流出物高壓換熱器等是否受限，與專利商的設計理念有關。當專利商認為受限時，可采用如下所示工藝流程。

下圖為第一種反應部分兩系列的渣油加氫工藝流程示意。

從原料油進裝置就分為兩系列(包括：原料油過濾、緩沖、加熱、升壓部分，原料與氫氣混合、換熱、加熱、反應、熱分離、冷分離部分，循環氫脫硫、壓縮部分)；將熱低壓分離、冷低壓分離及后部分餾系統合并。

該流程的特點是：兩系列均可單獨開工、停工、換劑；兩系列可加工不同原料。

下圖為第二種反應部分兩系列的渣油加氫工藝流程示意。

從原料油升壓后分為兩系列(包括：原料與氫氣混合、換熱、加熱、反應、熱分離、冷分離部分，循環氫脫硫、壓縮部分)；將熱低壓分離、冷低壓分離及后部分餾系統合并。

該流程的特點是：兩系列均可單獨開工、停工、換劑，兩系列加工相同的原料。

下圖為第三種反應部分兩系列的渣油加氫工藝流程示意。

僅對反應器、反應加熱爐、反應流出物高壓換熱器受限部分采用兩系列，其余全部合并。

該流程的特點是：節省投資，但兩系列需同時開工、停工、換劑。

04

反應器、高壓換熱器受限的工藝流程設計

大型化過程中，若反應器、反應流出物高壓換熱器受限，可采用的工藝流程示意見下圖。

上圖為反應部分兩系列的加氫裂化工藝流程示意，僅對反應器、反應流出物高壓換熱器受限部分采用兩系列，其余全部合并，反應加熱爐采用兩爐膛布置，但共用爐體、空氣預熱和煙道氣系統。

05

反應流出物高壓換熱器受限的工藝流程設計

大型化過程中，若反應流出物高壓換熱器受限，可采用的工藝流程示意見下圖。

上圖為兩系列換熱器的反應部分加氫裂化工藝流程示意，兩系列高壓換熱器的反應流出物側需嚴格按照對稱流程設計布置，原料油和氫氣分別采用調節閥控制。

提問

加氫反應器、高壓換熱器、加熱爐的大型化進展又有哪些呢？

裝置大型化，需要更大尺寸設備來滿足裝置需要，但受設備設計方法、材料、制造、運輸、吊裝等限制，不同年份的最大設備尺寸不同；新技術的應用，可縮小受限設備尺寸或將受限設備改進為不受限設備；采用新設計方法、新材料、新制造技術又可減少設備重量，實現大型設備的輕量化。

01

反應器

下表列出了加氫裝置在不同年代投用的最重、直徑最大或最厚反應器情況。

反應器大型化的同時，必然通過采用高強鋼種、提高材料許用應力、實施新工藝等途徑實現設備輕量化。大型化反應器配套的內構件是裝置長周期穩定運行、最大限度發揮催化劑性能的重要因素，也是反應器大型化成功的重要因素之一。

現場組焊技術的發展，解決了反應器大型化的運輸問題，使受限地區也可以建設大型加氫裝置。

大型吊裝設備的發展，解決了吊裝占地及吊裝安全風險大的問題。

02

高壓換熱器

下表列出了加氫裝置在不同年代投用的不同型式、不同材料、直徑最大的高壓換熱器情況。

加氫裝置高壓換熱器的大型化，除保證高壓、高溫換熱器在結構、材料、換熱元件和管束支撐結構的有機統一外，實現長周期運行過程的零泄漏也是大型化的目標之一。

用纏繞管代替螺紋鎖緊環是加氫裝置高壓換熱器大型化未來的發展方向。

03

反應加熱爐

對于氫氣加熱爐，通過對稱布置可滿足大型化要求；對于兩相反應進料加熱爐，部分專利商只允許對稱布置2管程、最大外徑219mm爐管，這造成單爐無法滿足要求，需要設置兩臺加熱爐；當油、氫氣每路分別設置調節閥時，部分專利商允許采用4管程、最大外徑219mm爐管對稱布置反應加熱爐，可基本解決反應加熱爐大型化問題。

優化換熱流程，降低加熱爐燃料消耗，使單反應加熱爐滿足加氫裝置大型化要求是未來反應加熱爐的發展目標。對于反應熱較大的加氫裂化裝置，將反應加熱爐設計為開工爐是加氫裂化裝置反應加熱爐大型化的方向。