一段与两段UOP工艺技术的加氢裂化装置异同点比较

一段与两段UOP工艺技术的加氢裂化装置异同点比较

康海南

中国石油广东石化公司炼油生产三部 广东 揭阳 515200

摘要：本文对UOP的一段工艺、两段工艺技术加氢裂化装置从工艺流程、技术特点、主要开工步骤、主要停工步骤、事故处理要点等方面的异同点进行了对比总结。通过对比，可以看出UOP两段工艺相比一段工艺技术更加复杂，操作难度更大。本文可以给想要学习和掌握UOP一段、两段工艺技术加氢裂化装置日常操作、事故处理的操作和技术人员提供参考、指导。

关键词：加氢裂化  两段工艺技术

随着全球开采和加工原油重质化、劣质化趋势日益明显，以及油品清洁化生产的需求，加氢裂化装置以其原料适应性广、加工灵活性高的特点，在石油炼制工艺中占据日益重要的地位，加氢裂化装置已经成为各个炼油厂的核心装置[1]。UOP公司作为全球最早进行加氢裂化装置工艺技术研究和工业化的公司，其工艺技术成熟、齐全，在全球得到了广泛应用。在早期，UOP研发的加氢裂化以一段技术为主，主要生产清洁的航空煤油、柴油产品为主；近年来，随着生产乙烯、芳烃对轻石脑油、重石脑油等轻质组分需求量的增加，裂化深度更大、转化率更高的两段加氢裂化工艺应运而生，得到应用。2014年泉州石化260万吨/年加氢裂化装置建成投产[2]、浙江石化400万吨/年柴油加氢裂化装置2021年投入运营[3]，两段工艺技术成为多产石脑油和航煤轻质馏分加氢裂化装置的新方向。

相比于一段加氢裂化工艺，两段加氢裂化流程更加复杂、操作难度更大。在装置投料开工、装置停工、生产运行、事故处理方面存在一些异同点。现将一段两段工艺的异同点进行系统总结如下：

从工艺流程来看，UOP加氢裂化工艺技术基本相同。反应部分主要包括了反应进料系统、原料产物换热系统、高低压分离系统、反应注水系统、循环氢脱硫系统、新氢机系统，分馏部分主要包括了汽提塔脱硫系统、分馏塔系统。一段工艺主要流程：原料经过反应进料泵升压后和循环氢进入高压换热器与反应产物换热再进入反应加热炉进一步升温，进入反应器进行精制和裂化反应，反应产物流经高压换热器换热降温后进入高低压分离器进行油气分离，油相进入分馏系统分馏切割成石脑油、航煤、柴油、尾油组分。两段工艺主要流程：一段原料经过一段进料泵升压后和循环氢进入高压换热器与反应产物换热再进入一段反应加热炉进一步升温，进入一段反应器进行精制和裂化反应，反应产物流经高压换热器换热后与二段反应产物合并进入高低压分离器进行油气分离，油相进入分馏系统进行分馏切割成石脑油、航煤、柴油、尾油组分。尾油的一部分或全部经过二段进料泵升压后和循环氢混合进入高压换热器与反应产物换热后再进入二段反应炉进一步升温，进入二段反应器进行裂化反应，反应产物流经高压换热器换热后与一段反应产物合并进入高低压分离器进行油气分离。

1一段工艺与两段工艺的相同点：

1.1技术特点

(1)均采用热高分流程以提高反应流出物的热能利用率。(2)原料油换热系统采用注阻垢剂设施防止高压换热器结垢。(3)反应部分注水洗涤反应产生的NH4Cl和NH4HS铵盐。(4)装置内设循环氢脱硫设施提高循环氢的氢纯度。(5)分馏部分采用先汽提后分馏的流程降低后续设备管线腐蚀问题。(6)催化剂采用湿法硫化，催化剂器外再生。（7）设置2.1MPa/min及0.7MPa/min紧急泄压系统。

1.2开工的主要步骤

加氢裂化装置的原始开工主要步骤包括：（1）反应部分管线吹扫、冲洗、仪表调校、加热炉烘炉和热态考核、反应系统气密、催化剂装填、催化剂干燥、紧急泄压试验、催化剂硫化、进料；（2）分馏部分管线吹扫、水冲洗、分馏炉烘炉及热态考核、冷油运、热油运、建立反应-分馏长循环、接收反应生成油、调整操作至产品合格。以上是加氢裂化装置原始开工都需要经历的主要步骤，可能在个别步骤操作方法上有细微区别，但是差异不大。

1.3停工主要步骤

加氢裂化装置的主要停工步骤包括：（1）反应系统降温降量、柴油置换蜡油、反应系统循环带油、热氢汽提、降温降压和恒温释氢、氮气置换、系统隔离；（2）分馏系统降温降量、柴油置换、退油、氮气顶油、蒸汽吹扫、系统隔离。无论是一段还是二段工艺都需要经过以上步骤，才可将装置安全停工。

2两段工艺与一段工艺的不同点

2.1流程更加复杂、高压设备更多。

两段工艺相较于一段工艺，多了二段的进料、换热、反应流程，流程上更加复杂。相应的由于流程增加，装置增加了二段反应进料泵、二段反应进料和反应产物高压换热器、二段进料加热炉、高压换热器等设备。由于流程复杂程度增加、设备增多，在装置试车、投料开工、生产调节、开停工、事故梳理方面程序更多、操作难度更大。主要体现在：单机试车阶段试压设备管线更多，装置升压气密检查点多；投料开工阶段需要进行二段反应器催化剂冲洗和润湿、催化剂硫化；正常生产阶段需要关注二段反应器床层温度；停工阶段需要同步兼顾二段流程降温降量降压、退油等；事故处理时要时刻监测二段反应床层温度，防止飞温。

2.2反应深度更大、转化率更高。

一段加氢工艺由于催化剂限制的原因不适用处理某些重蜡油组分，会出现裂化深度不够或轻质油收率较低的问题。两段工艺则是将分馏塔底部切割出的比柴油更重的组分送入二段反应器进行再次裂化反应，生产更多的柴油、航煤、重石脑油组分，经过二段反应器的进一步裂化，其反应深度更大、转化率更高。

2.3开工过程更复杂。

1.氢气气密阶段。由于多了二段流程，在装置气密尤其是氢气高压气密时，需要检查的设备、管线、阀门的阀门法兰更多，工作量更大，在开工初期出现漏点概率更大，需要投入更多人力物力保障开工进度。

2.加热炉烘炉及热态考核阶段。UOP加氢裂化工艺技术反应炉不设置对流室，反应炉的烟气先进入分馏炉对流室与分馏炉的烟气汇合再进入烟气预热器。两段工艺流程多了一个二段反应加热炉，在烘炉过程中需要控制好3个加热炉炉膛温度，匹配好各炉升温速率，严格按照烘炉曲线升温且保证对流室温度不超联锁温度。

3.建立反应-分馏长循环阶段。两段工艺需要一段二段催化剂同步进行硫化。催化剂润湿、冲洗后需要建立长循环以便下一步升温或硫化。一段工艺只需要建立反应-分馏长循环即可；二段工艺需要先后建立一段反应-分馏长循环、二段反应-分馏长循环。建立二段长循环，当二段进料进入热高分，其液位会快速上涨，需要控制好液位防止液位过高满罐；两段工艺的裂化深度大、未转化油收率较低，因此分馏塔底泵设计输送量按照正常生产时设计，在建立两段长循环当二段进料油进到分馏塔底部时需要启动分馏塔底双泵将分馏塔底油送入二段原料罐。

2.4操作调整难度更大。

1.进料及反应器的操作。一段工艺产品反应深度主要靠一段反应器控制；两段工艺的反应深度则由一段、二段反应共同控制，需要匹配好各自转化深度才能得到合适的产品收率和物料平衡。

2.高压换热器及高低分罐液位控制。两段工艺由于增加了一路进料，反应部分进料/出料换热流程更加复杂，一段进料二段进料波动对反应的影响更加明显。此外由于一段二段反应产物共同进入热高压分离器、冷高压分离器进行气相液相分离，操作过程中需要严格控制好热高分、冷高分的液位，防止液位过低造成高压窜低压、液位过高造成循环氢带液导致循环氢压缩机停机。

3.加热炉及烟气预热系统操作。相比一段工艺，二段工艺多了一个反应炉，需要控制好预热空气分配，保证氧含量、氮氧化物含量不超标。如果每个加热炉顶部没有单独的烟道挡板，会增加调节炉膛负压、氧含量的难度。

4.二段进料性质的控制。一段工艺流程分馏塔底油一般可以作为乙烯进料或者作为催化剂裂化装置的原料，作为乙烯进料需要控制主要指标为BMCI值，做催化裂化原料需要控制硫含量。二段工艺流程的分馏塔底油需要大部分进入二段作为二段进料，需要严格控制硫氮和铁、镍、钒等金属离子含量以保护二段反应器催化剂。

2.5事故处理更复杂：

实际生产中，加氢装置常见事故主要有原料中断、新氢中断、床层飞温等几类事故类型。二段工艺由于流程复杂的原因，在事故处理方面也更复杂。主要表现在：

1.进料中断。一段工艺原料中断需要立即降温，反应部分气路循环、分馏改短循环；两段工艺进料中断有两种情况：一是一段进料中断，需要立即对一段反应器降温、二段反应器降温降量直到切断二段进料，反应部分气路循环、分馏改短循环；二是二段进料中断一段进料正常，需要立即对二段反应器降温，一段进料降温降量运行，将分馏塔底油改污油线外甩，等二段具备进料条件后再恢复进料。

2.新氢中断。一段工艺需要立即降低催化剂床层温度、降低处理量以减少氢耗，等待氢气恢复，若短时间无法恢复则停止进料，反应气路循环、分馏短循环；两段工艺由于转化深度大、耗氢多，反应器压力下降更快，当出现氢气中断时一段二段需要同步快速降温降量，如果压力迅速下降则可以先停止二段进料继续维持一段低负荷运行，如果氢气仍然无法供应且反应压力仍然下降，则停止一段进料，反应气路循环，分馏改短循环。

3.催化剂床层飞温。一段工艺催化剂床层飞温会启动联锁停反应进料、反应炉、高压注水等；二段工艺会同时切断一段二段进料、一段二段反应加热炉、高压注水。

在以上几类事故处理过程中，需要关注容易发生高压窜低压的部位例如热高分液位、冷高分液位界位；高压泵出口阀，严防窜压。内操外操要检查确认联锁仪表阀门是否动作，防止仪表故障或假指示。

3.结论

通过从工艺流程、技术特点、主要开工步骤、主要停工步骤、事故处理等方面对UOP一段工艺、两段工艺技术的加氢裂化装置的相同点和不同点进行了对比，可以看出UOP两段工艺相比一段工艺技术更加复杂，操作难度更大。要学习和掌握两段加氢裂化装置的操作、事故处理，需要充分认识到其与一段工艺技术的不同，在实践中去对比、总结经验。

参考文献：

[1]方向晨.加氢裂化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2016.

[2]谭光宁.260万t/a两段加氢裂化装置催化剂硫化过程与分析[J].云南化工，2017，44（9）：6-9.

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