柴油加氫精製說明書

2023-02-07 22:15:02 字數 3737 閱讀 9405

1. 總論1

1.1. 加氫的目的、意義1

1.1.1. **重質化、劣質化1

1.1.2. 環保要求越來越高1

1.1.3. 特殊產品1

1.2. 加氫精製的原理1

1.3. 加氫精製催化劑2

1.4. 加氫精製的工藝條件及影響因素2

1.4.1. 加氫精製壓力2

1.4.2. 加氫精製溫度3

1.4.3. 空速的影響3

1.4.4. 氫油比的影響4

1.5. 加氫精製的優缺點4

2. 工藝流程說明5

2.1. 技術路線選擇5

2.2. 流程敘述5

2.3. 本裝置流程特點6

3. 原料和產品7

4. 油品性質9

5. 工藝操作條件10

6. 裝置物料平衡11

7. 工藝計算結果彙總13

8. 自控方案說明16

9. 平面布置說明17

10. 生產控制分析專案18

11. 人員定編19

12. 裝置對外協作關係20

13. 環境保護及消防安全21

13.1. 排除「三廢」數量和處理21

13.1.1. 廢氣21

13.1.2. 廢水21

13.1.3. 廢渣21

13.2. 噪音處理21

13.3. 安全生產和勞動保護21

1. 總論

1.1. 加氫精製的目的、意義

1.1.1. **重質化、劣質化

20世紀90年代中期,全球煉油廠加工**的平均相對密度為0.8514,平均硫含量(質量分數,下同)為0.9%。

進人21世紀後,**平均相對密度公升至0.8633,含硫量公升至1.6%。

**密度公升高,硫含量增大是21世紀**質量變化的總體趨勢。很多由這些重質、劣質**生產出來的油品都需要加氫精製以提高質量【1】。

1.1.2. 環保要求越來越高

雖然**質量不斷劣質化,但世界各國對車用燃料油的質量要求仍然在不斷提高。以柴油硫含量為例,美國已經開始要求l0ppm的超低硫柴油,歐洲也開始執行硫含量<50ppm的標準。國內而言,在北京,2023年已參照歐ⅲ排放標準執行,硫含量控制在350ppm以內,2023年參照歐ⅳ排放標準執行,硫含量控制在50ppm以內。

可以預期,國內燃油質量指標必將進一步公升級與國際標準接軌【2】。

1.1.3. 特殊產品

某些特殊產品,如食品級的石蠟,對其中的重金屬雜質含量、硫含量以及不飽和程度的要求非常苛刻,而加氫精製可以使其達到質量要求。

1.2. 加氫精製的原理

加氫精製(也稱加氫處理),是指在氫壓和催化劑存在下,使油品中的硫、氧、氮等有害雜質轉變為相應的硫化氫、水、氨而除去,並使烯烴和二烯烴加氫飽和、芳烴部分加氫飽和,以改善油品的質量。有時,加氫精製指輕質油品的精製改質,而加氫處理指重質油品的精製脫硫。

加氫精製可用於各種**的汽油、煤油、柴油的精製,催化重整原料的精製,潤滑油、石油蠟的精製,噴氣燃料中芳烴的部分加氫飽和,燃料油的加氫脫硫,渣油脫重金屬及脫瀝青預處理等。氫分壓一般分1~10mpa,溫度300~450℃。催化劑中的活性金屬組分常為鉬、鎢、鈷、鎳中的兩種(稱為二元金屬組分),催化劑載體主要為氧化鋁,或加入少量的氧化矽、分子篩和氧化硼,有時還加入磷作為助催化劑。

在加氫精製過程中,各類物質加氫反應活性總體趨勢為:脫金屬》二烯烴飽和》脫氧》單烯烴飽和》脫硫》脫氮》芳烴飽和。加氫精製中還存在加氫裂解副反應,可以從催化劑等途徑控制副反應的發生。

1.3. 加氫精製催化劑

加氫技術主要包括催化劑及其工藝技術的開發。而開發出高活性加氫催化劑是提高加氫精製技術的核心。

傳統加氫精製催化劑一般以ⅵ族金屬為活性組分,人們對加氫催化劑進行了多種研究與試驗,認為加氫催化劑的活性組分基本上有3大類:co-mo,ni-mo與ni-w三個系列。對這三個系列的研究結果表明:

加氫脫硫的活性順序是co-mo>ni-mo>ni-w;加氫脫n的活性順序是ni-w>ni-mo>co-mo;芳烴、烯烴加氫飽和的活性順序是ni-w>ni-mo>co-mo。在新型加氫催化劑的開發研究方面,人們除了繼續優化硫化物催化體系外,還對過渡金屬碳化物和氮化物進行了大量研究。雖然過渡金屬氮化物和碳化物催化劑的hds初始活性高於硫化物催化劑,但其穩定性較差。

20世紀90年代後期,許多研究者發現,wp作為一種新型的加氫精製催化劑,具有良好的加氫脫氮(hdn)和加氫脫硫(hds)效能。這是因為過渡金屬磷化物不僅具有優良的hds和hdn活性,而且其穩定性很高【3】。

載體在加氫精製催化劑中起擔載活性組分和獲得高分散率活性組分的作用,優良的載體可提高***催化劑的效率和降低催化劑的成本。因此載體性質是影響加氫精製催化劑效能的重要因素之一。工業用γ-al2o3因具有高比表面積和高熔點等特點,廣泛應用於加氫精製過程。

目前,國內外研究者已經開始致力於三元及至多元載體的考察,今後的工作重點是進一步研究多組分氧化物載體的復合技術,**多組分氧化物載體負載後的構效關係,並找出複合型催化劑載體組成、微相結構的一般規律,為其應用提供理論依據。同時尋找更多的單組分氧化物用於多組分復合,使其取代氧化鋁載體在工業上使用成為可能。

我國開發研製的加氫催化劑很多,代表性的有fh-5,rn-1與rn-10等催化劑。據研究表明,fh-5催化劑的脫硫能力優於脫氮能力,當原料含氮量明顯增加時,脫氮能力明顯下降,而脫硫能力變化不大,較適合於加工高硫的原料,如進口中東**的各種餾分油及重油催化裂化柴油的加氫精製。rn-1與fh-5相比,在脫氮活性和芳烴加氫飽和上有一定的優勢,而rn-10具有較強的脫硫脫氮能力,尤其脫氮能力明顯優於fh-5及rn-1,原料中含氮明顯增大時,其活性保持不變或下降不明顯,適合加工高硫高氮原料,如國產**(屬高氮**)的各種餾分油及重油催化裂化柴油的加氫精製。

本次柴油精製裝置採用rn-1催化劑,屬於w-ni型催化劑【4】。

1.4. 加氫精製的工藝條件及影響因素

1.4.1 加氫精製壓力

反應壓力的影響是通過氫分壓來體現的。加氫裝置系統中的氫分壓決定於操作壓力、氫油比、迴圈氫純度以及原料的汽化率。

柴油餾分(180~360℃)加氫精製的反應壓力一般在4.0~8.0mpa(氫分壓3.

0~7.0mpa)。柴油餾分在加氫精製條件下可能是汽相,也可能是汽液混相。

在處於汽相時,提高壓力使反應時間延長,從而提高了反應深度,特別是脫氮率顯著提高,這是因為脫氮反應速度較低,而加氫脫硫在較低的壓力時已有足夠的反應時間。如果其它條件不變,將反應壓力提高到某個值時,反應系統會出現液相,有液相存在時,氫通過液膜向催化劑表面擴散的速度往往是影響反應速度的控制因素,提高反應壓力會使催化劑表面上的液層加厚,從而降低了反應速度。如果壓力不變,通過提高氫油比來提高氫分壓,則精製深度會出現乙個最大值。

出現這種現象的原因是:在原料完全汽化以前,提高氫分壓有利於原料汽化,而使催化劑表面上的液膜減小,也有利於氫向催化劑表面的擴散,因此在原料油完全汽化以前,提高氫分壓(總壓不變)有利於提高反應速度。在完全汽化後提高氫分壓會使原料分壓降低,從而降低了反應速度。

因此,為了使柴油加氫精製達到最佳效果,應選擇有利於剛剛完全汽化時的氫分壓。

1.4.2 加氫精製溫度

對於不同的原料、不同的催化劑,反應的活化能不同,因此提高反應溫度對反應速度提高的幅度也不同。活化能越高,提溫使反應速度提高得也越快。但是,由於加氫精製反應是放熱反應,從化學平衡上講,提高反應溫度會減少正反應的平衡轉化率,對正反應不利。

在加氫精製通常的使用溫度下,脫硫反應不受熱力學控制,因此,對於餾分油的加氫脫硫,提溫提高了總的脫硫速度;對於脫氮和芳烴飽和反應,在一定反應條件下,究竟是受熱力學控制還是受動力學控制需要做具體分析。工業上,加氫裝置的反應溫度與裝置的能耗以及氫氣的耗量有直接關係,最佳的反應溫度應是使產品性質達到要求的最低的溫度。因此,在實際應用中,應根據原料性質和產品要求來選擇適宜的反應溫度。

柴油加氫精製說明書

目錄1.總論1 1.1.加氫的目的 意義1 1.1.1.重質化 劣質化1 1.1.2.環保要求越來越高1 1.1.3.特殊產品1 1.2.加氫精製的原理1 1.3.加氫精製催化劑2 1.4.加氫精製的工藝條件及影響因素2 1.4.1.加氫精製壓力2 1.4.2.加氫精製溫度3 1.4.3.空速的影響...

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