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毕业论文(设计)文献综述

论  文  题  目：  加氢裂化装置反应器结构强度设计   

学          院：        环境与化学工程学院         

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指导教师（职称）：                     

2012年   3月   10日填

文献综述

一、前言

本次设计是加氢裂化装置反应器结构强度设计，催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油等轻质油的生产中占有很重要的地位。

传统的催化裂化原料是重质馏分油，主要是直馏减压馏分油（VGO），也包括焦化重馏分油。近年来，由于对轻质油品的需求不断增长及技术进步，更重的油料也作为催化裂化的原料，如减压渣油、脱沥青的减压渣油、加氢处理重油等。当减压馏分油中掺入更重质的原料时统称为重油催化裂化。从催化裂化的原料和产品可以看出，催化裂化过程在炼油工业以至国民经济中占有重要地位。由于我国多数原油偏重，而且氢碳比（H/C）相对较高且金属含量相对较低，催化裂化过程，尤其是重油催化裂化过程的地位就显得更为重要。

催化加氢过程是指石油馏分（包括渣油）在氢气存在下催化加工过程的通称。按照生产目的的不同，催化加氢过程分为加氢精制、加氢裂化、加氢处理、临氢降凝和润滑油加氢等工艺。催化加氢对于提高原油的加工深度、合理利用石油资源、改善产品质量、提高轻质油收率以及减少大气污染等，都具有重要意义。目前催化加氢同催化裂化和催化重整一样，都是炼油工业中重要的二次加工过程。

加氢裂化是一类在氢气存在下，并至少使50%的反应物分子变小的转化工程，实质上是催化加氢和催化裂化两种反应的综合。在化学原理上与催化裂化有许多共同之处，但是又有自己的特点：①原料范围广泛，可用各种劣质的重质原料，如催化裂化循环油、脱沥青油、见压馏分油等；②产品是优质轻质油品，特别是可生产优质低冰点喷气燃料和低凝点柴油；③操作灵活性大，采用不同的催化剂和操作条件，用不同的原料，可以有选择地生产液化石油气、石脑油、喷气燃料以及轻柴油等多种优质产品。

重油轻质化最基本的工艺原理就是改变重质原料油的分子量和碳氢比，而改变分子量和碳氢比往往是同时进行的。改变碳氢比有两个途径：一是脱碳，二是加氢。加氢裂化属于加氢过程，是在催化剂存在下从外界补入氢气以提高油品的碳氢比。加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结合，一方面能使重质原料油通过裂化反应转化为汽油、煤油和柴油等轻质油品；另一方面又可以防止如催化裂化过程中大量积炭的生成，而且还可以将原料油中的硫、氮、氧等杂原子通过加氢除去，使反应过程中生成的不饱和烃饱和。所以说，加氢裂化可以将劣质的重质原料油转化成优质的轻质油。

加氢裂化工艺有原料适应性强、产品质量好且收率高、产品灵活性大等优点，既可以生产多种优质的轻质油产品，而且加氢裂化尾油还是优质润滑油料和裂解制烯烃的原料。但是，加氢裂化也有某些缺点：过程要求在较高的压力和温度下进行，所以设备投资费用高，过程中要耗氢使得操作费用也较高。尽管如此，随着原油深度加工和资源合理利用、轻质油品需要量增大和质量提高，都将促使加氢裂化在炼油工业中发挥更为重要的作用。

二、加氢裂化技术的发展状况

20世纪50年代问世的加氢裂化技术发展至今已有60多年历史了，总体看来其发展过程主要分为3个时期：第一个时期是50年代末~60年代末，这一时期是加氢裂化技术的形成和初级发展阶段。这一时期的加氢裂化技术都采用两段工艺，得到的产品主要为轻汽油（汽油调和组分）和重汽油（重整原料）；第二时期是60年代末~90年代，该段时期源于催化裂化技术中提升管工艺和沸石催化剂的成熟和发展，高活性的沸石组分也开始引入到加氢裂化催化剂中，而在工艺工程方面则出现了单段和单段串联加氢裂化工艺。这一时期发展的加氢裂化技术主要以生产喷气燃料和中间馏分油为目的。90年代末到现在进入了加氢裂化技术发展的另一个时期，该时期的突出标志是清洁油品时代的来临，加氢裂化技术出现了部分转化新工艺，在生产石脑油、喷气燃料和清洁柴油的同时，为转化的尾油用作催化裂化原料，直接生产清洁汽油组分。这也是21世纪加氢裂化技术的发展方向。纵观加氢裂化技术的发展历史认为，该技术的生产与发展基本上是以满足石油工业不同发展时期的历史需求为推动力，深化认识加氢裂化的反应机理和本质为基础，以催化剂和工艺工程技术的发展为特征而进行的。

目前，世界各国的炼油厂绝大多数是加氢裂化型裂油厂，其中，在西方发达国际（如美国、日本和西欧国家），加氢裂化型炼油厂占炼油厂总数的70%左右，其原油加工能力占炼油厂原油加工能力的80%以上，而在我国，加氢裂化技术的发展虽然相对滞后，但近年来发展迅速。

三、反应器的总体结构

本次设计的反应器为填料塔，填料塔是一种连续式气液传质设备。填料塔主要由塔体、喷淋装置、填料、再分布器、栅板、以及气、液的进出口等部件组成。

瓷球广泛用于石油、化工、化肥、天然气及环保等行业，作为反应器内催化剂的覆盖支撑材料和塔填料。它具有耐高温高压，吸水率低，化学性能稳定的特点。能经受酸、碱及其它有机溶剂的腐蚀，并能经受生产过程中出现的温度变化。其主要作用是增加气体或液体分布点，支撑和保护强度不高的活性催化剂。瓷球分类：瓷球按用途分类可分为：填料瓷球和研磨瓷球两种。本次设计综合考虑后选用惰性氧化铝填料瓷球。主要用到φ3、φ6、φ13、φ18几种类型。

液体分布器根据自身的特点并结合了工程实际中的现有形式，设计成拉杆组合式扩散器，

液体再分布装置的主要作用是使反应物料在下一层催化剂床层上能均匀分布，实现与催化剂的良好接触。改善流动状态，以便更好的发挥催化剂的作用，进而达到径向和轴向的均匀分布。本次采用溢流槽式布液器，

本反应器为一体焊制整体圆筒式，设计直径较大，同时为了安装、检修、清洗，选用分块式栅格。

四、反应器的强度设计方法

本文通过查阅大量的文献资料，首先，根据现实大部分塔体尺寸及要求尺寸，进行了工艺计算，主要包括塔层高度及空速、床层空隙率及床层压降。然后，根据这些数据进一步进行塔体的强度设计。填料塔的设计已经是很成熟了，所以可以根据参考文献按照规定的模式按步骤一步一步仔细的进行设计了。最后，对整个强度设计的结果进行校核，不满足条件的地方重新计算，直到满足条件。

五、总结

通过对加氢裂化反应装置反应器结构强度设计相关资料的总结，对加氢裂化技术有了很深刻的认识。而且填料塔的设计方法已经很成熟了，所以在强度设计上顺利。文献中所提供的结构选用，基本上都有过实际应用经验，而且效果较好，值得推广应用。

大型的反应器设计对我国的加氢裂化反应技术发展有很重要的意义，可以使我国的能源清洁度和利用率得到很大程度的提升。

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