加氢裂化装置反应系统压力控制

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1、加氢裂化装置反应系统压力控制关键词：反应器/高压分离器/反应系统/分程控制1 引言加氢裂化是重质油品轻质化的重要手段之一,典型的工艺流程如图1所示。加氢反应流出物经换热降温,再经空气冷却器使温度达43℃左右进入高压分离器(高分V-2),将氢气与反应产物进行分离。高分顶流出物绝大部分为氢气,进入循环氢压缩机(C-1)升压到18MPa左右,一部分作为急冷氢以控制反应温度;另一部分则与补充的氢气混合。加氢反应耗氢气,因此必须由其它产生氢气的装置来补充氢气,此氢气压力低,要经新氢压缩机(C-2往复式)提升到18～19MPa压力进入加氢装置的氢气系统

2、。混合后的氢气与反应流出物换热升温达300℃左右进入循环氢加热炉。一种或几种原料按比例混合进入原料缓冲罐(V-1),经加氢进料泵提高压力后与反应流出物换热升温到要求的温度后,与第一循环氢加热炉出口的氢气混合,其温度为344℃左右进入加氢精制反应器(R-1)。反应器的出口物流与循环油(从分馏塔底来)以及第二循环氢加热炉(F-2)出口的氢气混合进入加氢裂化反应器(R-2)。反应流出物经与循环氢、进料以及低压分离器(V-3)的液体等一系列换热降温,最后经空气冷却器(A-1)降温到43℃左右进入高压分离器(V-2),V-2顶的气体进入循环氢压缩机,

3、高分底的液体部分进入低压分离器(低分)。高分压力一般约为16MPa,低分压力为1.6MPa左右。高分低分为加氢裂化装置高压部分及低压部分的分界点。低分液体部分与反应流出物换热升温后进入脱丁烷塔(T-1),T-1底液体进入分馏塔(T-2),得到所需的产品棗石脑油、煤油、柴油及循环油。图1为典型的加氢裂化工艺流程,工业应用中也有一些差异。不管工艺流程如何变化,加氢裂化装置的主要机械设备是:高压进料泵、反应器、加热炉、循环氢压缩机、补充氢压缩机、高压分离器及分馏塔等。从上述可看出加氢裂化装置的特点:1、高温、高压(高氢分压)。从高压进料泵及压缩机

4、出口到高压分离器为止,系统的压力在16～19MPa范围,热交换器、加热炉及反应器介质的温度在300～400℃,而且处于氢气环境中。因此,所有仪表材质和压力等级必须适应所处的操作条件。2、加氢是耗氢强放热反应。加氢是氢气作为反应物参与反应,因此要消耗氢气。如不及时补充,系统压力就会下降。同时加氢裂化是强放热反应,如热量不及时排出、势必加快反应速度而放出更多的热量,继续下去会造成反应失控、温度骤升、造成催化剂及设备的破坏。因此,温度和压力是重要控制参数。3、由高压部分和低压部分组成。本装置高压及低压部分的分界面在高压分离器及低压分离器之间。避免

5、高压气体串入低压部分极为重要,因此,高压分离器的液位是一个重要控制参数。由于篇幅有限,本文主要介绍反应系统的压力控制。2 反应系统压力控制压力是系统内进出物料不平衡的量度,因而气体压力控制不是改变流入量就是流出量。加氢裂化装置几乎全是气体压力控制。加氢裂化是耗氢反应,即氢气参与反应,必须从外界向系统补充氢气才能维持压力平衡。此压力的平衡点在高压分离器。加氢反应是烃类与高压氢气发生反应除去杂质或生产我们所需的轻质产品。它是由氢气来维持反应系统的压力。由于反应耗氢、泄漏等因素,如不补充氢气,压力势必下降甚至无法完成加氢反应。循环氢压缩机出口的氢

6、气一部分作为反应急冷氢控制温度,另一部分与补充的氢气混合,经与反应流出物换热升温后进入循环氢加热炉。原料经进料泵升压后与反应流出物换热升温,与循环氢加热炉加热后氢气混合进入加氢精制、加氢裂化反应器,生成反应产物(反应流出物),经换热降温、冷却后进入高压分离器(V-2参见图1)。上述部分是在高压下进行,只有高的氢分压才能进行加氢反应。无论工艺流程如何变化,只在高压分离器顶或循环氢压缩机入口设有一套压力控制系统。2.1 高压分离器压力控制[1]高压分离器压力采用分程--自动选择控制方案,以稳定反应系统压力,自动补充氢气。由于从制氢装置或其他产氢

7、装置来的氢气压力只有1～2MPa,因此要经过压缩机升压后才能进入反应系统。往复式压缩机最适于压缩流量小、压缩比大、压力高的气体,在高压和超高压(3500公斤/厘米2)时,一般采用往复式压缩机。它是一种固定容量,可变排气压力的转机。常用的控制方法是压缩机外部旁通管的调节,这种调节适用于任何规格的压缩机。由于这种调节方式是使一部分被压缩的气体经过外部旁路管再返回到入口,虽然消耗一部分能量,但操作简单,灵活性大。返回的气体应经过冷凝分去凝液,以防液体带入压缩机和机入口温度的升高。由于在工艺过程中这种气体的压缩往往是分段的,所压缩气体的返回也是分段

8、的。由于生产的连续性,工艺过程的前后工序或前后工段的负荷波动,将会影响压缩机的稳定操作。因此,稳定压缩机入口的压力或者是稳定各分段压缩入口的压力是压缩机稳定操作的关键。本文以加氢