石蜡加氢精制装置简介和重点部位及设备

　　一、装置简介

　　(一)装置发展及类型

　　1．装置发展

　　石蜡精制工艺有白土精制、渗透精制、硫酸精制和加氢精制四种类型，其中白土精制和渗透精制都不容易脱净蜡中的稠环芳烃，难以生产对于纯度要求很高的食品工业用蜡：而硫酸精制方法的主要缺点是产品产率低，劳动条件恶劣，有大量的废渣产生，污染环境。无论在生产成本上，产品产率和质量及环境保护上，石蜡加氢精制均比其他精制工艺有明显的优越性。因此，在国外主要炼油厂中，石蜡加氢精制己逐步代替其他精制工艺。1957年加拿大萨尼亚炼油厂首先宣布用钼钻铝催化剂加氢精制生产白石蜡，由于该工艺对蜡中稠环芳烃组分有很好的加氢转化能力，容易制取食品级纯度商品蜡而进一步为人们重视；其后催化重整工艺的兴起，为炼油厂提供了廉价的氢气来源，尤为石蜡加氢精制装置的建设创造了有利条件。1962年一套处理量为1．5X10⁴t／a、10．OMPa的石蜡和凡士林加氢精制装置在西德汉堡建成。1963年美国大西洋公司费城炼油厂建成日处理量300t／a的石蜡加氢精制装置，代替原来的石蜡硫酸和渗透精制工艺。

　　我国从20世纪70年代初正式开始研究石蜡加氢精制催化剂和工艺，1979年11月大庆石化总厂首次采用5053催化剂进行处理量6X10⁴t／a的低压石蜡加氢装置开工投产。1981年10月石油工业部对481—2B催化剂及中压石蜡加氢精制工艺组织技术鉴定，本工艺先后在东方红炼油厂(现中石化燕山分公司炼油厂)、抚顺石油一厂、荆门炼油厂、大连石油七厂、茂名炼油厂实现工业化。1983年11月第一套采用石蜡加氢专用催化剂处理量为6X10⁴t／a的石蜡加氢装置在东方红炼油厂投产，1984年另两套石蜡加氢装置在抚顺石油一厂和荆门炼油厂投产，1986年又两套石蜡加氢装置在大连石油七厂和茂名炼油厂相继投产。

　　2．装置的主要类型

　　20世纪60年代以来国外陆续发展的蜡加氢精制工艺有十多种，可归纳为五种类型见表2—85。类型工适用于含硫<10X10^—6的原料，选用芳烃饱和性能很强的非抗硫催化剂。类型I目前仅在白油加氢精制上应用，因为对原料的质量有严格要求，蜡加氢精制仅有小型试验道，未见工业生产上应用。

　　类型ⅡA适用于对成品蜡质量要求不高的加氢精制，产品不能保证满足食品蜡要求。有些工厂采用这种工艺加氢后再经白土补充精制生产食品蜡。

　　类型Ⅱn适用于高质量蜡或食品蜡的生产。由于氢分压高，产品的光安定性和热稳定性都很好，催化剂的运行寿命也长。类型Ⅱ。是现阶段国外应用最广泛的蜡加氢精制工艺。类型Ⅲ是组合Ⅱ_A和I的两段反应形式，装置复杂一些，但在较低压力下可得到优质产品。本类型不适用于微晶蜡加氢精制。

　　类型Ⅳ是为了在中压高温下制取优质产品而设计的。类似Ⅱ_A型。但采用两个反应器串联，本类型虽然因采用了两上反应器，增加装置投资费用，但可在稍低压力下取得质量比较好的产品，并有较强的操作灵活性。

　　(二)装置的单元组成与工艺流程

　　1．组成单元

　　石蜡加氢装置的基本组成单元如下：

　　(1) 原料预处理单元：部分脱除原料中的溶剂和水；

　　(2)换热器及加热炉单元：提供热交换及反应所需热量；

　　(3)反应器及高低分单元：提供反应进行的场所并对反应生成物进行气液分离；

　　(4)汽提塔与干燥塔单元：脱除生成腊中所含的轻质烃、硫化氢及水等。

　　2.工艺流程

　　工艺原则流程图见图2—28。

　　图2—28石蜡加氢精制原则流程

　　1一反应进料加热炉；2一反应器；3一原料脱气塔；4--常压汽提塔；5一减压干燥塔；6--热高压分离器；7一热低压分离器；8--分液罐；9---馏出物罐；10--冷凝水箱；11一反应物产／进料换热器；12--脱气塔进料加热器；13一汽提塔顶冷却韶；14--干燥塔顶冷却器；15--成品石蜡冷却器；16--过滤器；17一原料泵；18一反应进料泵；19---成品泵；20--馏出油泵；21一补充氢压缩机；22一循环氢压缩机；23一真空泵

　　原料蜡由罐区来，经过原料预处理泵、原料反冲洗过滤器后与成品蜡进行换热，进入预处理塔中脱除原料蜡中残存的水分及溶剂；经高压原料泵升压到7．5-8．5MPa的压力后与反应生成蜡换热；后和与反应生成蜡换热的高压氢气混合进入加热炉加热到230—310℃，进入反应器顶部，在压力4．9—6．5MPa、温度230-310~C和催化剂的作用下与氢气进行反应。反应生成物从反应器底部出来经过换热后依次经过高、低压分离器。由高压分离器分离出的气体经空冷器、水冷器进入循环氢分液罐，由循环氢分液罐分离出来的氢气卸人高分卸压线，或卸人氢气管网进行再利用。由低压分离器分离出的气体经捕雾器后去加热炉作燃料。由低压分离器分离出的反应生成蜡靠自压进入减压汽提塔，除去残存在蜡中的气体及轻馏分后，进入干燥的塔去除水分等；然后再进入出装置冷却器冷至75-85℃，作为成品蜡送至石蜡成型装置。

　　由装置处来的氢气，经新氢阀组调节压力，通过新氢冷却器后入新氢分液罐分液，从新氢分液罐顶部出来进入新氢压缩机(机1^＃2^＃3^＃)一段人口，由一段出口出来的氢气进入中间冷却器冷却分液后人压缩机二段人口，被压缩的氢气从二段出口出来后进行换热后于加热炉前与原料蜡混合人炉，加热后进行反应。在开停工过程中，由循环氢分液罐顶部出来的氢气作为循环氢，人循环氢压缩机压缩后进蜡系统，进行系统的氢气循环。

　　(三)化学反应过程

　　1。石蜡加氢精制反应的特点

　　石蜡加氢精制是在催化剂的作用下，在比较缓和的反应条件下(5．5-7．OMPa，230—310℃)采用加氢的方法，将原料中的含氧、含氮、含硫化合物等杂质和大部分稠环芳烃脱除，以改善石蜡的颜色、嗅味、光安定性等指标使之符合相应的质量标准。

　　2．石蜡加氢精制化学反应类型

　　石蜡加氢精制过程的主要反应分为以下几种类型：

　　(1) 含氧、含氮、含硫化合物等非烃类的加氢分解反应；

　　(2)烯烃和芳烃(主要是稠环芳烃)的加氢饱和反应；

　　烯烃饱和与芳烃的转化通过加氢反应降低其不饱和度，烯烃饱和为烷烃；多环芳烃转化为少环芳烃。

　　(3)微量胶质、沥青质的脱除，胶质、沥青质(稠环的芳香烃)变为少环的芳香烃。

　　此外还有少量的开环、断链和缩合反应。

　　(四)主要操作条件及工艺技术特点

　　1．主要操作条件

　　石蜡加氢主要工艺操作条件如表2—86所示。

　　2．工艺技术特点

　　(1)石蜡加氢精制属于典型的滴流床液相加氢过程，特点是要求反条件温和而能达到深度加氢精制。反应条件温和是国为加氢精制过程中不允许出现碳—碳键的裂解和烃类异构化反应，以防止蜡中含油量的回升和主要质量指标变化。深度加氢精制是除去杂质和有毒物质，充分满足食品、医药用蜡高质量标准的要求。

　　(2)热高压分离工艺。反应生成物人高压分离器，温度在200℃左右进行热氢和热蜡的分离，为此，后处理系统省去加热炉，简化流程。

　　(五)催化剂及助剂

　　1．催化剂的性质

　　催化剂的性质见表2—87。

　　2．催化剂使用过程中质量变化趋势及工艺调整方法

　　催化剂在使用过程中，由于杂质对催化剂孔隙的堵塞及活性重金属的部分流失，其质量的变化趋势为：催化剂活性下降、反应器床层压降增大。工艺上的调整主要是提高反应温度为(或)压力以补偿催化剂活性的损失。

　　3．催化剂的预硫化

　　加氢精制催化剂中的金属在出厂时是以氧化态的形式存在的。但在实际应用时，由于金属硫化态具有更高的活性和更大的强度，因此需对催化剂进行预硫化。最常用的硫化剂是二硫化碳(CS2)、二甲基硫醚(DMS)及二甲基二硫化物(DMDS)等。

　　4．判定催化剂报废、需更换的指标

　　(1)安全要求：反应器床层压降不应超过0．55MPa。超过此规定值则可判定该批催化剂报废，需更换。

　　(2)质量要求：在提高反应温度和(或)压力以补偿催化剂活性损失的方法无效时，则可判定该批催化剂报废，需更换。．

　　(六)原料及产品的性质量．石蜡加氢精制主要原材料的性质

　　主要原材料的性质列于表2—88。

 

 　　2．石蜡加氢精制主要产品的性质

 

　　主要产品性质列于表2—89。

　　二、重点部位及设备

　　从装置的平稳生产和安全角度进行考虑进行分类

　　(一)重点部位

　　1.反应器及高压换热器部分

　　反应器是原料蜡和氢气进行加氢精制反应的场所，温度为230-310℃，系统压力为5．0—7．0MPa。反应器和高压换热器等高压部位若发生泄漏，易发生自燃着火；严重时会导致装置切断进料，进行停工处理。

　　2；循环氢卸压系统

　　从高压分离器分离出来的氢气经过高分捕雾器去除夹带的蜡沫，然后经水冷器冷却后，进入循环氢分液罐。循环氢分液罐顶部出来的氢气经过压控卸人高压瓦斯线。系统内介质为纯度大于90％的氢气，如有泄漏未及时发现并未进行隔离，遇火星将发生严重的爆炸事故。

　　(二)重点设备

　　1．石蜡加氢装置的重点设备为新氢压缩机。新氢压缩机为装置的心脏，保证反应系统的正常反应压力及循环。如压缩机发生故障，首先要关闭高分泄压阀，保持系统压力，缓慢降压进行停工处理。防止压力下降过快使催化剂及高压设备受损。

　　2．装置的重点控制阀为高分减压阀。高压分离器内分离的液相经过减压自控阀进入低压分离器再次进行气液分离。由于高低分之间的压差可达5．0—6．0MPa，因此要严格控制好高压分离器液面，防止液面跑空造成气相窜入低压系统，而使低压分离器超压损坏，设备甚至发生爆裂事故。