加氢精制装置说明与危险因素以及防范措施标准版.docx

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加氢精制装置说明与危险因素以及防范措施标准版

加氢精制装置说明与危险因素以及防范措施（标准版）

Technicalsafetymeansthatthepursuitoftechnologyshouldalsoincludeensuringthatpeoplemakemistakes

（安全技术）

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加氢精制装置说明与危险因素以及防范措施（标准版）

备注：

传统安全中认为技术只要能在人不犯错误时保证人安全就达到了技术的根本要求，但更进一步的技术安全观对技术的追求还应该包括保证防止人犯错，乃至在一定范围内缓冲、包容人的错误。

　　一、装置简介

（一）装置发展及类型

　　1．装置发展

　　现代炼油工业的加氢技术（包括加氢工艺、催化剂和专用设备）是在第二次世界大战以前经典的煤和煤焦油高压催化加氢技术的基础上发展起来的。

1949年铂重整技术的发明和工业应用，除生产大量高辛烷值汽油组分外还副产大量廉价的氢气，对现代加氢技术的发明和发展起到了关键作用。

　　1950年炼油厂出现了加氢精制装置，1959年出现了加氢裂化装置，1963年出现了沸腾床渣油低转化率加氢裂化装置，1969年出现了固定床重油加氢脱硫装置，1977年出现了固定床渣油加氢脱硫装置，1984年出现了沸腾床渣油高转化率加氢裂化装置。

这些加氢技术的发明和工业应用，使加氢技术由发生、发展走向成熟。

加氢（包括加氢裂化、加氢精制和加氢处理）成为世界上加工能力最大的二次加32212艺，是炼油工业的三大支柱技术（加氢、催化裂化和催化重整）之一。

　　生产低硫、低芳烃和高十六烷值的优质柴油是当前世界范围内车用柴油燃料的生产趋势，也已成为国内各石化企业正在面临的挑战。

中石化股份公司已在2003年提出在国内实施《城市车用柴油》标准（Q／SHll008—2002），其主要质量指标：

硫质量分数不大于0．030％，总芳烃质量分数不大于25％，多环芳烃质量分数不大于5％。

欧洲提出2005年将要求硫含量小于50X10—6，世界燃料规范Ⅲ类柴油的硫含量指标是30X10—6。

近几年，国内外文献报道有许多关于未来柴油规格的研究和推测，更低的柴油硫规格的推广正在加速。

所以研究开发能够生产低硫、低芳烃和高十六烷值的优质柴油的催化剂成为柴油加氢的主要发展方向。

本节主要以柴油加氢精制装置展开讨论说明。

　　2．装置的主要类型

　　加氢精制是各种油品在氢压下进行改质的一个总称。

加氢精制处理原料油范围宽，产品灵活性大，液体产品收率高质量好。

加氢精制的目的主要是对油品进行脱硫、脱氮、脱氧、烯烃饱和、芳烃饱和和脱除金属、沥青杂质等，以达到改善油晶的气味、颜色和安定性，防止腐蚀，进一步提高产品质量，满足油品的使用要求。

　　加氢精制工艺装置主要类型有：

石脑油加氢、煤油加氢、柴油加氢、润滑油加氢和石蜡加氢等。

还可以对劣质渣油进行加氢处理，得到安全性好的低硫、低黏度的馏分，除生产部分石脑油和优质柴油外，其重组分可做重油催化裂化的原料。

　　加氢精制工艺操作条件视原料性质而定，一般反应总压力为3.0～8.0MPa之间。

反应温度300—360°C，液时空速1．0～2．0之间。

渣油加氢工艺条件要求苛刻，如孤岛减压渣油加氢要求压力高达16．9MPa，温度385％。

随着加氢工业技术的发展，我国加氢催化剂水平也有很大的发展，基本上能满足炼油厂加氢精制的要求。

　　二、重点部位及设备

（一）重点部位

　　1．反应系统

　　反应系统主要有加热炉、加氢反应器和高压分离器三部分组成。

（1）加热炉采用纯烧瓦斯的方箱式加热炉，双排管双面辐射，一旦有问题，直接影响反应温度和产品的质量。

（2）反应器分三个床层，其中第一床层上部加有一层保护剂，其余三层为加氢催化剂。

在第二床和第三床层入口设有急冷氢，防止催化剂的结焦和床层超温或“飞温”。

反应器是装置的心脏，一旦出现问题直接导致装置的停工。

　　（3）高压分离器主要是将反应产物分离为循环氢、低分油和含硫含氨污水（酸性水）部分。

高分器液位超高可以导致循环氢带液危害压缩机的正常运行；如低液位，或液位抽空，会使高压气窜人低分器，导致恶性爆炸事故发生。

　　反应部分属于高压高温部位，在选材时要考虑耐高压高温和耐腐蚀，一旦出现问题将影响正常生产。

　　2．产品分离

（1）低压分离器

　　低压分离器是将高压分离器减压分离后的油进一步分离，把燃料气和酸性水脱除，降低汽提塔的负荷。

由于酸性气和酸性水有很强的腐蚀性，因此在选材时一定要选耐腐蚀的材质。

（2）汽提分馏塔

　　汽提分馏塔是产品分离的主体，塔底油为精制柴油，塔顶为副产品粗汽油和燃料气。

由于塔中有H2S存在，所以塔器顶部，回流罐要考虑防腐蚀的材质的设施。

　　（3）脱硫塔

　　脱硫塔是将低压分离器和汽提分馏部分来的酸性燃料气进行脱硫，生产出环保型的净化燃料气。

此部分塔、容器、冷换设备中储有大量的燃料气和高浓度的U2S气体，若遇泄露遇见火星，将是一场大火，是装置十分危险部位。

该区存有H2S和NU3气属于有毒有害物质，应注意防中毒事故发生。

（二）重点设备

　　柴油加氢重点设备为新氢和循环氢压缩机和高压泵（反应进料泵和高压注水泵）。

此外还有一些特殊的阀门（紧急放空阀、减压阀和高压单向阀），这些阀门出现问题也会使装置部分停工或全部停工，处理不当也可能发生恶性事故。

　　1．反应器

　　柴油加氢为固定床反应器，加氢反应属于气—液—固三相涓流床反应，加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种：

冷壁反应器内有隔热衬里，反应器材质较低；热壁反应器没有隔热衬里，而是采用双层堆焊衬里，材质多为2×（1/4Cr—1M。

。

反应器内的保护剂和催化剂需分层装填，中间使用急冷氢，因此反应器的结构复杂，入口设有扩散器，内有进料分配盘、集垢篮筐、保护剂和催化剂支承盘、冷氢管、冷氢箱、再分配盘、出口集油器等构件。

　　加氢反应器的操作条件为高温高压、临氢，操作条件苛刻，反应器是装置最重要的设备之一。

　　2．高压换热器

　　反应器生成油温度较高，具有很高热焓，应尽可能回收这部分热量，因此加氢装置都设有高压换热器，用于反应油与原料油及低分油换热。

现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可以实现纯逆流换热，提高换热效率，减小高压换热器的面积。

管箱多为螺纹锁紧式端盖，其优点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。

　　高压换热器的操作条件为高温高压、临氢，密封点较多，易出现泄漏，是装置的重要设备。

　　3．压缩机

　　压缩机有新氢机和循环氢机两部分。

目前国内加氢装置使用的主要是新氢机和循环氢机分开单独运行，仅有三套柴油加氢装置采用的压缩机为二合一机，即新氢机和循环氢机共用一台电机，其优点是大大减少了占地面积，节约了能耗，在紧急事故中启动或停运压缩机简便快捷。

　　压缩机是加氢装置的心脏，它不间断地向反应系统供氢，使反应能够进行下去，若出现问题不能运转，装置只能停工，同时还可能因为压缩机的突然停机，造成氢气突然中断，使反应器床层温度超高从而影响加氢催化剂的使用寿命。

一般加氢装置设有两台压缩机，一台运行一台备用，如果装置处理量特大或者深度脱芳，系统耗氢严重，也考虑设三台，这对装置的长周期安全生产十分重要。

　　新氢压缩机的作用就是将新鲜氢气增压送人反应系统，压缩机出人口压差较大，一般采用二级或三级压缩，且均采用往复式压缩机。

　　循环氢压缩机的作用为压缩高压分离器或膜分离来的循环氢，再次打人反应系统进行反应，同时保证反应器床层的冷氢供给。

　　4．高压泵

　　加氢装置的高压泵主要是反应进料泵和高压注水泵。

　　反应进料泵是将原料由低压加压输送到反应系统，属于关键设备，一旦出现故障也必将造成部分或全部停工。

　　高压注水泵是将低压系统的水加压注入反应高压空冷前，以溶解反应油中的无机盐，严防无机盐在无溶解水时冷却结晶析出，堵塞高压空气冷却器管道，严重时可能造成管路爆裂，发生事故，如2002年底西北某炼厂就是因为高压空冷管路堵塞而发生了爆裂着火事故。

因此，高压注水系统也是关键部位。

　　5．自动反冲洗过滤器

　　反冲洗过滤器是将罐区来原料油经过过滤，除去原料中的机械杂质，从而减少由于杂质过多造成的反应系统压降，同时也保证了产品的质量。

事实证明，在生产平稳运行时，投用反冲洗过滤后，反应器压降比较平稳，同时由于原料杂质过高还会堵塞高压分离器底酸性水外送减压阀，造成酸性水外送不畅，同样影响装置的正常运行。

由此可以看出，这部分也越来越受到企业的重视了。

　　现在多采用自动反冲洗过滤器，其内设有约翰逊过滤网，过滤网可以过滤掉≥16µm的固体杂质颗粒，当过滤器进出口压差大于设定值（200kpa）时，启动反冲洗机构，进行反冲洗，冲洗掉过滤器上的杂质。

　　6.特殊阀门

　　本装置的特殊阀门是反应系统的紧急放空阀。

在装置遇到突发事故时，反应系统的紧急放空阀将自动打开，它的作用主要是在单位时间内通过卸压将反应系统的大量热量携带出去，保证反应器床层不超温或“飞温”，保证催化剂不结焦。

紧急放空阀既可以自动，也可以手动操作，视反应器床层的温度而定，但在正常情况下是自动状态。

在加氢裂化装置中，由于其加氢裂化反应产生的热量大，反应温升高，紧急放空尤为重要。

　　三、危险因素分析及其防范措施

　　加氢装置由于它的技术特点，属于高温高压，又有化学反应，物料为甲类危险品，生产过程中产生有毒气体U2S、NH，等，所以在炼油厂中易出现事故。

设备故障率也较高。

（一）开停工危险因素及其防范

　　1.开工时危险因素分析及其防范措施

　　开工时，装置从常温、常压逐渐升温升压达到各项正常操作指标。

物料、水、电、汽逐步引入装置。

所以在开工时，装置的参数变化较大，可能出现的问题也比较多，容易产生事故。

柴油加氢开工的步骤如下：

　　①临氢系统干燥、烘炉；②反应器催化剂、保护剂的装填；③压缩机试车；④临氢系统气密（氮气气密和氢气气密两个阶段）。

氢气气密阶段要进行纯度分析；⑤低压系统蒸汽贯通试漏，建立冷油运；⑥反应系统进油，升温、硫化；⑦与低压系统串联，调整操作。

　　在开工时刻各个环节扣的很紧，开工过程中要做好系统的压力平衡和热平衡，各阶段易发生的事故分析如下：

　　①反应系统干燥、烘炉。

此阶段的目的是除去反应系统内的水分，脱除加热炉耐火材料中的自然水和结晶水。

加热炉烘炉时，装置需引进燃料气，在引燃料气之前应认真做好燃料气系统的气密及隔离，点炉前要做燃料气的爆炸分析，一般要求燃料气中氧含量要小于1．0％。

加热炉点火，要彻底用蒸汽吹扫炉膛，其中不能残留可燃气体。

　　②催化剂的装填。

此阶段应严格按催化剂的装填方案进行，催化剂装填的好坏对装置的运行情况及运行周期有重要影响。

催化剂装填前应认真检查反应器及其内构件，检查催化剂的粉尘情况，是否需要过筛。

装填时，应选择干燥晴朗的天气进行，保证催化剂装填均匀，否则在正常生产时，反应器内会出现偏流或热点。

特别值得注意的是，进人反应器的人员需要穿劳动保护服装，戴空气呼吸面罩，防止异物落人反应器内。

　　③压缩机的试车及临氢系统气密。

此阶段非常重要，它的成功与否直接影响着开工的进度。

开机前一定氮气贯通，保证氢气工况下的安全。

在氢气气密阶段，由于系统压力较高，尤其是在热紧阶段，泄漏点容易着火，检查要及时。

　　④反应系统进油和硫化。

每次开工都要对催化剂进行硫化或补硫，反应系统进油后，在升温过程中一定要按照硫化升温曲线图进行。

柴油加氢催化剂的硫化，一般在反应温度达到150℃时，开始注硫，反应床层温度升至310—315℃后，循环氢中的H2S含量达到要求，硫化结束，并以10-15℃／h的速度，开始降温至270～280℃，切换原料油。

刚刚硫化过的催化剂活性很高，容易造成反应床层超温或“飞温”现象，所以在升温时，一定要慢。

另外，在高分油与低压系统串联时，如果调节不及时可能造成高压窜低压导致重大事故发生。

　　综上所述，现将开工过程中危险因素以及预防措施见表2—35。

　　2．停工时危险因素分析及其防范措施

　　装置停工是装置由正常操作状态逐渐降温降压降量的过程，其各操作参数变化较大，所以也属于不稳定操作状态，因操作不当而造成着火、爆炸、中毒的事故也曾发生。

主要应注意以下几点：

　　①要严格保证按停工方案进行，根据实际情况进行操作；②在降量时，一定遵循先降温后降量的原则，防止反应器床层超温或“飞温”；③在临氢系统循环带油时，要严格控制高压分离器的液位，避免高压窜低压恶性事故的发生；④在退油结束后，高硫容器一定要进行水溶解、冲洗，避免容器内硫化铁自燃和人员中毒事件发生；⑤装置的辅助流程管线和地下污油罐，其中可能存有残油，因处理不干净而动火可能造成着火或爆炸。

　　综上所述，停工过程中的危险因素及预防如表2—36。

（二）正常生产中危险因素及其防范

　　正常生产时其各工艺参数是稳定的，但是在长周期运转过程中，由于受工艺设备、公用工程条件、加工量调节、人员操作水平、仪表可靠度等诸多因素的影响，正常生产中仍会有不少影响安全生产的因素，各单元的危险因素和防范要求分析如下。

　　1．反应系统单元

　　加氢精制反应，其总体热效应为放热反应，为了严格控制反应温度的平稳，必须及时将反应剩余热导出，防止催化剂床层的超温和飞温。

控制反应温度的方法除了控制其进料温度外，主要是通过在催化剂床层间打冷氢的方法来控制。

　　2.汽提分馏单元

　　加氢精制装置分馏系统的任务是将低压分离器来的反应生成油按沸点范围分割成柴油、粗汽油和干气等馏分。

塔顶为粗汽油、含硫气体和酸性水，通过顶回流罐将三项分离。

塔底抽出为精制柴油。

此部分影响因素主要是塔顶压力、顶回流、进料温度和汽提蒸汽。

　　3.脱硫单元

　　脱硫溶剂一般为乙醇胺，在低温下呈碱性，高温下呈中性。

利用脱硫溶剂的这一特性，在40℃左右进脱硫塔与酸性气逆向接触，将硫化氢和二氧化碳等酸性物质吸收下来，产生净化燃料气。

此部分的主要影响因素为乙醇胺的进料温度。

　　4．压缩机单元

　　柴油加氢的压缩机为新氢机和循环氢机。

此部分为装置的重要设备，一旦出故障将造成装置的停工，甚至着火或爆炸等恶性事故。

因此，在日常的生产中应及时发现，及时处理。

　　（三）设备防腐

　　随着国内原油开采的日见削减，进口外油越来越多，原料中的含硫量越来越高，成倍增长，致使下游的加氢各装置：

加氢裂化、柴油加氢、汽油加氢、航煤加氢、润滑油加氢、石蜡加氢等，都受到不同程度腐蚀影响，尤以加氢裂化最为严重，因为其原料为常压三、四线和减压一、二、三、四、五线等重质油，硫含量最高。

在建设加氢装置时都已经充分考虑到腐蚀的问题。

柴油加氢装置的腐蚀主要是无机盐和硫化物，此外还有氢腐蚀和氢脆等。

柴油加氢装置设备腐蚀及其防范见表2—37。

　　（四）装置安全自保联锁及其作用

　　由于装置的不正常操作如停风、停电、压缩机停车、瓦斯突然中断等故障，如果处理不及时，就会发生重大事故，尤其是本装置属于高温高压装置，处理不当还可能发生爆炸等，因此，为了装置的安稳运行，一般都设有仪表联锁自保系统，即仪表集散控制系统（DCS），现在一般都采用开放性大型控制系统。

　　一般柴油加氢装置的联锁点为：

压缩机、反应进料泵、瓦斯进料、紧急放空系统和加热炉之间的相互联锁自保。

联锁的目的是在紧急状态下，保证临氢系统不超压，反应器不超温或“飞温”，保证催化剂不结焦或积炭。

　　局部联锁点：

一是压缩机自身的联锁自保（润滑油压力、冷却水、电机温度、气缸温度等）；二是反应进料泵自身的联锁自保（润滑油压力、冷却水和轴承温度）；三是高压注水泵自身的联锁自保（润滑油压力、冷却水和轴承温度）。

联锁的目的是保证机泵本身不受损坏。

　　（五）装置的安全因素和易发生的事故及其处理

　　1．安全危害因素分析

　　加氢装置火灾危险类别为甲类。

从原料到产品均具有易燃易爆的特点。

因此从原料的输送、加工及产品的输出，火灾、爆炸危险是主要的不安全因素。

　　本装置生产中，加工的烃类产品属于低毒性物质，主要有麻醉和刺激作用，对呼吸道黏膜和皮肤有一定刺激作用。

在生产过程中产生的U2S气体是一种剧毒无色气体，有典型的臭鸡蛋味。

U，S浓度在150×10-6时，人的嗅阈减弱。

通常通过呼吸进入人体。

接触低浓度环境对眼睛、呼吸道有刺激；接触中等浓度环境可迅速引起呼吸麻痹；接触高浓度U2S气体可导致人的死亡。

车间空气中最高允许浓度为10mg/m3。

在生产过程中使用二硫化碳等硫化剂进行催化剂的预硫化和补硫。

硫化剂通常有麻醉作用。

以二硫化碳为例，容易造成急性中毒，严重时意识丧失，甚至于死于呼吸衰竭。

慢性中毒主要损害神经系统和心血管系统。

　　2．装置易发生的事故及处理

（1）严防原料带水，一旦发现立即切换原料罐，加强原料缓冲罐的脱水，严重时立即切断进料，按紧急停工处理；

（2）新氢中断，系统压力下降很快，这时要立即联系有关部门送氢，同时降低进料量，必要时切断进料，按紧急停工处理；

　　（3）压缩机停机，系统将停止供氢，必须立即切断进料。

同时根据反应器温升，利用临氢系统压控阀通过放压带走反应器的热量来调节温升，必要时开紧急放空；

　　（4）发生大面积停电，应立即启动紧急放空系统，保证反应器床层不能超温，然后按紧急停工的方案停工等待来电；

　　（5）DCS死机或停电，应立即派专人到现场的主要部位看护，同时联系仪表进行处理；

　　（6）机泵常见事故及处理见表2—38。

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